前 言
上海市持续深化研究脑机接口前沿技术创新与未来产业培育，聚焦侵入式、半侵入式赛道，重点推进脑机接口产品化、建设共性技术研发服务平台、推动临床试验与应用示范、健全产品标准与检测体系、培育产业生态。同时，支持非侵入式脑机接口产品进一步提升技术水平和应用规模。
在上海市发改委指导下，上海市天使投资引导基金托管团队创业接力秉承引导基金的创新引导理念，以“政府带头引导社会资本共担创新风险，共享创新成果”为引导本质。有引导基金出资的礼来亚洲基金首支人民币基金，十年前已投资脑机接口领域企业品驰医疗，现已成为行业领军企业；子基金中，另有凯风创投、峰瑞资本、拾萃资本等近20家早期投资机构，均有布局脑机接口企业。
为更好地理解未来产业，引导基金团队基于赛道扫描和与子基金的交流，梳理出《脑机接口行业图谱》，以供与行业内人士交流。
01 定义分类
据科技部《脑机接口研究伦理指引》：脑机接口（Brain computer interface, BCI）通过记录装置采集颅内或脑外的大脑神经活动，通过机器学习模型等对神经活动进行解码，解析出神经活动中蕴含的主观意图等信息，基于这些信息输出相应的指令，操控外部装置实现与人类主观意愿一致的行为，并接收来自外部设备的反馈信号，构成交互式闭环系统(见图1-1)。简单来说，脑机接口是连接大脑和计算机的桥梁。
图1-1：脑机接口信号处理过程
广义的脑机接口也包括神经调控，通过电、磁、光、声等刺激形式向大脑进行信息输入，实现替代、修复、增强或改善脑功能的作用。
脑机接口技术路线较多，不同技术类别各有特点、优劣和应用场景（见表1-1）。
表1-1：脑机接口主要技术分类
根据信号采集方式不同，分为侵入、半侵入、非侵入。侵入式通过手术将电极植入大脑皮层，以获取高质量神经信号；半侵入式通常将电极放置在颅腔内，如硬脑膜上、脑血管介入，信号相对非侵入高，伤害相对侵入式低，以平衡信号质量和人体伤害程度；非侵入式无需动手术，直接从头皮表面采集大脑信号，常用非侵入式信号有头皮脑电（EEG）、功能近红外光谱（fNIRS）和功能核磁共振成像（fMRI）等，其中以EEG最为常见，EEG通常由脑电帽通过电极从头皮采集，可监测群体神经元放电活动。
场景应用角度，侵入式和半侵入式当前主要应用于严肃医疗领域，如帕金森病、癫痫、难治性抑郁症及帮助残疾人士恢复运动能力等；非侵入式因其安全性和易用性，除医疗健康、消费电子、游戏等领域均可广泛应用。
根据信号类型不同，分为运动脑机接口（Motor BCI）和情感脑机接口（Affective BCI）两个主要分类。运动脑机接口主要通过检测大脑在进行运动想象或实际运动时产生的信号，来实现对外部设备的控制，常用于辅助运动障碍患者的康复训练或帮助他们控制假肢等辅助设备；情感脑机接口侧重于识别和响应用户情绪状态，通过分析大脑活动识别情绪，实现对设备的操作或情感反馈，可应用于心理监测、情感交互机器人、用户体验评估等。
伴随科研人员的不断突破，更多技术路线仍在不断丰富，如基于TI研发出来的经颅电刺激时间干涉(tTIS)等。
02 产业链
上游主要为脑电采集软硬件厂商，包括用于监测和处理大脑信号的芯片、传感器等，因行业处研发投入阶段，类脑器官等科研工具也值得关注；中游主要是脑机接口产品与服务提供商，包括脑机接口设备制造商、针对特定场景应用的产品、解决方案、脑电采集及实验数据平台。下游应用领域广泛，涵盖医疗健康、教育培训、游戏娱乐、智能家居、军事等方面。（见图1-2）
图1-2：脑机接口产业链
工具/设备：主要包括与脑机接口技术开发和实验相关的核心硬件与软件工具。例如，电极材料、放大器、数据采集系统、信号处理单元、脑机接口芯片等硬件组件，以及算法、分析软件、采集软件等软件工具。这些工具为科研人员提供了基础实验平台和技术支持，是技术创新和突破的核心支撑。
