文丨頭豹
在剛剛過去的2021年，随着資本市場的不斷追捧、各類NFT商品持續的“熱搜”沖擊，“元宇宙”一詞早已不再是陌生而新鮮的概念了。
然而，有一位舉足輕重的科技界大佬卻對各界沖破頭想分羹“元宇宙”的行為不太感冒，反而對另一項被譽為“元宇宙終極形态”的技術：“腦機接口”更為看好——他就是埃隆·馬斯克。
早在2020年8月，馬斯克便斥資成立了一家名為Neuralink的公司，這家企業主攻的方向便是“腦機接口”這一聽起來更富未來感、科幻感的技術。
2021年，馬斯克繼續為腦機接口技術站台。一方面，Neuralink在去年7月籌集了2.05億美元的投資，這是該領域所有公司中最大規模的融資活動；另一方面，Neuralink的裝置已在很多頭豬和一隻玩乒乓球的猴子身上成功試驗，下一步将正式進入人體試驗的階段。
那麼，馬斯克如此推崇并肯定的腦機接口技術究竟怎麼了解？是否正如電影《黑客帝國》中所述那般全新全異？
對标西方國家，中國腦機接口技術現處于何種階段，行業内是否已經達到了一定的應用水準？
本文，頭豹研究院将從概念、行業、應用等視角，為您梳理并解讀腦機接口技術行業現狀，洞察行業未來發展趨勢，挖掘優秀行業标的。
腦機接口究竟是“何方神聖”？
腦機接口是指在人或動物大腦與外部裝置之間建立的直接連接配接，實作腦與裝置的資訊交換，其工作流程包括腦電信号的采集和擷取、信号處理、信号的輸出和執行，最終再将信号回報給大腦。腦機接口最早在20世紀末提出，目的是幫助殘障人士重新行走或支配上肢，技術發展至今已更能應用于正常人的生活和生産。
目前，醫療健康領域是腦機接口技術最初且最主要的應用領域，也是目前離商業化最近的應用領域。随着技術的發展，應用領域不斷拓寬，未來将逐漸應用于遊戲娛樂、學習教育、智能家居和軍事領域。在發展過程中，腦機接口也面臨着諸多挑戰，主要包括技術成熟度極低、跨多學科導緻的技術複雜性、難以商業化和規模化，以及安全和倫理問題。
腦機接口工作流程
腦機接口工作流程中，信号采集是使用傳感器，如腦電帽采集大腦信号；信号處理則包括信号處理、特征工程、分類回歸三個步驟。
因頭皮腦電信号幅值很小，且容易受到肌電、眼電、心電等幹擾，是以需通過信号處理提高其信噪比；特征工程主要是特征提取，包括時域、頻域、時頻域、黎曼空間等；分類回歸是使用機器學習算法從頭皮腦電中解碼其含義；信号的輸出和執行是根據腦信号的含義向外界裝置發送指令，以完成使用者意圖。
醫療健康是最初且最主要的應用領域，各領域應用，未來可期
醫療健康領域是腦機接口最初和最主要的應用領域，也是目前離離商業化最近的應用領域。
腦機接口在醫療領域的應用主要集中在“監測”、“改善/恢複”、“替代”和“增強”四大功效上；腦機接口在遊戲娛樂領域的應用主要是為遊戲玩家提供有别于傳統遊戲控制之外的新的操作次元，通過意念并結合VR來控制遊戲，獲得身臨其境的沉浸式遊戲體驗；腦機接口在學習教育領域的應用主要集中在學習狀态識别、注意力水準測量、學習動機評估等方面。
目前，腦機接口技術在教育領域尚處于初步應用階段；腦機接口在智能家居領域的應用集中在“補充”方面，通過結合物聯網，腦機接口可相當于“遙控器”，人們通過意念控制燈的開關、窗簾的開關等，甚至進一步控制家庭機器人的運作；腦機接口在軍事領域的應用集中在“替代”和“增強”上，通過控制各類無人機和機器人，代替士兵執行各類危險任務，減少人員傷亡。
腦機接口在發展過程中面臨諸多挑戰
腦機接口技術成熟度極低，從腦機接口技術的角度來看，醫學上神經元數量龐大且複雜，目前對大腦回報刺激和大腦工作機制的研究十分有限。
此外，在信号采集的過程中，非侵入式接口存在采集信号差的問題，而侵入式接口需面臨對腦部損傷的問題；目前，腦機接口的發展階段還處在實驗室展示的水準，離真正的商業化還有很長的距離；同時，腦機接口技術是多學科交叉的研究領域，其涉及的學科包含資訊工程、計算機工程、生物工程、運動康複和神經學等多個科學領域。
腦機接口的發展需要多個學科發展的共同支撐，然而任何一個學科的落後都會造成短闆效應，制約腦機接口技術的發展；再者，腦機接口在非技術類問題上也存在諸多難點，主要為安全和倫理問題，包括黑客攻擊、意念控制、資料竊取，甚至人性問題、倫理問題、審查問題等等。腦機接口的落地勢必伴随着一些列相關法律法規的出台，方可規模化應用。
中國對腦機接口技術的研究起步較晚，但重視程度相較美國等西方國家不分伯仲
中國雖相對于美國等西方國家對腦機接口技術的研究起步較晚，但同樣重視對其相關技術的研究，尤其是腦科學與類腦研究。
2016年，中國“腦計劃”啟動，其主要包括兩個方向：以探索大腦秘密并攻克大腦疾病為導向的腦科學研究，以及以建立并發展人工智能技術為導向的類腦研究。
在2021年3月提出的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目标綱要》中同樣提出，人工智能和腦科學為國家戰略科技力量，而腦機接口技術是其中的關鍵技術之一。
深度見解：中國腦機接口行業發展趨勢
以美國為代表的西方國家在早期投入大量人力、财力和物裡開展對腦機接口技術的研究，在此期間也湧現了諸多行業獨角獸，如Neuralink、Synchron、BrainGate等，與之伴随的也是不斷增高的技術壁壘。
技術壁壘主要可分為人才壁壘和核心零部件壁壘。一方面，腦機接口技術是一門交叉學科，需要多方面的人才，包括神經學、人工智能、材料學、生物學等等，然而國内外高校并沒有開設腦機接口相關的專業課，這也導緻了腦機接口領域人才的匮乏；另一方面，腦機接口的信号采集涉及到各種材料和零部件，以及晶片算法等軟硬體相結合的技術，技術要求極高。
目前，腦機接口平台的核心零部件仍依靠進口，其國産化水準在未來有待提升。中國要想在腦機接口領域迎頭趕上，甚至彎道超車，應在腦機接口産業發展初期參與其中，加強核心零部件的國産化率。
重點關注企業
通過深度研究中國數字能源相關産業鍊企業，頭豹建議重點關注BrainCo、博睿康、腦陸科技。
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