深圳国际科技信息中心黄岑等：脑科学与脑机工程未来产业发展初探：以深圳市为例

脑科学与脑机工程未来产业发展初探：以深圳市为例

黄岑  刘钰莹  黄韶龙  李梦田  庞澍  林伟彬  李方

（深圳国际科技信息中心，深圳 518055）

摘要：深圳市“十四五”和未来产业集群规划将脑科学与脑机工程列为八大未来产业之一，具备跃升为战略性新兴产业的潜力。围绕“四链”（产业链、创新链、资金链、人才链）融合，基于详实的产业和科研数据，综合运用文献计量、专利分析、实地调研等方法，系统梳理该领域的产业发展、创新能力、市场动态、人才团队情况，并提出培育发展建议。该领域聚焦认识脑、保护脑和连接脑三大方向，全球产业生态已完整覆盖基础研究到商业开发。同时，中国呈现需求扩张、资本集聚、企业矩阵成型态势，但仍面临一些挑战。近年来，深圳依托政策-资本-市场协同优势，科研产出增长显著，跨区域合作活跃，正成为该领域的重要增长极。

关键词：脑科学与脑机工程；未来产业；认识脑；保护脑；连接脑

0  引言

党的二十大报告指出，要加快实施创新驱动发展战略，加快实现高水平科技自立自强^[1]。2024年3月，深圳结合产业发展特点，发布“20+8”产业2.0版本，将原“脑科学与类脑智能产业”调整为“脑科学与脑机工程产业”。这一领域兼具基础研究与产业发展属性，是世界科技竞争的前沿。20世纪以来，美国、欧盟、日本等国家和地区纷纷部署脑科学重大计划，抢占发展先机。“十四五”期间，以北京、上海、深圳等地为代表的省/市聚焦脑科学与脑机接口等前沿领域，出台了多项政策，涵盖基础研究、产品研发、平台服务和标准创制。本文旨在通过厘清深圳脑科学与脑机工程的定义，梳理“四链”（产业链、创新链、资金链、人才链）融合现状，提出对该领域创新发展切实有效的建议。

1  脑科学与脑机工程的产业定义

根据相关规划，结合科研、临床及产业专家调研意见，脑科学与脑机工程可定义为：以研究大脑的结构功能为创新源头，通过认识脑原理、保护脑健康、连接脑装备，开发维护人体健康、推动社会进步的创新技术和应用产品^[2]。结合发展实际，该产业研究内容可划分为三大方向，即认识脑、保护脑、连接脑。

认识脑是神经科学的前沿，旨在深入理解大脑的结构和功能，以及如何共同作用支持人类的认知和行为，为保护脑和连接脑提供科学基础。该领域关注大脑、小脑、脑干等关键脑区的空间结构，研究神经传导、突触传递、神经调节等基本脑活动过程。通过探索神经细胞的起源、分化及突触和神经环路的形成、调控，揭示本能、记忆、注意力和社会行为等一系列活动的神经基础。同时，利用电生理和脑成像技术，观察和分析大脑活动，进一步理解脑认知原理和脑疾病发病机理。

保护脑方向专注于维护和增强脑健康以及预防和治疗各种脑疾病，增进人类对脑疾病的认识，为开发更有效的治疗策略提供科学基础。该领域研究神经退行性疾病、抑郁症、癫痫等神经精神疾病的发病原理。通过应用脑成像技术、神经调节手段、神经反馈治疗等先进方法，探索如何有效干预和管理这些疾病。此外，该领域还涉及新药研发、生物活性材料等技术，以促进受损神经功能的恢复和改善。

连接脑是神经科学与多学科交融的前沿阵地。它以脑机接口技术为核心，结合神经科学、材料科学、电子工程等，旨在开发能读取和解析大脑信号的设备，实现脑控设备与脑机交互，进而探索大脑复杂功能并辅助治疗神经疾病。研究涉及生物活性材料、记录/刺激电极、脑机控制等，可进行脑信号处理及神经编码解码，脑机计算、脑启发计算、神经工程是重要方向。连接脑应用场景广泛，涵盖医疗康复、娱乐体验等，如神经康复机器人、虚拟现实疗法等，可提高生活质量、增强认知能力，为神经损伤者提供恢复途径。目前该领域展现出巨大潜力，但面临着技术安全和数据隐私保护的挑战。

