Giao diện não-máy tính (Brain-Computer Interface – BCI) đang chuyển từ tiểu thuyết khoa học sang hiện thực — nơi ý tưởng điều khiển thiết bị bằng suy nghĩ không còn là ảo tưởng. Các công ty như Neuralink, Synchron và Blackrock Neurotech đang đưa BCI ra thị trường, mở ra cơ hội mới cho người đau tật và mở rộng khả năng của con người.
Neuralink: Gieo rễ chip trong não để điều khiển thiết bị
Neuralink của Elon Musk là tên tuổi nổi bật nhất trong lĩnh vực BCI xâm lấn. Chip N1 của họ chứa 1.024 điện cực Flex threads được gieo rễ vào não qua robot phẫu thuật tự động. Điện cực này ghi lại tín hiệu nơron từ vùng movement cortex để điều khiển con trỏ chuột, bàn phím ảo, hoặc tay robotic.
Năm 2024, Neuralink đã thực hiện thử nghiệm lâm sàng trên người đầu tiên với bệnh nhân tetraplegia. Kết quả: bệnh nhân có thể chơi cờ vua, duyệt web, và chơi game Chess bằng suy nghĩ duy chỉ sau vài tuần training. Mặc dù vẫn còn thách thức về chất lượng tín hiệu dài hạn và sinh tương thích, Neuralink đang trên con đường FDA phê duyệt thiết bị y tế dạng implant.
Công nghệ Neuralink sử dụng thuật toán decoding tiên phong để biến sóng não thành lệnh điều khiển. Tuy nhiên, phương pháp xâm lấn này đòi hỏi phẫu thuật mở não, gây ra lo ngại về nhiễm trùng, tổn thương não, và biocompatibility lâu dài.
Synchron: BCI đầu mạch qua tĩnh mạch — không cần phẫu thuật mở não
Synchron mang đến cách tiếp cận ít xâm lấn hơn với Stentrode — một stent được đặt qua tĩnh mạch chèo vào não, đặt ở vùng movement cortex. Stentrode gắn điện cực để ghi lại tín hiệu não mà không cần phẫu thuật mở não truyền thống.
Ưu điểm lớn là thủ tục đặt Stentrode tương tự như đặt stent tim — tối giãn 1-2 giờ qua dynamic catheterization, bệnh nhân chỉ cần gây mê cục bộ. Năm 2023, Synchron đã báo cáo thành công trong việc cho bệnh nhân ALS điều khiển WhatsApp, gửi tin nhắn bằng suy nghĩ qua tạm đặt 12 tháng.
Stentrode đã nhận được Breakthrough Device designation từ FDA và đang trong giai đoạn thử nghiệm lâm sàng hệ thống. Mặc dù số điện cực (khoảng 16) ít hơn Neuralink, nhưng phương pháp này an toàn hơn và phù hợp với trường hợp cần cài đặt lâu dài.
BCI không xâm lấn: EEG, fNIRS và công nghệ cảm biến mới
Không phải tất cả BCI cần gieo rễ chip vào não. Các hệ thống không xâm lấn như EEG-based BCI sử dụng điện cực đặt trên da đầu để ghi lại sóng não tổng hợp. Mặc dù tín hiệu yếu và có nhiễu cao, các thuật toán machine learning mới đã cải thiện độ chính xác đáng kể.
Công nghệ fNIRS (functional Near-Infrared Spectroscopy) đo lượng oxy hemogobin trong não qua ánh sáng hồng ngoại, cung cấp thông tin về hoạt động não với độ phân giải không gian tốt hơn EEG. Khi kết hợp với EEG, fNIRS-EEG BCI đạt hiệu suất cao trong các ứng dụng điều khiển wheelchair và thiết bị trợ giúp.
Các startup như NextMind (bây giờ là một phần của Snap) và CTRL-labs (được Facebook mua lại) đang phát triển bracelet BCI đọc tín hiệu điện hoạt cơ trên cổ tay để điều khiển thiết bị AR/VR — mặc dù không phải đọc suy nghĩ trực tiếp, nhưng cung cấp trải nghiệm tương tự BCI cho ứng dụng tiêu dùng.
Ứng dụng y tế: Từ ALS đến liệt người
BCI mang lại hy vọng cho hàng triệu người bị liệt người do ALS, thương tật tủy sống, hoặc stroke:
- Truyền thông: Bệnh nhân ALS có thể gõ tin nhắn, gọi video chat bằng suy nghĩ.
- Điều khiển thiết bị: Tay robotic, wheelchair, và hệ thống nhà thông minh được điều khiển bằng não.
- Phục hồi chức năng: BCI kết hợp với electrical stimulation giúp tái tạo kết nối nơron sau stroke.
- Điều trị lo âu trầm cảm: Neurofeedback qua BCI train lại patterns không lành trong não.
Nghiên cứu năm 2024 cho thấy bệnh nhân tetraplegia sử dụng BCI có thể đạt tốc độ gõ 90 ký tự/phút — so với 40 ký tự/phút bằng phương pháp nháy mắt truyền thống.
Ứng dụng phi y tế: Game, công lao và tăng cường nhận thức
Ngoài y tế, BCI đang xâm nhập vào các lĩnh vực khác:
- Game: Valve (của Steam) đang thử nghiệm BCI cho game “nghiên cứu não” — điều khiển nhân vật bằng tập trung và thư giãn.
- Công lao: Trong công nghiệp, BCI cảnh báo mệt mỏi ở tài xế lái xe dài đường hoặc người điều khiển máy móc nguy hiểm.
- Cơ học tăng cường: Soldier dùng BCI điều khiển exoskeleton nâng tạ nặng.
Thử thách về đạo luật và riêng tư
BCI đặt ra những câu hỏi đạo đức sâu sắc:
- Ai sở hữu dữ liệu não của bạn? Có thể bán dữ liệu tư duy quảng cáo?
- BCI có thể được dùng để điều tra trí tuệ trong trường học hoặc nơi công việc không?
- Liệu người dùng BCI có bị áp lực “phải nâng cấp” để cạnh tranh trong lao động?
Các nước bắt đầu xây dựng quy đạo: Chile đã thông qua neuro rights act bảo vệ dữ liệu não, còn EU AI Act cũng bắt đầu chứa điều khoản về neurotechnology.
Kết luận
BCI đang đứng ở ngã ba đường: công nghệ xâm lấn như Neuralink mang lại hiệu suất cao nhưng có rủi ro phẫu thuật; công nghệ ít xâm lấn như Synchron cân bằng giữa hiệu quả và an toàn; công nghệ không xâm lấn mở rộng truy cập nhưng còn hạn chế về độ chính xác. Đối với Việt Nam, cơ hội nằm ở việc phát triển các giải pháp BCI giá rẻ dựa trên EEG/fNIRS để hỗ trợ người khuyết tật, đồng thời tham gia vào chuỗi cung ứng toàn cầu cho các linh kiện BCI.
Tham khảo thêm: Neuralink, Synchron, Stentrode human trial Nature Neuroscience, EEG-fNIRS hybrid BCI review.
