脑机接口的研究正式起步于 20 世纪 70 年代。从 1973 年至 2021 年，根据脑机接口相关的学术论文发表量（图 1）以及专利申请量，可将其研究历程划分为四个阶段：萌芽、加速、爆发、稳定应用。

图1：脑机接口论文的数量分布

第一阶段：1973-1999 年，萌芽阶段

1973 年学术论文中首次提出了脑机接口概念后，该主题的研究并没有马上引起科学界的关注，20 世纪 70、80 年代发表的论文只有寥寥数篇，主要是受制于计算机科学、神经生物学的发展，而 BCI 仍然只能是一种科学设想，并没有显著进展。到了 90 年代，该主题的研究开始稳定发展，研究者主要关注 EEG 的深入分析，以及通过 EEG 帮助严重运动障碍患者与环境或计算机进行通信和交互，例如基于 EEG 的光标控制 BCI。综合而言，BCI 研究的萌芽阶段提出的科学设想，都已经成为了后续 BCI 研究的主要内容和主要方向。

第二阶段：2000-2009 年，加速阶段

21 世纪，脑机接口的研究开始迅猛发力，论文数量呈现显著上升态势。从2000 年的 34 篇增长至 2009 年的 541 篇。相比于第一阶段只有零星或少数的研究者而言，2000—2009 年，BCI 已经稳定成为一个科学研究主题，并且越来越多不同学科的研究者参与其中。

第一阶段主要研究方向是工程、神经科学、计算机科学、医学信息学等方向，且以理论探讨为主；第二阶段除了在工程、计算机科学、神经科学方向继续有稳定的研究之外，康复治疗、放射医学影像、通信、自动控制系统、机器人等方向也开始产生不少研究成果。

在这一阶段，我国也开始了有关 BCI 的研究，第一篇相关论文是清华大学研究者在 2001 年发表的一种基于稳态视觉诱发电位的高传输率 BCI 系统研究。此后的分析也可以看出，相比于其他国家，我国稳态视觉诱发电位的 BCI 研究在国际上占比也较大。

第三阶段：2010-2019 年，爆发阶段

这个阶段的发文量经历了 3 次爆发式增长（2010-2011、2012-2013、2014-2015），达到了发文量的顶峰——2019 年的 1482 篇。这十年是脑机接口研究的第一个黄金时期。

2011 年的几篇高被引论文在优化脑机接口实现方式上受到了广泛关注，分别是：运用新型干式泡沫电极 、运用近红外光谱 、提出更廉价的脑电图方法 、开发能保持高空间分辨率的情况下对大脑的大片区域进行采样的新设备 ，这可能是引起爆发式增长的关键。2013 年学者大量关注脑机接口在临床中的应用，如瘫患者神经假体控制 、慢性脑卒等。2015 年的高被引论文提出了植入式柔性神经组织的设计与实现，自此侵入式 BCI 的研究开始迅猛发展。2017 年的高被引论文讨论了利用卷积神经网络深度学习深度解码 EEG 的潜力，有力推进了 BCI 与人工智能技术的结合，开辟了更广泛的研究方向。2019 年的高被引论文着重关注了 BCI 接口器件的创新设计。有学者指出 BCI 的通道数量限制了其发展，并针对这一问题设计了一款多达 3072 个通道、体积小、精度高的 BCI系统，开启了高通道数、微型级可植入元件 BCI 的大量研究；也有学者从仿生学角度出发，对神经探针做出改进设计，为新一代脑机接口的发展提供理论依据。

第四阶段：2020 年之后，稳定应用阶段

2019 年脑机接口相关论文达到 1482 篇的峰值后，2020 年和 2021 年学术论文数量有一定回落，但还是保持在 1200 篇以上的稳定状态。可以说明，脑机接口的现有研究基本稳定，而近两年可能在探索突破性的进展和新方向。

同时结合脑机接口专利的全球申请情况分析（图2），发现 BCI 技术在 2000年以前，由于还处于理论和实验室研究的萌芽时期，基本不具有实用性；但是2001 年以后，随着研究的深入，BCI 首先结合医疗，开始了应用性研究，学术界和产业界也开始了专利布局；到了近十年（2012 年至今），BCI 的专利申请爆炸式增长，可以说明，目前 BCI 的研究开始进入应用爆发期。大学和研究机构、国家、相关企业纷纷投入 BCI 技术的应用开发、市场布局、产业化等方面，重点应用也扩展到智能医疗、脑科学、人工智能等多个产业。

图2：脑机接口专利家族的最早申请年分布