TSINGHUAPBCSR清华五道口国家金融研究院研究报告(2023年第8期总第129期)2023年06月14日脑机接口行业图谱资本市场与公司金融研究团队朱雅姝胡杏【摘要】行业图谱研究是本团队科技成果转化研究的一项子课题。目标定位于清晰理解前沿科技成果的技术核心、科创企业的技术竞争力及科研工作者的研究进度,从而助力科技成果转化效率的提升。行业图谱研究将以系列形式展开,选取国家战略重点科技领域的商业应用场景逐一进行,时效性较强。本报告为行业图谱的计算机科学系列之脑机接口领域。美国、欧盟、日、韩、澳大利亚等多国已,加速布局脑机接口、抢占全球脑科学竞争战略高地中国对该技术的审视程度不业十发达国家,近两年日经将其上升为国家战略、脑机接口县指本人武动物大与外部设备>感谢资本市场与公司金融研究中心的实习生许喜远、张与豪同学对本报告的助研工作。许喜远同学是清华大学医学院2022级博士。张与豪同学是清华大学医学院2023级博士。
瑞军监监节|菌家金融研究院间创建的直接连接实现脑与设备的信息交换,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，其中，脚由信号的采集和处理是核心。脑电信号采集技术包括脑电信号的放大和模拟信号到数字信号的转换,软件主要由嵌入式程序、USB程序和PC端程序构成,使用到的硬件设施有脑机接口电极、脑机接口芯片等,脑电信号处理技术,包括脑电的预处理,神经元信号提取算法,深度学习、数据管理、机器学习算、软件工程等各环节,都依赖干GPIICPU等高性能硬件设备提供的算力作为基础,并被集成于脑机接口芯片中脑机接口的电极、芯片是核心技术竞争的硬件设备。目前国内缺乏商业化的停入式阵列电极。而最先讲的电极都是在国外牛产成与外国有关，国内的技术和产品无法与美国的重量级成果如Neuronixel等相媲美。芯片的生产上,高质量的原材料和制造设备均依赖于国外供应商，例如硅晶圆主要由美国的GlobalFoundries和台湾的合和电等公司生产,金属线材主要由美国的TEConnectivity和日本的Furukawa Flectric 等公司本产,日前国际芯片企业Neuralink独占领先地位，我国聚德科技正在此领域紧追。脑机接口的数据处理技术也是关键的核心竞争力。具体指将采集到的脑信号进行分析和解码的过程，国际,美到Google的DeepMind实验室在机器学习算法和人工智能方面有着突出的研究成果。能够对脑信号进行高效的分类和识别。实现对脑机接口的精准控制。美国RrainGate团队也在脑机接口数据处理方面取得了重要突破。他们利用机器学习算法实现了运动意图的准确识别和肢体运动控制,国
瑞军监暨节|国家金融研究院内已经有部分企业可以实现非侵入式脑机接口的脑电信号分类和识别在得入式脑机接口的数据处理技术方面、美国的零化。休斯医学研究所开发的尖峰排序Kilosort算可以从入式脑机接口的脑电信号中提取单个神经元的信号,然而国内没有研究机构或企业开发出可以与之匹敌的算法。综合来看，脑机接口是一项跨学科的合作项目,任何一个子领域的差距都使得项目整体无法前行。相比国外,国内的基础科学较薄弱。例如芯片技术研发、电极材料学、传感器的研究、脑神经科学基础研究、光遗传学、心理学、临床外科学的探索等等都无法达到国外最先讲水平昕涉及到的硬件设施的底层技术和原材料几平来自干败差通常从脑电信号采集的角度将脑机接口技术分为停入式和非停入式两类。侵入式脑机接口目前适用于医疗、患者治疗、神经科学研究等场景,未来有望适用于消费级场景,其技术壁垒较高,需要进行开颅手术，将申极植入到大脑皮层及其内部采集脑电信号因此可获得质量较高的神经信号:其缺点是容易引发人体的排异反应，产生神经瘢痕包裹电极,进而导致神经信号质量降低。非侵入式脑机接口目前适用于消费娱乐、残疾人士交互等场景,脑机接口不进入大脑,只需要用电极连接头皮来获取信号,对人体伤害较小,技术难度较低,如使用脑电帽米集脑电信号:但由于颅骨对神经信号的衰减作用和对神经元发出的电场活动的分散和模糊效应。使得信号分辨率不高。侵入式和非侵入式技术在场景应用和技术实现上各有优劣势、因此脑机接口企业基干企业自身的技术储备和战略定位选择不同类别的...
