科创新赛道系列①：长三角脑机接口如何实现从实验室到市场的破局？

脑机接口（BCI）是在大脑与外部环境之间建立一种全新的不依赖于外周神经或肌肉的交流与控制通道，从而实现大脑与外部设备的直接交互，其工作流程包括脑电信号的采集、处理、输出和执行，最终再将信号反馈给大脑。按照电极与大脑的接触方式，脑机接口主要包括侵入式、半侵入式和非侵入式三条技术路线。前两者需要手术植入，适用于医疗康复领域，需要紧密衔接医院资源，目前商业化进程较慢。非侵入式无需进行手术，安全性更高，更适用于消费娱乐场景，但相对精确度较低。

表1 脑机接口三条技术路线概况

图1 脑机接口产业链图谱

制图：上海中创产业创新研究院

脑机接口产业链涵盖上游软硬件设备、中游脑机接口产品、下游应用场景。其中上游核心硬件中，神经信号采集（电极）、芯片与处理器（信号处理）两者共同决定系统性能；中游主要是设备制造与系统集成等，下游主要是医疗、消费、工业等各类应用场景。

脑机接口核心技术突破主要集中在电极技术和芯片设计两大方向。电极作为脑机接口与神经组织的直接交互界面，近年来在材料、结构和植入方式上均有显著创新，实现了从刚性到柔性、从侵入到微创、从短期到长期稳定的迭代升级；芯片向高通量、高自由度、低功耗专用芯片升级。在AI赋能下，随着高密度柔性电极和解码算法的协同创新，脑机接口的实时性和低延迟性能显著提升。当前，全球范围内已有多个脑机接口植入成功案例，主要集中在医疗康复领域，帮助瘫痪、渐冻症（ALS）、脊髓损伤等患者恢复运动、语言或感知能力。如马斯克旗下的脑机接口公司Neuralink于2024年1月已完成首例人类大脑设备植入手术，患者可仅凭意念控制电脑光标、玩电子游戏；2024年3月，中国团队宣布成功研发出65000通道、双向的脑机接口芯片；近期，中国自主研发的半侵入式脑机接口“北脑一号”第三例人体植入手术成功完成。

图2  北脑一号（来源：科创版日报）

脑机接口主要应用于医疗、消费、工业三大场景。分阶段而言，短期（1-3年）内主要依靠医疗刚需驱动，将从当前的临床试验阶段进入医疗产业化应用阶段。麦肯锡预测，全球脑机接口医疗应用的潜在市场规模在2030-2040年有望达到400亿-1450亿美元，其中在严肃医疗应用方面的潜在规模高达150亿-850亿美元，消费医疗应用潜在规模在250亿-600亿美元。进入中期（3-5年），随着硬件成本下降与内容生态适配，脑机接口将升级为大众消费品，预计到2029年，全球消费级脑机接口市场规模超30亿美元，VR内容适配率超60%。长期（5年以上）终极目标是全脑接口革命。中国电子信息产业发展研究院数据显示，2024年我国脑机接口市场规模为32亿元，同比增长18.8%，预计到2027年将达到55.8亿元，增长率为20%。

脑机接口技术已成为全球科技竞争的战略高地，美国早在2013年就提出脑科学计划，美国也是各国政府资金投入最多，技术发展水平最高的国家。欧盟、日本、韩国也先后启动脑计划。我国脑科学和类脑研究起步相对较晚，但已经被提升为国家战略，近几年从产业、科教、基础设施、知识产权和安全伦理等方面对脑机接口技术及应用发展进行规划。2024年，工业和信息化部等七部门发布的《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之一。今年以来，国家药监局发布《采用脑机接口技术的医疗器械用于人工智能算法的脑电数据集质量要求与评价方法》，从标准及监管层面推动脑机接口技术发展；国家医保局发布《神经系统类医疗服务价格项目立项指南（试行）》，其中专门为脑机接口新技术前瞻性单独立项，意味着一旦脑机接口技术成熟，快速进入临床应用的收费路径已经铺好。地方层面，北京、上海先后发布脑机接口产业培育与发展行动方案，明确技术攻关、场景应用与产业集聚目标。

