BCI Cánh cửa mở ra “siêu năng lực” cách không khiển vật
Trong nhiều thập niên, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm các giao diện của não-máy tính, gọi tắt là BCI, để giúp người bại liệt có thể làm một số công việc mà không cần động tới chân tay. Nay, với những bước tiến mới trong công nghệ này, khả năng một ngày không xa người ta có thể dùng BCI để “cách không khiển vật” như trong phim viễn tưởng.
Công nghệ BCI đã cho phép người khuyết tật viết tin nhắn, gửi email, lướt web, kiểm soát một ngôi nhà thông minh và thậm chí di chuyển xe lăn có động cơ. Năm 2010, một nhóm nghiên cứu ở Đức đã sử dụng BCI để giúp người ta vẽ tranh mà chẳng cần cầm cọ, và tất cả không dừng ở đó.
Đánh máy từ xa
Một trong những tiến bộ gần đây đến từ nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Stanford, Mỹ. Nhóm này đã phát triển thành công một giao diện BCI tiên tiến, cho phép các bệnh nhân bị bại liệt đánh máy nhanh và chính xác từ khoảng cách xa, và cũng hứa hẹn giúp họ giao tiếp hiệu quả hơn thông qua cảm biến đọc suy nghĩ của họ.
 |
Công nghệ này cho phép người bị tổn thương tủy sống hoặc suy yếu trầm trọng có thể gõ từ trên màn hình máy tính tối đa 39 ký tự/phút bằng cách vận dụng suy nghĩ. Kỹ thuật mới này đã được thử nghiệm trên 3 người tham gia nghiên cứu: một người bị chấn thương tủy sống, 2 người bị chứng xơ cứng cột bên teo cơ (còn gọi là bệnh Lou Gehrig).
Theo đó, mỗi bệnh nhân đều được cấy ghép một miếng điện cực cỡ nhỏ (cỡ như viên Aspirin của trẻ em) vào bề mặt não, ở độ sâu chỉ vài milimet. Cụ thể, các điện cực được cấy vào vỏ não vận động của các bệnh nhân, tại vùng não điều khiển sự chuyển động của cơ. Các điện cực theo dõi tín hiệu từ các tế bào não và tế bào thần kinh cá nhân, rồi gửi dữ liệu đến một cáp đầu ra gắn vào hộp sọ. Các thuật toán công nghệ sinh học đặc biệt sẽ giải mã các dấu hiệu sóng não lên các lệnh point-and-click trên màn hình máy tính.
Kết quả thật đáng ngạc nhiên: khi người bệnh được cấy ghép điện cực nghĩ về việc di chuyển con trỏ sang trái, nó di chuyển sang trái, khi họ nghĩ về việc nhấp chuột, nó nhấp vào chuột…
Loại công nghệ BCI này đã được thực hiện trong một thời gian, với các lần lặp lại khác nhau, nhưng kỹ thuật của các nhà nghiên cứu Stanford được xây dựng dựa trên các hệ thống trước đó để cung cấp tốc độ và số liệu chính xác nhất cho đến nay. Hơn nữa, công nghệ có thể dễ dàng được cài đặt ở các loại hệ thống máy tính khác nhau, từ máy tính để bàn, máy tính xách tay, đến máy tính bảng hoặc điện thoại thông minh.
Jaimie Henderson, Giáo sư phẫu thuật thần kinh tại Đại học Stanford, cùng Giáo sư kỹ thuật điện Krishna Shenoy, đã thực hiện 2 trong số 3 quy trình cấy ghép thiết bị. Ông Henderson cho biết: "Thành công trong nghiên cứu đánh dấu một mốc quan trọng trên con đường nâng cao chất lượng cuộc sống cho những người bị bại liệt”.
 |
|
Hai nhà nghiên cứu Jaimie Henderson và Krishna Shenoy. |
Có thể đây chỉ là giai đoạn đầu trong việc đưa công nghệ này đến với những người cần nó như các bài báo đã đưa tin, song nhóm nghiên cứu đã có kế hoạch làm cho hệ thống hiệu quả hơn, ít xâm lấn hơn, đặc biệt là thiết bị không dây hoàn toàn.
Ông Henderson khẳng định: "Đây thực sự là một nghiên cứu an toàn và khả thi. Đó không phải là thiết bị cuối cùng mà chúng ta sẽ triển khai. Nó sẽ rất quan trọng để các hệ thống này được cấy ghép hoàn toàn, không dây, có thể hoạt động độc lập và không đòi hỏi phải có kỹ thuật viên. Tin tưởng rằng trong tương lai chúng tôi sẽ có thể trợ giúp cho những người bị bại liệt".
Sáng tác nhạc
BCI không chỉ là hy vọng của người bị liệt. Nó còn là cánh cửa kỳ diệu cho người khỏe mạnh, hứa hẹn mang đến một khả năng chưa từng có cho loài người. Một nhóm kỹ sư thần kinh ở Áo đã mở rộng tiềm năng của BCI bằng cách xây dựng một chương trình sáng tác âm nhạc đầu tiên được vận hành hoàn toàn bằng suy nghĩ.
Theo một bài báo đăng trên tạp chí Plos One, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm công nghệ BCI này với một nhóm tình nguyện viên khỏe mạnh. Đó là những người có khả năng sao chép các giai điệu âm nhạc với độ chính xác ấn tượng. Công nghệ BCI này khác với các giao diện khác cho phép bạn chơi nhạc bằng ý nghĩ của mình. Thay vì sử dụng sóng não để hiệu chỉnh âm nhạc, công nghệ này có thể thực hiện bất kỳ thao tác nào có thể được thực hiện bằng một loạt các ký tự hoặc lệnh riêng lẻ.
Công nghệ BCI trước đây từng được sử dụng để đánh vần một từ bằng chữ cái, hoặc để chọn một kích thước cọ và màu sơn. Tương tự như vậy, Trưởng nhóm nghiên cứu Müeller-Putz cho rằng nó có thể được sử dụng để chọn một nốt nhạc có trường độ cụ thể (ví dụ như nốt tròn hoặc nốt đen) và cao độ chính xác (như la, la thăng, si...) để viết một bản nhạc.
Các tín hiệu não được ghi lại bằng một điện não đồ đeo trên đầu như một chiếc mũ bơi. Vì bộ não của mỗi người có một chút khác biệt, hệ thống cần được hiệu chuẩn để đọc chính xác tâm trí của một người. Trong thí nghiệm của Müeller-Putz, một nhóm người tập làm quen với BCI đã có thể sao chép các từ chính tả có độ chính xác lớn hơn 88 lần so với lần thử đầu tiên. Sau đó, khi được dùng để viết nhạc, họ đã gần như thành công khi sao chép nốt nhạc của bài hát dân ca phổ biến "Alouette", mặc dù họ phải mất 21 phút để chép lại 25 nốt của giai điệu bài hát.
Các nhà nghiên cứu cũng mời một nhạc sĩ chuyên nghiệp cố gắng sáng tác bằng bộ não của mình. Ông đã đạt được độ chính xác cao hơn (93,6%) trong bài tập viết lại bản nhạc cho trước với bài hát dân ca "Alouette", ông cũng mất 20 phút để hoàn thành. Nhưng khi dùng BCI để sáng tác nhạc tự do, ông đã có thể viết một giai điệu 26 nốt nhạc trong 14 phút, nhanh gấp đôi so với các nhạc sĩ không chuyên nghiệp, những người phải mất tới 30 phút để viết các bài hát trung bình chỉ 18 nốt.
