当马斯克宣布脑机接口梦想进入新阶段时，全球资本市场再次振兴。
a股脑机接口概念股本周连续三个交易日“飙升”。许多公司披露了股价变动的公告，但该公告仍未能阻止市场对脑机接口的热烈追求。
6月1日，脑机接口概念股继续爆发，创新医疗、新智认知连续五板，冠昊生物、世纪华通、三博脑科等。
简单来说，脑机接口（BCI）它是一种直接在大脑和计算机之间建立通信的技术。通过检测大脑信号（通常是电信号），将这些信号转换为计算机可以理解的指令，实现人脑对计算机或附着在其身体上的机器/电子设备的直接控制。
马斯克宣布，其公司Neuralink已获得FDA(食品药品监督管理局)的批准，并将进行首次人体临床试时，这被认为是脑机接口商业化应用的重要里程碑。
果壳网CEO姬十三兴奋地评论道：这是脑接口领域的一大步！碳基 硅基融合有望在5-10年内实现。
那么脑机接口的未来前景如何呢？可应用于哪些领域？现在面临哪些挑战？
脑机接口是什么？
国信证券分析师张衡和夏燕在2022年的研究报告中详细拆解了脑接口的概念。研究报告指出，人类神经系统大致可以分为中枢神经系统（Central Nervous System，CNS）以及外周神经系统（Peripheral Nervous System, PNS)。
一般情况下，脑中枢神经系统（CNS）通过外周神经系统的活动（PNS）连接身体的感觉、运动、语言等信息收发器官，实现内外环境的信息交互。
脑机接口（Brain-Computer Interface，BCI）狭义上是在大脑和外部环境之间建立一种新的不依赖外周神经的方式（PNS）通过测量和收集中枢神经系统与肌肉的交流和控制通道（CNS）并将其直接转换为可被外界人工设备识别的信号或指令，从而实现大脑与外部设备的直接交流和控制(输出BCI)。
除了狭义的输出BCI外，广义BCI还包括输入BCI和交互BCI：
输入式BCI主要由外部设备或机器绕过外周神经（PNS）或肌肉系统直接向大脑输入电、磁、声、光刺激或神经反馈，以调节中枢神经活动。
交互式BCI是由神经反馈组成的交互式闭环系统，通过输出式BCI和输入式BCI。
分析师指出，最初研究脑机接口的主要驱动力是将其应用于医学领域，并希望将其作为运动障碍患者的新辅助技术。
如今，随着人工智能的快速发展，新的人机交互方式(元宇宙)开始被用于探索脑机接口。：例如，直接通过思维操作计算机或虚拟现实设备；创造像钢铁侠一样的超级人类。
脑接口的主要技术
分析师指出，脑机接口的技术系统主要分为硬件层和软件层。硬件层包括脑电图采集设备和外部控制设备：
外部控制设备包括机械臂、仿生手、无人机等。
脑机理认知在一定程度上也是软件模拟和实现的一个重要方面。随着对脑机理的不断认知，收集和获取的数据量越来越大，未来将面临数据压缩算法和存储技术以及高通量高速数据无线传输的挑战。
此外，基于脑电脑的信息认证、信息安全和隐私保护也将是软件层研究和解决的关键问题。
脑接口和医学领域
从脑接口在医学领域的应用来看，国信证券指出，主要应用场景包括：意识认知障碍、精神疾病、感觉缺陷、癫痫和神经发育障碍的诊断和治疗。
在5月29日举行的“脑接口创新发展论坛”中，中国科学院院士、世界神经外科联盟（WFNS）执行委员会赵继宗表示，目前国内外脑接口仍处于临床试验阶段，临床应用尚未得到广泛推广。相关试验领域主要有以下几个：
一是通过脑接口技术判断意识障碍患者目前的昏迷程度，以及未来是否有可能醒来。这是目前正在做的工作。
