基于文獻計量和專利分析的中美腦機接口領域技術競爭態勢比較研究

于貴芳，王海蕓，李驍健，蘇 濤

（1.北京市科學技術研究院，北京 100089；2.中國科學院深圳先進技術研究院，廣東深圳 518055；3.深圳微靈醫療科技有限公司，廣東深圳 518055）

0 引言

伴隨新一輪科技革命和產業變革的加速演進，腦機接口技術作為腦科學和類腦智能的交叉融合，已成為以美國為主要代表的發達國家科技戰略重點和布局的未來產業領域之一，全球腦機接口技術發展進入技術和產業爆發期［1］。腦機接口技術的廣闊應用前景，促使世界主要科技大國在腦機接口領域加速設立技術壁壘，如美國商務部2018 年發布《出口管制改革法案》，禁止包括腦機接口技術在內的14 項技術對中國輸出?！笆奈濉睍r期，國內長三角、珠三角以及北京、天津、陜西等地也紛紛聚焦腦機接口出臺了一系列相關政策，著手創新鏈和產業鏈的布局，國內外關于腦機接口技術的競爭已經展開。通過比較分析中國與美國在腦機接口領域的技術競爭態勢，對于中國進一步明確腦機接口技術未來發展方向將具有重要啟示意義。

目前，關于腦機接口領域的研究主要聚焦在3個方面：一是關于腦機接口技術基本原理的研究。如完整腦機接口系統的組成［2］、不同類型腦機接口技術的基本原理等［3］。二是關于腦機接口技術應用的研究。腦機接口技術不僅廣泛應用于醫療領域［4］，在教育、軍事、金融、娛樂、智能家居等方面均具有應用前景［5］。三是關于腦機接口技術發展現狀與趨勢的研究。如侵入式和非侵入式腦機接口技術的關鍵問題［6］、腦機接口領域未來研究前沿與趨勢等［7］。概括而言，已有相關研究著力從全球范圍來看腦機接口技術發展的整體現狀和趨勢，缺乏針對地區之間腦機接口技術競爭態勢開展比較研究。

腦機接口及相關的智能技術正在重塑未來科技和社會格局，不論是腦機接口技術本身，還是其轉化應用，我國都與美國存在較大差距。本研究嘗試通過腦機接口領域的文獻計量和專利分析，對中美腦機接口技術競爭態勢從多個維度展開深入比較分析，為我國進一步提升腦機接口技術的整體競爭力提供參考?；谥忻纼蓢_展腦機接口領域技術競爭態勢比較研究具有理論和現實雙重意義和價值，在理論層面，本研究彌補了當前針對國家和地區之間腦機接口技術競爭態勢比較研究的不足，為開展技術競爭態勢比較研究提供了一個中觀視角；在實踐層面，本研究的研究結論將為我國各地促進腦機接口等未來產業發展提供思路借鑒。

1 文獻回顧與分析框架

1.1 技術競爭態勢相關研究

通過技術競爭態勢的分析研究，呈現某一特定領域投入研究的主要區域、創新主體和熱點主題等，將對于該領域產業政策的制定具有一定的借鑒和啟示意義［8］。目前，已有關于技術競爭態勢的研究，學者通常聚焦特定技術領域，基于專利數據或文獻數據展開。

梳理已有相關文獻發現，大多學者基于專利數據進行技術競爭態勢的分析研究。學者基于不同的專利數據平臺開展了技術競爭態勢的相關研究。如鄭思佳等［9］和黃裕榮等［10］均是基于湯森路透集團提供的專利信息平臺，高楠等［11］、劉星等［12］、張貝貝等［13］、武建龍等［14］則采用了德溫特創新索引數據庫分別針對具體技術的競爭態勢進行了分析，崔繼峰等［15］開展的技術競爭態勢分析數據來源于中國國家知識產權局專利數據庫，張軍玲等［16］考慮到incoPat 專利數據庫收錄的數據較為全面且更新周期短，從而應用incoPat 專利數據對技術競爭態勢和技術瓶頸進行了探討。技術競爭態勢的分析可以采用不同的方法，如鄭思佳等［9］創新性地引入t-SNE算法繪制關鍵核心技術原創國競爭態勢圖譜，并通過構建技術差距指數定量評估關鍵核心技術競爭態勢。韓震等［17］通過代碼共現方法對技術領域的整體發展趨勢及競爭態勢進行解讀。學者們通過技術競爭態勢分析所關注的角度也有所不同，如高楠等［11］、武建龍等［14］均旨在把握某一技術領域在熱點研究主題上的競爭態勢，張軍玲等［16］重在分析技術競爭中創新主體的表現情況，李欣等［18］從專利布局策略的角度對戰略性新興產業的研發競爭態勢進行了研究，黃魯成等［19］則側重揭示不同區域的技術競爭策略和創新模式。