产品/服务：主要包括脑电相仪、脑起搏器、情绪评估仪、智能家居解决方案等直接能解决市场需求的产品和服务。除此之外，企业还针对特定疾病（如抑郁症、脑卒中等）提供基于脑机接口的治疗方案、康复服务和情绪健康管理等。
数据平台：如国外用于分析自发情绪的DEAP数据库、上海交大吕宝粮教授团队研发的用于情感脑电分析的SEED数据库。这些数据库为机器学习模型提供了训练数据，使其能够更精准地识别、预测和响应用户情绪或状态，为情绪调节、精神健康监测等应用奠定了基础。
下游应用：脑机接口的应用层面涵盖了多个领域，包括医疗（如神经调控、运动康复、脑控游戏）、智能家居、虚拟现实、智能驾驶、教育等。同时在军事训练、疲劳监测、智能生活等方面的潜力也在不断被挖掘。特别是在临床应用方面，脑机接口技术有望为帕金森、抑郁症等疾病的治疗和管理带来革命性变化。此外，感官缺陷类（如听觉、视觉缺陷）及辅助设备控制的应用也逐渐普及。
03 市场规模
全球脑机接口市场在近年来持续增长。据中国电子技术标准化研究院的《脑机接口标准化白皮书2021》显示：2019年全球脑机接口市场规模约12亿美元，预计2027年达33亿美元，年均复合增长率（CAGR）15.5%（见图1-3）。
据麦肯锡预计，未来10到20年，全球脑机接口产业产生经济规模达700-2000亿美金；中国市场目前规模较小，2023年中国市场规模约为10亿元，但到2040年，预计纯设备市场规模将达到560亿元，CAGR 21%左右。
图1-3 脑机接口市场规模
数据来源：DelveInsight，GMInsights，麦肯锡《脑机接口标准化白皮书2021》，运动康复产业联盟，脑机接口产业联盟等，创业接力整理
04 行业政策
政策在推动脑机接口行业发展上发挥了引领作用，中国起步晚，对标美国做政策扶持是推动行业发展的重要手段（见图1-4）。
图1-4 全球脑机接口政策
1989：美国将20世纪最后10年命名“脑的十年”；2013：4月，美国启动脑科学计划；10月，欧盟启动脑计划；2014：日本脑计划启动。
2016：中国脑计划启动。
2017: 《“十三五”国家基础研究专项规划》提出“一体两翼”布局方式（“一体”：主体结构是脑认知功能的神经基础，了解大脑图谱结构，在此基础上，搭建各种平台，解析图谱功能；“两翼”：研究脑疾病的诊断与治疗；研究类脑人工智能、类脑计算、脑机接口等与人工智能相关的新技术）。
2021：十四五规划明确将脑科学确立为国家战略科技力量，其中类脑计算和脑机融合技术研发是重要领域之一，而脑机接口技术是脑机智能融合技术的关键之一。
此后，从国家各部委到地方政府，出台了系列政策以支持脑机接口的研究和产业化发展，并在行业准入上给予便利（见表1-2）。
表1-2：中国脑机接口相关政策（部分）
05 企业分布
中国信息通信研究院发布的《脑机接口技术发展与应用研究报告(2023年)》显示，截至2023年第一季度，全球脑机接口相关企业超500家。
业务类型层面，上游占8%，包括生产制造和销售电极、芯片、外设、相关核心器件的企业；中游占30%，包括生产制造和销售医用及科研用工具、分析软件和采集设备的企业；下游占62%，其中提供应用解决方案的植入式企业占比9%，非植入式企业占比53%（见图1-5）。
图1-5：全球部分脑机接口企业类型分布
地域分布层面，美国和中国的脑机接口企业超100家，处第一梯队；加拿大、英国、以色列超过20家，处于第二梯队（见图1-6）。
图1-6：全球脑机接口企业地域分布（部分）
国内统计到的140多家企业中，主要分布于北上广、江浙沪（见图1-7）。原因可能基于这些地区经济发展较快、创新氛围浓厚，且集中有大量高校与研究所。相比之下，其他省市等地的企业较少，且多集中在部分大城市，如成都和西安，这些公司往往与当地的科研机构和高等院校有联系。
图1-7：中国脑机接口企业地域分布（部分）
从产业成熟度看，大部分处实验室验证阶段，少数处临床试验阶段，未实现商业化。侵入式和半侵入式技术难度、临床试验的监管门槛和成本都很高，全球尚无获批上市医疗器械。
