华为公布新专利，“脑机接口”市场规模或达2000亿美元！
来源:电子发烧友网发布时间:2022-11-301329浏览
询问 AI电子发烧友网报道（文/李弯弯）近日，华为技术有限公司与天津大学公开一项名为“人机交互方法、人机交互装置及存储介质”的新专利，也就是人们说的“脑机接口”技术。
从摘要信息来看，该技术提供一种人机交互方法，该方法包括：显示人机界面，该人机界面包括可操作对象和视觉刺激区域；对该可操作对象执行第一操作命令，其中，该第一操作命令根据第一信号确定，该第一信号为用户注视第一区域产生的脑电信号，该第一区域为该视觉刺激区域周围的多个区域中的区域，该用户注视该多个区域中不同的区域产生不同的脑电信号，该不同的脑电信号指示执行与该可操作对象相关的不同的操作命令。
此技术能够使用户无需直视视觉刺激且快速下发不同的操作命令，提高用户体验。
脑机接口是指在人或动物的脑与具有处理或计算能力的设备之间，创建用于信息交换的连接通路，实现信息交换及控制。按照信号采集方式不同，脑机接口主要分为植入和非植入两种技术路线。
植入式脑机接口是有创方式，是指对深入到颅骨以下的组织进行信号采集和记录。常见技术手段包括皮层脑电图、单个神经元的动作电位和局部场电位。也有技术以介入为手段，以创伤性较小的方式将电极送入颅内血管来采集脑电信号。
植入式脑机接口记录的信号时空分辨率高、信息量大，能够对复杂任务进行实时、精确控制，主要应用在医疗领域，最有可能率先落地并带来市场收益的是神经替代、神经调控相关技术和产品。其中，神经替代脑机接口技术国内外都已经进入科研临床阶段，主要针对感觉和/或运动神经损伤人员（如瘫痪、失语和失明患者）做基本功能替代或功能重建。
非植入式脑机接口采用无创采集技术在头皮表面或附近采集大脑响应信号。常用技术手段包括脑电图、功能近红外光谱、脑磁图、功能核磁共振成像。非植入式脑机接口由于安全无创，因此得到了广泛的研究与产业应用，但受限于在脑外采集信号的强度与噪声干扰，目前可实现的脑机交互性能有限。
非植入式脑机接口技术可应用在更广泛的生活生产领域，正逐步在康复训练、教育娱乐、智能生活、生产制造等领域实现应用。产业界在非植入脑机接口领域普遍重视面向产业和消费领域的研究，配合虚拟现实、增强现实、眼动仪、外骨骼等外设，利用非植入式脑机接口系统开展多场景应用探索。
总结来说，脑机接口在医疗领域，教育娱乐、智能生活、生产制造，以及目前备受关注的元宇宙领域都将有很好的应用。未来随着应用逐步拓展，脑机接口的市场规模将会不断提升。据麦肯锡报告，预计2030-2040期间脑机接口相关市场规模将可达700亿到2000亿美元。
目前多家企业已经取得一定进展。NeuraLink是由包括马斯克在内的八位创始人于2016年创立的公司，其开发的脑机接口设备于2020年7月获得了FDA的突破性设备认定，2021年获得许可进行人体实验。这款设备类似一枚硬币，将在头骨上制造一个直径约一英寸的洞，连电池、蓝牙、导电充电器和电极一起植入大脑的运动皮层。
Synchron被称为“支架”的设备可以插入大脑，而不会穿透头骨或损伤人体组织。医生可以在病人的颈部做一个切口，通过颈静脉导管将支架送入位于运动皮层内的血管。今年7月，纽约西奈山医疗中心的医生将一个由电线和电极组成的1.5英寸长的植入物插入一名ALS（肌萎缩性侧索硬化症）患者的脑部血管。这是Synchron在美国进行的第一次手术。
Blackrock Neurotech的技术涵盖材料、可植入电子产品、小型化、系统集成和监管等。2021年该公司宣布其开创性脑机接口设备MoveAgain已被FDA授予突破性设备。该设备可以让无法移动的患者只需通过思考即可控制鼠标光标、键盘、移动设备/平板电脑、轮椅或假肢。
今年6月，我国自主研发的国内首款介入式脑机接口在北京成功完成动物试验。该试验的介入式脑机接口由南开大学人工智能学院教授段峰团队牵头，与上海心玮医疗科技股份有限公司联合研发。该试验突破了介入式脑电电极、血管内脑电采集等核心技术，完成了支架、导管等神经介入器械产品研制，解决了传统侵入式脑机接口对脑区造成不可逆损伤的弊端。
脑机接口已经成全球科技前沿热点，在面向未来的科技创新发展中占有重要地位。然而脑机接口的产业链也很复杂，其中很多环节仍然面临诸多挑战。
比如采集芯片，其微型化设计是植入式脑机接口系统核心挑战之一。针对各项问题，国内外许多团队也提出了各自的解决方案，比如，针对芯片微型化的问题，放大器与DAC结合的数字-模拟混合反馈技术可大幅缩小采集芯片的片上面积。比如对于采集芯片的超低功耗需求，有团队设计了基于反相器结构的超低压展波放大器，非常适合植入式场景。
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从摘要信息来看，该技术提供一种人机交互方法，该方法包括：显示人机界面，该人机界面包括可操作对象和视觉刺激区域；对该可操作对象执行第一操作命令，其中，该第一操作命令根据第一信号确定，该第一信号为用户注视第一区域产生的脑电信号，该第一区域为该视觉刺激区域周围的多个区域中的区域，该用户注视该多个区域中不同的区域产生不同的脑电信号，该不同的脑电信号指示执行与该可操作对象相关的不同的操作命令。
