中国信通院：脑机接口技术与应用研究报告（2025年）

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脑机接口技术与应用研究报告 中国信息通信研究院 脑机接口产业联盟 2025年8月 No.202502 (2025 年) 版权声明 本报告版权属于中国信息通信研究院和脑机接口产业 联盟，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本 报告文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究 院、脑机接口产业联盟”。违反上述声明者，编者将追究 其相关法律责任。 前 言 当前，脑机接口技术正以其创新性、交叉性与前沿性，成为未 来产业发展的关键力量。当前，美国和欧洲等科技强国与地区均将 脑科学研究列为重点项目，投入巨额资金大力扶持并积极推进相关 研究。这一举措有力地推动了脑科学领域多学科交叉融合的进程， 构建起广泛而深入的协同创新网络。我国在脑机接口领域的顶层规 划布局正不断强化，多部委主动作为，积极为脑机接口产业的发展 谋篇布局、指引方向，全力营造有利的政策环境与发展条件。与此 同时，北京、上海等多地率先在脑机接口领域展开布局与探索，展现 出强劲的发展动能与蓬勃的发展活力。 从技术发展态势审视，脑机接口技术向实际应用领域迈进的进程 显著提速，与之相关的热点事件、突破性重磅成果等不断涌现，出 现频次明显加大。在技术演进进程中，人机交互的友好性得以提升， 与此同时，在医疗健康领域，针对癫痫、抑郁症、脊髓损伤等疾病 的精准治疗案例持续涌现。这一系列现象表明，脑机接口已步入技 术爆发式发展阶段，正沿着脑感知与脑调控这两大核心方向稳步演 进，且展现出融合化与智能化的发展趋势，具体表现为技术手段深 度融合、功能模块有机整合以及多学科交叉渗透融合，进而使得脑 机接口系统在解码、控制与校准等关键环节的智能化水平显著提升。 从产业发展格局审视，全球脑机接口企业数量已突破 800 家， 这些企业主要集中分布在美国和中国。在业务布局方面，近八成的 企业聚焦于无创脑机接口的研发工作，有创占比约为两成且多集中 在美国。就当前产业生态而言，龙头企业相对匮乏，上市企业占比 较低，中小微企业构成了产业生态的主体部分。从产业链各环节的 发展来看，在上游，多种电极技术路线并存，且在未来一段时期内， 多条技术路线并行发展的局面仍将持续。在中游，产品种类丰富多 样，能够满足不同应用场景和用户需求，为脑机接口技术的广泛应 用提供了坚实的硬件和软件支撑。在下游，技术正逐步走向成熟， 且获得了较多的融资支持，反映出投资者对脑机接口产业落地应用 的信心不断增强。从产业地域分布格局来看，我国相关企业呈现出 集聚态势，近七成企业集中分布在北京、广东、浙江、江苏和上海 这五个地区。从市场规模发展趋势研判，脑机接口技术受到技术创 新突破、政策支持引导、资本投入增加等多重利好因素的驱动，展 现出广阔的应用前景。一旦在医疗健康、生活消费等众多领域的市场 需求得到释放，市场规模有望实现更大突破。 从趋势与展望看，技术创新方面，脑机接口将深化人机融合探索， 通过算法优化、精准调控、深度协同等实现智能交互升级。产业格 局方面，优势企业或转型为开放生态平台型企业，上下游协同更加 密切，逐渐出现的收并购活动将加速资源整合，跨行业入局者增多。 投资方面，投资规模扩大且阶段前移，融资领域和渠道更加多元， 医疗健康领域投资持续升温，消费电子、智能交通等领域成为新方 向，政府引导基金与社会资本将为企业发展提供更充裕资金保障。 目 录 一、 脑机接口分类与国内外布局..............................................................................1 (一) 脑机接口分为脑感知与脑调控技术..........................................................1 (二) 脑机接口技术具有创新、交叉、前沿三个特性......................................4 (三) 美欧脑计划研究布局与投入......................................................................6 (四) 中国脑机接口政策与区域发展布局........................................................13 二、 脑机接口技术发展现状....................................................................................16 (一) 脑机接口技术按双路线发展并分三阶段演进........................................16 (二) 技术效能、安全性与应用进展................................................................32 (三) 技术发展的协同创新模式........................................................................35 三、 脑机接口产业发展情况....................................................................................37 (一) 产业链全景概况........................................................................................37 (二) 全球生态发展趋势....................................................................................42 (三) 投融资聚焦下游........................................................................................47 四、 脑机接口发展展望............................................................................................51 (一) 脑机接口技术创新不断进阶....................................................................51 (二) 脑机接口产业生态格局加速构建............................................................52 (三) 投融资体系发展更加多元包容共享........................................................53 图 目 录 图 1 脑机接口技术实现方法......................................................................................1 图 2 美国脑计划的基础经费和补充经费..................................................................8 图 3 脑机接口技术发展阶段....................................................................................17 图 4 脑机接口产业链................................................................................................37 图 5 脑机接口产业链分布的国家.............................................................................42 图 6 全球不同技术路线的脑机接口企业增长趋势.................................................43 图 7 重点国家脑机接口企业的技术路线分布.........................................................44 图 8 全球脑机接口投资趋势.....................................................................................48 图 9 全球脑机接口按不同技术路线的投资趋势.....................................................49 图 10 脑机接口产业链各环节的全球融资趋势.......................................................49 表 目 录 表 1 美国脑计划重点方向..........................................................................................6 