Các nhà khoa học Trung Quốc tiến gần hơn đến máy tính được điều khiển bằng ý nghĩ

Lần đầu tiên các nhà nghiên cứu đã quét các đường dẫn truyền thần kinh của cá ngựa vằn, loài cá nước ngọt thuộc họ cá tuế, để đưa ra phân tích hình ảnh lên tới 100.000 tế bào thần kinh.

Hình ảnh thời gian thực của các tế bào thần kinh là bước tiến đáng kể trong công nghệ BCI (giao diện não - máy tính), một lĩnh vực mới nổi mà máy móc và thiết bị có thể được điều khiển bằng suy nghĩ.

“Nó tạo ra tín hiệu phản hồi bằng cách liên tục theo dõi hoạt động toàn bộ mạng lưới tế bào thần kinh của não cá ngựa vằn với độ trễ phản hồi dưới 70,5 mili giây và có thể xử lý luồng dữ liệu lên tới 500 megabyte mỗi giây. Tiến bộ này có thể giúp các nhà nghiên cứu phát triển các công nghệ giao diện não - máy tính quang học hiệu quả hơn trong tương lai”, theo tuyên bố của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS).

CAS nói thêm rằng phương pháp nghiên cứu này đủ tiêu chuẩn cấp bằng sáng chế có tên “Phương pháp và Hệ thống Giao diện não - Máy tính quang học”.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Neuroscience bởi hai nhà khoa học về não Mu Yu và Du Jiulin từ Trung tâm Ưu Việt về Khoa học Não bộ và Công nghệ Trí tuệ tại CAS, cùng chuyên gia thuật toán Hao Jie từ Viện Tự động hóa tại CAS.

Bộ não con người được tạo thành từ hàng trăm loại tế bào thần kinh khác nhau (tổng cộng có gần 100 tỉ tế bào thần kinh), trong khi vũ trụ gồm khoảng 200 tỉ thiên hà đã biết đến (được kết nối với nhau trong một mạng lưới tương tự như cấu trúc của não). Sự giống nhau về cấu trúc đã thúc đẩy sự suy đoán về mặt lý thuyết rằng vũ trụ giống như một bộ não rộng lớn của con người.

Các nhà khoa học biết rằng nhận thức, học tập, trí nhớ và cảm xúc của con người liên quan đến sự cộng tác của nhiều vùng não. Việc trích xuất thông tin từ các tế bào thần kinh cũng giống như việc tìm kiếm các mô hình trong phạm vi rộng lớn của thiên hà. Tuy nhiên, khả năng xử lý lượng dữ liệu khổng lồ như vậy vẫn là thách thức đáng kể.

Các nhà thiên văn học đã phải đối mặt với những thách thức tương tự trong việc nghiên cứu các vụ nổ vô tuyến nhanh (FRB) – những vụ nổ năng lượng trong không gian sâu thẳm là chủ đề được rất nhiều người quan tâm. FRB có thời gian kéo dài cực ngắn (thường chỉ bằng một phần nhỏ của giây) và hiếm khi lặp lại.

Tuy nhiên, các nhà khoa học đã có thể tăng tốc nghiên cứu bằng cách xác định chính xác FRB trong lượng lớn dữ liệu thiên văn với sự trợ giúp của máy tính được hỗ trợ bởi các bộ xử lý đồ họa (GPU).

Lấy cảm hứng từ công nghệ này, các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã tạo ra cách xử lý tín hiệu thần kinh ở cá ngựa vằn. Hệ thống thu thập tín hiệu từ các cảm biến quang học và gửi chúng đến hệ thống máy tính theo thời gian thực. Hệ thống này hoạt động nhanh, có khả năng phân tích các tín hiệu phức tạp, giải mã chúng và tạo ra phản hồi cho phép não hoạt động giống như công tắc điều khiển bằng ánh sáng mà về mặt lý thuyết có thể điều khiển các thiết bị bên ngoài.

