Tiến bộ trong Công nghệ Liên kết Não-Máy tính: Từ cảm xúc tưởng tượng đến hiện thực

Công nghệ Liên kết Não-Máy tính không phải là không rủi ro và thách thức, nó cũng có thể đối mặt với một số vấn đề về đạo đức, pháp lý và xã hội.

Trong phim 'Ma trận', nhân vật chính kết nối với hệ thống ma trận qua giao diện Não-Máy tính và tự do di chuyển trong thế giới ảo. Trong bộ phim 'Avatar', suy nghĩ của một người có thể điều khiển một avatar trên hành tinh khác. Bằng cách xây dựng một giao diện trong não, chúng ta có thể thám hiểm thế giới máy tính, thay đổi 'thực tế' chỉ qua một ý nghĩ.

Những khung cảnh kinh điển trong phim khoa học viễn tưởng này đã trở thành hiện thực. Trong thời kỳ công nghệ biến đổi nhanh như hiện nay, Công nghệ Liên kết Não-Máy tính chắc chắn là vị vua của công nghệ và có khả năng đưa nền văn minh nhân loại sang một bước tiếp theo.

Các dạng Giao diện Não-Máy tính

Trước khi giới thiệu ứng dụng của Công nghệ Liên kết Não-Máy tính, chúng ta cần hiểu cách phân loại nó. Dựa vào việc Công nghệ Liên kết Não-Máy tính có can thiệp vào não hay không, chúng ta có thể chia thành hai dạng: có can thiệp và không can thiệp.

Công nghệ Liên kết Não-Máy tính có can thiệp liên quan đến việc cấy điện cực hoặc các thiết bị khác vào não hoặc hệ thần kinh để kết nối trực tiếp với não. Ưu điểm của phương pháp này là đạt được chất lượng và độ phân giải tín hiệu cao hơn, cho phép điều khiển một cách chính xác và tinh vi hơn.

Tuy nhiên, công nghệ này cũng có nhược điểm rõ ràng, yêu cầu phẫu thuật và tồn tại những rủi ro và tác dụng phụ nhất định, tốn kém và không phù hợp với người thông thường. Công nghệ Liên kết Não-Máy tính không xâm lấn chỉ cần ghi lại và phân tích các tín hiệu điện của não qua các điện cực hoặc cảm biến khác trên da đầu hoặc các bộ phận khác, từ đó kết nối gián tiếp với não. Ưu điểm của công nghệ này là không phẫu thuật, an toàn, tiện lợi hơn, giá thành thấp hơn nên phù hợp cho người dân thông thường sử dụng.

Tuy nhiên, nhược điểm của kỹ thuật này là chất lượng và độ phân giải tín hiệu thấp hơn, dẫn đến độ chính xác và độ phức tạp điều khiển thấp hơn. Ngoài sự khác biệt về tính xâm lấn, công nghệ Liên kết Não-Máy tính cũng có thể được chia thành hai loại theo hướng truyền thông tin: loại đọc và loại ghi.

Công nghệ Liên kết Máy tính-Não đọc đề cập đến việc đọc thông tin từ não để điều khiển các thiết bị bên ngoài. Ứng dụng của công nghệ này chủ yếu nhằm giúp những người khuyết tật hoặc mất chức năng cảm giác phục hồi hoặc nâng cao khả năng của mình như cho phép họ di chuyển chân tay giả, điều khiển xe lăn, đánh máy, chơi game, v.v. thông qua suy nghĩ.

Công nghệ Liên kết Não-Máy tính ghi vào não đề cập đến việc ghi thông tin vào não để kích thích hoặc thay đổi não. Ứng dụng của công nghệ này chủ yếu nhằm giúp những người bị tổn thương não hoặc thiếu kiến thức, kỹ năng nhất định phục hồi hoặc nâng cao khả năng của mình như cho phép họ trải nghiệm thị giác, thính giác, xúc giác… thông qua các thiết bị bên ngoài, hoặc trực tiếp truyền tải kiến thức hoặc kỹ năng đến não.

Các ứng dụng của Giao diện Não-Máy tính đọc và xâm lấn

Áp dụng Công nghệ Liên kết Não-Máy tính đọc và xâm lấn chủ yếu nhằm giúp những người khuyết tật về thể chất phục hồi hoặc tăng cường khả năng vận động. Trong số đó, dự án BrainGate nổi tiếng là một ví dụ, là dự án nghiên cứu được thực hiện bởi các tổ chức như Đại học Brown, Bệnh viện Đa khoa Massachusetts và Đại học Stanford ở Hoa Kỳ nhằm phát triển máy tính não cho phép bệnh nhân liệt điều khiển các thiết bị bên ngoài thông qua suy nghĩ.

Trọng tâm của dự án BrainGate là một thiết bị có tên Neuron Electrode Array, một con chip được hình thành từ 100 điện cực nhỏ có thể cấy vào vỏ não vận động của não để thu giữ các tế bào thần kinh trong não điều khiển chuyển động và tín hiệu điện. Sau khi khuếch đại, lọc và giải mã, các tín hiệu điện này có thể được chuyển đổi thành hướng dẫn điều khiển các thiết bị bên ngoài như điều khiển con trỏ máy tính, cánh tay robot, xe lăn, v.v.

Dự án BrainGate đã trải qua quá trình thử nghiệm lâm sàng trong nhiều năm, hiện đã có hàng chục bệnh nhân bị liệt được cấy ghép hệ thống giao diện não-máy tính này và đã đạt được một số kết quả khích lệ. Ví dụ, một phụ nữ mắc chứng xơ cứng teo cơ một bên có thể sử dụng hệ thống giao diện não-máy tính này để điều khiển cánh tay robot thông qua suy nghĩ của mình, từ đó thực hiện các hành động hàng ngày như cầm cốc, uống nước và đánh răng.

Ngoài ra còn một người đàn ông bị chấn thương tủy sống có thể điều khiển chiếc xe lăn bằng suy nghĩ thông qua hệ thống giao diện não-máy tính này, nhờ đó đạt được quyền tự do di chuyển trong nhà và ngoài trời. Những ví dụ này cho thấy công nghệ giao diện não-máy tính đọc xâm lấn đã đạt được mức độ khả thi và hiệu quả nhất định, mang lại hy vọng và cải thiện cuộc sống cho những bệnh nhân bị liệt.

Các ứng dụng của Giao diện Não-Máy tính đọc không xâm lấn

Việc áp dụng công nghệ giao diện não-máy tính đọc không xâm lấn chủ yếu nhằm giúp những người khỏe mạnh nâng cao hoặc mở rộng khả năng nhận thức và hành vi. Trong số đó, ví dụ tiêu biểu nhất là Neuralink, công ty được Elon Musk thành lập vào năm 2016 để phát triển hệ thống giao diện não-máy tính cho phép con người và trí tuệ nhân tạo giao tiếp liền mạch.

Mục tiêu của Neuralink là phát triển một thiết bị gọi là lưới thần kinh, một màng linh hoạt bao gồm hàng nghìn vi điện cực có thể được phủ không xâm lấn lên bề mặt não qua các vết rạch nhỏ trên da đầu để giao tiếp với não. Ưu điểm của loại thiết bị này là không cần phẫu thuật và không gây tổn thương não, đồng thời có thể truyền tải thông tin mật độ cao, băng thông cao và hai chiều, đạt được các chức năng tiên tiến và đa dạng hơn.

Tầm nhìn của Neuralink là cho phép con người tích hợp với AI thông qua mạng lưới thần kinh, từ đó nâng cao trí thông minh và khả năng để đối phó với thách thức và cơ hội trong tương lai. Ví dụ, con người có thể trực tiếp tải xuống và tải lên kiến thức, kỹ năng và ký ức qua mạng lưới thần kinh để học tập nhanh chóng và hiệu quả, đạt được khả năng thần giao cách cảm với người hoặc động vật khác qua mạng lưới thần kinh để giao tiếp sâu sắc hơn.

Dự án này đang ở giai đoạn đầu và chưa tiết lộ sản phẩm hoặc dịch vụ thực tế nào, nhưng đã có tiến bộ trong thí nghiệm trên động vật. Ví dụ, họ đã cấy mạng lưới thần kinh vào não khỉ và cho phép nó điều khiển trò chơi máy tính qua suy nghĩ của mình. Musk cho biết họ sẽ thử nghiệm lâm sàng trên người trong năm nay và tung ra sản phẩm ra công chúng trong vài năm tới.

Ứng dụng của Giao diện Não-Máy tính dựa trên ghi xâm lấn

Việc áp dụng công nghệ giao diện não-máy tính ghi xâm lấn chủ yếu nhằm giúp những người bị tổn thương não phục hồi hoặc tăng cường khả năng cảm giác. Trong số đó, ví dụ ảnh hưởng nhất là hệ thống thần kinh thị giác giả, một hệ thống giao diện não-máy tính có thể khôi phục một phần thị lực cho người khiếm thị.

Nguyên lý của bộ phận giả thần kinh thị giác là sử dụng các điện cực hoặc các thiết bị khác để kích thích vỏ não thị giác nhằm tạo ra cảm giác thị giác. Hệ thống này thường bao gồm ba phần: máy ảnh, bộ xử lý và bộ kích thích. Máy ảnh ghi lại hình ảnh của thế giới bên ngoài, bộ xử lý chuyển đổi hình ảnh thành tín hiệu điện và bộ kích thích truyền tín hiệu điện đến vỏ thị giác của não, giúp người khiếm thị cảm nhận được hình ảnh của thế giới bên ngoài và phục hồi một phần thị lực.

Hiện nay trên thế giới có một số sản phẩm hoặc nguyên mẫu của thiết bị giả thần kinh thị giác đang được thử nghiệm lâm sàng hoặc thương mại hóa, cho phép người khiếm thị cảm nhận được một số thông tin thị giác cơ bản và tham gia tốt hơn vào đời sống xã hội.

Ứng dụng của Giao diện Não-Máy tính ghi không xâm lấn

Việc áp dụng công nghệ giao diện não-máy tính ghi không xâm lấn chủ yếu nhằm giúp những người còn thiếu kiến thức hoặc kỹ năng nhất định nâng cao hoặc mở rộng khả năng nhận thức của mình, chuyển giao kiến thức hoặc kỹ năng trực tiếp từ các thiết bị bên ngoài.

Nguyên tắc của việc truyền thụ kiến thức là sử dụng sóng điện từ hoặc các phương pháp khác để kích thích các vùng cụ thể của não, từ đó hình thành ký ức hoặc kỹ năng mới, giúp con người học tập nhanh chóng và hiệu quả.

Bộ truyền có trách nhiệm chuyển đổi kiến thức hoặc kỹ năng thành sóng điện hoặc tín hiệu khác, bộ thu truyền tín hiệu đến các vùng cụ thể của não, giúp con người học tập hiệu quả.

Một nhóm nhà nghiên cứu tại Đại học Dartmouth đã cải thiện khả năng toán học của tình nguyện viên bằng kỹ thuật kích thích dòng điện một chiều xuyên sọ.

Kỹ thuật này sử dụng dòng điện yếu đến các vùng não, có thể làm thay đổi hoạt động thần kinh và ảnh hưởng đến khả năng học tập và ghi nhớ của não.

Kích thích dòng điện một chiều xuyên sọ là công nghệ chuyển giao kiến thức tiềm năng giúp nâng cao kiến thức trong thời gian ngắn.

Công nghệ giao diện não-máy tính đã chứng tỏ tiềm năng và giá trị to lớn trong nhiều lĩnh vực, nhưng cũng cần chú ý đến các rủi ro và thách thức.

Công nghệ giao diện não-máy tính mang lại nhiều tiện ích và cải thiện cuộc sống con người, nhưng cần giải quyết các vấn đề về đạo đức, pháp lý và xã hội.

Tham khảo: Zhihu