计算机行业深度报告：脑机接口技术和应用

计算机行业深度报告 脑机接口技术和应用 2024年12月27日 增持（维持） 证券分析师王紫敬执业证书：S0600521080005021-60199781wangzj@dwzq.com.cn ◼脑机接口使电子设备能够直接与大脑的某些部分进行通信：脑机接口是一种在脑与外部设备之间建立通信和控制通道，用脑的生物电信号直接操控外部设备，或以外部刺激调控脑的活动，从而增强、改善和延伸大脑功能的技术。根据脑信号采集时电极植入大脑的位置，脑机接口主要分为三类：非侵入式、半侵入式和侵入式。我国脑机企业目前大多选择非侵入式采集技术路线。对于侵入式脑机设备，目前都处在临床性研究和动物实验阶段。 ◼政策支持加大投入：中国对脑机接口重视程度进一步提升。2024年1月，工信部等七部门发布《关于推动未来产业创新发展的实施意见》，将脑机接口列为十大创新标志性产品，未来将围绕脑机接口等专业领域制定专项政策文件，提出要突破脑机融合、类脑芯片、大脑计算神经模型等关键技术和核心器件，研制一批易用安全的脑机接口产品。 相关研究 ◼非侵入式商业化快速落地，据Precedence Statistics数据显示，2023年全球脑机接口市场规模为23.5亿美元，预计2033年达到108.9亿美元，2023-2033年复合增长率为16.55%。截至2021年，脑机接口在军事上的应用已占全球脑机接口总应用的25%，脑机接口研究战略意义凸显。目前脑机接口主要落地为非侵入式的相关应用。一些用于提升注意力、改善睡眠等的头戴式设备，以及用于医疗康复控制外骨骼的设备，已经实现了商业化落地，非侵入式脑机接口产品的市场空间非常大。我们测算在1%市场渗透率情况下，仅睡眠仪这一品类未来潜在空间就有望超过150亿元。 《从字节大会看算力产业的三个趋势》2024-12-24 《医保数据要素实践和展望》2024-12-02 ◼侵入式进入临床试验阶段，有望迎来密集催化：侵入式脑机接口的研发已经进入临床试验阶段，技术路线较多，海外新一代的植入方案以Neuralink的柔性电极方案、Synchron的血管内植入方案为主，目前均已进入临床试验阶段。2024年7月，马斯克概述了Neuralink的目标，即到2026年植入1000个大脑芯片。国内也已经同步开始推进，2024年11月，博睿康与清华大学生物医学工程系洪波教授团队合作研发的脑机接口产品NEO在复旦大学附属华山医院完成了全国第三例、上海第一例临床试验植入手术。团队预计2025年将在全国10个中心开展30-50例脑机接口临床试验，产业有望迎来密集催化。 ◼投资建议和相关标的：虽然侵入式脑机接口距离大规模商业落地还需要一定的临床验证时间，非侵入式脑机接口商业化落地已经初见成效。工信部等相关部门出台相关政策强调了发展脑机接口技术的重要性，我们预计随着技术快速迭代，脑机接口相关公司将持续在技术和市场方面取得突破。目前脑机接口产业链尚未形成成熟产业链分工，自研BCI芯片和算法是核心技术壁垒。大部分公司提供完整的解决方案，建议关注自身或参股公司在脑机接口方面有领先布局的上市公司，岩山科技、诚益通、三博脑科等。 ◼风险提示：政策推进不及预期，技术发展不及预期。 内容目录 1.什么是脑机接口..................................................................................................................................42.政策支持加大投入，技术不断突破..................................................................................................73.非侵入式快速落地，侵入式初见曙光..............................................................................................83.1.非侵入式主要应用：康复、改善.............................................................................................83.2.侵入式应用：进入临床试验阶段...........................................................................................104.投资建议和相关标的........................................................................................................................135.风险提示............................................................................................................................................14 图表目录 图1：脑机接口基本原理和框架...........................................................................................................4图2：脑机接口分类...............................................................................................................................4图3：脑机接口设备分类.......................................................................................................................5图4：脑机接口应用四层金字塔...........................................................................................................6图5：2014年巴西世界杯开幕式上，一名巴西瘫痪少年在脑控外骨骼的帮助下开球..................6图6：脑机接口发展历程.......................................................................................................................7图7：脑机接口产业链...........................................................................................................................8图8：IpsiHand上肢康复系统构成.......................................................................................................9图9：Muse 2头戴式设备......................................................................................................................9图10：强脑科技睡眠仪临床使用效果测试.........................................................................................9图11：Neuralink手术机器人..............................................................................................................11图12：Neuralink脑机接口植入物的构成..........................................................................................11图13：犹他电极示意图.......................................................................................................................12图14：Stentrode血管内电极阵列以及随附的发射器......................................................................12图15：Precision Neuroscience的植入体............................................................................................13 表1：部分国家脑机接口相关政策.......................................................................................................7表2：非侵入式脑机接口主要产品类型.............................................................................................10表3：国内侵入式脑机接口主要研究团队和进展.............................................................................13表4：脑机接口相关上市公司.............................................................................................................14 1.什么是脑机接口 脑机接口（Brain-Machine Interface, BMI；也称Brain Computer Interface，BCI）是一种在脑与外部设备之间建立通信和控制通道，用脑的生物电信号直接操控外部设备，或以外部刺激调控脑的活动，从而增强、改善和延伸大脑功能的技术。脑机接口目前主要作为一种神经替代体存在，它使电子设备能够直接与大脑的某些部分进行通信。 数据来源：创业邦，东吴证券研究所 根据脑信号采集时电极植入大脑的位置，脑机接口主要分为三类：非侵入式、半侵入式和侵入式。 数据来源：知乎，东吴证券研究所 非侵入式脑机接口不需要将电极植入大脑内部，只需要将电极附着在头皮上。医院里目前已经广泛应用的脑电图(electroencephalogram，EEG)就是典型的以非侵入方式获取脑电信号的一种技术。 半侵入式脑机接口通常需要将电极植入头皮下、贴合硬脑膜但不需要直接穿透大脑皮层，一种典型的应用是脑皮层电图（ECoG），它将电极放置在大脑皮层表面、采集大脑皮层电信号，通常用于癫痫病灶的定位和手术指导。其优点在于信号质量较高，空间 分辨率优于EEG，手术风险相对较小