破译人脑密码：类脑智能如何开启AI的“认知革命”？

人工智能的下一个突破，源于对人脑运行机制的深度模仿。目前，AI大模型的“规模定律”（模型性能随着参数量的增加而提升）已接近极限，算法“黑箱”、数据瓶颈、高能耗等问题严重制约AI的进一步发展。类脑智能（Brain-inspired Intelligence，又称“类脑计算”），通过模拟人脑的神经结构、信息处理路径以及认知策略，在自主学习能力以及低能耗等方面，显现出巨大的优势和潜力，成为推动AI跨越式发展的颠覆性路径。

一、全球类脑智能产业规模持续增长

类脑智能作为术语最早在2007年“首届国际类脑智能研讨会”上被提出，其受大脑神经运行机制和认知行为机制启发，以计算建模为手段，通过软硬件协同实现机器智能。其技术实现路径主要分为三个阶段：一是以多尺度生物成像与神经网络解析为核心的“认知脑”阶段；二是以类脑算法、模型与芯片设计为核心的“模拟脑”阶段；三是以脑机接口技术为核心的“实现脑”阶段。发展至今，脉冲神经网络（SNN）、忆阻器芯片、脑机接口等软硬件取得一系列突破，类脑智能产业规模逐年增长。据Precedence Research数据，2024年全球类脑智能市场规模约为69亿美元，预计到2034年将达到473.1亿美元，年复合增长率为21.23%；2024年全球脑机接口市场规模为26.2亿美元，预计到2034年将增加到约124亿美元，年复合增长率达17.35%。

二、全球主要经济体纷纷推出“脑计划”

自20世纪90年代起，美国、欧盟、中国、日本、韩国等相继开展脑科学项目研究并推出“人脑计划”，将类脑智能上升为国家战略。

美国政府主导“BRAIN计划”，推动脑机接口技术应用落地。2013年，美国政府启动“推进创新神经技术脑研究计划”（BRAIN计划），该计划分为两个五年阶段实施，第一阶段侧重于技术开发，第二阶段重点推进技术集成并促进跨学科合作。2019年发布的《美国脑科学计划2.0》（《BRAIN 2.0》）战略报告进一步明确了八大优先发展领域，其中包括与脑机接口（BCI）发展高度相关的神经活动记录新技术、神经调控技术以及大数据分析等。在软硬件研究方面，美国拥有全球数量最多的类脑智能领域的头部企业，类脑芯片、器件、算法全球领先。如Intel发布大型神经拟态系统Hala Point，能够模拟大脑神经元的并行计算方式；IBM推出TrueNorth、NorthPole等类脑芯片，能够实现高效的并行计算；马斯克创立的Neuralink公司专注于开发植入式脑机接口设备（2024年完成全球首例人类脑机接口芯片植入手术），目前电极“插脑”速度已达1.5秒/根。

欧盟启动十年“HBP计划”，重视脑数据和基础设施建设。2013年，欧盟启动首批为期十年的“人脑计划”（Human Brain Project，HBP），覆盖10个关键研究领域，包括意识和认知、脑图谱、大脑模拟和医疗数据分析等。2015年，HBP转变研究目标，主攻类脑计算和认知神经科学。截至2023年9月12日，欧盟建立了欧洲脑科学研究基础设施EBRAINS（包括神经信息学、脑仿真和超级计算的ICT平台、医学信息平台、神经计算平台、神经机器人平台）和脑电图数据平台，包含160多种可免费访问的神经科学研究数字工具，共19个国家的155个研究机构参与。此外，2022年3月，欧盟发布《未来10年的数字大脑研究》报告，提出了其短期、中期和长期科学目标，为EBRAINS 2.0的发展提供了科学框架。

中国全面开启“脑计划”，形成“一体两翼”系统性布局。2016年，中国将“脑科学与类脑研究”列为科技创新2030重大项目。2021年，中国“脑计划”正式启动，形成以研究脑认知的神经原理为“主体”（以绘制脑功能联结图谱为重点），以研发脑重大疾病诊治新手段和脑机智能新技术为“两翼”的总体布局。自2014年以来，清华大学、复旦大学、中国科学院等高校相继成立类脑智能研究中心。2018年，北京脑科学与类脑研究中心和上海脑科学与类脑研究中心正式成立。依托南北脑中心、高校及科研机构等技术创新重要载体，类脑智能企业涌现，如中科类脑、西井科技、寒武纪、灵汐科技、鲸算科技、新氦类脑等。

