在许多科幻作品《机械战警》、《正义联盟》等中，我们都能看到「机械人」、「生化人」等增强版人类的身影。《正义联盟》主角之一钢骨便是一个典型的例子，拥有异常强大的大脑，无坚不摧的半机械身躯，在强大大脑的指挥下，半机械身躯几乎能做任何事。
人类的大脑是一台惊人而复杂的机器。人类大脑皮层中有超过800亿个神经元，每个神经元有1000个突触，我们的大脑每秒处理大约1亿比特的信息。想象一下，在大脑进行思考时，我们能实时地测量、提取和解释大脑中的所有信号，这是一件多么酷炫和颠覆性的事（脑机接口）。
被定义为未来产业的脑机接口、人形机器人，近些年的发展有燎原之势。工业和信息化部《人形机器人创新发展指导意见》，“构建完善人形机器人制造业技术创新体系，支持龙头企业牵头联合产学研用组成创新联合体，加快人形机器人与元宇宙、脑机接口等前沿技术融合，探索跨学科、跨领域的创新模式。”工信部等七部门《关于推动未来产业创新发展的实施意见》，“脑机接口。突破脑机融合、类脑芯片、大脑计算神经模型等关键技术和核心器件，研制一批易用安全的脑机接口产品，鼓励探索在医疗康复、无人驾驶、虚拟现实等典型领域的应用。”今年两会脑机接口也被代表频频提及。
从脑机接口在医疗领域的市场规模来看，或将超过百亿美元。据麦肯锡预测，2030-2040年全球潜在市场规模400亿美元；其中，严肃医疗150亿美元，消费医疗250亿美元，年复合增长率大于10%。
据中国信通院《脑机接口技术发展与应用研究报告（2023年）》，脑机接口产业下游相关企业近350家，较明晰的应用方向不少于30种，主要分为医疗和非医疗两类。医疗是脑机接口当前主要产业化方向，下游企业中医疗方向占比56%；在这近200家的医疗脑机接口企业中，25%走植入式技术路线、75%走非植入式技术路线；目前植入式技术路线也基本面向医疗。面向运动功能恢复和增强、情绪检测和抑郁治疗的非植入式解决方案均已商业化落地；其他技术路线的产品，仍普遍处于研发和临床试验中。
植入式技术个别企业融资轮次和规模不断升级。2013年至2023年第三季度，植入式领域风险投资超过40亿美元，全球获投企业超过50家；2021年之后创新进展较快的植入式脑机接口公司备受资本关注，获得多轮融资且单笔金额过亿。大量非植入式技术企业吸引到投资。2021年后投资方对非植入式技术信心加强，2013年至2023年第三季度，非植入式技术风险投资超过60亿美元，全球超过200家企业获得投资。
从国外脑机接口的研究进展来看，Synchron于2021年7月获得了FDA批准，能够进行人体试验；2023年1月，JAMA Neurology 发表了研究结果，显示Synchron的Stentrode的长期安全性和有效性。Paradromics的设备Connexus直接数据接口（Connexus DDI）于2023年5月18日，获得了美国FDA突破性医疗器械认定，预计在2024年上半年对人类患者进行首次临床试验。Synchron的研发进展处于世界领先地位。其中，Synchron、应和脑科学、微灵医疗等均属于半侵入式脑机接口。
从最有代表性的全侵入式脑机接口Neuralink来看，因其相较于其他更加强调人机交互、技术难度更高、侵入性更大、风险更高，因此一度被美国监管局所质疑，这也导致其人体实验也一拖再拖。终于2024年1月29日，Neuralink才成功进行了首例脑机接口人体植入手术；预计该人体试验为期六年，参与者将首先参加一项为期18个月的研究。国内直接对标Neuralink技术的公司是脑虎科技，也在逐渐开始人体临床。据Neuralink估计，每次植入手术的费用约为10500美元，包括检查、零件和人工费，并将向保险公司收取约40000美元。
当前，我国脑机接口研究走得较快的有清华大学洪波教授团队无线微创植入脑机接口（NEO）项目——半侵入式脑机接口，其于2023年10月24日在宣武医院成功进行首例临床植入试验；2023年12月19日在天坛医院完成第二例脊髓损伤患者植入手术；2024年1月29日宣布首例患者脑机接口康复取得突破性进展，成功实现脑控抓握矿泉水瓶，自主喝水。