同時，也有的學者基于論文數據開展了某一領域技術競爭態勢的分析與研究。如劉久煜等［20］以萬方數據知識服務平臺和Web of Science 為數據來源，采用文獻計量學方法，分析了國內外腦機接口技術的研究趨勢、研究現狀以及發展差距。李欣等［18］則綜合運用文獻計量和專利分析兩種方法，聚焦OLED 產業，分析了全球和中國的基礎研究和技術開發競爭態勢。

綜合已有相關文獻發現，近年來關于技術競爭態勢比較的研究主要基于專利分析展開，聚焦在光刻［14］、區塊鏈［12，16］、極化碼［8］、人工智能［11］、電動汽車［10］、半導體照明［15］、芯片制造［13］、顯示產業等高技術領域［18］，針對腦機接口領域展開技術競爭態勢比較分析尚較為不足。一般而言，專利僅反映了某一地區特定技術領域的應用研究情況［21］。為保證技術競爭態勢分析的全面性，本研究借鑒李欣等［18］的研究方法，綜合應用論文和專利兩類數據資源，同時關注腦機接口的基礎研究和應用研究情況，對中美腦機接口領域的技術競爭態勢進行較為深入、全面的刻畫和比較。

1.2 分析框架

本研究基于論文和專利兩種數據，通過兩條技術路線，建立腦機接口領域技術競爭態勢比較分析的基本框架。第一條技術路線，為了使得本研究對于制定和優化腦機接口技術研發投入政策更具參考價值，通過對國內外已發表學術論文進行計量分析，從資助視角出發，比較分析當前腦機接口領域的主要資助主體、資助細分領域等情況，揭示腦機接口技術的基礎研發態勢［22］。第二條技術路線，通過專利分析從核心技術主題、專利布局特征、創新主體類型等多個維度，比較分析腦機接口領域的技術開發情況?；趦蓷l技術路線，本研究建立了如圖1 所示的分析框架。

圖1 中美腦機接口技術競爭態勢比較分析框架

2 技術領域與數據來源

2.1 腦機接口技術概述

腦機接口是一個硬件和軟件的集成系統，通過使用腦電和植入式電極采集的神經電信號生成的控制信號，使人類能夠在不涉及肌肉活動的情況下，與他們周圍的環境進行交互，腦機接口創建了一個新的非肌肉通道，用于將人的意念傳遞給計算機、語音合成器、輔助設備和神經假肢等外部設備［23］，或者把外部設備的信息直接輸入到大腦，從而極大地縮短人類學習新知識和新技能的過程［24］。

一個完整且普遍的腦機接口系統主要包括信號采集、信號處理、交互控制和反饋訓練4 個部分。信號采集模塊主要包括采集電極、信號放大、模數轉換和信號傳輸等；信號處理模塊包括信號預處理、特征提取與模式識別等；交互控制則是將不同的腦電特征轉換成控制指令，實現對外部設備的控制；反饋訓練是通過訓練大腦對外部設備的控制，使相關神經網絡進行重塑，建立新的腦控功能。

根據腦電信號收集位置的不同，腦機接口技術實現的方式可以劃分為三類［25］。一是非侵入式技術。該方法透過頭蓋骨和頭皮組織接受腦電信號，操作相對簡單，但通常無法收集到腦電信號的細節；二是半侵入式技術。該技術需要將裝置植入顱骨內部的腦膜與大腦皮層之間，被認為是可長期使用的實現腦機接口技術的更好選擇；三是侵入式技術。該技術是指將微電極植入大腦皮層的特定部位，用于采集和監測腦內特定功能區域的信號，該方法具有高精度、高分辨率的優勢，但可能因將探針植入灰質等操作帶來安全和倫理風險。同時，隨著時間的推移，電極植入區域及周圍易形成瘢痕組織的積聚，導致采集到的信號變弱，甚至可能采集不到信號。

