一文看懂脑机接口未来的无限可能( 二 ) _脑机接口

脑机接口有哪些主要应用领域？
1．提供信息增强技术。
简单来说，可以为那些瘫痪或有其他严重运动缺陷的人提供新的通信增强技术。2022年Nature Communications上的一篇研究就借助能读取大脑信号的植入式脑机接口，使一位罹患渐冻症的男子选择字母，组成通顺的句子，完成日常交流。
2．康复训练。
通过脑机接口技术，监测到的脑电信息可以用于加工、反馈，针对多动症、中风、抑郁症等做对应的恢复训练。例如，对于运动皮层相关部位受损的中风病人，脑机接口可以从受损的皮层区采集信号，其次刺激失能肌肉或控制矫形器，改善手臂运动；运动想象类脑机接口可以用于孤独症儿童的康复训练，提升他们对于感觉运动皮层激活程度的自我控制能力，从而改善孤独症的症状，亦可以通过脑电信号的反馈，训练使用者的专注力。
3．脑科学研究与脑功能诊断。
脑机接口，可以帮助研究人类大脑的认知、运动、情感等方面的机制，深入探究人类大脑的奥秘。例如脑机接口可以帮助实时监控和测量神经系统状态，辅助临床判读。“监测”型脑机接口应用方向十分多样，包括测量视/听觉障碍患者神经通路状态协助医生定位病因，评测陷入深度昏迷患者的意识等级等等。除此之外，通过结合脑电、视频等多元信息进行诊疗，能够辅助医生判读脑损伤、脑发育等多种临床适应症。
4．人机交互。
通过脑机接口技术，可以实现更加智能的人机交互，如控制家用电器、智能机器人、VR设备等等。
5．军事安全。
脑机接口技术可以用于军事领域，如控制战斗机、导弹等，提高作战效率。
总之，脑机接口技术的应用前景非常广泛，未来还有很多新的应用领域可能会涌现。
脑机接口产业发展现状
整体而言，脑机接口产业链发展仍在初期阶段。材料、产业化和伦理仍是目前脑机接口技术需要攻关的三大问题。
根据中国电子技术标准化研究院的《脑机接口标准化白皮书 2021》，2019 年全球脑机接口市场规模约 12 亿美元，预计 2027 年达 37 亿美元。麦肯锡预测未来10到20年，全球脑机接口产业将产生700-2000亿美金经济价值。

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目前全球脑机接口主要以非侵入式为主，用于诊疗康复领域，其中医疗保健领域占比 62%，剩余为疾病治疗领域。脑机接口技术的发展将撬动医疗健康、教育、游戏甚至智能家居行业。

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上游的芯片、采集设备、相关算法仍在研发阶段，下游应用多集中于科研设备和康复训练，远期来看可能创造人机交互的新型网络体系。具体来说，上游设备尚未实现标准化量产，自研 BCI 芯片和算法成为核心技术壁垒。脑机接口的设备主要包括脑电采集设备、BCI 芯片、处理计算机以及数据集、处理算法、操作系统级分析软件、外部嵌套设备等。
脑电采集设备若为非侵入式主要为采用干电极/湿电极的脑电采集帽（或为耳机、头箍形态），若为侵入式则为微电极/探针。

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犹他阵列丨medicaldesignandoutsourcing.com
BCI 芯片主要实现脑电信号的预处理（包括放大、滤波、模数转换、编码等）、信号通信甚至部分信号处理环节。信号处理环节通常在计算机或云端完成，需要实现用户意图的特征提取、将提取的信号特征转换为通信指令，之后由通信设备或辅助设备给出反馈（通常为显示器或声音、机械反馈）。
但由于目前业界对脑信号的模拟和“写入”了解非常不充分，目前的脑机接口活动尚未实现完全闭环。
当前，脑机接口技术正在全球领域成为一个新的风口，外国技术走在较为前列的企业包括Neuralink、Synchron、Blackrock Neurotech、ClearPoint Neuro、BrainGate、Neurable、Snap(10.41, 0.08, 0.77%)、Axoft等，其中Synchron已于2021年获得FDA批准进行人体试验，2022年7月该公司完成美国首例在患者体内植入脑机设备的手术。