电幻国度—2019年脑机互联行业趋势及商业前景研究报告

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1、电幻国度 2019年 脑机互联行业趋势及商业前景研究报告 2 如锦 技术发展的必然产物1 临光 脑机互联潜在市场及技术障碍2 源始 下一代操作系统的可能性3 狼烟 可以预见的一些趋势4 3 2019 12 iResearch Inc 现在几乎没有什么语言能够描述 计算机和数字科技对人类文明发展的贡献 它的重要意义和伟大不言自明 这些都能归 功于人类自身的探索与创造 人类征服自然 拥有了和造物主一样的神力 为了适应和改造环境 人类不断发明与创造新 的工具 计算机的诞生 亦源自于此 这很容易让我们进入一个有争议的哲学论题 即 尽管数字客观存在 但数字世界 是由人类创造出来的 这个由0与1构成的世界

2、 是必须服从于人类诉求的存在 所以我们相继开发与建设了多种现实与数 码世界的交互媒介 从打孔纸片为承载物的第一代程序 到复杂的操作系统 再到根据不同功能侧重的操作系统 每一轮 实体与数码世界交互媒介的升级 都伴随着人类更好的利用数字世界的愿望 1924年 德国医生汉斯 贝格尔第一次从颅骨受损的病人头部测到了极为微弱的电流 在经过近五年的漫长实验后 他终 于确认了这种神秘的电流的确来自于脑部活动 关于灵魂与意识的种种假设 终于有了破解的方法 20世纪60年代后 信 息学逐步创立 人类理解世界的方法下沉到了信息这个层面 伴随着生物科学的进步 信息与意识实现了跨时代意义的首 次握手 我们发现 无论是

3、打孔制片 键盘输入 亦或是语音和图片 都是让信息与意识相互转换的媒介 既然如此 信 息与意识直接相连 就变成最经济 最高效的方法 并且存在利用数码能力突破生物极限的可能 自此 几乎等待了一个世纪之久的脑机互联 跌跌撞撞的迎来了它的第一缕曙光 一个哲学问题 我们是不是数字世界的神 来源 iResearch X 艾瑞技研究院自主绘制 文字 语言 图片 程序 指令 数码 意识 脑机互联 4 2019 12 iResearch Inc 加速新世界 硬件与服务改变业态 使网民渗透率加速上扬 来源 ITU 世界电信 信息和通信技术发展报告 0 3 0 4 0 8 1 3 2 0 3 1 4 6 6 7 8

4、 1 10 5 12 2 14 1 15 7 17 5 20 4 23 0 25 4 28 8 31 1 34 2 36 8 39 9 41 7 44 7 49 7 1993199419951996199719981999200020012002200320042005200620072008200920102011201220132014201520162017 1993 2017年全球网民渗透率 全球网民渗透率 电脑时期 每年网民增速在30 以上 网民渗透率每年递增幅度小于1 这一阶段是全球网络从无到有的时期 计算机的普及为普通用户上网享受数字 生活提供了有力的硬件保障 也为智能 机时期互

5、联网服务的大发展奠定了基 础 智能机时期 每年网民增速在10 以上 网民渗透率每年递增小于3 这一阶段是互联网服务的成熟 期 也正是因为有了服务 才 促使用户对便捷和人性化有了 更深层次的诉求 从而 开始了波澜壮阔的移 动互联时代 平板电脑及可穿戴设备时期 每年网民增速在10 以下 网民渗透率每年递增3 以上 对于用户体验的极致追求 和基础科 技的支撑 用户生活与数字科技之间 的融合更加深入 导致生物与数字之 间的链接方式更加丰富 也为意识与 信息之间的直接融合埋下伏笔 5 2019 12 iResearch Inc 数字世界的人性化转变 每一轮数字产品的升级 都伴随着体量上的暴增 时至今日

6、传统电脑的年出货量基本维持在1300万台左右 尽管曾经一体机是全球科技文明的代表 但在新时代背景下 其不可移动性和操控性等受制因素使之再难成为物理与数码世界的第一传媒 而随后诞生的平板电脑 年出货量与一体机 有着10倍体量的差距 更加便捷和人性化的智能手机与平板电脑又有着基本10倍的量级差距 在人类为了自己改造环境的 过程中 可穿戴设备的理念必然会是对现有沟通媒介的替代方向 一旦诸如身份地址 操作系统和交互协议等基础设施完 善后 操作更人性化的设备可能亦有10倍于智能手机的年出货量 来源 Wind IDC Gartner Canalys GFK IHS 综合专家访谈 企业财报 公开市场信息 根

