脑机接口这个领域发展怎么样？

1、中国脑机接口行业竞争梯队WwW.ZiLiaoPan.cOM

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。

2、中国脑机接口行业企业业务布局对比

目前我国代表性企业中，大部分企业均布局非侵入性脑机接口产品，只有脑虎科技、博睿康科技等少数几家企业进行侵入式脑机接口产品的研究;而在非侵入性脑机接口领域，强脑科技、慧脑智能等企业已经有比较成熟的消费级产品问世。

3、中国脑机接口行业企业研发情况

作为一个新兴行业，技术实力对脑机接口企业的竞争力起到了决定性的作用。根据智慧芽数据，截至2022年11月，我国脑机接口行业企业中，强脑科技(包括其子公司)相关专利数量最多，达到了88件，排在第二的脑陆科技相关专利数量为53件，而其他企业专利数量均在50件以下，从专利数据来看，强脑科技目前在脑机接口行业内的技术优势较为明显。

4、中国脑机接口行业企业融资情况

从投融资情况来看，截至2022年11月，回车科技的融资事件数量最多，达到了6件;脑陆科技、柔电芯云和博睿康科技融资事件数量紧随其后，分别为5件、4件和4件，而其他企业融资事件数量均在4件以下。但从融资金额来看，公开资料显示强脑科技是全球除Nerualink外唯一一家融资金额超过2亿美元的脑机接口企业，与其他脑机接口企业相比资金优势较大。

5、中国脑机接口行业竞争状态总结

从五力竞争模型角度分析，脑机接口能够实现人脑交互，目前尚无替代品威胁;我国脑机接口行业处于发展初期，行业竞争较为和缓;上游相关软件需要定制，供应商议价能力较强，而由于产品成熟度不够高，消费者对产品的认可度较差，下游应用领域议价能力也比较强。由于行业内尚未出现拥有绝对优势的企业，国家政策支持力度也比较大，所以潜在进入者威胁较大。

根据以上分析，对各方面的竞争情况进行量化，5代表最大，0代表最小，目前我国脑机接口行业五力竞争总结如下：

—— 更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国人工智能行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

将大脑与电脑连接起来，听起来像是科幻小说里的情节，可是对于科学家来说，这种设想却正在渐渐成为现实，在不久的未来，“脑机接口”的设想将带来许多实用的人体修复技术……

电脑视频游戏让人入迷，即使对于一只恒河猴来说也是如此，6岁的贾斯帕就是这样一只沉迷于电脑游戏的恒河猴。在华盛顿大学实验室的电脑屏幕前，贾斯帕全神贯注地在电脑屏幕前坐了将近一个小时，它的目光一直盯着一个红色的小球。生性好动的猴子为何会表现得如此安静呢?因为它正在进行着某种有趣的训练：用大脑意识控制电脑屏幕上的移动目标，也就是那个红色的小球。

贾斯帕不是唯一能用大脑意识来控制物体的猴子。在美国匹兹堡大学，一对短尾猴用大脑意识操纵着人造假臂抢吃棉花糖，在不借助于任何肌肉力量的情况下，操纵假臂扭转门把。在另一次实验中，身处美国北卡罗来纳州的一只猴子将它的大脑意识跨越半个地球，不可思议地传送到了日本的一个机器人身上，并让它动了起来。

用精神意念来控制物体，曾经是科幻小说里的情节，如今科学家却正在认真地进行这方面的尝试。在一系列的临床试验中。科学家们正在研究一种叫做“脑机接口”的意念控制技术。科学家们要实现一个雄心勃勃但完全有可能达到的目标：为一些大脑或脊髓受损而失去肌肉活动能力的患者恢复独立的行动能力。通过一些成功的实验，人类已朝着实现这个目标迈出了重要的一步。

在接下来的几年时间里，科学家将尝试让瘫痪病人学习操纵虚拟手和机械臂，来进行如伸手取物。推动物体、吃喝走动等日常活动。随着实验的进展情况，研究人员还希望能训练患者完成比这些更为复杂的动作。