脑机接口中的基础硬件包括微电极阵列、采集系统以及专用芯片。其中微电极阵列分为刚性和柔性，各有优势；采集系统分为有线和无线，无线微系统是大势所趋；专用芯片则主要有商用和自研之分。我国在脑机接口基础硬件方面，尚没有成熟的产品。
Blackrock的硬质犹他电极脑机接口项目多年前即开展了人体实验，但硬质电极植入大脑皮层组织后，人体运动会导致电极移位，且剧烈的免疫反应可能使得电极被瘢痕组织覆盖，导致脑电信号采集质量的迅速衰减。“抠”出电极时，大脑皮层组织会受到不可逆的损伤。因而，硬质电极的脑机接口产品一直未能获批上市。
柔性电极由于其独特优势被寄予厚望。柔性电极系统满足脑机接口技术产业推广的三大核心要素是：高通量、低创伤、长期在体。所谓高通量是指，柔性电极系统可以拥有更高的通道，这也决定了其可以读写更多的神经元数量。数据显示，人脑有800亿个神经元，需要多少的通道才能够解读大脑，没人知道，但是可以肯定的是，通道数一定会持续增长。
任何创新型产品的出现都是由多种技术路线催生，由简到难，脑机接口的发展路径也基本延续这一规律。脑机接口是典型的多学科交叉的领域，涵盖了微电子、半导体、芯片、材料、算法、机器人、医学、伦理、神经科学等众多的学科，是神经科学生物医学、物理学和技术的结合。
硬件设备距离理想目标还有很长的距离需要走，技术升级创新的空间潜力巨大。上图显示，在脑机接口产业链中，包括信号采集及预处理所用的硬件设备，神经解码、信号再编码的处理阶段算法。电极、芯片、传感器等一系列的硬件是决定信号提取质量的关键，也是准确传递脑信号的第一步；之后便依赖于计算机算法进行处理。具体的一些挑战如下。
除此之外，很多人关注点更多放在硬件和算法软件上，这一块中美相对来说不是有非常显著的差距。之前有坊间传闻，国内主攻柔性侵入式脑机接口公司在激烈地互挖工程师，背后的投资方也得承担起协调相关企业人才流动的投后工作，进一步说明国内相关人才的稀缺，完整熟练掌握脑机接口全流程的人才更是极度稀缺，相关产业化的人才更是少，研究人才也主要集中在中科院、清华、北大等高校。大家都摸着石头过河，试错成本相对高，周期长。
从能处理的神经元来看，目前业内认为，如果能记录和处理10万个神经元，那么就可以很好地呈现现在已知的一些脑相关疾病和生理功能。目前，业内最有代表性的两家植入式脑机接口创业公司也只能采集传输不到3000个神经元信号，距离10万个神经元还有相当长的距离。
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侵入式脑机接口潜力无限，但依旧道阻且长。事实上，目前全世界大约只有不到100名有严重行动受限疾病（例如瘫痪）患者参与了植入实验。因为只有在所有其他治疗都失败或是做试验的前提下，患者的植入手术才会被允许；对这些人来说，改善低质量生活的收益远大于潜在的危害。这方面来看，相较于非侵入式脑机接口，侵入式脑机接口市场是具有无比广阔的想象空间，但预计其售价会长期居高不下，有点像当下的人工心脏，无法快速下沉，真实市场空间增速或许比想象中的要慢很多，这就需要长期思维来看这一细分领域，需要耐得住寂寞，慢慢耕耘。
最后，综合脑机接口的技术难度、落地难易程度来看，先后展开商业化的顺序或许是：非植入式脑机接口、半植入式脑机接口、全植入式脑机接口。但，从目前的非侵入式技术来看，随着日益成熟，消费性脑机接口产品在短期内能快速推广，但由于其远没有达到植入式技术所能达到的空间分辨率，对于更为严重的脑疾病是没法解决的。于是大家把目光投向了植入式脑机接口，而全植入式脑机接口存在上文所阐述的研发周期最长、创伤最大、临床落地不确定性最大等因素，半植入式脑机接口便被大家寄予了厚望，从一级市场融资表现和参与者数量也能看出这一态势。