7、据艾瑞统计模型核算 420 470 685 1100 1300 1330 1445 1318 1331 1211 1392 1273 1400 1200 143402199022860207201750016360 14020120008000 137258 141987 146213 141044 137245 154180 8670 9670 11651 15801 20308 33766 2007200820092010201120122013201420152016201720182019e2023e 2007 2023年全球智能电子设备出货量 传统一体机 万台 平板电脑 万台 智能手

8、机 万台 可穿戴设备 万台 每一轮升级 都伴随着10倍的体量增长 6 2019 12 iResearch Inc 信息的去中介化 控制方法制约可穿戴设备出货量放大 2015年至2019年 全球可穿戴设备出货量的占比一直处于稳步提升的趋势中 预计2023年这个占比会扩大到18 前文 所述 每一轮硬件的升级都会带来大约10倍出货量的量级改变 目前限制可穿戴设备增量的因素有很多 其中交互方式是 一个重要原因 由于可能失去传统键盘式信息输入方式的支持 导致可穿戴设备需要一系列的功能控制层的创新与突破 其中大脑与信息源头的互联以及操控 是非常重要的突破方式 也是最符合人体需求和科技发展方向的领域 来源

9、IDC Gartner Canalys GFK IHS 综合专家访谈 企业财报 公开市场信息 根据艾瑞统计模型核算 94 1 93 6 92 6 89 9 87 1 82 0 5 9 6 4 7 4 10 1 12 9 18 0 0 20 40 60 80 100 20152016201720182019e2023e 2015 2023年全球可穿戴设备和智能手机出货量占比 智能手机可穿戴设备 7 如锦 技术发展的必然产物1 临光 脑机互联潜在市场及技术障碍2 源始 下一代操作系统的可能性3 狼烟 可以预见的一些趋势4 8 2019 12 iResearch Inc 脑机互联原理简介 尚需大量实

10、验以鉴别不同脑电信号背后的行为意图 尽管脑机的想象空间很大 但目前为止 脑机的应用和原理依然停留在初级层面 来源 iResearch X 艾瑞技研究院自主绘制 脑电与意识 以现在人类对脑科学知识的理解 大脑和意识的 物理本质是电运动 因为脑神经在遇到不同刺 激 或思考时 会打破神经细胞的细胞膜内外的 电位差 形成电荷移动 从而出现局部电流 这 种微弱的脑电经过神奇的运作 让人类开始思 考 脑神经细胞受到刺激后 细胞膜外大量存在的钠 离子会涌入细胞内 进而打破原有的电位差 行 成电流 电流传递过程中会继续刺激其他神经 元 最终行成意识 这些意识或被自己解读 或 行成运动的指令 输出给自己的身体

11、细胞膜 膜外 膜内 钠离子 Na Na 脑机的原理 在初步掌握了意识产生的物理真相后 我们就可以通过监测 试别 改变等一系列影响脑电的行为 来实现对脑的控制和改造 脑机互联 就是这种行为最极致的体现 但现在实现完美的脑机互联还为时尚 早 原因是大脑太过复杂 人类的思想也千变万化 在没有更高级的思考 或运算逻辑体系出现之前 我们想实现脑机互联 只能通过尽可能多 的试别脑电信号与意识意图之间的对应关系来完成 所以目前 脑机的应用和原理依然停留在初级层面 离大规模商业应 用还有很艰巨的科研任务需要攻克 在商业上 能够识别出更多的脑电信号是脑机互联能够有所突破的必 要条件 探针 解读脑电信号的过程非常

