脑机接口技术再进化！我国研发出全球首个可开源的片上脑-机接口智能交互系统

瞻观前沿

当前，在新一代生命体与非生命体融合交互的浪潮下，如何通过干细胞技术体外培养的大脑实现意念控制，片上脑-机接口研究正在引起学术界的广泛关注。

被誉为黑科技的脑机接口技术又进化了。近日，天津大学脑机交互与人机共融海河实验室团队与南方科技大学等团队，协同开发了全球首个可开源的片上脑-机接口智能交互系统metaBOC，实现了培养大脑对机器人避障、跟踪、抓握等任务的无人控制，完成了多种类脑计算的启发工作。

培养大脑是该系统的指挥中心。团队在国际上首次证实了物理场促进人源性脑类器官生长发育的作用，厘清了低强度聚焦超声对大脑进行调控的原理机制，为片上脑智能交互系统metaBOC提供了具有更好智能基础的培养大脑。该研究成果近期发表于脑科学领域国际期刊《大脑》上。

片上脑-机接口，是利用体外培养‘大脑’(如脑类器官)与电极芯片耦合形成的片上脑，通过编解码及刺激-反馈实现其与外界信息交互的技术。天津大学副校长、脑机交互与人机共融海河实验室执行主任明东教授认为，作为脑机接口领域的一个重要新兴分支，片上脑-机接口有望对混合智能、类脑计算等前沿科技领域的发展产生革命性的推动。

天津大学医学院教授、脑机交互与人机共融海河实验室片上脑-机接口团队负责人李晓红介绍，片上脑-机接口智能交互系统metaBOC涵盖四大模块，适用于多种维度片上脑，具备多元刺激范式，融入人工智能技术，可集成多任务。未来，团队将进一步深化对片上脑-机接口的智能通信、智能迁移、智能融合等关键科学问题的探索，推动片上脑-机接口技术早日实现转化应用。

图片来源：摄图网

技术价值观察

脑机接口产业上游包括芯片和脑电采集设备厂商、操作系统和软件厂商、数据分析商等，中游为脑机接口产品提供商，下游包括医疗健康、教育培训、游戏娱乐、智能家居、军事国防等应用领域。

我国科研团队开发出全球首个可开源的片上脑-机接口智能交互系统metaBOC，完成了多种类脑计算的启发工作。因此，从脑机接口产业链上看，该技术处于产业链的中游环节。

宏观市场观察

——脑机接口定义及分类

脑机接口指在人或动物大脑与外部设备之间创建的直接连接，实现脑与设备的信息交换。其工作流程包括脑电信号的采集和获取、信号处理、信号的输出和执行最终再将信号反馈给大脑。

脑机接口的技术分类，按照信号采集方式划分，主要分为侵入式、非侵入式和半侵入式。侵入式指通过手术等方式直接将将芯片、传感器等硬件设备植入颅腔内或电极植入大脑皮层，获得高质量神经信号。非侵入式是指无需通过侵入大脑，只需通过附着在头皮上的穿戴设备对大脑信息进行记录和解读。半侵入式介于侵入式和非侵入式之间，将脑机接口植入到颅腔内，但是在大脑皮层外，降低了手术风险和免疫反应。

——脑机接口技术发展情况

我国脑机接口行业起步较晚，与国外存在5-10年的差距，而且目前世界主要科技大国在脑机接口领域加速设立技术壁垒，限制技术对外出口。例如，美国商务部在2018年发布《出口管制改革法案》，禁止包括脑机接口在内的14项技术对我国输出。但是，在各大科研院校及相关企业的努力下，我国脑机接口行业正在加快追赶步伐。从专利来看，2013年以来，国内脑机接口相关专利数量持续增长，且申请量增速明显加快;2021年我国脑机接口行业专利申请量达到了1896件，为近年来的峰值。

——脑机接口产品发展情况

脑机接口相关的研发已经在仿生学、医疗诊断与干预、消费电子等多个领域展开，从产品开发情况来看，目前我国代表性脑机接口企业强脑科技、脑陆科技、柔灵科技等已经推出了一系列消费级脑机接口产品，应用范围涵盖儿童教育、娱乐、医疗、健康等多个领域。

——脑机接口企业布局情况

侵入式或半侵入式脑机接口需要在脑部进行芯片等硬件植入，会破坏脑部的天然物理防护系统，引起人脑的手术创伤、出血、感染等问题;若相关软硬件设施被非法使用，还可能引发脑部混乱，严重情况下可能导致脑部受损，危及生命安全。另外，侵入式脑机接口与非侵入式相比，具有更高的技术和资金门槛，因此，目前非侵入式脑机接口仍然是市场上的主流技术路线。

根据烯牛数据，目前我国脑机接口行业获得融资的企业中，仅脑虎科技、宁矩科技和博睿康科技等少数几家企业布局了侵入式脑机接口行业，其他企业均专注于研究非侵入式脑机接口产品。

——脑机接口市场规模较小，标准体系尚未建立

根据中国电子技术标准化研究院的估计，目前全球脑机接口行业市场规模已经超过15亿美元，而国内脑机接口行业市场规模仅10亿元左右，占全球市场规模的比重不足10%，行业还有较大的发展空间。

与此同时，虽然国内脑机接口技术迅猛发展，但我国在脑机接口领域数据、脑信号解码算法、信号采集设备方面却尚未建立起较为统一的标准体系，这可能会导致未来市场缺乏秩序，阻碍脑机接口行业的发展。

——脑机接口企业竞争格局

我国脑机接口行业正处于发展初期，行业内大部分企业规模较小。依据企业的注册资本划分，可以大概分为3个竞争梯队。其中，注册资本大于1亿元的仅强脑科技(Brainco)一家，注册资本在1000万以上的有华南脑控、念通智能、博睿康科技、术理创新等6家，其余企业注册资本均在1000万元以下。

——脑机接口行业发展趋势

近年来，我国脑机接口行业虽然出现了大量的初创企业，专利申请量、融资事件数量及金额都有了大幅增长，但是从应用层面来看，脑机接口产品距离大规模产业化仍有一定的距离。为促进脑机接口技术进步、实现脑机接口的产业化，国家一方面提出要加强脑科学等基础研究，推进脑科学科普工作，另一方面鼓励脑机接口企业加快产品在医疗、康复、虚拟现实、教育等典型领域的应用。

中国脑机接口技术赛道热力图

根据产业热力图显示，与脑机接口关键技术强关联的城市集群主要集中在华南和华东地区，并且以广东、江苏省为重点发展区域，未来布局脑机接口技术及其他相关技术的发展路径，极大可能性在于华南、华东地区优先导入，其中可重点关注广东省深圳市福田区、宝安区和龙岗区、江苏省盐城市滨海县、江苏省苏州市相城区所处脑机接口的相关企业，以及该地方对于脑机接口的产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

经济学人APP资讯组

看完觉得写得好的，不防打赏一元，以支持蓝海情报网揭秘更多好的项目。

标签： 接口 侵入 技术 随笔