脑机接口从科幻到现实_.docx

脑机接口从科幻到现实_目录脑机接口：脑信号完成机器控制，重新定义人机交互方式4什么是脑机接口？4脑机接口分为侵入式和非侵入式5脑科学分析可以追溯到1924年，近期逐步开启商业化发展6脑机接口有望成为键盘，鼠标，触摸屏以后下一代人机交互方式7脑机接口应用：侵入式接口多用于医疗领域，EEG+EMG提升非侵入接口操作精准度推动应用多元发展9应用场景#1：医疗方面的运动辅助及义肢控制9应用场景#2：通过神经反馈训练强化大脑反应10应用场景#3：借助EEG捕捉事件相关电波，完成沟通11主要公司介绍：玩家逐步进场，多领域同步发展12NeuraLink：提升脑机接口带宽减小创口面积，实现超精准感知13BrainCo&BrainRobotics：已具备成熟C端产品，逐步开拓用户市场14CTRL-Labs（已被Facebook收购）：通过手环捕捉肌电信号完成交互，有望在VR搭载15ec：脑机接口软、硬件及整体解决方案供应商16Neurable：借助脑机接口优化VRAR人机交互方式，推动虚拟现实加速渗透17中国企业的发展机会17附录：脑机接口技术原理详解及近期重要论文追踪18脑机接口技术原理及相关交叉学科18近期论文：侵入式脑机接口帮助脊髓损伤患者恢复触觉19图表图表1:脑机接口原理示意图4图表2:科幻电影里的脑机接口5图表3:脑机接口发展历史6图表4:人机交互发展路径7图表5:全球脑机接口市场规模预测8图表6:2019年脑机接口应用方向8图表7:脑机接口“摩尔定律”8图表8:脑机接口各应用发展及市场规模（气泡代表2025年市场规模）8图表9:BCI协助运动辅助/恢复原理9图表10:BCI机器设备协助恢复上肢运动功能9图表11:BCI义肢控制原理10图表12:国内首例侵入式脑机接口临床实验10图表13:BCI辅助神经功能治疗与调节10图表14:美国DARPA运用脑机接口进行军事化测试10图表15:P300拼写器的字符矩阵11图表16:P300沟通原理11图表17:通过捕捉P3信号实现字母输出11图表18:国外BCI公司基本信息（2019）12图表19:国内BCI公司基本信息（2019）13图表20:NeuraLink植入方式示意图13图表21:BrainCo发展历程14图表22:BrainRobotics智能肌电义肢14图表23:BrainCo主要产品，赋思头环Focus14图表24:Focus软硬件特点14图表25:Ctrl-labs腕带展开图15图表26:Ctrl-labs腕带操作Chrome“跳跃的恐龙”游戏15图表27:Ctrl-labs腕带产品15图表28:g.tech主要产品16图表29:g.tec设备主要应用方向16图表30:NeurableVR产品特点17图表31:Neurable产品使用17图表32:脑电信号获取横截面图18图表33:大脑不同区域控制四肢及器官18图表34:脑机接口数据采集原理（以运动想象为例）18图表35:脑机接口与各个学科交叉领域19图表36:脑机接口帮助患者恢复触觉19脑机接口：脑信号完成机器控制，重新定义人机交互方式什么是脑机接口？脑机接口（Braincomputerinterface，BCI）是在人脑与计算机或其它电子设备之间建立的直接交流和控制通道。通过这种通道，用户可以直接通过大脑思想来表达想法或操纵设备，而不需要语言或动作。脑机接口实现可以分为四步：脑电采集->信号获取及处理->信号输出（执行）—>反馈。脑电采集：脑电采集是BCI的关键步骤，采集的效果、信号强弱、稳定性及带宽大小直接决定后续的处理及输出。采集方式是通过不同类型的接口将大脑活动产生的电波采集并转换为电信号，传输至电脑。信号获取及处理：信号处理是将转化为电信号的大脑活动，去除干扰电波以及其他信号，并将目标分类并处理，转化为可以执行输出的对应信号。信号输出/执行：信号输出是指将收集并处理后的脑电波信号传输至已连接的设备器材，执行目标动作或显示目标内容等。反馈：在信号执行后，设备会产生动作或显示内容，参与者将通过视觉、触觉或听觉感受到第一步产生的脑电波已被执行，并触发反馈信号。图表1:脑机接口原理示意图223信号处理45信号输出/执行信号获取特征提取分类判断运动辅助/替代1脑电采集沟通互动BrainComputerInterface娱乐/游戏控制6触发反馈信号脑机接口分为侵入式和非侵入式BCI根据脑电信号获取的方式，可分为非侵入式和侵入式。非侵入式接口是ToC端发展方向，优点在于只需要通过相关设备对大脑皮层的表面信号进行分析，能够直接进行采集和处理信号不需要外科手术的介入。侵入式主要应用在医疗及康复领域，优点在于可以精准监测脑电波信号，多用于义肢器械操作。科幻电影中多次出现脑机接口，引起观众遐想。在1999年上映的《黑客帝国》电影中，“矩