12、繁琐 实现脑机 互联 主要分成五步 通过探针监测到脑电信号 通过复杂的数学方法 展现脑电信号的 不同维度 将有共性的信号归类 解读该类信号的 大脑意图 并与之匹配 通过算法和测试 将信号与肢体行动幅 度和准确性匹配 将行动结果反馈回大脑 9 2019 12 iResearch Inc 通往神域的天梯 市场空间暂时限制国内探针行业的商业进展 因为我们尚无法掌握非物理接触的脑机互联方法 所以实现脑机互联的第一道关卡 就是大脑本体与机械的接触 大脑的 生物实体非常脆弱 并且人类肉体本身具备强烈的免疫特性 因此破坏性的脑机接触是不可能的 目前按照接触类型 脑 机产品可以分成三类 侵入式 非侵入式和混合

13、式 非侵入式的实现原理和侵入式没有区别 不同的只是利用电极在颅骨 外监测微弱的脑电信号而已 目前的科技水平 非侵入式脑机在试别精度问题上和侵入式有比较大的差距 所以目前科学 和商业上都更关注侵入式脑机的研发 而判断一个电极优劣的指标有以下三个 通道数 尺寸和生物相容性 来源 专家访谈 公开市场资料 各脑机公司官网产品介绍 关于尺寸和通道数 每个电极尺寸大小不一 通常会一2毫米 2毫米 为基准 在上面平均分布100根左右的探针 根 据每根探针能探测的脑电信号数量作为乘数 乘 以探针总数量 就是一个电极的通道数 这是目 前评估电极技术水平的指标之一 目前 国际上单电极拥有1024个通道是比较先进

14、的水平 不过根据可研目的不同 对通道数的要 求并没有那么绝对 国内100 500通道的电极适 用性就已经很广泛了 2毫米 2毫米 平均分布 100根左右的探针 探针 100 刺 入 大 脑 皮 层 大 约 数 十 微 米 探 点 2 3微米 甚至纳米级别 防排异 涂层 关于相容性 探针由合金制作而成 合金成分主要有 钨 银 镍 铂等 并不是非常稀有的 金属 制作过程相对简单 不需要非常 高级的制作工艺 由于大脑在接触异物的时候 会产生胶 质细胞 这种细胞包裹在探针上 让探 针失去导电性 导致电极整体失效 所 以需要在探针表面加一层涂层 涂层通 常为聚酰亚胺或派瑞林 派瑞林采用真空气相沉积法涂覆

15、 受制 于派瑞林本身材料的好坏 操作设备的 效果 聚酰亚胺使用更加原始的浸墨法 涂覆 设备和材料本身的纯度国内外存 在很大差距 探针本身国内生产商非常少 原因在于 使用量不大 不足以维系一家工厂的运 作 所以多半采用进口的方式 电极 探针 10 2019 12 iResearch Inc 你所见的只是冰山一角 脑机互联市场产业链非常庞大 这本身也是一个问题 因为埃隆 马斯克的明星效应 和行业本身巨大的想象空间 使脑机互联行业一跃成为社会关注的热点话题 基于这种热 度 对脑机互联未来前景的展望变得一发不可收拾 问题在于 社会热点只会聚焦在想象力最大的几件事情上 而忽略其 他 实质上要完成那几件大

16、事 背后有一系列相关产业的支撑 脑机行业并不是由一家企业可以支撑的庞大产业 这也是 脑机行业健康发展必须扭转的社会舆论问题 来源 未包含所有企业 iResearch X 艾瑞技研究院自主绘制 机 器 大 脑 芯片 硬件 教育娱乐 科研设备 代理商 软件及脑电分析 医疗设备 全球脑机互联产业链图谱 11 2019 12 iResearch Inc 教育娱乐 尚需开发 目前所见的相关应用都比较初级 很难形成有效的市场影响 目前脑机娱乐产品主要以评估专注力为主的初级游戏为主 这种简单的模式与移动游戏产 业最初 捕鱼 切水果 等游戏的模式类似 所以我们预期在脑机游戏领域 会与移动 游戏产业发展历程有相似之处 不过不同的地方在于 移动游戏产业的发迹有赖于智能机 的普及 网民的渗透率程度 所以脑机教育娱乐产业可能会先经历一轮脑机硬件的普及 比移动游戏效率更高的地方在于 目前游戏已经形成了一整套完善的开发体系 所以爆款 游戏的出现有可能缩短脑机娱乐的发展周期 来源 联合国 中国国家互联网中心 ITU 世界电信 信息和通信技术发展报告 专家访谈 企业财报 公开市场资料 根据艾瑞统计模型核算 核算逻辑