加強杭州腦機智能產業發展的對策建議

□文/ 楊 瑾 杭州市科技信息研究院

近年來，隨著腦科學、神經科學、人工智能、材料科學等學科技術的交叉飛速發展，人類智能與機器智能逐步融為一體，并催生了新一代的腦機智能融合，為人類醫療健康、智能生活、教育、娛樂等方面帶來新的發展機遇，成為全球各國科技競爭的戰略高地。

腦機智能產業關鍵技術——腦機接口技術

實現腦機智能融合的關鍵技術環節之一是實現人腦與機器之間的信息交互，即腦機接口（Brain-computer interface,BCI）技術。

腦機接口在大腦與外部環境之間建立一種全新的不依賴于外周神經和肌肉的交流與控制通道，從而實現大腦與外部設備的直接交互。該技術能夠在人或動物的大腦與外部環境之間建立溝通以達到控制設備的目的，進而起到監測、替代、改善/恢復、增強、補充的作用。腦機接口技術將有望引領腦疾病領域數字健康產業的發展。

腦機接口的技術路徑分為侵入式和非侵入式。侵入式腦機接口主要應用于重度的腦疾病問題如帕金森、重度癱瘓等，采用腦外科手術方法將信號采集電極植入大腦皮層，優點是采集的腦電信號精度高、噪聲小，缺點是存在一定安全風險；非侵入式腦機接口主要應用于更廣泛的腦相關疾病問題如老年癡呆、睡眠障礙、抑郁癥、自閉癥、人類的功能康復和人類的下一代交互等，在不破壞大腦的情況下，通過附著在頭皮上的穿戴設備測量頭皮表面的腦電信號，優點是易采集、無創性，缺點是信號弱、噪聲大。

腦機智能產業發展現狀

全球市場潛力巨大，產業快速發展

隨著科技的不斷完善和多學科的交互融合，腦機智能相關技術給全球社會和經濟帶來了強大的推力。近年來，美國、歐盟、日本等國家紛紛宣布啟動腦科學研究，出臺腦科學相關科技規劃，目前腦機智能技術已上升為全球科技戰略重點。

近幾年全球腦機智能產業迅猛發展，市場發展潛力巨大。市場研究機構Valuates Reports 報告預計，全球腦機智能相關市場規模2027年有望達到38.5億美元。

除了全球科研團隊對腦機智能開展基礎研究外，不少企業也在探索和實踐腦機智能技術的應用，創新技術不斷突破，應用場景不斷拓展，一批知名腦機智能相關企業相繼涌現（如表1）。

表1 全球知名腦機智能相關企業

全球知名腦機智能企業主要集中在醫療健康領域，非醫療領域的應用場景主要集中在生活娛樂。全球10大知名腦機智能企業中，除了2 家企業總部分別在瑞士與加拿大外，其余總部均在美國，顯示了美國在該領域的絕對競爭優勢。

特斯拉及SpaceX 創始人埃隆·馬斯克創立的Neuralink 是侵入式腦機接口技術的一面旗幟。2019 年，Neuralink 推出了其植入在耳朵后面的第一代腦機接口設備。2020 年7 月，Neuralink 對外展示新的技術成果，展示了最新的可穿戴設備LINK V0.9和手術機器人，并通過現場的三只小豬和實時神經元活動演示，展示了腦機智能技術的實際應用過程，引發了業界對腦機智能的高度關注。

我國研發應用升溫，未來發展可期

我國高度重視腦機智能關鍵技術研發與產業化，從2006 年開始統籌布局腦科學相關規劃與項目計劃。2020 年1 月科技部“腦科學與類腦研究”2030 重大項目指南征集意見發布；2020年11月國家“十四五”規劃進一步提出要面向腦科學領域實施一批國家重大科技項目；作為國家“十四五”規劃綱要中明確的八大前沿領域之一，國內上海、蘇州、成都等城市已紛紛布局腦機智能產業；北京、南京、深圳等地陸續成立腦機智能相關研究中心、產業園與基地等。這些國家與各城市的舉措都將有效促進我國腦機智能領域的長足發展。

我國腦機智能技術雖然起步較晚，但發展迅速，且在部分細分領域處于領先水平。如在腦機接口芯片方面，已有產學聯合研發的腦機交互編解碼芯片推出；在性能指標方面，國內已在腦機接口產品的傳輸、抗噪、采集、耦合方面有所提高。相比國外的侵入式技術手段，我國的腦機接口技術主要以非侵入式為主，并已在醫療、教育、游戲等領域實現產品化與應用化。

腦機智能技術涉及多學科交叉融合，目前基礎研究機構以科研院所和高校為主，我國各知名大學都已經開展了腦機智能方向的前瞻性研究，并取得了豐碩的研究成果。如清華大學神經工程實驗利用其自主開發的穩態視覺誘發（SSVEP）腦機接口系統，首次成功使漸凍癥患者實現“意念打字”而具表達能力。浙江大學于2020年1月完成了國內首例植入式腦機接口臨床轉化研究，患者可以完全利用大腦運動皮層信號精準控制外部機械臂與機械手實現三維空間的運動。