日本启动十年“脑图谱计划”，聚焦开发基于AI的脑科学技术。2014年，日本启动为期十年的“综合神经技术用于疾病研究的脑图谱”计划（Brain/MINDS），2018年绘制出狨猴大脑的3D图谱，为研究帕金森症等神经退行性疾病的分子机制提供了重要依据。同年6月，日本启动“脑跃升计划”（Brain/Mind Beyond），在狨猴大脑研究基础上开展人类大脑研究，将开发基于人工智能的脑科学技术作为主攻方向之一。 2024年，日本启动“Brain/MINDS 2.0”计划，作为原有项目的延续，深化脑科学研究与临床应用结合。此外，日本类脑智能头部企业在基于AI的技术创新方面取得多项突破。如ARAYA公司宣布开发出“Face2rain”算法，利用深度学习从面部图像推定脑电波，无需佩戴脑电图仪；MACNICA公司在专业领域推出融合脑机接口技术的AI模型，并推进自动化系统应用。

韩国发布类脑智能国家战略，聚焦人机交互等实用技术开发。2016年，韩国发布《脑科学发展战略》，并将此作为“韩国脑计划”（Korean Brain Initiative, KBI）的起点，提出建立联系大脑结构和功能的大脑地图数据库，开展机械臂控制等人机交互技术研发。2017年，发布《脑研究促进实施计划》，设立脑科学研究所、神经工具开发小组、计算神经科学与认知智能研究部等六大机构对大脑认知机理、功能等方面开展研究，并将大脑机理研发成果扩散至人工智能技术领域。韩国在神经形态硬件方面的研发实力凸显。如三星集团2022年发布了全球首款基于磁阻随机存取存储器（MRAM）的类脑芯片，迈出将大脑神经元复制到芯片的第一步；韩国科学技术研究院开发出超小型计算芯片，该项突破已在《自然·电子学》杂志发表。

全球主要经济体“脑计划”资金投入情况

三、我国头部地区加速类脑智能产业布局

北京市以脑机接口技术为核心突破口，形成“政策引领、技术攻坚、临床转化”的发展模式。2025年1月，北京市发布《加快北京市脑机接口创新发展行动方案（2025-2030年）》，旨在打造全球脑机接口创新策源地。以中关村生命科学园为核心，集聚上下游企业。构建从材料研发到多场景应用的完整产业链，推动“北脑一号”“北脑二号”系统进入临床验证，计划2027年实现植入式产品国际领先。依托清华大学等高校及科研院所、芯智达等头部企业，形成技术创新生态。清华大学研发的无线微创NEO系统助力高位截瘫患者实现脑控喝水（抓握解码准确率超90%）；北京脑科学与类脑研究所的“北脑二号”系统，首次实现非人灵长类对二维运动目标的脑控拦截；芯智达的“北脑一号”中文言语解码速度达每分钟80字以上。

上海市以两大科创园区为双轮引擎，构建“技术创新引领、空间载体支撑”的发展体系。2017年，上海在全国率先组织开展类脑智能相关研究，已在类脑智能技术开发、临床研究等方面取得重要成果，如复旦大学发布全球首创“脑脊接口”技术，已联合其附属中山医院成功完成全球首批3例临床概念验证手术。以“杨浦长阳创谷、张江科学城、闵行脑智天地”为核心，加速产业集聚。依托《杨浦区关于促进类脑智能产业发展的实施方案》专项政策，以长阳创谷为核心、湾谷科技园为支撑，建立上海类脑智能未来产业科技园，目前已吸引新氦类脑、熠知科技等企业入驻；打造张江脑机接口创新策源地和产业集聚区，集聚傲意信息、博睿康等数十家企业，覆盖从信号采集设备、解码算法、神经调控技术到康复医疗、人机交互等全环节；依托闵行上海新虹桥国际医学中心，启动建设全国首个脑机接口未来产业集聚区，重点打造临床转化中心、概念验证平台和高质量孵化器三大核心功能平台。