2  脑科学与脑机工程的产业现状

如图1所示，脑科学与脑机工程产业包括制备上游材料零件，研发中游产品、设备、平台，以及提供下游应用服务，主要分为脑疾病诊治、脑机接口两大核心方向。其中，脑疾病诊治与认识脑和保护脑息息相关，脑机接口则直接对应连接脑。

图1   脑科学与脑机工程产业链

在脑疾病诊治领域，产业链上游涵盖原料耗材和医药外包服务，中游聚焦神经系统药物和脑诊治器械的研发与生产，下游关联医院、药店及第三方医疗检测机构。在脑机接口领域，产业链上游主要包括电极材料和脑机芯片等关键组件；中游专注于脑机接口设备的研发制造以及脑电软件与平台的开发；下游影响教育、娱乐等多个应用领域^[3]。

2.1  主要产业发展现状

脑诊治高端医药器械技术壁垒高、研发周期长，与外资企业产品齐全、管线布局较完整不同，我国相关企业起步较晚、水平较低，目前与神经系统药物、脑检测监测设备、神经手术器械相关的市场仍由外资垄断主导。

在神经系统药物领域，以国内抗癫痫类药为例，2024年上半年，比利时联合化工集团的左乙拉西坦（Levetiracetam）、瑞士诺华集团的奥卡西平、法国赛诺菲公司的丙戊酸钠等外资及合资药品在国内终端药品市场销售额占比达56.27%^[4]。此外，2023年，国内抗帕金森药物市场中外资品牌销售金额占比达81.44%，尽管较2019年略有下降，但仍占据国内主要市场份额，并且外资品牌的剂型平均价格远高于本土药企^[5]。

在脑检测监测设备方面，虽然我国在中低端领域开始逐步发展，但高端市场仍被外资企业主导。例如，对头颈部进行三维高分辨扫描、血管病变精细筛查需要使用3.0T以上的脑部核磁共振成像设备，而国内3.0T及以上脑部核磁共振成像设备市场，主要由美国GE医疗公司、荷兰飞利浦公司、德国西门子公司三大外企垄断，合计市场份额高达80%^[6]。近年来，国内企业在高端产品和技术上持续发力，以联影医疗为代表的企业联合中国科学院深圳先进技术研究院完成技术升级，研制了3T磁共振系统全部重要部件。2022年8月，联影医疗研制了5T人体全身核磁共振成像系统，并获得国家医疗器械注册审批，在心脑血管、神经和肿瘤等多种重大疾病影像诊断设备上拥有了话语权^[7]。

在神经植介入器械方面，部分国内厂商走在创新前列，在取栓支架、栓塞弹簧圈、血流导向装置、球囊导引导管、颅内球囊扩张导管、微导丝、远端通路导管等领域成功推出产品，开启国产神经植介入产品时代。

在脑机接口领域，产业链发展仍处于起步阶段面临诸多挑战，但国内众多企业已投身商业化探索。例如，中科信息基于光遗传学技术开发神经调控闭环系统，2024年脑机产品收入破亿^[8]；科大讯飞推出了“讯飞智能心电衣”和“脑机交互学习头盔”，集成了脑电图传感器，适用于教育和办公场景；翔宇医疗则针对康复医疗场景，推出了脑电采集硬件与多模态算法，可用于中风后认知训练和儿童多动症筛查，预计在2025年上半年获得注册证并正式投入商业推广。此外，脑虎科技、诺尔医疗等创新企业不断涌现，为行业发展注入了新的活力。