近幾年，隨著腦機智能關注度的迅速升溫及國家規劃與各地政策的布局落地，我國涌現了一批腦機智能相關的先行企業（如表2）。其中，博瑞康、臻泰智能和云睿智能分別在腦疾病診療、康復訓練、睡眠管理等醫療健康領域有所建樹，并開發了應用產品；寧矩科技和中電云腦分別通過自研、產學研合作等方式開發了腦機智能相關芯片；強腦科技在教育領域的應用獨樹一幟；腦陸科技和妞諾科技等企業在腦機智能系統平臺方面持續發力。

表2 國內腦機智能主要企業

杭州腦機智能技術與產業現狀

推動杭州腦機智能產業發展是杭州加快培育未來產業的重要一環，有利于提升戰略性新興產業的發展后勁，有效促進杭州高質量跨越式發展，助力打造“創新之窗”。

產業發展未來可期

近年來，杭州市委市政府高度重視智能物聯產業的高質量發展。2022 年，杭州發布了《關于促進智能物聯產業高質量發展的若干意見》，并發布配套政策實施細則，為企業用地、研發投入、產品應用等都提供了強力保障，全力打造智能物聯產業生態圈。杭州發展智能物聯產業具有較強的優勢：從上游芯片，到中游射頻識別、傳感器、存儲器、終端設備，再到下游集成服務，產業鏈條較為完整。2022 年，杭州市智能物聯產業生態圈擁有規上企業1073 家，全年實現營業收入7803 億元，增長2.7%；實現利潤總額695 億元，增長4.2%。到2025 年，杭州智能物聯產業生態圈產業規模將超萬億元，成為智能物聯卓越城市。杭州發達的數字經濟催生了日益增長的技術創新需求，因新技術運用產生的應用場景愈發增多，腦機智能有著大量的下游應用市場。在此背景下，杭州腦機智能產業發展未來可期。

基礎研究與平臺建設先發優勢顯著

杭州腦機智能基礎研究的競爭優勢顯著。浙江大學一直專注于腦機智能相關領域的研究，擁有以鄭筱祥、吳朝暉、段樹明等專家為代表的創新團隊，并在皮層腦電控制機械手、自主知識產權類腦芯片、第一例植入式腦機接口臨床研究等方面取得了顯著成果。此外，之江實驗室、杭州電子科技大學也相繼開展腦機智能方面的研究。目前，全國首個腦機智能產業園區西投·云漫里、臨港國家實驗室浙江基地（腦機交叉研究）、西湖區與浙江大學共建的腦機智能研究中心相繼落成，浙江大學牽頭建設的腦與腦機融合前沿科學中心、人工智能協同創新中心等國家級創新平臺有序運行，為杭州產業集聚、關鍵技術研究和科技成果轉化提供了有力的支撐保障。

企業融通態勢與創新競爭力初現

杭州腦機智能企業融通發展態勢初現，西投啟真利用其自身科技成果轉化方案——“西湖方案”孵化出首家腦機科創型企業領腦科技；回車電子、柔靈科技分別投資新設立了腦機初創型子公司瑞腦科技、柔腦科技，以期帶動更多中小企業融入腦機智能創新鏈。杭州腦機智能企業創新能力不容小覷，佳量醫療已完成數億元B 輪融資，其構建的基于BCMod 腦機調控技術以及Glaser 醫用激光技術兩大平臺為多種神經系統疾病的治療提供創新醫療器械解決方案；佳量醫療旗下企業諾為醫療與浙江大學聯合開發的用于難治性癲癇反應性神經電刺激器Epilcure 已完成亞洲首例臨床植入；浙江強腦科技總部位于美國，已成功募集到2 億美金用于腦機智能技術底層研發，其攻關的非侵入式腦機接口技術產品為教育、兒童行為干預及醫療健康方面提供了強有力支持。

應用領域多點發力

杭州腦機智能相關企業的應用領域多點發力，涉及醫療健康、智能生活、教育、娛樂等方面，其中醫療健康領域是最大應用落腳點，主要應用場景包括腦疾病診療、康復訓練、睡眠監測與腦科學大數據平臺等。佳量醫療、諾為醫療、安曼智能等在腦疾病診療相關領域重點布局；博靈醫療、杭州臻泰智能、國辰邁聯等在康復訓練方面持續發力；浙江強腦科技在教育與兒童行為干預方面、智能仿生手和仿生腿的應用獨樹一幟；回車電子在生活娛樂方面的應用成果頗豐；妞諾科技在腦科學大數據平臺方面聚焦深耕；柔靈科技在睡眠監測領域拓展研發。

