一文读懂脑机接口：元宇宙的入口近了
除了狭义上的输出式BCI，广义的BCI还包括输入式BCI和交互式BCI：
其中，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、声和光的刺激等或神经反馈，以调控中枢神经活动。
交互式BCI则是通过输出式BCI和输入式BCI由神经反馈构成交互式的闭环系统。
其中，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、声和光的刺激等或神经反馈，以调控中枢神经活动。
交互式BCI则是通过输出式BCI和输入式BCI由神经反馈构成交互式的闭环系统。
分析师指出，最初研究脑机接口的主要驱动力主要是将其运用于医学领域，期望将其用作运动障碍患者的新型辅助技术。
而今，随着人工智能的快速发展，脑机接口开始被用于探索，新型的人机交互方式（元宇宙）：例如直接通过思维来操作电脑或虚拟现实设备；打造“钢铁侠”一样的超级人类。
脑机接口的主要技术
分析师指出，脑机接口的技术体系主要分为硬件层和软件层。其中，硬件层包括脑电采集设备和外控设备：
脑电采集设备包括核心部件和器件、电极、芯片、电源和材料；
外控外联设备包括机械臂、仿生手、无人机等。
脑电采集设备包括核心部件和器件、电极、芯片、电源和材料；
外控外联设备包括机械臂、仿生手、无人机等。
而软件层包括生物信号分析、核心算法、通信计算和安全隐私：
脑机理认知方面一定程度上也属于软件仿真和实现的重要方面。随着对脑机理的不断认知，采集获取的数据量越来越庞大，未来将陆续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等方面的挑战。
此外，基于脑电的信息认证及信息安全、隐私保护也将是软件层重点研究和解决的问题。
脑机理认知方面一定程度上也属于软件仿真和实现的重要方面。随着对脑机理的不断认知，采集获取的数据量越来越庞大，未来将陆续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等方面的挑战。
此外，基于脑电的信息认证及信息安全、隐私保护也将是软件层重点研究和解决的问题。
先从脑机接口在医疗领域的应用来看，国信证券指出，主要应用场景包括：意识与认知障碍诊疗、精神疾病诊疗、感觉缺陷诊疗、癫痫和神经发育障碍诊疗。
在5月29日举办的“脑机接口创新发展论坛”中，中国科学院院士、世界神经外科联盟（WFNS）执委赵继宗介绍称，目前无论在国内还是国际上，脑机接口在临床中还处于试验阶段，尚未大面积在临床上推广应用，相关的试验领域主要有以下几个：
一是对意识障碍的病人，通过脑机接口技术来判断其目前的昏迷程度，将来有没有可能苏醒，这是一个目前已经在做的工作。
二是关于脊髓损伤。大家都知道截瘫的病人，不管是颈部还是胸腰段的，截瘫以后四肢不能动或者双下肢不能动，对于这部分病人已经成功地在损伤的阶段放一个电刺激器，电刺激器发出信号以后，可以帮助病人恢复行走。
如何能够通过脑来控制它，不是通过刺激器来控制是下一步的研究方向，如果能够通过脑子来控制刺激器，这样就能够完成真正的脑脊髓接口。
三是在采集信号领域。病人本来是麻醉状态，现在通过术中清醒把病人唤醒，就可以采集信号，比如运动状态下5个手指在不同的区域，过去只是说这个手在哪，现在我们可以精确到每个手指在哪，这样对将来的脑机接口电极放在什么部位可以提供一些技术上的支持。
一是对意识障碍的病人，通过脑机接口技术来判断其目前的昏迷程度，将来有没有可能苏醒，这是一个目前已经在做的工作。
二是关于脊髓损伤。大家都知道截瘫的病人，不管是颈部还是胸腰段的，截瘫以后四肢不能动或者双下肢不能动，对于这部分病人已经成功地在损伤的阶段放一个电刺激器，电刺激器发出信号以后，可以帮助病人恢复行走。