2.2 數據來源

論文數據來源于Web of Science、InCites、中國知網。其中，英文論文以Web of Science 和InCites 為數據源，檢索關鍵詞為“brain-computer interface” OR “brain-machine interface”，不設置檢索起始日期，截止日期為2022 年5 月4 日，在SCIE 和SSCI 數據庫中檢索得到英文論文7 077 篇。中文論文以中國知網為數據源，檢索關鍵詞為“腦機接口”，不設置檢索起始日期，截止日期為2022年5 月5 日，檢索得到中文論文1 058 篇。

專利數據來源于INCOPAT 數據庫。以中美獲批的發明專利申請和授權發明專利作為分析對象。專利檢索關鍵詞為“腦機接口”or “brain computer interface” or “brain machine interface” or “direct brain interface” or “direct neural interface” or “mind machine interface” or “neural control interface”，專利類型限定為發明申請和發明授權，檢索日期為2022 年4 月15 日，申請人國別限定為中國和美國，共檢索得到中國發明專利1 273 項，美國發明專利538 項。

3 基于論文的中美腦機接口技術競爭態勢分析

本文從政府資助視角切入，基于國內外發表的學術論文進行計量分析，揭示中美腦機接口技術研發在主要資助機構、資助學科方向和資助領域等方面的差異，對中美兩國腦機接口技術的基礎研究競爭態勢進行比較。

3.1 中美資助腦機接口技術基礎研究的主要機構

我國資助腦機接口技術基礎研究的主要是中國國家自然科學基金委員會和各省市的自然科學基金委員會等機構（見表1）。以中國知網為數據源，檢索得到的1 058 篇文獻中，有781 篇得到基金資助，獲得國家自然科學基金資助的文獻數為475 篇，占檢索得到文獻數的44.9%。獲得各省市自然科學基金資助的文獻比例是15%，排在前十位的有河北省自然科學基金和浙江省自然科學基金。同時，還有超過10%的研究獲得了國家高技術研究發展計劃（863 計劃）、國家重點研發計劃、國家社會科學基金、國家科技支撐計劃的支持。其余資助機構則主要是各省市的自然科學基金委員會。

表1 中國資助腦機接口技術基礎研究的主要機構

美國資助腦機接口技術基礎研究的機構則更加多元（見表2），也更為注重面向應用的腦機接口技術基礎研發。以Web of Science 和InCites 平臺為數據源，共檢索得到SCIE 和SSCI 論文7 077 篇，其中3 816 篇獲得基金資助，占比53.92%。其中，獲得美國國立衛生研究院及其所屬機構（國家神經疾病研究所、國家生物醫學成像生物工程研究所、國立兒童健康與人類發育研究所、美國國家溝通障礙研究所等）資助的論文數為1 791 篇，占比達到46.9%。美國衛生人類服務部資助的論文為886 篇，占比為12.52%。此外，美國國家科學基金會、美國國防部、美國國防高級研究計劃局等機構也貢獻了近10%的資助比例。

表2 美國資助腦機接口技術基礎研究的主要機構

3.2 中美資助腦機接口技術基礎研究的學科方向

腦機接口技術基礎研究的資助學科方向主要聚焦在神經科學與行為領域，其次為工程領域。本研究重點關注了中國國家自然科學基金和中央高?；究蒲袠I務費，以及美國衛生人類服務部、美國國立衛生研究院、美國國家科學基金會、美國國防部等資助來源，對中美腦機接口技術基礎研究的資助學科方向進行比較。

來自中國國家自然科學基金和中央高?；究蒲袠I務費資助的腦機接口論文主要為神經科學與行為領域（見圖2 和圖3），總被引頻次最高的論文則主要在工程學科領域?？梢?，中國的相關資助機構較為注重引導學者針對腦機接口技術的底層原理展開研究，但面向工程化應用的腦機接口技術基礎研究更受研究者關注。

圖2 中國國家自然科學基金委資助學科領域

圖3 中央高?；究蒲袠I務費資助學科領域

美國衛生人類服務部、美國國立衛生研究院、美國國家科學基金會、美國國防部等機構也非常注重對神經科學與行為學科領域的腦機接口技術研究的支持，且9 個美國機構均有50%以上的資助經費投入到了神經科學與行為領域（見圖4）。根據美國衛生人類服務部和美國國立衛生研究院及其下屬機構作為腦機接口領域主要資助機構的特征，可以發現美國尤為重視通過腦機接口技術揭示生物學機制，以促進腦機接口技術在生物醫學領域中的應用。

