未来健康:脑机接口的核心技术与挑战、竞争格局(附20页报告)
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n 脑机接口的技术体系主要分为硬件层和软件层。我们认为,脑机接口产业形成技术壁垒或造成技术瓶颈的主要有传输系统、芯片和核心算法。

n 传输系统:涉及脑电信号的采集。对于侵入式脑机接口设备,传输系统以电极的形式存在。传输系统对采集脑电信号的噪比、信号质量都有一定要求。目前国内缺乏商业化的侵入式电极,而美国的研究更深、产业成熟度更高,例如Blackrock的NeuroPort电极,以及后来的NeoruLink电极;国内研究团队主要集中在非侵入式脑电采集并取得了较多进展。

n 芯片:脑电信号预处理与分析。芯片是将脑电信号转化为数字信号的芯片。芯片原材料依赖于国外供应商,例如硅晶圆主要由美国的GlobalFoundries 和台积电生产,金属线材主要由美国的TE Connectivity和日本的 Furukawa Electric等公司生产。

n 核心算法:脑电信号深度分析与算法。核心算法是脑机接口实现“脑-机”高效交互的核心驱动力,算法对脑电信号的信号处理和特征提取、意图解码与分类、提升系统性能和应用扩展有重要意义,直接影响技术应用的可行性与普及度。

学界基础研究不足

学界对大脑反馈刺激和大脑工作机制的神经学研究依然十分有限。脑机接口技术的研究尚处在解决“从脑到机”方向的输出和控制问题,虽然效率和准确率很低,但在未来5-10年仍有优化潜力。研究“从机到脑”的问题难度更大,原因是目前神经科学相对于神经编码的具体方式还处于未知状态,“从机到脑”几乎是无从下手的阶段。

业界跨学科复杂性

脑机接口技术是一个跨学科的研究领域,需要多个学科的支持和协同合作。为此,需要加强不同领域之间的交流和合作,建立起一个开放的平台,促进各方面的资源整合和知识共享。同时,还需要提高不同学科专家的综合素质,加强对多学科知识的了解和掌握,从而实现跨学科合作的无缝对接。

难以商业化和规模化

目前,脑机接口的发展阶段还处在实验室展示以及医疗康复用途,娱乐、教育等脑机接口产品距离大规模商业化仍然有着一定距离。例如,如何降低成本打造大众消费级脑机接口产品,如何连接手机、耳机、VR/AR眼镜等电子设备互通互联,从而突显脑机接口作为消费级产品的必要性。

存在安全伦理挑战

人脑在现阶段可以被视为最安全的生物信息智能处理系统,具备不可替代性。脑机接口技术的应用可能会涉及到一系列的安全和伦理问题,并破坏隐私性,如黑客攻击、意念控制、数据窃取等安全问题,以及人性问题、伦理问题、审查问题等。脑机接口的成熟也可能导致人与机器、精神世界与物质世界边界更模糊。