2.2  国内产业布局

由于脑科学的巨大前景，国内一、二线城市都开始积极布局脑科学产业，但受政策、临床和资本等多重因素影响，各地产业发展模式不尽相同。

北京和上海是国内出台脑科学相关政策较多的城市，两地不仅积累了大量优质的神经医学临床医疗资源和专业人员，还吸引了大量企业和资本，都计划在突破脑科学、脑机工程技术的基础上实现产业化应用。与之相比，深圳的脑科学与脑机工程产业发展更侧重于依靠市场环境和政策魄力牵引产业快速集聚，一方面，深圳凭借在电子信息和医疗器械领域的显著优势，培育了一批优秀企业，形成了自下而上的产业集聚态势。另一方面，2016年之后，深圳政府陆续出台政策大力支持脑科学与脑机工程相关领域研究发展，光明区更是率先出台脑科学与类脑智能专项支持政策。同时深圳还打造了脑科学产业共性服务系统性科研创新平台：脑解析与脑模拟重大科技基础设施，建立了中国科学院深圳先进技术研究院脑所、深港脑院等一批专业科研机构，设立了脑科学与类脑智能产业专项引导基金。这一系列措施吸引大量脑科学初创企业集聚，涌现出一批新锐创业型企业。

3  脑科学与脑机工程的创新现状

中国脑计划研究范畴较为宽泛，不仅深入研究神经基础对认知功能的影响，还涵盖脑疾病诊疗治疗、新一代计算技术与设备及人工智能技术等，重点涉及59个研究领域和方向，2021年财政投入超30亿元，总投资预计达千亿级^[9]。

作为一个高度跨学科的交叉领域，脑科学与脑机工程涉及神经科学、药学与药理学、电子与电气工程、神经成像等诸多学科，与基础科学、医学临床密切相关。通过统计2019—2023年间Web of ScicenceTM学术文献数据和Incopat全球专利数据，可分析其基础研究和应用研究两方面的创新现状。

3.1  基础研究发展现状

近5年，全球脑科学与脑机工程领域累计发文量超22万篇^[2]。如图2所示，美国、中国发文量领先，英国学术影响力居首，企业（如瑞士罗氏公司）贡献显著。据本文统计，在三大方向中，认识脑的基金覆盖面广，新兴前沿聚焦“T细胞在阿尔茨海默症中的作用机制探讨”“肠道微生物的组成与阿尔茨海默症”“更年期激素替代疗法与阿尔兹海默症”等；保护脑的国际合作论文影响力领先；连接脑的高影响力论文比例突出，研究复杂度高。并且，新兴前沿聚焦“全植入式血管内脑机接口”和“用于语音解码的高性能神经假体”等。

图2   全球脑科学与脑机工程领域发文量前10的国家/地区

据本文统计，中国在脑科学与脑机工程领域的近五年发文量占全球发文量的23.1%，复合年均增长率高达46.5%，同时论文基金资助比例和学术影响力也超过全球平均水平，与美国之间的差距正逐渐缩小。具体而言，2023年中国在认识脑方向的发文量仅比美国少242篇，近五年连接脑方向的发文量占全球发文量的27.5%。从机构来看，中国科学院及其附属机构以超过2 000篇的发文量成为全球连接脑方向发文量领先的科研机构。从地区来看，北京、上海和广东贡献了该领域全国近半数的科研论文，粤港澳大湾区在学术影响力方面领跑全国，如图3所示。从新兴前沿来看，与全球趋势相似，我国在认识脑和连接脑方向持续发力，其中认识脑方向聚焦脑调控、神经调控，连接脑方向聚焦神经形态计算与脑机接口、脑电信号分析与处理。

图3   中国脑科学与脑机工程领域发文量前15的地区

深圳近五年的发文量占全国的5.8%，且稳步增长。虽然在发文总量上与北京和上海尚有差距，但在论文影响力上已实现超越。深圳除依托本地高校院所外，还通过本地科技企业推动科技进步，特别是华为科技有限公司近五年在连接脑方向的发文量位列该方向全球企业第六。同时，深圳积极加强国际合作，与英美的合作论文占本地国际合作论文总量的60.6%，并且与澳、德、加等国家和地区建立了合作关系。此外，部分医疗机构也在临床研究方面做出了重要贡献，形成了产学研医协同发展的科研生态。