圖4 美國主要機構對神經科學與行為學科領域腦機接口技術基礎研究的資助比例

3.3 中美資助腦機接口技術基礎研究的研究主題

為深入了解中美腦機接口技術資助的主要研究主題，本部分內容應用VOSviewer 軟件基于SCI 論文關鍵詞的共現關系進行聚類，以分析各研究主題的布局情況?？紤]到相關機構所資助論文的數量及其在本國的重要程度，選取了中國國家自然科學基金委員會，美國國立衛生研究院和美國國家科學基金會3 個機構，對中美兩國所資助的腦機接口技術基礎研究的重點主題進行比較。

（1）中國資助腦機接口技術基礎研究的重點主題。應用VOSviewer 軟件對中國國家自然科學基金委員會資助的1067 篇SCI 論文構建共詞分析網絡，據此可將其資助文獻的研究主題分為腦電信號提取及模式分析、腦電信號特征分類和電腦信號解碼及應用三類（見表3）。其中，腦電信號提取及模式分析主題，主要涉及誘發腦電的方式、腦電信號的提取和信息識別等；腦電信號特征分類主題，主要涉及腦電信號的特征分類及各種分類方法的優化和使用；腦電信號解碼及應用主題，主要涉及腦電信號解碼的方法及其在部分疾病治療中的應用。

表3 中國國家自然科學基金委員會資助腦機接口技術基礎研究的重點主題

（2）美國資助腦機接口技術基礎研究的重點主題。美國國立衛生研究院資助腦機接口技術基礎研究的重點主題?；诿绹鴩⑿l生研究院資助的883篇SCI 論文，使用VOSVIEWER 軟件構建共詞分析網絡，據此可將其資助論文的研究主題分為面向神經系統疾病的診斷與治療、運動神經假體的臨床應用和腦機接口在神經損傷康復中的應用三類（見表4）。其中，面向神經系統疾病的診斷與治療主題，主要涉及神經系統疾病患者的電位誘發及治療診斷等；運動神經假體的臨床應用主題，主要涉及如何運用神經假體解決當前的一些神經疾??；腦機接口在神經損傷康復中的應用主題，主要涉及各種腦機接口技術在神經損傷類疾病中的治療。

美國國家科學基金會資助腦機接口技術基礎研究的重點主題?；诿绹鴩铱茖W基金會資助的342篇SCI 論文，使用VOSVIEWER 構建共詞分析網絡，據此可將其資助文獻的研究主題分為腦機接口信號提取與分類、面向運動想象的腦機接口技術應用和腦機接口應用的底層原理研究三類（見表5）。其中，腦機接口信號提取與分類主題，主要涉及腦機接口信號提取的方法及其性能的研究；面向運動想象的腦機接口技術應用主題，主要涉及如何通過腦機接口技術實現面向運動想象的神經控制；腦機接口應用的底層原理研究主題，較多涉及到關于神經元、動力學、模型、算法等腦機接口底層實現的內容。

基于以上分析可以發現，中國資助腦機接口領域基礎研究的機構主要是國家自然科學基金委員會，美國的資助機構則更加多元化，由此也導致中國更為側重引導對腦機接口底層實現功能和方法等開展研究，聚焦于腦電信號的提取、分類方法的優化，以及腦電信號的解碼等技術領域，美國則在注重開展腦機接口技術應用底層原理研究的同時，還尤為重視開展腦機接口技術在疾病診斷、治療與康復等醫學領域之中應用的基礎研究。

4 基于專利的中美腦機接口技術基礎研究競爭態勢分析

本部分內容的目標在于應用專利計量方法對中美腦機接口技術在應用開發環節的競爭態勢進行比較分析，重點圍繞各自側重的研究主題、創新主體類型和專利布局策略3 個方面展開。

4.1 中美腦機接口技術應用開發的重點主題

從發明專利總量來看，中國在腦機接口技術領域的專利量為1 273 項，大幅度領先于美國的658 項。應用基于概率模型計算的主題分析算法LDA（Latent Dirichlet allocation）模型，分別對中美兩國各自腦機接口領域發明專利的技術主題進行聚類，通過VOSviewer 軟件對各主題內及主題詞間的共現關系進行可視化展示，兩國的腦機接口技術開發均主要聚焦五大主題，分別是多場景應用腦機接口設備、系統與方法，腦機接口優化設計與信號分類，多模態與感官分析的腦機接口設備與方法，輔助控制與認知識別的裝置、系統與方法，以及腦機接口與編解碼的裝置、系統與方法?；诰垲惤Y果，不同技術主題下中國和美國的腦機接口技術的發明專利數量及占比情況如表6 所示。