第二个是关于脊髓损伤。众所周知，截瘫患者，无论是颈部还是胸部和腰部，截瘫后四肢或下肢都不能移动。对于这些患者，他们已经成功地在损伤阶段放置了一个电刺激器。电刺激器发出信号后，可以帮助患者恢复行走。
如何通过大脑来控制它，而不是通过刺激器来控制它是下一个研究方向。如果刺激器可以通过大脑来控制，那么真正的脑脊髓接口就可以完成。
第三，在信号收集领域。病人最初处于麻醉状态，现在通过手术醒来，可以收集信号，如运动五个手指在不同区域，过去只是说手在哪里，现在我们可以准确地每个手指在哪里，所以未来的脑接口电极可以提供一些技术支持。
脑接口-元宇宙入口？
国信证券指出，在娱乐领域，脑机接口可能是元宇宙的入口。
随着玩具的发展，脑机接口正在逐渐与玩具交流VR/AR组合，这也构成了进入虚拟3D数字世界的主要途径：
通向“元宇宙”的八个关键特征，即Identity(身份)、Friends（朋友）、Immersiveness（沉浸感）、LowFriction（低延迟）、Variety（多样性）、Anywhere（随地）、Economy（经济）、Civility（文明）
美国科技公司 Cognixion 在 基于脑机接口的2020年发布了 AR 在屏幕、游戏、电话、办公视频等场景中，头显可以实现沉浸式体验。
目前，脑接口游戏产品主要是评估注意力集中的初级游戏。游戏模式相对简单，类似于移动游戏行业最初的“钓鱼”和“切水果”模式。
根据上海市人工智能产业协会2021年发布的报告，未来五年(2021-2025年)全球广义脑接口市场规模有望达到3300多亿美元，主要用于医疗、游戏娱乐、教育技术等领域；以脑接口设备为代表的狭义市场规模约为25亿美元。
根据麦肯锡2020年发布的研究报告，预计2030-2040年脑接口相关市场规模将达到700亿-2000亿美元。
脑机接口的发展仍面临诸多挑战
然而，脑机接口工业技术非常复杂，离现象级应用还有很多困难。
首先，需要改进脑电信号采集方法。1)侵入接口最大的挑战是如何尽量减少手术对大脑的损伤，穿刺电极被炎症细胞包裹，导致缺乏信号；2）非侵入性信号较差。在脑电信号采集过程中，有许多干扰成分，如肌肉信号干扰，因此需要解决抗干扰能力强的脑电信号采集设备的设计。
其次，软件系统的稳定性和自适应性较差，需要提高信号处理模式和信息转换速度。如何改进信号处理方法，使其系统化、通用化，从而快速、准确、有效地设计实用的脑接口系统也有待研究。
入侵式脑机接口对植入芯片的软硬件有很高的要求。1)在硬件设计和开发中，植入芯片对集成技术、微加工制造技术、测试技术和感应电源提出了新的要求；2）在软件系统中，植入芯片的软件系统对数字模块架构和逻辑设计、建模和驱动 对程序、信号放大、模数转换、数据压缩、编解码提出了更高的要求。
如何准确地将信号传输到大脑中的相关技术需要探索。该技术的实现意味着大脑的实质性互动，甚至是大脑的互动。由于大脑对视觉、听觉、味觉、嗅觉、触觉的感知非常复杂，不是单一的，而是混合的，如何进行多模态感知的混合分析，并有效地编译成大脑可以“阅读”的“兼容数据”，这些技术挑战仍需要探索。
海南博鳌医疗技术有限公司总经理邓志东在接受媒体采访时指出，脑接口涉及设备、脑电图采集、无线通信、信号处理、存储介质、交互系统、芯片算法、芯片算法、芯片算法是技术困难、脑信号模拟和“写入”机制不明确，交互设备尚未实现标准化生产，交互方法不是系统。
本文的主要观点来自国信证券分析师张衡(S098051706002)发表的研究报告《元宇宙系列深入研究:脑机接口现状与未来》
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