从资本市场看，2013年至2023年三季度，全球脑机接口风险投资累计近800笔，金额超100亿美元，获投企业近300家，美国、德国、瑞典等国已有企业上市（见图1-8）。
图1-8：国外脑机接口融资分布情况（部分）
分析国内脑机接口行业投资事件，2022年创下新高后，进入相对冷静阶段（见图1-9）。
分析国内脑机接口企业分布情况，从融资情况看，国内企业多处A轮及以前，神经调控企业在资本市场阶段相对靠后，已上市企业中，脑机接口也只是其业务的一部分（见图1-10）。
图1-10：国内脑机接口企业竞争格局
说明：有些企业会同步展开多项产品或服务，故以上归类仅供参考，与事实或有出入。
06 行业小结
综上，从行业整体来看，脑机接口产业尚处发展早期，除神经调控外的其它大部分企业都尚未穿越峡谷，进入大众市场（见图1-11）。
图1-11：脑机接口行业技术发展曲线图
根据TALC曲线，早期用户喜欢“有趣的科技”，大众用户喜欢“有用的产品”，“峡谷”前后用户对产品选择标准不同，导致早期市场和大众市场间的裂缝。脑机接口处早期研发阶段，即使是头部企业，主要客户仍以科研客户为主，以临床为主要应用场景的大众市场尚未打开，投资机构核心要评估项目跨越峡谷的能力。
根据Gartner曲线，脑机接口在23年经历顶峰后，泡沫开始破裂，投资圈开始谨慎参与。一方面，要避免外部噪音影响对产业本身上升趋势的判断；另一方面，更多有价值的企业会在未来出现，投资机构不用担心错过好企业。
市场角度：1）市场规模快速增长，中国市场现规模较小，但潜力巨大，预计2040年纯设备市场规模将达560亿元，CAGR达21%左右。2）由于面临侵入式脑机接口可能对大脑造成损伤的安全性问题，非侵入式获取的脑电信号质量不佳导致的有效性问题，商业化进程仍需时间，需创业者和投资人做好长期持续投入的准备；3）短期看，科研市场虽空间有限，但可成为脑机接口上游企业的近期收入来源；中期看，医疗健康可成为脑机接口企业的重点落地应用场景；长期看，娱乐、教育等行业在人机交互领域的应用，为企业带来更为广阔的市场想象空间。
技术角度：1）从企业建立技术壁垒的角度，侵入式的挑战在于如何安全地放入电极（大小、封装、植入机器人等），稳定地接收信号（减少排异、电极脱落等），高通量数据传输处理的同时保证能源的长期安全供应（功耗、寿命等）；非侵入式能打造的技术壁垒可能在于：如何更好地采集信号，及基于大量场景数据的算法模型解码信号，以在一定程度上弥补脑电信号质量不如颅内信号的缺点。2）从政府/投资人选择技术路线支持角度，不同技术路线各有优劣，应避免从技术出发来判断不同技术路线的优劣，而应从需求出发，来选择匹配适用的技术路线。目前，从产业发展角度，不同技术路线之间没有天然屏障，伴随场景需求和企业能力的改变，有企业从非侵切入到侵入，也有从侵入切入到非侵。
团队角度：1）由于脑机接口技术是神经科学与信息技术交叉融合的新兴领域，涉及精密制造、材料科学、神经科学、脑科学和信息科学等多个学科，需团队成员具备跨学科技术能力；2）脑机接口技术涉及临床应用和非临床试验，需科研人员与所在应用场景的产业界人士密切合作；3）目前脑机接口企业创始人以科学家发起为主，普遍性问题是从竞争对手而非市场那里了解需求，以至于不能耕耘好自己的一亩三分地，出各种落不了地的雷同产品。关注竞争对手是必要的，但更重要的是关注市场，重视对相关应用场景所在行业（如心理健康）的研究，更精细地评估市场需求刚性。
受限于时间和团队信息搜索能力，及对企业微观情况的保密要求，本研究无法全面反映行业真实情况，如有纰漏，欢迎私信我们予以修正，上海市天使投资引导基金团队将对本领域进行持续跟踪，并做年度更新。 也欢迎业内专家与我们交流，共同助力未来产业发展。
负责人：陆娇娇
研究团队：王雪蕊、张文轲、翟慧文
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