表 2 EBRAINS 中具有战略地位的工具...................................................................12 脑机接口技术与应用研究报告（2025 年） 1 一、脑机接口技术分类与国内外布局 (一)脑机接口分为脑感知与脑调控技术 脑机接口（Brain Computer Interface, BCI） 是一种建立大脑与 外部设备之间直接通信通路的技术，其核心目标是解读大脑活动产 生的意图或状态信息，并将其转化为控制外部设备的指令；或者将 外部信息编码为特定的神经刺激信号输入大脑，从而对神经功能进 行调控，以进行神经功能修复或增强。脑机接口技术根据最终实现 目的不同，可分为两类，分别是脑感知技术和脑调控技术。 来源：中国信息通信研究院 图 1 脑机接口技术实现方法 脑感知技术是通过电、磁、光、超声等手段采集和分析大脑信号， 脑机接口技术与应用研究报告（2025 年） 2 从而解码出大脑意图。解码结果可用于揭示脑状态和输出意图，如 揭示疲劳、情绪、认知等状态；还可被转化为控制命令，实现对无 人机、轮椅等外部设备的控制。对大脑意图的解码结果还可以用于 优化对大脑进行刺激的参数，使对大脑的神经调控更加精准，以实现 神经功能的恢复、替代和增强，此类技术可视为脑调控技术。 1.脑感知技术原理与应用 脑感知技术以“解译脑机制”为前提，通过“利用脑信息”实 现脑状态监测，涵盖电、磁、光、超声等多模态信号采集与成像技 术。其核心目标包括脑功能状态评估、神经疾病预警诊断及人机交 互控制，技术路径按侵入程度可分为有创与无创两大类。 电信号感知技术包含有创与无创两类。创新方向聚焦于电极材料、 信号处理芯片及解码算法的协同优化，以提升信噪比与时空分辨率。 磁信号感知技术包括超导量子干涉仪（SQUID）和新型原子磁 力计这两类脑磁图仪（MEG）无创技术，创新方向聚焦于高通道密 度、便携化及成本优化演进，同时探索量子传感等新型磁探测技术。 光信号感知技术包括功能近红外光谱（fNIRS）无创技术，通过检 测血红蛋白浓度变化间接反映神经活动，已广泛应用于认知科学研 究。创新方向聚焦于 fNIRS 与脑电图（EEG）、MEG 的多模态脑成像 系统融合，以提升时空动态解析能力。 超声信号感知技术通过超声多普勒效应检测血流动力学变化， 脑机接口技术与应用研究报告（2025 年） 3 如检测脑血流量、血氧水平，间接反映神经元代谢活动。需植入微型 超声探头，多用于啮齿类动物神经活动监测，临床应用尚处探索阶段。 2.脑调控技术原理与应用 脑调控技术以“解析脑机制”为基础，通过“干预脑活动”实现 神经功能调控。涵盖电、磁、光、超声、神经反馈等多模态刺激与 信号调制技术。其核心目标包括神经与精神疾病治疗和认知功能增强， 技术路径按侵入性可分为有创调控与无创调控两大类。 神经调控技术在早些年皆为开环调控，严格意义上，并不属于脑 机接口技术，但随技术发展，脑起搏器、人工耳蜗等代表性技术正朝 向感知闭环调控方向发展，因此将已出现明确闭环发展趋势的脑调 控技术也纳入脑机接口范围，将其开环阶段视为脑机接口的早期形 态。当前，基于电、磁、光、超声的神经调控技术和神经反馈技术， 正在面向成瘾戒除、抑郁症治疗及阿尔茨海默病等疾病展开攻关， 以解决传统治疗效果有限的问题。但多数技术方案仍处于硬件优化、 算法验证及临床前测试阶段，距离规模化产品落地仍面临多重挑战。 电调控技术分为有创和无创两类。典型的有创技术包括深部脑 刺激（DBS）、脊髓电刺激（SCS）等。通过颅内电极直接施加电 脉冲实现高时空分辨率干预。创新朝向微型化、无线化、生物相容 性发展。无创电调控技术包括经颅直流电刺激（tDCS）、经颅交流 电刺激（tACS）等技术。通过头皮电极施加微弱电流实现脑功能调 脑机接口技术与应用研究报告（2025 年） 4 控，正在朝向高精度定位、便携化发展。 磁调控技术包括重复经颅磁刺激（rTMS）、θ爆发刺激（TBS）、 模式化磁刺激（pTMS）等。通过时变磁场穿透颅骨，在皮层神经 元中诱导感应电流，调节突触可塑性或神经振荡。创新朝向精准调 控、实时闭环调控、脑深部调控发展。 神经反馈技术通过实时监测脑活动信号将神经状态转化为视觉、 听觉、触觉等反馈信息，引导受试者自主调节脑功能。创新朝向多 模态融合、与虚拟现实集成发展。 超声调控技术是通过机械振动或空化效应调节神经元膜通透性、 血流或血脑屏障功能，实现无创深部脑区调控。创新朝向多参数优 化、实时影像引导、药物递送协同发展，目前处于前沿研发探索阶段。 光调控技术包括经颅光生物调节（tPBM）、光遗传学无创调控 等技术。通过近红外光穿透颅骨，调节线粒体功能、氧化应激或神 经元代谢，实现无创脑调控。