广东省以横琴粤澳深度合作区为战略支点，打造“创新链、产业链”深度融合的发展生态。2022年8月，深圳市光明区率先出台全国首个类脑智能专项政策——《关于支持脑科学与类脑智能创新链产业链融合发展的若干措施》，标志着广东省在构建类脑智能产业创新生态方面迈出关键一步。发挥横琴粤澳深度合作区的“试验田”作用，打造多个突破性平台化基础设施。2024年10月，由国家科技部批复的全国首个“新一代类脑人工智能公共算力开放创新平台”在横琴上线，其子平台（横琴先进智能计算平台）是全球首家体系化自主研发类脑智能超算系统的科学设施。同年12月，广东省智能科学与技术研究院推出全球首台100亿神经元类脑算力的超算系统（相当于人脑的1/9规模），其搭载的“天琴芯”芯片具备强大的类脑计算能力。依托广东省类脑智能算力创新链，将有力带动粤港澳大湾区周边城市类脑智能产业快速集聚和高质量发展。

浙江省以杭州未来科技城为核心载体，构建“从技术攻关到产业转化”的完整链条。2025年7月，杭州市发布《支持类脑智能未来产业创新发展的若干措施（征求意见稿）》，通过专项举措引领类脑智能产业发展。依托浙大脑机智能全国重点实验室、南湖脑机交叉研究院等顶尖科研平台，推动技术攻关及应用落地。通过浙大科技园启真脑机智能产业化基地，将浙江大学等高校研发的类脑芯片（如“达尔文”脉冲神经网络芯片）、闭环神经调控系统（如国内首款闭环神经刺激器Epilcure™）等技术成果进行市场转化。以杭州未来科技城为核心，打造“15分钟类脑智能产业生态圈”。集聚强脑科技、神踪科技、佳量医疗等近30家领军企业，形成覆盖脑电监测设备、植入式神经接口、类脑计算芯片的全产业链生态。

四、我国类脑智能产业发展研判及建议

尽管我国在类脑智能的基础理论、核心技术与应用落地等方面取得了显著突破，但相较于国际领先水平，整体产业仍处于发展初期，脑机接口、类脑芯片等关键技术及产品的大规模商业化落地尚存明显差距，亟需从全局角度加以研判和应对。

一是加强类脑智能基础理论创新。全球颠覆性的类脑智能理论创新尚未出现，目前人类对人脑工作机理的了解仍非常有限，仅约占人脑全貌的5%-10%，还无法引领新一轮的类脑智能技术创新及产业创新。建议聚焦人脑工作机理，推动神经元编码与解码机制、多脑区协同与动态信息处理等机理研究，加速类脑智能理论创新突破，为产业创新提供源头引领。

二是推动脑科学研发资源共享。我国脑科学实验室数量仅为海外发达国家的1/10，依赖平台支撑的大科学项目协作和平台建设仍较薄弱。应加大国家超算中心对脑科学海量数据分析处理的技术支撑，推动类脑智能与AI、脑机接口、可穿戴等在脑认知、脑疾病中的集成应用，探索设置实验动物平台资源共享，尤其是非人灵长类共享平台的研究机构合作路径。

三是深化类脑智能跨学科协同创新。类脑智能研究融合神经科学、信息科学、材料科学与机械工程等多学科前沿理论与技术，当前我国相关研究整体仍处于前沿探索阶段，研究体系的广度与深度有待进一步拓展。建议依托国家及地方脑科学与类脑智能研究专项，系统布局多学科交叉研究项目；构建跨机构、跨领域的复合型人才培养体系，推动与人工智能、生物医药等产业界的深度协同。

四是构建类脑智能产业标准规范。我国在类脑智能研究过程中积累了脑图谱、脑监测海量数据，面临数据安全性、个人隐私保护等合规与伦理挑战，目前我国脑机接口术语、安全性检测等国家标准尚未全面覆盖。建议设立神经伦理学专项研究，并推动北京、上海、广东等省市先行先试，加快制定涵盖脑机接口、类脑芯片等类脑智能领域的统一术语标准及安全检测规范。