如何能够通过脑来控制它，不是通过刺激器来控制是下一步的研究方向，如果能够通过脑子来控制刺激器，这样就能够完成真正的脑脊髓接口。
三是在采集信号领域。病人本来是麻醉状态，现在通过术中清醒把病人唤醒，就可以采集信号，比如运动状态下5个手指在不同的区域，过去只是说这个手在哪，现在我们可以精确到每个手指在哪，这样对将来的脑机接口电极放在什么部位可以提供一些技术上的支持。
国信证券指出，在娱乐领域，或许脑机接口是元宇宙的入口。
脑机接口在发展过程中正逐步与玩具、VR/AR结合，而这也构成了当前进入虚拟3D数字世界的主要方式：
通向“元宇宙”的8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2020年发布了基于脑机接口的AR头显，可在屏幕、游戏、电话、办公影音等多个场景实现沉浸式体验。
目前脑机接口游戏产品主要以评估专注力为主的初级游戏为主。游戏模式相对简单，与移动游戏产业最初的“捕鱼”“切水果”模式类似。
通向“元宇宙”的8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2020年发布了基于脑机接口的AR头显，可在屏幕、游戏、电话、办公影音等多个场景实现沉浸式体验。
目前脑机接口游戏产品主要以评估专注力为主的初级游戏为主。游戏模式相对简单，与移动游戏产业最初的“捕鱼”“切水果”模式类似。
据上海市人工智能行业协会2021年发布的报告显示，未来五年(2021年-2025年)全球范围内广义的脑机接口市场规模有望达到3300多亿美元，主要应用于医疗、游戏娱乐和教育科技等领域；而以脑机接口设备为代表的狭义市场规模约为25亿美元。
根据麦肯锡于2020年出具的研究报告，预计脑机接口相关市场规模在2030-2040期间可达700亿-2000亿美元。
脑机接口发展仍面临诸多挑战
不过，脑机接口产业技术十分复杂，距离现象级应用还面临诸多困难。
首先，脑电信号采集方法有待改进。1）侵入式接口最大的挑战是手术如何将对脑部的损伤降到最低，并且随着植入时间延长，穿刺电极被炎症细胞包裹，会导致信号缺失；2）非侵入式信号较差，脑电信号采集过程中，夹杂着不少干扰成分，如肌信号干扰等，因此设计抗干扰能力强的脑电信号采集设备等问题有待解决。
其次，软件系统稳定性、自适应性较差，信号处理方式和信息转换速度有待提升。如何改善信号处理方法使之系统化、通用化，从而快速、精确、有效地设计出实用脑机接口系统的问题也有待研究。
侵入式脑机接口对植入芯片的软硬件要求较高。1）硬件设计开发上，植入芯片对集成工艺、微加工制造技术、测试技术、感应供电提出新要求；2）软件系统上，植入芯片的软件系统则对数字模块架构和逻辑设计、建模、驱动程序、信号放大、模数转换、数据压缩、编解码提出较高的要求。
如何把信号精确地传送到脑内相关技术有待探索。该技术的实现才意味着实质性的脑机互动、甚至实现脑脑互动。由于大脑对视觉、听觉、味觉、嗅觉、触觉等感知非常复杂，不是单一而是混合的，如何进行多模态感知的混合解析，并高效地编译为脑可“读”的“兼容数据”，这些技术挑战仍需要有待探索。
海南博鳌医疗科技有限公司总经理邓之东此前在接受媒体采访时总结指出，脑机接口涉及设备、脑电采集、无线通信、信号处理、存储介质、交互系统、芯片算法等诸多环节，芯片和算法是技术难点，脑信号的模拟和“写入”机制尚不明确，交互设备尚未实现标准化量产，交互方法不成体系。
本文主要观点来自国信证券分析师张衡（S0980517060002）等发表的研报《元宇宙系列深度研究：脑机接口现状与未来》，有删节返回搜狐，查看更多