“最终。我们甚至可以取得更大的成就，病人可以用大脑意识控制来完成一些日常生活中更为复杂的动作，如：拉动拉链，扣上钮扣，绑系鞋带之类。”美国匹兹堡大学的神经生物学家安德鲁·施瓦茨说道。

科学家已经了解到，在身体完成某种动作之前，大脑神经元向它们发出了某种微小的脑电波信号。这是实现这一目标的关键所在。在过去的20年里，科学家们已经找到了大脑如何控制动作的关键方法，他们将芯片植入大脑，利用微型电极来接收大脑的脑电波信号，并弄清楚这些信号与具体动作之间的关系。这些用来命令人体肢体运动的信号，经由电脑编程处理之后，也可以用来控制电脑光标或机械臂。

目前，脑机接口技术已经可以用来完成一些简单的大脑控制任务，如，用大脑意识控制在电脑屏幕上拼写单词、打开电视或打开电子邮件等。甚至，患者还能用自己的大脑意识控制机器人手臂或虚拟手臂做一些基本的动作。

但目前能够完成这些任务所需的设备十分笨重且过于繁琐，操作起来也很复杂，在没有人协助的情况下很难得到实际应用；而目前的脑机接口设备，其适应过程通常也十分缓慢，需要经过长时间的训练。研究人员准备对“脑机接口”进行更多的研究测试，让大脑意识可以更好地控制外部设备，如：通过对单个神经元信号发射的控制，研究人员试图让大脑控制的动作更为精确。随着实验的进展，一些研究人员甚至考虑如何将外部信号反馈到大脑里。

意念控制行动梦想成真

开发可以由人的大脑意识控制的机器，这一想法始于20世纪60年代，当时科学家首次将电极插入猴子的大脑，记录其大脑神经的活动。令研究人员吃惊的是，他们发现猴子在开始动作之前，大脑控制运动区域的一些细胞就开始活跃起来，科学家后来发现，这些大脑区域的活跃，实际上是大脑对运动的事先规划。

对于一些脊柱受损的患者来说，他们已经无法向肢体传达大脑信号，但他们的大脑中仍然会产生必要的规划信号，正是这些信号让研究人员看到了让瘫痪病人活动起来的希望。他们的目标是捕获这些信号，破译这些信号，然后通过脑机接口技术，利用这些大脑信号来控制行动。

大多数脑机接口技术是从运动皮层的一些专门化的神经元收集信号，那里是运动的发起地和执行地。通过将如发丝般细的电极阵列直接植入大脑中，科学家可以记录下清晰而强烈的大脑脑电波信号。但这种方法也有缺点，它需要通过手术将电极植入大脑深处，有可能带来感染风险和免疫反应，并有可能导致电极周围产生疤痕，从而降低信号强度。但该技术是从单个神经元得到清晰信号的唯一途径，因此一些科学家相信这是一条成功之路。

到目前为止，在美国已有五位患者的大脑中植入了电极阵列，这几位患者是一种被称为“脑之门”(BrainGate)设备的临床实验调查项目的组成部分，“脑之门”由美国著名脑机接口设备供应公司CYKN公司开发，这家公司由布朗大学神经科学家约翰·多诺霍共同创办。植入的电极阵列通过微型导线将神经元信号发送到从患者的头皮伸出的一个小型基架上，在实验室测试中，基架可通过电缆与电脑相接，对大脑信号进行解码，转换成有意义的信息。

一位脑干中风后颈部不能动也不能说话的女病人，使用了实验室植入的电极阵列已达5年之久。在最近的《神经工程学》杂志上。多诺霍和他的研究团队介绍道，这种脑机接口设备在使用3年之后。其效果仍然很好，信号几乎没有出现任何衰减。

“如果她在日常生活中使用这种脑机接口系统，在一定程度上是非常可靠的。”多诺霍说。

尽管如此，研究人员还在努力让脑机接口设备做更多的事情。BrainGate的机器人手臂可以伸出去抓住物体，但它还不具备正常手臂的实际可操作性。一个人的手臂可利用几十块互相独立的肌肉进行上下左右的移动，来控制肩、肘、前臂和手腕的位置，而手掌也需要许多独立的肌肉运动，或“自由度”，来做出捏、抓、抱和挤压等动作。