创新朝向多波长联合刺激、实施反馈 调控发展，目前处于前沿探索阶段。 (二)脑机接口技术具有创新、交叉、前沿三个特性 脑机接口作为一项变革性技术，具备创新性、交叉性及前沿性 三个特征。其创新性体现在为人机交互领域带来突破性变革，是未来 产业布局中具有战略意义的重要发展方向。脑机接口技术可突破传 统人机交互范式，在生物神经系统与外部的智能设备之间建立沟通 脑机接口技术与应用研究报告（2025 年） 5 桥梁，实现智能设备与神经系统的直接通信，精准获取大脑意图， 并凭借颠覆性技术手段达成人体功能的辅助、增强与修复。脑机接 口的交叉性特征显著，作为多学科深度融合的创新驱动引擎，有助 于推动多学科间的紧密耦合与协同发展。在信号采集环节，需融合 神经科学知识，以精准捕捉大脑产生的生物电信号；硬件设计方面， 工程学原理为系统构建提供物理基础；信号解码过程，则依赖计算 机科学与神经编码理论的协同优化，实现从神经信号到可理解信息 的有效转换；电极设计与制作环节，材料学发挥关键作用，确保电 极具备良好的生物相容性和信号传导性能；信号传输过程，信息通 信技术和云计算技术为其提供高效、稳定的数据传输与处理支持。 此外，脑机接口技术的重大突破还引发了广泛的伦理争议，也将会 带动伦理学与社会科学领域的协同探索与深入研究，共同应对技术 发展带来的社会影响。脑机接口的前沿性体现为在未来科技革命中 发挥引领作用，推动颠覆性技术突破。目前，双向脑机接口技术已 取得重要进展，不仅实现了大脑向外部设备输出信号，还能让设备 向大脑反馈模拟触觉等人工感觉信息，构建起更为复杂、高效的人 机交互通道。不仅如此，脑机接口技术展现出在认知增强领域的巨 大潜力。通过直接刺激大脑特定区域有效提升个体的记忆力和注意力 水平，为改善人类认知能力提供新途径。此外，脑机接口有助于深 入探索研究脑网络，未来有望在特定场景下探索群体意识与群体协作 机制，为人类社会的组织与协作模式带来变革。 脑机接口技术与应用研究报告（2025 年） 6 (三)美欧脑计划研究布局与投入 全球多国均认识到脑科学研究在科技发展与社会进步中的战 略性，纷纷将其列为重点对象加以推进。例如，美国推出“推进创 新神经技术脑研究计划”（简称“脑计划”），欧盟实施“人脑计 划（HBP）”，日本开展“Brain Minds”脑计划。各国均试图借助大 规模的资金投入以及持续的技术研发驱动，深化对大脑工作机制的 研究，并着力推进相关研究工具的开发与创新。 1.美国脑计划进展与挑战 美国依托“脑计划”大力推进脑科学研究及相关工具的研发工 作。2013 年，美国正式颁布“脑计划”，在神经科学领域明确七个 优先研发方向，以推动阿尔茨海默病、精神分裂症、孤独症、癫痫 以及创伤性脑损伤等脑疾病治疗技术的进步。 表 1 美国脑计划重点方向 优先发展 方向 内容 1 研究不同类型脑细胞的实验研究方法，以确定其在健康和疾病中发 挥的作用。 2 生成从神经突触到整个大脑的脑图谱。 3 改进神经活动的监测方法。 4 通过改变神经回路的神经调控手段在大脑活动与行为之间建立联系。 5 通过新理论和数据分析工具研究心理活动的生物学基础。 6 开发新技术来研究人脑并治疗疾病。 7 整合上述六个目标产生的新技术和概念方法，以理解认知、情感和行为。 来源：美国脑计划 脑机接口技术与应用研究报告（2025 年） 7 美国“脑计划”在实施进程中有明确的阶段性目标。在前五年， 该计划着重于工具的开发，以为后续研究奠定基础；在五年之后， 其目标转向更为深入层次，即利用前期所开发的工具，深入探究大 脑的工作原理以及各类脑疾病的致病机理。 2018 年 4 月，美国“脑计划”正式开启第二阶段战略规划。为 助力该计划加速达到预期目标，美国国立卫生研究院（National Institutes of Health，NIH）专门组建了名为 ACD 的咨询委员会 （Advisory Committee to the National Institutes of Health Director）， 为“脑计划”的实施推进提供专业指导与支持。 美国持续拨付的科研经费，体现了政府对脑科学研究及其医学 临床转化应用的高度重视。在 2014 - 2023 年期间，美国政府对“脑 计划”的投入累计超过 40 亿美元。这些投入经费明确划分为基础经 费和补充经费两部分。基础经费在 2023 年之前呈现持续增长的态势， 自 2023 年起投入额度开始减少。与之形成对比的是，补充经费自 2017 年开始拨付，此后逐年增加，2023 年开始大幅增长，使得 “脑 计划”的 2023 年经费额度达到历史新高。补充经费来源于 2016 年 12 月美国议会通过的《21st Century Cures Act》（21 世纪治愈法案）。 该法案旨在为再生医学、“脑计划”、