脑机接口火了，马斯克干了一件大事，概念股直线涨停
相关消息一经报道，今日午后开盘脑机接口概念股大涨，创新医疗和新智认知直线涨停，浙大网新尾盘也封死涨停，复旦复华、汉威科技、汤姆猫等概念股快速上涨。作者：数据宝林丽峰
马斯克称已将自己的大脑上传到云端，国内脑机接口应用也取得重大突破。
近日，特斯拉CEO埃隆·马斯克表示，已将自己的大脑上传到云端，并且和虚拟版的自己交谈过。
马库斯发推特称，“如果你能够将大脑上传到云端再和自己的虚拟版本交谈，你们会成为朋友吗？”对此马斯克回复道，“我已经做过了”，但马斯克并没有给出详细介绍。
马斯克可能指的是他的神经技术公司Neuralink，该公司正致力于开发一种脑机接口。该设备将允许计算机将一个人的想法转化为行动，让他们仅通过思考就能完成打字等动作。
相关消息一经报道，今日午后开盘脑机接口概念股大涨，创新医疗和新智认知直线涨停，浙大网新尾盘也封死涨停，复旦复华、汉威科技、汤姆猫等概念股快速上涨。
国内脑机接口在脑疾病研究取得重大突破
脑机接口，也称“大脑端口”或“脑机融合感知”，是在人或动物脑（或者脑细胞的培养物）与外部设备间建立的直接连接通路。该技术能够在人（或其他动物）脑与外部环境之间建立沟通以达到控制设备的目的，进而起到监测、替代、改善/恢复、增强、补充的作用。
脑机接口属于接触式类别，是身联网未来的重要发展方向之一。未来脑机接口有望解决大部分神经退行性疾病，包括老年痴呆、失明、瘫痪、抑郁、失眠、极度疼痛、中风、脑部损害等一系列问题。
据《脑机接口技术在医疗健康领域应用白皮书（2021年）》，国内对于脑机接口的研发处于初期阶段，无论是技术还是市场起步都比国外要晚。阿里达摩院发布《2021十大科技趋势》预测指出，脑机接口将迎来重大进展，脑机接口帮助人类超越生物学极限。
国内方面，脑机接口应用也取得重大突破。7月14日，世纪华通发布公告，公司与浙江大学共建的传奇创新研究中心在脑疾病调控机制研究方面取得重大突破，相关成果被国际顶级期刊《自然（Nature）》杂志刊登，该机制的突破将为实现相应的脑机调控技术与方法提供重要理论支撑。由传奇中心支持的脑机接口前沿研究，为上述研究提供了重要的支持。
公告称，该研究利用前沿的化学遗传学干预手段，精确抑制实验小鼠嗅觉感受神经元活动。研究人员表示，这一成果为后续进一步探究不同感知觉刺激（例如视觉、听觉、味觉、触觉等），甚至是情绪应激和异常神经功能相关疾病，是否也会影响肿瘤发生提供了无限思考空间。
A股多家公司已涉及脑机接口业务
脑机接口是重要的前沿科技之一，我国在脑机接口技术方面也已有积累，A股市场也有相关概念股。
具体来看，创新医疗于2021年1月18日与许科帝先生等合作方共同签署了《合作框架协议》，决定共同出资设立“脑机接口”项目公司。
新智认知“兄弟”公司（同一大股东）新智数字科技有限公司旗下上海新氦类脑智能科技有限公司是上海市首批启动建设的类脑芯片与片上智能系统研发与转化功能型平台。
世纪华通与浙江大学于2020年共建浙江大学传奇创新研究中心，传奇中心在信息科学、医药科学和脑科学等众多前沿领域陆续取得了标志性的成果。
科大讯飞与同济大学合作推进“脑智同飞”联合研究中心、在上海成立了科大讯飞（上海）人工智能及脑科学研究院等。
汉威科技在互动平台表示，脑机接口是控股子公司苏州能斯达研发的在新型柔性触觉传感器类脑交互方面的一个应用，也是能斯达未来关注和布局的方向之一。
浙大网新依托浙江大学，浙江大学发布了脑科学与人工智能会聚研究计划。
复旦复华由复旦大学科技开发总公司改制而成的一家科技型企业，复旦大学先后成立脑科学协同创新中心及脑科学前沿科学中心。
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