表6 不同技術主題下中美腦機接口發明專利數量及占比情況 單位：件

鑒于中美兩國推行的專利政策不同，從各技術主題專利數占總量的比重來分析更有必要。從各技術主題專利數量占比來看，中國腦機接口技術開發主要圍繞腦機接口優化設計與信號分類和腦機接口與編解碼的裝置、系統與方法兩個領域，表明我國在腦機接口技術優化設計和數據編解碼方向更具優勢；美國則在多場景應用腦機接口設備、系統與方法，多模態與感官分析的腦機接口設備與方法，以及輔助控制與認知識別的裝置、系統與方法3 個技術主題上進行了更多的專利布局，表明美國在多場景應用、感官分析和認知識別等技術主題更為領先，側重于腦機接口方法和裝置的控制應用?？梢?，我國專利總量雖高于美國，在技術優化方面也擁有較大優勢，但在實際輔助控制和轉化應用等方面還有待加強。

4.2 中美腦機接口技術應用開發的主要創新主體

針對不同技術主題具體來看中美腦機接口技術涉及的創新主體情況：

（1）多場景腦機接口傳感與控制的設備、系統與方法技術主題。中國在該技術主題下的發明專利最少，申請人主要包括清華大學、北京理工大學、蘇州大學、天津大學、東南大學等高校，三星半導體（中國）研究開發有限公司、江蘇貝泰福醫療科技有限公司、蘇州神經元電子科技有限公司、南京市夢棲梧科技有限公司等企業，主要聚焦腦機接口技術在車輛傳感與控制、色覺和視覺識別等領域的應用。美國在該技術主題下的發明專利數量是中國的近6 倍，申請人主要包括喚起神經科學、美國華納兄弟娛樂公司、Cognixion、福特全球技術公司、Patroness、美國陸軍研究實驗室有限公司等企業，以及約翰霍普金斯大學、斯坦福大學等高校，主要聚焦在車輛、醫學、生物、神經假肢、內容等領域的傳感與控制設備的開發。

（2）腦機接口優化設計與信號分類技術主題。中國在該領域的發明專利數量大幅領先美國，是美國的25 倍，申請人Top10 均為高校，包括天津大學、杭州電子科技大學、北京工業大學、西安交通大學、華南理工大學、華中科技大學、浙江大學、電子科技大學等，主要聚焦腦電信號分類方法和腦機接口優化設計的開發。美國在該技術主題下僅19 件發明專利，且TOP10 發明人中有9 位為來自休斯頓大學、馬里蘭大學、斯坦福大學的教授，主要聚焦腦機接口優化設計。

（3）多模態與感官分析的腦機接口設備與方法技術主題。中國在該技術主題下的發明專利數量較少，申請主體仍以高校為主，包括華南理工大學、東北電力大學、華中科技大學、天津大學、浙江大學、北京理工大學、西北工業大學等，以及中國科學院自動化研究所，主要聚焦聲源、嗅覺、攻擊、情緒識別、視覺、多模態以及車路協同控制等腦機接口方法與設備的開發。美國在該技術主題下的發明專利數量約為中國的2 倍，申請人以企業和大學為主，包括Neurosky、Neurable、Health Research、Brain Computer Interface 等企業，以及加州大學、密歇根大學、索爾克生物研究所等高校院所，主要聚焦視覺、感官、認知、心理評估等領域腦機接口方法的開發。

（4）輔助控制與認知識別的裝置、系統與方法技術主題。中國在該技術主題下的發明專利少于美國，申請人仍以大學為主，Top10 申請人分別為天津大學、浙江大學、清華大學、上海交通大學、中國人民解放軍國防科學技術大學、北京腦陸科技有限公司、上海大學、中國科學院電子學研究所、北京機械設備研究所、重慶郵電大學，主要聚焦侵入式和非侵入式腦機接口器件、信號采集方法與裝置等技術方向。美國在該技術主題上的發明專利數量最多，占本國腦機接口發明專利總量的36.7%，申請人以大學和企業為主，Top10申請人包括加州大學、斯坦福大學、麻省理工學院、紐約大學、布朗大學，以及Starkey、Hi、Cyberkinetics 公司，主要致力于肢體運動恢復的侵入式腦機接口系統、聽覺改善裝置、精神和情緒障礙治療系統、生物接口系統與裝置的開發。