3.2  应用研究发展现状

如图4所示，近五年，全球脑科学与脑机工程领域的专利公开量约15.3万件，呈波动下滑的趋势，但PCT国际专利申请量却持续增长^[2]。在公开专利中，发明专利约占95%，主要聚焦医学诊断、治疗技术、药物研发等核心技术。从方向来看，认识脑聚焦医学诊断技术，保护脑聚焦药物化合物研发，连接脑则重点布局计算模型等。美国在以化合物与药物研发、疗法和医疗器械设计制造为代表的保护脑方向上优势明显，中国在认识脑和连接脑方向上表现突出，特别是诊断、鉴定相关专利技术。值得注意的是，欧美国家和地区应用技术主要由企业推动，而中国则主要由科研机构主导。

图4   全球脑科学与脑机工程领域专利数量趋势

据本文统计，中国脑科学与脑机工程领域专利公开量占全球的19.3%，PCT国际专利申请复合年均增长率达26.7%，技术布局聚焦脑机接口、脑电处理及阿尔茨海默病等领域。从方向上看，认识脑聚焦医学诊断技术，在脑电图像处理方面表现突出，保护脑的PCT国际专利申请量占该领域的77.8%，连接脑仍主要聚焦计算模型等技术，电数字数据处理方面成果显著，但与脑连接相关的电疗、磁疗及助听器、传感器成果相对较少。全国范围内，北京、上海是国内应用研究的引领者，长三角、粤港澳大湾区初步形成了区域应用创新集群。整体来看，中国需进一步培育企业研发力量，重视应用技术的临床实践和技术转化。

深圳近五年的专利公开量占全国总量的5.9%，PCT国际专利申请量占全国总量的11.4%，申请量与北京持平；复合年均增长率高达46.3%，远超中国平均增速。深圳在计算方法和设备（G06）、电通信技术（H04）等分类下的专利占比较高，南山区贡献了全市45.7%的专利产出，中国科学院深圳先进技术研究院以291件专利位居榜首，深圳大学、南方科技大学等高校以及深见医药、长久康联等生物医药企业协同发力。

4  脑科学与脑机工程的市场现状

4.1  全球市场规模

根据弗若斯特沙利文、CB Insights、共研网、Eshare医械汇等机构数据进行估算，2022年，全球脑科学与脑机工程产业市场规模约为1 600亿美元，预计到2030年将增长至2 400亿美元。细分领域显示，神经系统药物和脑成像设备作为当前主要市场，2022年，全球市场规模分别达到1 323亿美元^[10]和160亿美元^[11]，两个领域均已进入稳定发展期，增长率保持在4%~5%之间。神经介入医疗器械和数字疗法2023年的市场规模分别达到34亿美元和82.6亿美元^[12]，且保持较快增长。此外，脑机接口处于商业化初期，2024年全球市场规模约为22.2亿美元^[13]。未来，脑机接口将迎来快速发展，预计到2030年全球市场规模将达到上百亿美元，成为脑科学与脑机工程领域的重要增长点。

4.2  中国市场规模

中国脑科学与脑机工程产业市场规模潜力巨大。根据弗若斯特沙利文、量子位、亿欧智库等机构数据进行估算，2023年市场规模约为2 700亿元，并呈现较快增长态势。细分领域显示，神经系统药物作为我国目前规模较大的细分领域，2023年市场规模达到2 367亿元^[14]；脑成像设备市场规模约为190亿元^[15]，与全球市场相似，这两个细分领域也已进入稳定发展期，年均增长率保持在6%左右。神经手术设备及植介入器械作为我国当前增长较快的领域，2024年的市场规模约为118亿元，预计到2026年将增长至175亿元^[16]。此外，脑机接口领域仍处于商业化初期，我国2024年的市场规模约为23亿元^[17]，未来增长空间巨大，预计2040年将突破1 200亿元^[18]。