Các nhà khoa học coi cá ngựa vằn là động vật có xương sống kiểu mẫu vì bộ não tương đối nhỏ và đơn giản của nó, chỉ chứa khoảng 100.000 tế bào thần kinh. Bằng cách nghiên cứu cá ngựa vằn, các nhà nghiên cứu đã khám phá ra các nguyên tắc hoạt động của não ở cấp độ toàn bộ não.

“Hệ thống đã được thử nghiệm trong ba tình huống nghiên cứu khoa học thần kinh, bao gồm kích thích quang sinh học theo thời gian thực, kích thích thị giác theo thời gian thực và kiểm soát thực tế ảo”, nghiên cứu cho biết.

Sử dụng hệ thống này, các nhà nghiên cứu muốn xác định các đặc điểm hoạt động thần kinh có thể phù hợp với giao diện não - máy tính quang học và tiết lộ cơ chế của chúng. Điều này cuối cùng sẽ dẫn đến các công nghệ giao diện não - máy tính quang học hiệu quả hơn.

Cũng liên quan đến BCI, Elon Musk hồi cuối tháng 2 cho biết bệnh nhân đầu tiên được công ty khởi nghiệp Neuralink cấy chip não dường như đã bình phục hoàn toàn và có thể điều khiển chuột máy tính bằng suy nghĩ.

"Tiến triển tốt và bệnh nhân dường như đã hồi phục hoàn toàn, với các tác động thần kinh mà chúng tôi biết. Bệnh nhân có thể di chuyển chuột quanh màn hình chỉ bằng cách suy nghĩ", Elon Musk nói trong một sự kiện Spaces trên nền tảng mạng xã hội X.

Ông cho biết Neuralink đang cố gắng có càng nhiều lượt nhấp chuột càng tốt từ bệnh nhân.

Neuralink đã cấy thành công chip não vào bệnh nhân đầu tiên vào tháng 1.2024, sau khi nhận được sự chấp thuận tuyển dụng thử nghiệm trên người hồi tháng 9.2023.

Theo Neuralink, nghiên cứu sử dụng một robot để phẫu thuật cấy ghép BCI vào vùng não điều khiển ý định cử động. Neuralink cho biết mục tiêu ban đầu là cho phép bệnh nhân điều khiển con trỏ chuột hoặc bàn phím máy tính bằng suy nghĩ.

Elon Musk đặt ra những tham vọng lớn lao với Neuralink, tuyên bố công ty này sẽ giúp đẩy nhanh quá trình cấy ghép các thiết bị chip não để điều trị các bệnh như béo phì, tự kỷ, trầm cảm và tâm thần phân liệt.

Tỷ phú giàu thứ ba thế giới nói rằng Neuralink muốn giải quyết chứng tự kỷ và tâm thần phân liệt, đồng thời giúp bệnh nhân sử dụng các thiết bị như điện thoại hoặc máy tính chỉ bằng cách nghĩ về chúng. Tự kỷ và tâm thần phân liệt được coi là rối loạn chứ không phải bệnh tật.

Nhiều chuyên gia cho rằng có thể phải mất một thời gian nữa mới biết liệu chip não của Neuralink có thật sự hoạt động tốt hay không.

Bà Anne Vanhoestenberghe, giáo sư về cấy ghép y tế tại Đại học Nhà vua London (Anh), cho biết: “Tôi biết Elon Musk rất thành thạo trong việc tạo dựng uy tín cho công ty, nên chúng ta có thể mong đợi kết quả thử nghiệm trong thời gian gần. Theo tôi, thành công thực sự cần được đánh giá về lâu dài với mức độ ổn định được kiểm soát theo thời gian và nó mang lại lợi ích như thế nào cho người tham gia”.

Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ (FDA) vào năm 2023 đã cho phép Neuralink tiến hành thử nghiệm đầu tiên về thiết bị cấy ghép chip não trên người.