（5）腦機接口與編解碼的裝置、系統與方法技術主題。中國在該技術主題擁有的發明專利最多，是美國的十余倍，申請主體主要是高校，Top10 申請人有西安交通大學、華南理工大學、天津大學、中國醫學科學院生物醫學工程研究所、北京理工大學、東南大學、清華大學、北京大學、重慶郵電大學、昆明理工大學，其中西安交通大學、華南理工大學和天津大學共有發明專利共157 件，占中國在該技術主題擁有發明專利總量的30%，主要聚焦穩態聽覺誘發電位腦機接口方法、智能護理裝置和自適應家居環境裝置及控制方法、腦控無人機與腦控機械臂系統及控制方法的開發。美國在該技術主題上的發明專利數量較少，申請主體以企業為主，如Neurolutions、Facet 實驗室、HRL 實驗室等企業，聚焦腦控制的身體運動輔助裝置和方法、極端數據處理系統、用戶意圖提取等技術方向。

基于上述分析，中國在腦機接口優化設計與信號分類、腦機接口與編解碼的裝置和系統與方法這兩個技術領域中的專利申請數量遠遠高于美國，而中國在多場景腦機接口傳感與控制的設備和系統與方法、多模態與感官分析類腦機接口、輔助控制與認知識別的裝置和系統與方法這3 個技術領域中的專利申請數量少于美國。此外，從獨立研發與專利合作的角度看，中國與美國在每個技術領域中的獨立研發比重均高于專利合作比重，說明兩國在腦機接口領域中都更傾向于獨立研發。但比較而言，美國相比于中國在腦機接口領域的專利研發中更傾向于尋求合作。

4.3 中美腦機接口技術應用開發的專利布局策略

在以上分析的基礎上，進一步從技術布局視角對中美腦機接口技術的專利布局策略進行比較分析，兩國在5 大技術主題上的專利技術布局情況見表7。

表7 中美兩國在五大技術主題上的專利布局情況

（1）多場景應用腦機接口設備、系統與方法技術主題。在該技術主題，中國專利的技術分布較為集中，主要分布在電數字數據處理方面，而美國專利則在多個技術方面均有分布。同時，中國專利主要在國內進行申請和獲得授權，而美國專利則除在國內申請外，在世界知識產權組織、中國、歐專局、加拿大等地均有較多數量的專利申請，地域布局范圍較廣，且數量也較多。

（2）腦機接口優化設計與信號分類技術主題。中國在該技術主題的專利布局較多，但技術分布較為分散，涉及電數字數據處理，數據識別、表示處理的裝置或載體，以及診斷、外科、鑒定等。美國則在該技術主題的專利布局的專利數量較少，同時也涉及診斷、外科、鑒定，可植入血管內的濾器、假體、為人體管狀結構提供開口、或防止其塌陷的裝置，以及教育、演示用具火模型，用于教學或與盲人、聾人或啞人通信的用具等多個技術方向。在國家布局方面，中國專利的申請和授權仍以國內為主，也在世界知識產權組織和美國、日本兩個國家進行了申請和布局。雖然美國在該技術主題上的專利數量較少，但也在世界知識產權組織、歐專局、德國和瑞典等專利局有所布局。

（3）多模態與感官分析的腦機接口設備與方法技術主題。中國在該技術主題上專利的技術分布較為集中，主要涉及診斷、外科、鑒定和電數字數據處理兩個技術方向，美國專利也主要布局在以上兩個技術方向。在國家布局方面，中國專利仍主要分布在國內，少數專利在世界知識產權組織和美國、日本兩個國家進行了申請和布局；而美國專利，則在世界知識產權組織、歐專局、日本和中國等專利局有與國內專利體量大致相當的申請和布局，地域和數量分布均更廣。

（4）輔助控制與認知識別的裝置、系統與方法技術主題。中國和美國在該技術主題上專利的技術分布均較為分散，且都主要涉及診斷、外科、鑒定，電療、磁療、放射療、超聲波療，以及電數字數據處理等3 個技術方向。在國家布局方面，中國專利仍主要分布在國內，少數專利在世界知識產權組織和美國、日本和德國3 個國家進行了申請和布局；而美國專利還在世界知識產權組織、歐專局、加拿大和澳大利亞等專利局均有數量較多的申請和布局，地域和數量分布同樣也更廣泛。