杭州腦機智能產業發展存在的問題和挑戰

核心競爭力不足，關鍵器件依賴進口

杭州乃至全國腦機智能研究領域均面臨一些尚未突破的前沿關鍵技術，尤其是腦科學與神經科學的相關機制研究還需要進一步攻克。腦機智能高端裝備與核心零部件大部分為美國與德國所壟斷，并已形成較高的技術壁壘，杭州缺乏原創性腦機智能核心技術，跟蹤研究居多，技術研究布局分散、缺乏系統性，關鍵核心器件嚴重依賴進口。

頭部企業缺位，產業鏈不夠完善

杭州雖有一些腦機智能相關的優秀企業，且應用領域分布較廣，但企業數量少，規模不大，其中超半數為成立不到三年時間的初創型企業，頭部企業缺位現象較為突出。企業間聯動較少，上中下游企業的產業鏈尚未真正形成，產業鏈上游大部分卡脖子關鍵器件被外國壟斷，尤其是在當下復雜國際形勢背景下，杭州將面臨更多的核心產品缺口風險，一定程度上影響了產業鏈的完善。

復合型人才儲備不足，產業創新生態有待進一步優化

腦機智能的技術研發和應用依賴多學科交叉創新與協同進步，亟須在計算機、機械控制和神經科學等方面都有扎實基礎的復合型人才，而杭州在這方面人才儲備相對不足。杭州腦機智能產業尚處于商業探索階段，集聚效應與生態效應尚未真正實現，相關企業的科技創新內生動力和發展后勁相對不足，產業創新生態有待進一步優化。

加強杭州腦機智能產業發展的對策建議

提高定位，立足新發展格局統籌謀劃

加強統籌謀劃與頂層設計，提升腦機智能在杭州前沿技術領域中的戰略地位,逐步建成腦機智能發展的“杭州高地”。在杭州新發展格局基礎上，高起點規劃腦機智能產業布局，促進創新鏈與產業鏈深度融合，提高腦機智能產業園區的功能定位，以推動杭州構筑科技成果轉移轉化首選地為契機，加快推進成果轉移轉化。在錢塘、蕭山、余杭等地重點布局一批腦機智能生產基地，精準引進海外知名腦機智能企業在杭設立產業中心，結合當地高端制造業發展優勢，集中推進腦機智能卡脖子關鍵器件的研發與生產。

攻克關鍵核心技術，逐步打破技術壁壘

設立腦機智能重大科技專項資金，以“揭榜掛帥”形式鼓勵在杭企業、科研院所等聚焦腦機智能領域關鍵技術進行系統創新，促進腦科學領域的各種技術融合發展。依托浙江大學的基礎研究先發優勢及之江實驗室、西湖實驗室等高能級平臺的創新資源，凝聚共識聯動推進腦科學與神經科學核心技術攻關。充分發揮政府科技創新投資基金引領撬動作用，采取直接投資、定向基金和非定向基金等投資模式，圍繞卡脖子前沿技術，提高自主創新能力，逐步打破腦機智能關鍵器件的技術壁壘。

優化創新生態,推進腦機智能跨越式發展

全力打造一流創新環境、生態環境，匯聚創新資源適當超前部署，加快推動腦機智能產業跨越式發展。深入推進科技體制改革，完善科技創新治理體系，推動腦機智能重點分支領域項目、基地、人才、資金一體化配置。積極爭取培育腦機智能國家級創新平臺，加大共性平臺建設，以應用為導向推動腦機智能相關產品迭代更新。開展資本招商，更好發揮產業基金作用，撬動腦機智能產業項目招引，積極引進博瑞康、云睿智能、念通智能、寧矩科技等外省腦機智能排頭兵企業在杭設立新型研發機構，營造良好科技創新生態氛圍，盡快實現腦機智能商業應用新突破。

強化企業協同創新,完善上下游產業鏈

鼓勵龍頭骨干企業牽頭構建腦機智能企業創新聯合體，建立以腦機智能創新企業為核心、以市場為導向的“產學研用”協同創新合作機制。支持有條件的企業通過海外并購等形式，吸收國外腦機智能關鍵器件的核心技術，逐步推進核心零部件自主生產，克服產業鏈短板，培育頭部企業，構筑具有產業輻射能力和引領作用的腦機智能產業集群。發揮既有優勢，鼓勵佳量醫療、浙江強腦科技、回車電子等在腦機智能領域具有一定技術領先優勢的在杭企業強強聯合，開展產業融合創新，完善腦機智能上下游產業鏈，有效促進產業長足發展。

引育復合型人才，加強創新隊伍建設

建立高精急缺創新人才引聚機制，加大外籍腦機智能復合型人才引進力度。支持腦機智能企業與高校院所聯合設立特色學院、腦機智能交叉專業培養基地，開展復合型人才定向培養與輸送，建立腦機智能領域全鏈條人才培育體系。以創新人才隊伍建設為抓手，將腦機智能復合型人才需求納入杭州重點需求人才目錄，引進并培養一批國內知名的、擁有原創性核心技術的創新型團隊，使之成為杭州市腦機智能發展的中堅支撐力量。