长三角脑机接口产业各有特色

我国脑机接口行业总体处于发展早期，行业内大部分企业规模较小，市场格局呈现多元化特点，北京、上海、深圳等一线城市较为集中。长三角地区依托技术创新、产业链基础和资本等优势成为全国领先的集聚区，三省一市在脑机接口发展各有所长。

上海是我国脑机接口技术发展的前沿阵地，依托三大先导产业优势，已形成覆盖侵入式、半侵入式和非侵入式技术的完整研发体系。尤其是在脑科学研究领域，上海集聚了上海脑科学与类脑研究中心、中科院上海分院、复旦大学类脑智能研究院、上海交通大学等国际一流的脑科学研究平台，在高密度神经电极研发、类脑智能算法等方面技术领先。

上海集聚了一批头部侵入式脑机接口企业，博睿康研发的脑机接口产品NEO植入瘫痪病人大脑，让患者恢复了部分生活能力；脑虎科技研发的256通道柔性脑机接口植入患者颅内后，实现了“意念对话”和“脑控”智能设备；阶梯医疗完成3.5亿元B轮融资，并启动国内首个侵入式脑机接口长期埋植前瞻性临床试验。上海还集聚20家左右非侵入式脑机接口企业，其中术理、司羿、念通、韶脑等公司的康复训练产品已应用于脑卒中患者运动功能康复。近期，“上海脑机接口未来产业集聚区”在闵行区新虹桥国际医学中心板块启动建设，该集聚区将联动华山医院西院，重点打造临床转化、概念验证和孵化加速核心功能，培育脑机接口产业链核心环节。

《江苏省未来产业培育行动计划》将脑机接口列为三大先导产业之一，全省已建成4个省级创新中心、17个临床转化基地，吸引23个院士团队落地攻关。

主要城市中，南京集聚了东南大学、南京大学、南京脑科医院等国内领先的高校和科研机构，打造了江苏省类脑智能技术创新中心，南京鼓楼区还建设了江苏首个脑机智能科技创新园，依托深厚的科研底蕴加快推进脑机接口商业化。苏州依托电子制造、医疗器械、纳米材料等配套产业优势，集聚了念及科技、国科康成等代表企业，在植入式材料、神经电极、医疗机器人等细分领域具有竞争力；无锡在传感器芯片、医疗电子、物联网等领域具备雄厚的基础，依托高校资源引进，成功实现北大脑机接口技术落地。

图4  江苏省类脑智能技术创新中心授牌（图源：南京江北新区）

浙江省拥有脑机智能全国重点实验室、脑与脑机融合前沿科学中心等国家级平台，凭借数字经济基础、消费级应用创新、民营资本活力等优势，在非侵入式脑机接口占据全国领先地位。浙江脑机接口代表企业主要集聚在杭州，其中强脑科技作为我国首个脑机接口领域独角兽企业，成功研发了全球首个非侵入式脑机接口的智能义肢，打破了国外技术垄断，实现全球首个便携式高精度脑机接口产品10万台量产；回车科技拥有硬件、软件和算法全流程国产化能力，将脑电、心率等多维度生理信号与元宇宙VR、AR等新形态产品相融合，创造出一系列应用于心理健康及教育领域的产品；蚂蚁集团在开展脑机支付技术实验。

安徽省在脑机接口（BCI）领域的发展起步较晚，集聚企业相对较少，但依托前沿交叉学科研究、特色材料技术、机器人产业基础等优势，在人工智能交互、量子BCI等尖端领域潜力突出。如科大讯飞积极探索语音交互技术与脑机接口技术的融合应用，通过语音指令启动脑机接口设备的功能切换、数据记录等操作，或者将脑机接口获取的用户意图信息转化为语音反馈，实现更加便捷、智能的人机交互体验；量子通信领先技术可为脑机接口安全数据传输提供新思路。

推动长三角协同发展，

打造全球脑机接口高地

发挥长三角三省一市各自产业优势，优化共建共享的脑机接口产业生态，加快形成从基础研发到应用迭代的全链条布局，打造全球脑机接口领先集聚区。