Kết nối không dây giúp người bị liệt gõ máy tính bằng ý nghĩ

Thứ Ba, 06-04-2021, 12:28
Một người tham gia thử nghiệm BrainGate sử dụng thiết bị phát sóng không dây thay thế dây cáp thường để truyền tín hiệu từ các cảm biến bên trong não. Ảnh: Braingate.

Một nghiên cứu được công bố trên tạp chí của Hội Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) cho thấy, công nghệ mới cho phép giao diện máy tính-não (BCI) không dây đầu tiên giúp những người bị liệt không chỉ có khả năng gõ máy tính bằng trí óc mà còn cho phép họ thực hiện điều này ở bất kỳ đâu.

Giao diện máy tính não nằm trên đỉnh đầu

Giao diện máy tính não (BCI), đôi khi được gọi là giao diện điều khiển thần kinh (NCI), giao diện máy tâm (MMI), giao diện thần kinh trực tiếp (DNI) hoặc giao diện máy não (BMI), là con đường giao tiếp trực tiếp giữa bộ não và thiết bị bên ngoài.

BCI thông thường được liên kết với thiết bị bằng dây cáp dài, nhưng một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Brown ở Providence, Rhode Island, đã thay thế cáp bằng một máy phát nhỏ đặt trên đầu.

BCI được thiết kế lại này chỉ có đường kính 5 cm và được liên kết với một mảng điện cực trong vỏ não của người dùng thông qua hệ thống cổng có dây.

Kết nối không dây cho phép người bị liệt gõ máy tính bằng tâm trí -0
Bệnh nhân thử nghiệm chơi đàn và gõ số qua BCI được điều khiển bằng hệ thống có dây. Ảnh: BrainGate.

Trong thử nghiệm được các nhà nghiên cứu đặt tên là BrainGate, hai người đàn ông bị liệt do chấn thương cột sống có thể gõ và nhấp vào máy tính bảng chỉ bằng cách nghĩ đến hành động. Họ đã hoàn thành các nhiệm vụ với độ chính xác khi trỏ và nhấp chuột với tốc độ gõ tương tự trong các hệ thống có dây.

Công nghệ này tương tự như máy tính não mang tên Neuralink do tỷ phú Elon Musk đang phát triển với mục tiêu trở thành một thiết bị được cấy vào não của bệnh nhân. Tuy nhiên, không giống như Neuralink, BrainGate có thể nhìn thấy được và là một thí dụ cụ thể về sự đổi mới đã được thử nghiệm trên con người. Neuralink mới chỉ được thử nghiệm trên lợn và khỉ.

Tiêu chuẩn vàng cho máy tính não

Kết nối không dây cho phép người bị liệt gõ máy tính bằng tâm trí -0
Thiết bị không dây cho phép truyền tín hiệu não băng thông rộng nhưng chỉ tiêu thụ một lượng điện năng nhỏ. Pin kéo dài đến 36 giờ. Nguồn: Phòng thí nghiệm Nurmikko, Đại học Brown. 

Tác giả chính của nghiên cứu, John Simeral, trợ lý giáo sư kỹ thuật tại Đại học Brown, cho biết trong một báo cáo của Daily Mail: "Chúng tôi đã chứng minh rằng hệ thống không dây này có chức năng tương đương với các hệ thống có dây đã là tiêu chuẩn vàng về hiệu suất BCI trong nhiều năm”.

Các tín hiệu được ghi lại và truyền đi với độ trung thực tương tự cho thấy các thuật toán giải mã có thể được sử dụng giống như các hệ thống có dây. Sự khác biệt duy nhất là mọi người không cần kết nối vật lý với thiết bị, mang lại tiềm năng về hiệu quả sử dụng của hệ thống.

Trong số những người tham gia nghiên cứu có một người đàn ông 35 tuổi và một người đàn ông 65 tuổi, cả hai đều bị chấn thương tủy sống khiến họ bị liệt. Hai người đàn ông sử dụng BCI trong nhà của họ, không giống như các thử nghiệm trước đây phải thực hiện trong phòng thí nghiệm.

Họ đã sử dụng BCI trong 24 giờ, cung cấp cho các nhà nghiên cứu dữ liệu trong thời gian dài ngay cả khi những người tham gia nghiên cứu ngủ. Các nhà khoa học cho biết, họ có thể nghiên cứu các hoạt động não bộ của những người tham gia trong thời gian dài mà trước đây là không thể.

Các nhà nghiên cứu còn cho rằng công nghệ không dây mới đã mang lại lợi nhuận theo những cách bất ngờ. Bởi vì những người tham gia có thể sử dụng thiết bị không dây trong nhà của họ mà không cần sự có mặt của kỹ thuật viên để duy trì kết nối, nhất là trong đại dịch Covid-19.

Khôi phục khả năng vận động và giao tiếp cho người bị liệt

Kết nối không dây cho phép người bị liệt gõ máy tính bằng tâm trí -0
 Phục hồi chuyển động cho người bị liệt bằng BCI. Ảnh: Braingate.

Phát hiện này giúp các nhà nghiên cứu giải mã các thuật toán nhằm khôi phục khả năng vận động và giao tiếp liền mạch, trực quan, đáng tin cậy cho người bị liệt. Nghiên cứu mới nhất tiếp tục các thử nghiệm BrainGate bắt đầu vào năm 2012 sử dụng một hệ thống có dây để cho phép những người tham gia vận hành chân tay giả chỉ bằng cách nghĩ đến chuyển động.

Trước nghiên cứu gần đây nhất này, những cải tiến mới cho phép người bị liệt sử dụng máy tính bảng, gõ trên máy tính, và hướng chuyển động trên các chi bị liệt của mình.

Thiết bị được sử dụng trong nghiên cứu lần đầu tiên được phát triển trong phòng thí nghiệm của Giáo sư Arto Nurmikko, Trường Kỹ thuật của Đại học Brown. Được mệnh danh là Thiết bị không dây Brown (BWD), nó được thiết kế để truyền tín hiệu có độ trung thực cao trong khi tiết kiệm điện năng tối thiểu. Trong nghiên cứu hiện tại, hai thiết bị được sử dụng cùng nhau đã ghi lại các tín hiệu thần kinh ở tốc độ 48 megabit / giây từ 200 điện cực với thời lượng pin hơn 36 giờ.

Mặc dù BWD đã được sử dụng thành công trong vài năm trong nghiên cứu khoa học thần kinh cơ bản, nhưng Giáo sư Nurmikko cho biết, bước thử nghiệm sử dụng trên người đánh dấu một thời điểm quan trọng trong sự phát triển của công nghệ BCI.

 

HOÀNG DƯƠNG (Theo Sciencetimes, Ien, BrainGate)