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脑机接口（BCI）狭义上是在大脑与外部环境之间建立一种全新的不依赖于外周神经和肌肉组成的交流与控制通道，通过测量和采集中枢神经系统活动，并将其直接转译为可被外界人工设备识别的信号或指令，从而实现大脑与外部设备的直接交流与控制（输出式BCI）。

广义的BCI还包括输入式BCI和交互式BCI。输入式BCI是由外部设备或机器向大脑输入电、磁、声和光刺激的脑机接口系统，交互式BCI是由反馈神经将输出环节和输入环节连接起来形成闭环的脑机接口系统。

脑机接口的目的是把大脑活动转变成对设备的控制指令，或者通过刺激大脑提供感觉反馈或修复神经功能。脑机接口的实现通常涉及下述多个处理步骤：

脑机技术的创新发展按照信息传输方向分，或将是从脑到机、机到脑、脑到脑和脑机融合四个方向发展。

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脑机技术的创新发展按照信息传输方向分，或将是从脑到机、机到脑、脑到脑和脑机融合四个方向发展。

根据脑机接口信号采集过程对大脑的侵入程度，可以被分为侵入式、非侵入式与半侵入式。

1、侵入式

需要借助一定形式的外科手术来实现，其过程为移除一部分颅骨，在大脑中植入电极或植入物，再将移除的颅骨部分放回原处，其采集电极主要分为刚性电极和柔性电极。刚性电极技术较为成熟，但存在容易减弱信号的劣势，因而柔性电极或成为未来发展方向。

侵入式具有高质量和高信噪比的神经信号，存在细胞水平的空间分辨率和时间分辨率较高的优势；但植入方式创伤大，穿透血脑屏障可能导致感染；并且电极通道数量低。针对上述问题，未来需着力研发蚕丝蛋白牺牲层/可注射网格状神经电极技术和生物器件集成电路制造技术。

2、半侵入式

半侵入式脑机接口，也称微创脑机接口，即基于皮层表面记录的脑机接口。区别于侵入式脑机接口，半侵入式脑机将脑机接口植入到颅腔内，但是在大脑皮层之外，主要基于皮层脑电图（ECoG）进行信息分析。

相比侵入式脑机，半侵入式脑机的损伤性较小、技术更为成熟。由于半侵入式脑机接入皮层表面，不易引起强烈的排斥反应，手术的危险性较低，同时技术成熟度更高。

相比非侵入式脑机，半侵入式脑机信号准确度更高，但伤害性稍强。

3、非侵入式

无需动手术，直接从大脑外部采集大脑信号。常用的非侵入式信号有头皮脑电（EEG）、功能近红外光谱（fNIRS）、功能性磁共振成像（fMRI）、脑磁（MEG）等。非侵入式的安全性高、成本低、可接受度高，是目前主流的脑机形式；但同时由于颅骨导致的信号衰减作用和电场分散模糊效应，导致信号分辨率低，很难确定发出信号脑区或相关放电的单个神经元，导电膏失效时信号也无法传输。

非侵入式脑机接口主要分为湿电极、干电极和半干电极三种。传统脑电极一般采用湿电极，但存在佩戴、清理过程复杂的缺陷。干电极在克服此缺陷的同时，降低了信号的质量和稳定性。半干电极则结合了两者的特点，达到简便程度和信号质量的均衡，当下自润湿、新型凝胶等半干电极是研究热点。