深圳脑科学与脑机工程产业集群目前已初具规模，但整体仍处于成长期。据笔者统计，截至2024年7月，全市相关企业约130家，主要集中在产业链上中游。细分领域显示，脑诊治医疗器械企业占比超60%，神经系统药物企业占15%，脑机接口企业占11%。其中，深圳在脑检测监测设备领域拥有迈瑞医疗、联影医疗等龙头企业；神经系统药物领域以初创企业为主，如纳菲制药、微芯生物；脑机接口领域发展迅速，已形成完整技术链条，涵盖植入式、穿戴式及康复设备，拥有诺尔医疗、宏智力科技等优质企业。与此同时，约71%相关企业集聚于南山、光明、坪山三区，光明区作为重点发展区已汇集20余家头部企业，覆盖脑检测设备、脑机接口、数字疗法等领域。

5  脑科学与脑机工程的人才现状

近年来，美国作为全球脑科学研究方向的领跑者，脑科学相关实验室数量达6 000余个，顶级会议相关论文的作者及机构半数以上来自美国。根据Research网站2024年最佳科学家排名数据，在神经科学领域TOP 1 000科学家中，中国占12人，落后于美国（539人），与英国（111人）、德国（82人）、加拿大（47人）也存在差距。

5.1  全球活跃学者

本文进一步根据Web of ScicenceTM发文作者数分析了全球该领域活跃学者的情况。近五年全球该领域发文学者数超百万，其中美国、中国和英国的学者贡献尤为突出。特别地，如图5所示，美国在认识脑和保护脑方向上的发文学者数量位居全球之首；中国则在连接脑的发文学者数量上领先全球。值得关注的是，来自瑞典、意大利等欧洲国家和地区的多位学者，尽管发文量未世界领先，但论文影响力全球显著。

图5   全球认识脑、保护脑、连接脑主要发文国家/地区作者数量（万人）及占比（%）

5.2  中国活跃学者

中国在科研机构、学科建设方面取得了显著的成效，目前开设神经科学本科专业的院校已逾百所，但与欧美相比，顶尖机构数量偏少。近五年，该领域国际论文的作者总数超10万，主要集中在北京和上海，并且在认识脑、保护脑和连接脑三个方向的发文量和论文影响力均位居全国前列。四川学者则在认识脑和保护脑两个方向的发文量和论文影响力表现突出。此外，浙江学者在认识脑方向表现亮眼，天津和广东学者则在连接脑方向成果突出。

深圳该领域有超过一半的学者来自中国科学院深圳先进技术研究院和深圳大学，并且本地企业科研人员也积极参与。同时，借助地理优势，深圳与广州、中国香港等粤港澳大湾区内城市学者进行了密切合作，与来自美国、新加坡、加拿大等多个国家和地区的学者进行了国际交流，国际合作发文量占比超越了北京和上海。

6  结束语

全球产业蓬勃发展，脑机接口领域竞争日益激烈。目前，该领域已形成完整产业链，需求与规模稳定增长，脑机接口和数字疗法仍处于商业化初期。同时，全球该领域科研创新持续发力，近五年全球发表相关论文超22万篇，专利公开量约15.3万件，美国和中国贡献突出。中国积极探索商业化路径，众多代表性公司提前布局，但前沿领域产业链生态尚未成熟，市场需求巨大的神经系统药物和脑检测设备，以及神经手术器械的高端市场仍由外资企业主导。同时，中国该领域的发文量、专利公开量等指标均高于全球平均水平，并且论文影响力接近全球首位，但顶尖科学家数量、科研成果转化能力仍不及美国和部分欧洲国家和地区。

深圳政府大力支持产学研医协同合作。深圳通过创新财政金融政策，着力打造优质市场环境，建立资本对接机制和专业孵化平台。同时，近五年该领域科研成果稳步增长，在连接脑方向成果尤为突出，论文平均影响力超越北京和上海。此外，积极与市内外、国内外顶尖科研机构、企业和医院合作，推动形成了产学研医协同发展的良好生态。