在匹兹堡大学，施瓦茨正在对一些实验对象进行大脑意识控制机械臂的17自由度实验，让机械手臂做出涉及肩部、肘部和手腕部运动的动作，还拥有将手掌弯曲起来拿起咖啡杯，或拿起如铅笔等小物件的能力。

“我们已经开始尝试让机械手臂做一些灵巧的任务，这是以前从未尝试过的事情。”在今年二月召开的美国科技进步协会的年会上，施瓦茨说，目前实验猴已在使用这种遥控手臂。

为了让大脑信号指挥机械臂做更灵巧的事情，施瓦茨的研究小组将记录神经元活动的数目增加到“脑之门”研究中神经元发射数目的2倍，植入病人大脑的电极阵列将包含100个微电极，可同时记录下200个神经元的信号。科学家们希望，有一天能够通过无线设备获取患者大脑的信号来控制假肢。而无需电线或电缆为媒介。斯坦福大学的工程师克里希纳·谢诺伊说，这种无线系统除了对瘫痪患者，还可对裁肢者提供极大的帮助。

谢诺伊和他的同事己初步建立起这种无线传输系统，可将单个神经元信号传送到附近的接收器，并使用这种设备监测在笼子里走动、或在跑步机上行走的猴子的大脑活动。谢诺伊

说，这一技术如何在人类身上应用，还需进一步的研究探索。目前科学家们知道如何从瘫痪患者的大脑中提取所需的大脑信号，但还没有办法从截肢者大脑中获得所需的特殊信号。

“窃听”大脑信号让瘫痪患者行动更自如

近年来，研究人员在研究不将任何异物植入大脑组织的情况下获取大脑中脑电信号的途径。

华盛顿大学圣路易斯分校的丹尼尔·莫兰是研究以这种方式“窃听”大脑信号的科学家之一。这种方法建立在脑皮层电图的基础之上。脑皮层电图是医生用来检测大脑皮层脑电活动的方法。这种方法仍需要在头皮上切口，并移除部分头骨，然后外科医生将电极格栅直接安放在脑硬脊膜上。

在这个头骨下约两公分的位置上，电极无法记录单一神经元的发射活动，但可以获得神经元群的脑电活动。每个神经元群大约由数干同步活动的神经元组成，神经元群同步放电形成局部场电位，可告诉我们大脑在做些什么，或想做些什么。

通过一定的训练，神经元群可以调整到以某种信号代表某个具体的动作。例如，患者一边想着摆动手指，一边想着让光标在屏幕上向某个特定的方向移动，在大脑渐渐适应后，患者就不用再想象摆动手指了，他们只要简单地想着“光标向右”，已经与手指建立起某种联系的神经元群就会自动发出让光标按大脑意图移动的信号。

莫兰于2014年在对一些癫痫病患者监测的过程中，首次提取了运动皮层的信号。医生必须用脑皮层电图来观察癫痫病人大脑中哪些区域导致癫痫发作，在将各种传感器与计算机相连接起来之后，科学家们就可以接收到这些信号，并教病人如何使用大脑脑波信号来移动光标和玩电脑游戏。

在这些早期实验中，莫兰的研究小组找到了如何安排电极格栅之间的空间，以获得最优化的运动神经元信号，更精确地控制运动。莫兰与威斯康星大学麦迪逊分校的贾斯汀·威廉姆斯合作建立起了与大脑感觉运动皮层相适配的微型电极阵列。感觉运动皮层区是大脑负责运动与外界刺激的部分。贾斯帕是奠兰实验室里的三只猴子之一，如今它用新研发的电极阵列在电脑上玩视频游戏，在身体肌肉纹丝不动的情况下，在电脑屏幕上抓取各种虚拟物体。

研究人员准备进一步观察脑机接口设备在人类患者身上的效果。美国匹兹堡大学的研究人员将用一种极薄的柔性电极格栅植入瘫痪病人的头骨下面，然后训练病人以精神控制来操纵电脑屏幕上光标的移动。在未来三年时间里，脑机接口设备将得到进一步的改进，将来病人能够用大脑意识控制来完成更加复杂的任务，以及控制简单的机器人手臂。奠兰说，他的目标是开发一种可使用多年的植入装置，比如说10年，如此才具有临床手术上的实用意义。他说：“我们需要的是一种有效率达95％至99％的植入装置，并能持续使用10年。”

