今天分享的是人工智能专题系列深度科研报告:《人工智能专题:脑机接口,将来正在到来》
(报告出品方:东北证券)
报告共计:36页
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摘要
脑机接口日前有三种技术路线,其中非侵入式脑机接口为日前主流,侵入式脑机接口为将来发展方向。按照脑信号的采集路径,脑机接口技术路线分为非侵入式(脑外)、半侵入式(颅骨和大脑皮层之间的脑膜上)、侵入式(大脑皮层内)。脑机接口必须高精度的脑信号以加强性能,侵入式脑机接口虽然能深入来集神经信号,然而其属于有创伤移植,技术难度大,可能显现继发感染、排异危害,会对人体导致严重影响,提高材料生物相容性是侵入式技术进步的关键;非侵入式无需移植任何设备,只需将传感器安置于头皮表面就可测绘大脑活动情况,安全性能最高对人体基本无创伤,因此呢亦是日前最为主流的脑机接口形式,政策与技术连续催化,行业进入爆发前夜。政策方面,近期政府发布一系列行动方法和办法,旨在推动脑机接口产业的发展。2024年两会时期脑机接口被定位为“新质生产力”之一:4月26日,北京市经信局发布《加快北京市脑机接口产业发展行动方法(2024-2030)(征求意见稿)》。工信部将脑机接口做为将来产业发展的重要方向,给予政策扶持、资金投入和人才培养等多方面支持。国际市场科研公司IMARCGroupe 的数据表示,2021年,全世界脑机接口市场规模达15亿美元,2022年市场规模增至 17.4 亿美元,预计 2027年全世界脑机接口市场规模将达到33 亿美元,中国市场在其中将占有重要地位。脑机接口日前发展周期大部分处在实验室周期,国内侵入式脑机接口技术与美国仍存在代差,而非侵入式技术则处在领先地位。从全世界范围来看,当前脑机接口制品大部分处在实验室验证周期,少许处在临床实验周期,并未实现商场化,尤其是侵入式和半侵入式脑机接口的技术难度、临床实验的监管门槛和成本都很高,全世界尚无获准上市的医疗器械制品。侵入式脑机接口,国外Neuralink、Synchron等机构处在领先地位,中国仍落后5年上下。非侵入式脑机接口方面,中国处在领先地位,尤其是天津大学、西安交大、中科院、天坛医院等知名研究公司。天津大学脑机接口团队已构建了从芯片、电极、算法到系统的国产全链条非侵入式脑机信息交互技术体系,在脑电识别精度、掌控指令数量和信息传输率三项核心指标达到国际最高水平。
1.大脑怎样掌控咱们人体行径,从脑科学起始讲起
神经系统由脑、脊髓及与之相连的脑神经、脊神经构成,大脑经过神经元的网络掌控和协调人体运动。运动皮层对肌肉发出运动指令,并执行精细和繁杂的运动任务:小脑负责协调和平衡身体运动:基底神经节在全部运动过程中起到筛选和调节运动指令的功效。三个区域经过神经元的连接形成繁杂的神经网络,其相互协同,实现了人体运动掌控。
神经元是神经系统的基本单位,由细胞体、树突、轴突和突触组成。其中,树突接收其他神经元发送的信号,并将其传递到细胞体:轴突将信号从细胞体传递到突触:突触是神经元之间的连接点,其经过化学物质的释放来传递信号。当人类想要进行身体运动时,大脑运动皮层中的神经元会被激活,产生电信号。这些电信号经过种经元的轴突传递,并在突触末端释放出化学信号(神经递质)。神经递质穿过突触间隙,并功效于相邻神经元上的接受器结构。神经递质与接受器结合后,会导致接受器上的一系列细胞内反应,从而改变目的神经元的电位。这个电位变化能够是兴奋性的(引起神经元激活)或控制性的(阻止神经元激活),这取决于详细的神经递质和接受器类型。
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