Buzz
Đây được coi là một bước đệm quan trọng trong việc phát triển giao diện giữa não bộ và máy tính trong tương lai.
Các nhà nghiên cứu từ hai tổ chức ở Nga đã công bố một phương pháp mới để đọc sóng não và biến chúng thành hình ảnh. Kết quả đã khiến cho người ta kinh ngạc: khi mắt của người tham gia nhận thông tin hình ảnh, tín hiệu từ não được đọc và dịch ngay lập tức (trong thời gian thực) để hiển thị hình ảnh đó. Thông tin chi tiết có trên bioRixv, cùng với một video minh họa quá trình hoạt động của hệ thống đọc tín hiệu não.
Để phát triển một thiết bị đọc sóng não, cần hiểu cách não mã hóa thông tin. Một trong những phương pháp là theo dõi hoạt động não khi mắt nhận thông tin hình ảnh.
Các phương pháp hiện tại để dịch tín hiệu não bao gồm MRI và EEG, nhưng cả hai đều có hạn chế trong cả nghiên cứu và ứng dụng hàng ngày.
Giao diện não bộ - máy tính của MIPT và Neurobotics sử dụng mạng neural nhân tạo và EEG để ghi lại sóng não thông qua cực điện đặt trên da đầu. Bằng cách phân tích hoạt động não, hệ thống tái tạo hình ảnh mà người tham gia đang xem.
Theo Vladimir Konyshev, người đứng đầu Phòng thí nghiệm Neurobotics tại MIPT, thiết bị này phục vụ hai mục đích cốt lõi.
- Tập trung vào phát triển giao diện máy tính - não bộ để hỗ trợ người khuyết tật điều khiển các bộ exoskeleton, giúp họ phục hồi phần nào khả năng vận động đã mất.
- Mục tiêu cao quý nhất của họ là nâng cao khả năng điều khiển não bộ của con người trong tương lai.
Trong phần đầu tiên của thử nghiệm, các nhà nghiên cứu thần kinh yêu cầu người tham gia - cả về thể chất và tinh thần - xem một video dài 20 phút, bao gồm các đoạn ngắn 10 giây của nhiều video YouTube khác nhau. Họ chọn ra 5 loại video như hình dạng trừu tượng, thác nước, khuôn mặt, cơ chế chuyển động và các môn thể thao liên quan đến xe gắn động cơ - cụ thể là video góc nhìn thứ nhất của xe trượt nước, xe chạy trên tuyết, đua xe máy và ô tô.
Dựa trên phân tích dữ liệu EEG, nhóm nghiên cứu phân loại sóng não tương ứng với từng loại video mà người tham gia xem. Sau đó, họ phân tích phản ứng của não bộ trong thời gian thực.
Trong giai đoạn thử nghiệm thứ hai, các nhà nghiên cứu sẽ chọn ngẫu nhiên 3 trong số 5 loại video đã đề cập ở trên. Khi đó, mạng neural nhân tạo sẽ tham gia vào, phân tích dữ liệu EEG và loại bỏ nhiễu từ tín hiệu não để tạo ra hình ảnh. Nhóm nghiên cứu đào tạo hai hệ thống này hoạt động song song, có khả năng chuyển đổi tín hiệu EEG thành hình ảnh thời gian thực - những hình ảnh mà người tham gia thử nghiệm đang xem.
Thuật toán chuyển đổi tín hiệu não thành hình ảnh.
Để kiểm tra khả năng tạo hình ảnh từ hoạt động não, người tham gia thử nghiệm sẽ xem các video cùng thể loại nhưng có nội dung khác nhau so với các ví dụ trước. Trong quá trình xem, thiết bị ghi lại tín hiệu EEG và chuyển cho mạng neural để xử lý.
Kết quả của thử nghiệm rất đáng tin cậy, cỗ máy đã vượt qua bài kiểm tra: 90% hình ảnh mà nó tạo ra đủ rõ ràng để được phân loại.
“Điện não đồ là tập hợp các tín hiệu não bộ được ghi lại từ da đầu. Các nhà nghiên cứu vẫn cho rằng nghiên cứu về quá trình hoạt động của não thông qua điện não đồ tương đương với việc nghiên cứu về quá trình hoạt động của một động cơ hơi nước thông qua phân tích khói mà động cơ thải ra”, đồng tác giả nghiên cứu, nhà nghiên cứu tại MIPT và lập trình viên của Neurobotics, Grigory Rashkov chia sẻ. “Tuy nhiên, chúng tôi không ngờ rằng [tín hiệu] cung cấp đủ thông tin để tái tạo hình ảnh mà người tham gia thử nghiệm đang xem trực tiếp. Thực sự đã làm được”.
“Hơn nữa, chúng ta có thể sử dụng kết quả nghiên cứu này như một cơ sở để phát triển giao diện não bộ - máy tính trong tương lai. Với công nghệ hiện tại, giao diện thần kinh do Elon Musk công bố đang gặp khó khăn do quá trình phẫu thuật phức tạp cũng như sự hao mòn của thiết bị do oxi hóa. Chúng tôi hy vọng rằng thiết kế mới sẽ tạo ra một giao diện thần kinh mà không cần phải can thiệp sâu vào não thông qua phẫu thuật”.