一些科学家对脑皮层电图是否能提供足以控制精细动作的信号持怀疑态度，比如说在锁眼中转动钥匙的动作等，但还有一些科学家正孜孜不倦地在进行这方面的探索研究，以期从脑波信号中获取更详细的信息。去年，约翰霍普金斯大学的生物医学工程师索米雅迪塔·阿查里雅和他的研究团队破解了单个手指弯曲和伸展运动的脑电波信号，这项研究结果发表在2010年8月的《神经工程学》杂志上。阿查里雅说，这表明经改进的脑皮层电图，或许可提供操纵开关或转动门把手等灵巧动作的大脑信号。

展望未来脑机接口技术前景看好

如果瘫痪患者能够学会使用机械臂来拿起早晨的一杯咖啡，那么接下来的问题就是，他们能否很好地控制“握住”杯子的力道呢?机械臂用的劲如果大一些，泡沫塑料的杯子可能会碎裂，杯子中的咖啡就会流光。

“对于假肢技术来说，其灵活性越好，对传感功能的要求也就更高，使用者才能对拿取的东西有更真实的感觉，”谢诺伊说。

要掌握好力道的大小，就要让患者产生较为真实的感官感觉，脑机接口技术需要拥有一种反馈系统，即将从外部获得的感官信号反馈到患者大脑中。一些研究者已经在进行将电流信号反馈到大脑中的初步尝试，但谢诺伊说道，这种方法的问题是，发送到大脑中的电流信号会同时激活许多细胞，而不仅仅是目标细胞。

谢诺伊说：“将脑波电流信号反馈到大脑中，就像进入一个有着众多学生的教室，教室里的每个学生都代表了一个不同的神经元，如果你想对其中一个学生说话，你就得大声喊叫才行，”谢诺伊与斯坦福大学的卡尔·迪赛罗斯一起，用光遗传学技术将感光蛋白质注入猴子的目标神经元，当假肢末端的传感器与咖啡杯接触时，发出的信号就会使这些神经元的光源亮起来，许多神经元都会沐浴在这片光亮中，但只有那些做了标记的神经元才会做出回应。信息能够反馈回大脑来是一个大好消息，谢诺伊说道，因为它提供了与特定神经元“对话”的一种途径。

在寻求将信号反馈回大脑的方法中，谢诺伊的研究小组不是唯一做出这种努力的。杜克大学神经生物学家米格尔·尼古莱利斯正在寻求某种方法，将电脑屏幕上物体纹理的感觉传回到大脑中对感官信息进行处理的部分，这种技术将使患者在用大脑意识控制假肢时，产生更为真实的触感等感官感觉。

尼古莱利斯的实验室创造了一种像衣服一样的机器人“外骨骼”，穿上它，失去行动能力的瘫痪病人就能再次自由活动。而如果能将触觉等感官信息反馈回大脑，穿上这种“外骨骼衣服”的患者在走路时就能真切地感觉到坚实的地面，产生一种很真实的脚踏实地的感觉。恢复活动能力的患者很需要这种感官上的感觉。

奠兰说，随着脑机接口技术变得越来越安全，设备越来越袖珍化，有一天它会像贴在你耳边的无线通信设备“蓝牙”一样普通，届时，即使是非残障人士也会迷上这种脑机接口技术，用大脑意识的力量去控制电脑、iPad或其他通讯和娱乐设备。目前，一家日本公司设计了一种“猫耳”，声称根据头皮表面反馈来的大脑信息可读取一个人的情绪。

此外，家用器具有可能将成为脑机接口技术的下一个发展目标。“脑机接口技术发展到某个程度，当你走进屋子里准备开灯时，甚至不用动手去按开关，”莫兰说，“你所要做的就是在脑子里想着‘开灯’，然后灯就亮了。”

脑机接口技术的未来前景令人懂憬。幻想变现实，梦想能成真，“心想事成”不再是幻想，也不再是梦想。

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