此技术能够使用户无需直视视觉刺激且快速下发不同的操作命令，提高用户体验。
脑机接口技术应用前景
大脑是人类思想、情感、感知、行动和记忆的源泉，大脑的复杂性赋予人类智慧。近年来，研究大脑认知的神经科学已经在分子细胞、关键元器件、软硬件开发、应用系统、仪器仪表等多方面取得进展和突破，这使得脑机接口产业的商业应用逐渐成为可能。脑机接口是指在人或动物的脑与具有处理或计算能力的设备之间，创建用于信息交换的连接通路，实现信息交换及控制。按照信号采集方式不同，脑机接口主要分为植入和非植入两种技术路线。
植入式脑机接口是有创方式，是指对深入到颅骨以下的组织进行信号采集和记录。常见技术手段包括皮层脑电图、单个神经元的动作电位和局部场电位。也有技术以介入为手段，以创伤性较小的方式将电极送入颅内血管来采集脑电信号。
植入式脑机接口记录的信号时空分辨率高、信息量大，能够对复杂任务进行实时、精确控制，主要应用在医疗领域，最有可能率先落地并带来市场收益的是神经替代、神经调控相关技术和产品。其中，神经替代脑机接口技术国内外都已经进入科研临床阶段，主要针对感觉和/或运动神经损伤人员（如瘫痪、失语和失明患者）做基本功能替代或功能重建。
非植入式脑机接口采用无创采集技术在头皮表面或附近采集大脑响应信号。常用技术手段包括脑电图、功能近红外光谱、脑磁图、功能核磁共振成像。非植入式脑机接口由于安全无创，因此得到了广泛的研究与产业应用，但受限于在脑外采集信号的强度与噪声干扰，目前可实现的脑机交互性能有限。
非植入式脑机接口技术可应用在更广泛的生活生产领域，正逐步在康复训练、教育娱乐、智能生活、生产制造等领域实现应用。产业界在非植入脑机接口领域普遍重视面向产业和消费领域的研究，配合虚拟现实、增强现实、眼动仪、外骨骼等外设，利用非植入式脑机接口系统开展多场景应用探索。
总结来说，脑机接口在医疗领域，教育娱乐、智能生活、生产制造，以及目前备受关注的元宇宙领域都将有很好的应用。未来随着应用逐步拓展，脑机接口的市场规模将会不断提升。据麦肯锡报告，预计2030-2040期间脑机接口相关市场规模将可达700亿到2000亿美元。
脑机接口技术进展和挑战
面对广阔的应用前景，国内外诸多企业已经入局该领域，包括IBM、高通、Facebook等传统科技企业，以及众多初创公司，包括国外的Neuralink、Blackrock Neurotech、Synchron等，以及国内的科大讯飞、三七互娱、BrainCo、博睿康、NeuraMatrix、脑陆科技等。目前多家企业已经取得一定进展。NeuraLink是由包括马斯克在内的八位创始人于2016年创立的公司，其开发的脑机接口设备于2020年7月获得了FDA的突破性设备认定，2021年获得许可进行人体实验。这款设备类似一枚硬币，将在头骨上制造一个直径约一英寸的洞，连电池、蓝牙、导电充电器和电极一起植入大脑的运动皮层。
Synchron被称为“支架”的设备可以插入大脑，而不会穿透头骨或损伤人体组织。医生可以在病人的颈部做一个切口，通过颈静脉导管将支架送入位于运动皮层内的血管。今年7月，纽约西奈山医疗中心的医生将一个由电线和电极组成的1.5英寸长的植入物插入一名ALS（肌萎缩性侧索硬化症）患者的脑部血管。这是Synchron在美国进行的第一次手术。
Blackrock Neurotech的技术涵盖材料、可植入电子产品、小型化、系统集成和监管等。2021年该公司宣布其开创性脑机接口设备MoveAgain已被FDA授予突破性设备。该设备可以让无法移动的患者只需通过思考即可控制鼠标光标、键盘、移动设备/平板电脑、轮椅或假肢。
今年6月，我国自主研发的国内首款介入式脑机接口在北京成功完成动物试验。该试验的介入式脑机接口由南开大学人工智能学院教授段峰团队牵头，与上海心玮医疗科技股份有限公司联合研发。该试验突破了介入式脑电电极、血管内脑电采集等核心技术，完成了支架、导管等神经介入器械产品研制，解决了传统侵入式脑机接口对脑区造成不可逆损伤的弊端。
脑机接口已经成全球科技前沿热点，在面向未来的科技创新发展中占有重要地位。然而脑机接口的产业链也很复杂，其中很多环节仍然面临诸多挑战。
比如采集芯片，其微型化设计是植入式脑机接口系统核心挑战之一。针对各项问题，国内外许多团队也提出了各自的解决方案，比如，针对芯片微型化的问题，放大器与DAC结合的数字-模拟混合反馈技术可大幅缩小采集芯片的片上面积。比如对于采集芯片的超低功耗需求，有团队设计了基于反相器结构的超低压展波放大器，非常适合植入式场景。
小结
华为向来注重在先进技术方面的投入，脑机接口作为前沿技术热点，自然也是其研究的重点领域之一。不仅仅是华为，众多科技企业都在加强对脑机接口的布局。很明显，当前正是脑机接口从科学研究到产业落地的关键时期，接下来随着众多巨头企业的研发和产业化推进，脑机接口技术将会逐步实现应用落地，脑机接口的市场规模也将随着不断扩大。
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