Giao diện não - máy tính: Công nghệ có tiềm năng ứng dụng to lớn cho quân sự

Giao diện giữa não bộ và máy tính (hay giao diện não - máy tính, tên viết tắt tiếng Anh là BCI) cho phép mọi người điều khiển máy móc bằng cách sử dụng suy nghĩ của chính họ.

Cho đến nay, công nghệ này chủ yếu vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm nhưng tiềm năng của nó được kỳ vọng sẽ rất lớn.

 Ví dụ, BCI có thể giúp những người bị liệt lấy lại quyền kiểm soát các chi của họ và cho phép các quân nhân vận hành máy bay không người lái trên chiến trường mà không cần sử dụng tới tay.

Tuy nhiên, việc tạo ra một kết nối trực tiếp giữa não bộ và máy móc có thể gây ra những lo ngại. Chẳng hạn như, BCI có thể mang đến cho người dùng những lợi thế không công bằng nhờ được tăng cường các khả năng nhận thức và thể chất. 

Ngoài ra, tin tặc có thể đánh cắp dữ liệu liên quan đến tín hiệu não của một người nào đó.

Bản chất của công nghệ BCI là gì?

Giao diện não - máy tính (BCI) cho phép một người điều khiển thiết bị bên ngoài bằng cách sử dụng tín hiệu não. BCI có thể hỗ trợ người khuyết tật và cải thiện khả năng phòng thủ quốc gia, bên cạnh nhiều mục đích sử dụng khác nữa. 

Chẳng hạn như, các nhà nghiên cứu đang phát triển BCI cho phép những người bị liệt có thể đánh vần các từ trên màn hình máy tính hoặc lấy lại quyền kiểm soát tay chân của họ.

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng đang phát triển các chi rô bốt điều khiển BCI có thể giúp người dùng có được cả xúc giác. BCI cũng có thể tăng cường khả năng của con người bằng cách cho phép mọi người điều khiển máy móc vi tính hóa bằng cách sử dụng suy nghĩ của họ.

BCI hoạt động như thế nào?

Những người mới sử dụng BCI thường trải qua một quá trình đào tạo lặp đi lặp lại. Họ học cách tạo ra các tín hiệu mà BCI sẽ nhận ra và BCI sẽ dịch các tín hiệu đó để vận hành một thiết bị bằng cách sử dụng máy học.

Về cơ bản, BCI kết nối với não bộ theo hai cách: thông qua thiết bị cấy ghép hoặc thiết bị đeo.

BCI cấy ghép thường được phẫu thuật gắn trực tiếp vào mô não. Cách này thích hợp hơn với những người dùng bị rối loạn thần kinh cơ nghiêm trọng hoặc chấn thương thể chất.

Ví dụ, một người bị liệt có thể sử dụng BCI cấy vào các tế bào thần kinh cụ thể để lấy lại khả năng kiểm soát các chi một cách chính xác.

BCI được cấy ghép đo tín hiệu trực tiếp từ não, giảm nhiễu từ các mô khác. Tuy nhiên, phương pháp này bộc lộ những rủi ro về phẫu thuật, chẳng hạn như bị nhiễm trùng. Một số BCI cấy ghép giúp giảm nguy cơ này bằng cách đặt các điện cực lên bề mặt não, phương pháp gọi là điện tâm đồ (ECoG).

Trong khi đó, BCI đeo thường cần tới một thiết bị có chứa chất dẫn điện đo hoạt động não có thể phát hiện được trên da đầu. BCI đeo thích hợp cho các mục đích như thực tế ảo tăng cường, chơi game hoặc điều khiển rô bốt công nghiệp.

Hầu hết các BCI đeo sử dụng điện não đồ (EEG) để đo hoạt động điện của não. Một phương pháp mới nổi - có chức năng gần như quang phổ hồng ngoại (fNIRS) - sẽ chiếu ánh sáng cận hồng ngoại qua hộp sọ để đo lưu lượng máu, có thể chỉ ra thông tin đúng như ý định của người dùng.

Để tăng cường tính cơ động, các nhà nghiên cứu đang phát triển BCI sử dụng các phương pháp di động để thu thập dữ liệu — ví dụ, điện não đồ không dây. Những phương pháp này cho phép người dùng vận hành điện thoại thông minh hoặc thiết bị khác trong khi di chuyển tự do.

BCI đã tiến triển tới đâu?

Hầu hết các BCI đều đang trong quá trình thử nghiệm. Các nhà nghiên cứu lần đầu tiên thử nghiệm BCI đeo trên người vào đầu những năm 1970 và cấy BCI vào người lần đầu tiên vào cuối những năm 1990. 

Nghiên cứu BCI đã tăng lên đáng kể trong thế kỷ 21 dