脑机接口技术突破！“人机合一”前景可期？
前言：整体脑机接口海外龙头公司发生重要技术突破，有望长期赋能医药、大模型、人形机器人等多个相关行业。2023年5月29日举办的中关村“脑机接口创新发展论坛”上，相关部门介绍我国已经形成覆盖基础层、技术层与应用层的脑机接口全产业链，同时近期也将脑机接口作为培育未来产业发展的重要方向。
工具选择上，科创100ETF（588190）跟踪的科创100指数布局科创板中小市值个股，小盘科技成长风格鲜明，长期有望分享成分股成长为各细分方向龙头从小到大过程的红利。行业分布上，TMT赛道（电子、计算机、通信）和医药赛道权重较高，长期有望受益于脑机接口技术突破的产业化赋能，当前配置价值凸显。
一、何为脑机接口？
2024年2月20日，某海外科技巨头CEO公开透露，旗下脑机接口公司Neuralink的首位人类受试者或已完全康复，没有出现此前担忧的不良反应。20多天前，1月29日该受试者成为了首位接受Neuralink脑机接口芯片植入的人类，受试者现在具有了仅需思考就可以在电脑屏幕上移动鼠标的“超能力”。那么什么是“脑机接口”呢？
大家在一些经典影视作品中可能会看到一些能够用“意念”操纵物品的“超能力者”，而脑机接口在一定程度上就可以类比这种“意念”。脑机接口（Brain Computer Interface，BCI）不依赖大脑的正常输出通路（即外围神经和肌肉组织，简单来说就是不用动手动口），实现人脑与外界（计算机或其他外部装置）直接通信的系统。
脑机接口由七大部分组成：大脑、脑信号采集、脑信号预处理、信号解析、控制接口、外部控制设备和神经反馈，整体形成一个闭环。外部设备可以是不同型号的计算机或各类器械设备，如日常用的笔记本电脑，用于治疗用途的脑起搏器，或是轮椅、假肢等外部控制设备。
图：脑机接口工作方式示意图
（信息来源：民生证券）
脑机接口的工作方式可以分为三大类：
（1）侵入式。顾名思义，侵入式脑机接口通常直接植入到大脑的灰质，此类脑机接口主要用于重建特殊感觉（例如视觉）以及瘫痪病人的运动功能。Neuralink采用的正是侵入式，通过手术方式直接将电极植入到大脑皮层，以获得高质量的神经信号。
（2）半侵入式。半侵入式脑机接口一般植入到颅腔内，但是位于灰质外，信号质量优于非侵入式，且引发免疫反应和愈伤组织的几率较小。
（3）非侵入式。非侵入式脑机接口通常是方便佩戴于人体的非侵入式装置，通过功能性磁共振成像等间接信号采集帮助刺激大脑。
理论发展历程上，自1973年加州大学洛杉矶分校教授提出“脑机接口”概念以来，相关科学论证已经进行了五十多年，21世纪初逐渐开始从理论研究转向应用实验及产品开发，在医疗卫生、娱乐游戏领域进展迅速。
商业化方面，2016年Neuralink公司成立，致力于脑机接口技术的研究和商业化，其研究进展及产品在脑机领域具有代表性，当前首例人体试验或已成功。国内在2021年正式启动“脑计划”，确定了“一体两翼”的发展战略，提供众多政策支持，2014-2023年，我国脑机接口行业发生融资事件170起，已披露融资总额达到58.45亿人民币。伴随当前头部公司的技术突破，行业“鲇鱼效应”有望刺激和加速国内产业发展，成长空间或较为广阔，科创100ETF（588190）长期有望受益于脑机接口技术突破的产业化赋能，当前配置价值凸显。
二、医疗服务：医疗是脑机接口最刚需应用赛道
脑机接口技术的成熟有望刺激多个赛道。脑机接口的应用起点在医学，利用脑机接口技术获取大脑功能区的信息并进行分析，或将有助于神经精神系统疾病诊断、筛查、监护、治疗与康复等工作的开展。根据麦肯锡测算，全球脑机接口医疗应用的潜在市场规模在2030-2040年有望达到400亿-1450亿美元，其中严肃医疗应用潜在规模在150亿-850亿美元，消费医疗应用潜在规模在250亿-600亿美元。
脑机接口在医疗健康领域的主要应用场景包括：
（1）意识与认知障碍诊疗。通过脑机接口设备获取并分析“植物人患者”的脑电信号，掌握患者的意识状态，实现意识障碍诊断与评定，甚至与意识障碍患者实现交流。这有助于医生对患者唤醒康复可能进行判断，有针对性地采取治疗措施。
（2）精神疾病诊疗。给予脑电信号中的情感识别，可以克服抑郁症、焦虑症等精神类疾病的交流障碍，有助于辅助该类疾病的研究和治疗。
（3）感觉缺陷诊疗。使患者自身的感觉信息被脑机接口设备解码，实现感觉恢复，目前该项技术已经在听觉、视觉、触觉等感觉缺陷诊疗中发挥积极作用，未来可期。
（4）癫痫和神经发育障碍诊疗。通过脑电输出和判断大脑的功能和疾病信号，以诱发患者功能区响应，通过手术切除、热凝、激光损毁等技术实现改变和治疗大脑的癫痫网络，已在临床成熟应用。
图：脑机接口全球专利申请趋势
（信息来源：国信证券）