基于以上结论，本文提出以下几点建议。一是产业链的方向引领与配套服务。统筹有效市场和有为政府，引领产业链上下游企业的深度合作，构建紧密相连且高效的未来产业集群。基于“中国脑计划”的研究布局，因地制宜细化完善衔接方案。大力开展招商引资，建好用好开放共享的研发、生产、技术服务一体化平台和产业园区，对龙头企业和高潜企业进行全周期支持。二是创新链的基础研究与技术创新。在确保基础研究质量的前提下，适当放宽专利转化的时间限制，激励科研人员追求原创性发现。促进神经退行性疾病及其他神经系统疾病诊治和脑机交互的技术突破，推动多中心临床验证和行业标准制定。加快国家级脑电数据库共享平台建设，推进科研大装置、大基础设施的投入使用。此外，定期举办应用推广专题会议，巩固从基础研究到实际应用、产学研医一体化的创新路径。三是资金链的资金保障与多元融资。设立专项基金、财政补贴和税收优惠措施，重点扶持基础研究和高潜力产业化项目，切实降低企业和科研机构的研发成本。开拓多元化的融资渠道，包括但不限于风险投资、股权众筹、股权池等形式，吸引社会化资本，满足不同发展阶段项目的资金吸纳需求。四是人才链的政策吸引与环境营造。优化人才政策，既积极引入标杆性引领性人物，又保障本地科研人员补贴和政策支持不退坡。通过建立健全科研分类评价体系和人才评价体系，营造实事求是的科研环境，抵制形式主义和学术不端行为。做好产业服务保障，“快响应”和“少打扰”相结合，解决企业发展切实问题。

Exploration on the future industry development of brain science and brain-computer engineering: a case study of Shenzhen

HUANG Cen, LIU Yuying, HUANG Shaolong, LI Mengtian, PANG Shu, LIN Weibin, LI Fang

（Shenzhen International Science and Technology Information Center, Shenzhen 518055, China）

Abstract: During the 14th Five-Year Plan period and in its Future Industrial Cluster Planning, Shenzhen has identified brain science and Brain-Computer Interface (BCI) engineering as one of its eight future industries, with the potential to evolve into a strategic emerging industry. Based on detailed industry and scientific research data, this paper focuses on the integration of “four chains” (industrial chain, innovation chain, capital chain, and talent chain). By employing bibliometric analysis, patent analysis, field studies and other methods, it systematically examines the industrial development, innovation capacity, market dynamics, and talent structure in this field, proposing actionable suggestions for cultivation and development. This field concentrates on three directions: understanding the brain, protecting the brain, and interfacing with the brain. The global ecosystem spans from fundamental research to commercial applications. While China demonstrates expanding demand, aggregated capital, and emerging enterprise clusters, it still faces several challenges. In recent years, Shenzhen has leveraged its policy-capital-market synergy to achieve remarkable growth in scientific output and cross-regional collaboration, positioning itself as a pivotal hub in this field.

Keywords: brain science and brain-computer engineering; future industry; understanding the brain; protecting the brain; connecting the brain

本文刊于《信息通信技术与政策》2025年 第3期

《信息通信技术与政策》投稿指南！

为进一步提高期刊信息化建设水平，为广大学者提供更优质的服务，我刊官方网站（http://ictp.caict.ac.cn）已正式投入运行，欢迎投稿！

   推荐阅读  

专题丨生理信号发生器技术研究综述

华东光电集成器件研究所范雪梅等：融合专注度评估与反馈的运动想象脑机接口康复训练研究

专题丨基于Nginx负载均衡的大规模脑电信号处理集群架构设计与实现

专题丨脑机接口伦理风险及伦理审查研究

北京邮电大学张洪欣教授团队：基于分布式架构的脑机接口教学系统设计与实现

导读：脑机接口

你“在看”我吗？