（5）腦機接口與編解碼的裝置、系統與方法技術主題。中國在該技術主題上專利數量最多，但技術分布較為分散，美國專利雖整體數量不多，但布局也較為分散，都涉及電數字數據處理，診斷、外科、鑒定，專門適用于病人或殘疾人的運輸工具、專用運輸工具或起居設施，控制或調節系統及功能單元、相關監視或測試裝置等多個技術方向。在國家布局方面，中國專利仍主要分布在國內，部分專利在世界知識產權組織和美國進行了申請和布局，較少數量的也出現在歐專局和印度；而美國專利除在本國申請和獲得授權外，在世界知識產權組織、澳大利亞、歐專局和加拿大等專利局均有數量較多的申請和布局，地域和數量分布同樣更為廣泛。

綜合中美兩國在腦機接口5 大技術主題上的專利布局情況的比較發現，中國專利主要布局在多場景應用腦機接口設備、系統與方法和多模態與感官分析的腦機接口設備與方法兩大技術主題上。同時，我國腦機接口技術發明專利主要側重在國內申請和獲得授權，在世界知識產權組織、美國、韓國、德國、日本、歐專局等地僅有少量申請和布局。美國專利在五大技術主題中，無論是IPC 技術方向，還是專利國家布局方面，均表現出較為均衡和廣泛的專利布局態勢。

5 結論

腦科學與人工智能的融合日益深化，作為交叉領域的腦機接口有望驅動醫療科技發生顛覆性變革，腦機接口技術已成為以美國為主要代表的發達國家科技戰略重點和力推的核心領域之一?？陀^認識和全面理解中美腦機接口技術基礎研究和應用開發的競爭態勢，將為我國在培育和發展腦機接口技術和產業過程中制定有關政策提供借鑒。本文聚焦中美腦機接口技術競爭態勢，基于文獻計量和專利分析，比較分析發現：美國腦機接口技術的基礎研究和應用研究之間呈現更強的連貫性和融通性，且注重開展應用導向下的基礎研究，我國則主要停留于對腦機接口技術的純基礎研究；中國資助腦機接口技術基礎研究的機構主要是國家自然科學基金委員會，美國的資助機構則更加多元；中國開展腦機接口技術應用研究的創新主體以大學為主，美國則主要是企業和大學；在腦機接口技術專利布局方面，中美兩國均試圖覆蓋更多技術方向，但中國的專利主要分布在國內，僅有少數專利在國外進行申請，而美國除主要在國內申請外，在世界知識產權組織、歐洲、中國、日本、澳大利亞、加拿大等地也申請了大量專利，地域布局范圍較廣，且數量較多。

為進一步提升我國腦機接口技術的整體競爭力，本研究提出三方面建議。第一，強化腦機接口技術基礎研究的應用導向。一是廣泛了解國家有關部門的應用需求，支持其發布腦機接口技術基礎研究的資助指南；二是建立更加多元的基礎研究資助體系，一方面繼續加大國家自然科學基金和國家各類科技計劃對腦機接口技術基礎研究的支持力度，另一方面支持企業、大學、科研機構、醫院等設立聯合基金，協同推進腦機接口的基礎研究工作；三是鼓勵大學組織開展應用導向下的基礎研究。第二，逐步引導企業成為腦機接口應用研究的主力軍。調整當前腦機接口領域應用研究活動執行主體的結構，逐步改善對大學過于依賴的現狀，引導企業，尤其是領軍企業在腦機接口技術的應用研究中發揮重要作用。第三，鼓勵創新主體在全球范圍進行專利合作與布局。鼓勵各類創新主體加強與美國相關機構建立知識產權合作機制，掌握目標國市場和制度特征，深化和拓展在全球主要國家和地區的腦機接口專利戰略性布局。

本文參考已有文獻，基于文獻計量和專利分析對中美腦機接口領域的技術競爭態勢進行了分析，但腦機接口技術的競爭不僅體現在高水平論文和高質量專利中，還體現在商業化應用方面，從創新鏈視角出發，開展相關領域技術競爭態勢的比較和研究將更加系統和全面。