脑机接口在医疗服务、创新药械领域应用空间或较为广阔，近年来逐步迈入蓬勃发展阶段。2014年后，不断有新公司进入该领域，截至2019年每年新增公司超过10家，明显高于2014年前水平。全球脑机接口专利申请近些年加速增长，成果转化践行积极。2010-2021年期间，脑机接口的有效发明和实用新型专利许可量达到100多件，技术逐步走出实验室，向产业应用落地，科创100ETF（588190）有望长期收益。
图：历年新增脑机接口企业数量
（信息来源：国信证券）
三、AI大模型：脑机接口为AI大模型提供新模态方向
除刚需医疗领域外，脑机接口也有望为AI大模型赛道提供更多技术迭代方向。2024年春节期间，海外多个大模型出现重要技术突破，如实现高质量“文生视频”功能的Sora大模型、上下文理解窗口达百万级别的Gemini 1.5版本大模型等。模态方面，“文生文”、“文生图“、”文生视频“、”图生文“、”图生图“等输入输出模式均已被突破，而伴随当前Neuralink的技术突破，”脑电波生文“、”脑电波生图“、”脑电波生视频“等新模态方向有望出新。
当前，脑电大模型的开发往往面临脑电数据收集和处理的难题，伴随脑机接口技术的发展，脑电波输入有望成为大模型的一种新模态，从而有效提升脑电数据收集和处理的效率和规模。伴随Sora为代表的AI多模态模型进入飞跃式发展阶段，脑机接口能够赋能相关模型的训练，打开脑电大模型的新市场，为AI大模型研发提供更大的技术发展空间。
AI大模型终端应用领域，元宇宙和脑机接口能够在信息层次相结合，当前人类与虚拟空间的连接主要是通过感官实现（VR眼镜等），脑机接口的发展可以直接传达大脑的物理信息，带来更为直接的、连接人与未来数字世界的通道。未来脑机接口有望将人与AI的带宽提高几个数量级，提高人与AI的沟通效率，为AIGC等应用场景升级赋能。
四、人形机器人：脑机接口提升人与人形机器人交互能力
除大模型赛道外，伴随当前脑机接口植入进入实证阶段，人机交互能力有望大幅提升。Neuralink脑机接口产品的初始目标是帮助失去肢体功能的患者实现意念控制智能设备，当前已经初步实现人脑与人工智能交互，整体思路是手术植入物通过1024个电极记录大脑神经信号（神经信号是一种生物电流），无线传输到应用程序，再将相关数据流解码为动作意图，最终通过蓝牙无线控制外部设备。
脑机接口或将实现人类思维贯通人形机器人的智慧大脑，以人类意愿完成对人形机器人行为的全操控，“人机融合“新形态或将发生深刻变革。长期影响上，”人脑操控人形机器人“有望解决人口老龄化、用工成本、工作环境安全性三大痛点，具备长期社会意义。
（1）人口老龄化是全球性问题。据联合国《世界人口展望》（2022）报告，世界平均年龄已经从1970年的20.3岁来到2021年的30.0岁，且联合国预计到2050年，世界平均年龄或将进一步增加到35.9岁。人口老龄化给经济、社会和医疗保障等方面带来巨大挑战，尤其劳动力短缺、养老服务等方面是较大痛点，而未来如若脑机接口赋能“人与人形机器人“的交互，家庭看护人形机器人长期应用空间较大。
图：世界平均人口年龄（岁）
（信息来源：中信证券）
（2）全球用工成本持续上升。据统计，我国过去十年的年化工资增长率约为9%，截至2022年12月，我国就业人员平均工资已经达到11.4万元。美国过去十年工资增长率为4%，截至2022年达到7.3万美元。高昂用工成本使部分企业在激烈竞争市场中难以维系盈利能力，尤其是劳动密集型产业，具有“灵巧手“的人形机器人在熟练工”人脑控制“下或大幅提高企业生产力。
图：2013-2022年中国就业人员年化平均工资（元）与工资增长率
（信息来源：中信证券）
（3）高危职业安全性难以保障。消防员、高空作业者、矿工等职业是全世界公认的危险职业，又是社会中不可或缺的岗位，每年有着大量用工需求，同时职业内容又具有一定复杂性，普通工业机器人难以胜任。在脑机接口赋能“人机交互”的背景下，人类控制人形机器人进行业务实操成为可能，具备较强社会价值。
整体脑机接口海外龙头公司发生重要技术突破，有望长期赋能医药、大模型、人形机器人等多个相关行业。2023年5月29日举办的中关村“脑机接口创新发展论坛”上，相关部门介绍我国已经形成覆盖基础层、技术层与应用层的脑机接口全产业链，同时近期也将脑机接口作为培育未来产业发展的重要方向。
图：科创100指数申万一级行业分布
（信息来源：Wind；截至20240219）
工具选择上，科创100ETF（588190）跟踪的科创100指数布局科创板中小市值个股，小盘科技成长风格鲜明，长期有望分享成分股成长为各细分方向龙头从小到大过程的红利。行业分布上，TMT赛道（电子、计算机、通信）和医药赛道权重较高，长期有望受益于脑机接口技术突破的产业化赋能，当前配置价值凸显。
风险提示
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