Dùng trí óc điều khiển máy tính. (Hình: etsu.edu)
Theo tờ Scientific American, ông Dennis Degray, một người bị tê liệt từ cổ xuống, có thể di chuyển con trỏ (cursor) trên màn hình máy tính chỉ bằng cách nghĩ tới nó mà thôi.
Ông Degray là một người đang được thử nghiệm trong một lãnh vực rất mới, gọi là giao diện bộ óc-máy tính (brain-computer interface). Để có thể điều khiển con trỏ, ông Degray tưởng tượng là bàn tay đang đặt trên một quả bóng và ông ta cố đưa quả bóng về bốn phía, trái, phải, trước và sau. Sau nhiều ngày tháng làm việc với máy tính ông ta đã có thể “đánh máy” chín chữ rưỡi trong một phút.
Nguyên tắc căn bản của giao diện bộ óc-máy tính
Bình thường khi bạn có ý muốn di chuyển con trỏ thì từ óc truyền mệnh lệnh qua dây thần kinh tới tay và bàn tay sẽ làm những cử động vận chuyển con chuột để di chuyển con trỏ trên máy tính. Giao diện bộ óc-máy tính là sự liên lạc trực tiếp giữa bộ óc và những thiết bị bên ngoài, như máy tính, mà không phải qua trung gian như bàn tay và con chuột.
Nói một cách rất tổng quát, thiết bị giao diện bộ óc-máy tính dùng những điện cực nhạy cảm để nắm bắt những tín hiệu phát ra từ bộ óc ra và truyền tới máy tính. Máy tính diễn dịch những tín hiệu đó ra thành mệnh lệnh. Sau đây là hình minh họa nguyên tắc căn bản của giao diện bộ óc-máy tính.
Tiến trình của giao diện bộ óc-máy tính
Ông Hans Berger, một nhà nghiên cứu về thần kinh người Đức, đã khám phá ra sự hoạt động về điện sinh lý của những tế bào thần kinh trong bộ óc. Năm 1924 ông Berger sáng chế ra điện não đồ (electroencephalography, viết tắt là EEG). Đây là một thiết bị ghi lại những hoạt động về điện của bộ óc. EEG hiện vẫn được dùng nhiều để chẩn bệnh những bệnh liên quan đến bộ óc.
Năm 1973, Giáo Sư Jacques Vidal tại Đại Học UCLA đặt ra chữ giao diện bộ óc-máy tính và viết một bài khảo cứu về vấn đề này. Tuy nhiên vì sự giới hạn của máy tính và sự hiểu biết cũng giới hạn về sinh lý học của bộ óc nên sự phát triển ngành giao diện bộ óc-máy tính rất chậm. Phải tới cuối thập niên 1990 trở về sau mới có một vài thành quả trong lãnh vực này và còn cần nhiều nghiên cứu mới đem công nghệ này thành thực dụng được.
Có hai phương cách để bắt được tín hiệu từ bộ óc, một cách gọi là không xâm nhập (non invasive) và cách thứ hai là xâm nhập (invasive).
–Phương cách không xâm nhập: Phương cách không xâm nhập là để sát với da đầu các điện cực của một hệ thống điện não đồ EEG. Thường những điện cực này được gắn vào một màng cao su giống như mũ đi bơi và được chụp lên đầu. Những điện cực này ghi nhận những hoạt động về điện từ những tế bào thần kinh và truyền tới máy tính để diễn dịch.
+Lợi ích của phương cách không xâm nhập: Phương cách này rất đơn giản, không tốn kém, và không có những hậu quả xấu.
+Nhược điểm của phương cách không xâm nhập: Những tín hiệu của tế bào thần kinh rất nhỏ và bộ óc con người có khoảng chừng 85 tỷ tế bào. Do đó đo từ ngoài bộ óc thì khó có thể biết được tín hiệu từ tế bào nào. Một thí dụ để minh họa trường hợp này là bạn ở ngoài một vận động trường. Một khi có một sự việc xảy ra như làm bàn trong bóng đá thì cả hội trường la ó. Khi bạn nghe tiếng la rùm lên như vậy thì bạn biết đại khái có gì đang xảy ra trong hội trường, nhưng bạn không thể nghe được tiếng nói của một cá nhân ngồi trong vận động trường.Phương cách không xâm nhập cũng vậy, chỉ có thể nhận tín hiệu của một số lớn tế bào thần kinh nên không biết chính xác tín hiệu tới từ tế bào nào.
–Phương cách xâm nhập: Phương các xâm nhập là khoan một lỗ nhỏ trên sọ và cho vào trong óc những điện cực để đo những hoạt động về điện sinh lý của các tế bào thần kinh.
+Lợi ích của phương cách xâm nhập: Vì có thể tiếp cận các tế bào nên phương cách này nhận những tín hiệu chính xác hơn và có thể diễn dịch các tín hiệu dễ dàng hơn.
+Nhược điểm của phương cách xâm nhập: Có rất nhiều vấn đề khi đặt một vật lạ vào trong cơ thể. Thí dụ những điện cực gài vào óc cần phải rất nhỏ. Điện cực cần có điện để hoạt động. Nếu dùng pin thì nếu hết pin thì sao? Còn nối dây ra ngoài thì có thể bị nhiễm trùng chỗ đường dây vào. Còn nhiều vấn đề khác nữa.
Huấn luyện máy tính
Sau khi nhận được tín hiệu từ bộ óc thì máy tinh phải hiểu tín hiệu đó có nghĩa gì. Đây là một vần đề nan giải. Hiện nay máy tính phải được các chuyên gia cùng với người bệnh thử đi thử lại rất nhiều lần mới có thể diễn dịch được trúng ý của người bệnh.
Những ứng dụng của giao diện bộ óc-máy tính
Hiện tại những ứng dụng của giao diện bộ óc-máy tính phần lớn được chú trọng về y tế. Tuy nhiên vì có nhiều khó khăn nên đa số những ứng dụng của giao diện bộ óc-máy tính vẫn còn trong vòng thử nghiệm. Trên lý thuyết giao diện bộ óc-máy tính có thể giúp cho người bị bệnh liên quan tới não bộ, như bán thân bất toại liên lạc với thế giới bên ngoài hay điều khiển những dụng cụ chung quanh.
Viễn ảnh của giao diện bộ óc-máy tính thì rất nhiều, từ giáo dục tới quảng cáo rồi tới chơi những trò chơi điện tử.
Giao diện bộ óc-máy tính trong tương lai
Công nghệ giao diện bộ óc-máy tính đang là một lãnh vực rất được nhiều người chú ý vì tiềm năng của nó. Ông Elon Musk, người thành lập các công ty Tesla và SpaceX, vào Tháng Ba, 2017, đã thành lập một công ty mới tên là Neuralink để nghiên cứu về giao diện bộ óc-máy tính.
Lúc đầu Neuralink chuyên về áp dụng giao diện bộ óc-máy tính cho y khoa, nhưng viễn ảnh của ông Musk là kết hợp người với thông minh nhân tạo qua giao diện bộ óc-máy tính. Ông ta cũng tuyên bố là trong vòng bốn năm Neuralink sẽ có một sản phẩm để giúp người bị thương não bộ.
Facebook cũng nhảy vào lãnh vực giao diện bộ óc-máy tính. Chỉ một vài tuần sau khi ông Musk lăng xê Neuralink thì Facebook tuyên bố là đang nghiêu cứu một phương cách để mọi người có thể “đánh máy” chỉ bằng cách nghĩ đến nó thôi. Mục tiêu là có một thiết bị cho phép người dùng “đánh máy bằng óc” được 100 chữ một phút.
Hai năm trước cơ quan DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) của quân đội Hoa Kỳ bắt đầu tài trợ một chương trình với ngân sách $60 triệu để nghiên cứu và phát triển một giao diện với tế bào thần kinh mà có thể cấy dưới da được. DARPA muốn có một giao diện có thể ghi nhận tín hiệu của 1 triệu tế bào thần kinh trong cùng một lúc và cũng có thể kích thích ít nhất là 100,000 tế bào thần kinh. DARPA muốn thiết bị đó nhỏ như một đồng 5 xu, không dây và hoàn thành trong vòng bốn năm.
Braingate là một tổ hợp lớn gồm nhiều trường đại học như Đại Học Stanford và Đại Học Brown và các cơ quan của chính phủ như National Institute of Health và DARPA chuyên nghiên cứu về giao diện bộ óc-máy tính để giúp cho những người bị bệnh về thần kinh có thể hoạt động một cách độc lập được.
Hà Dương Cự/ nguoi viet- 18/1/2018
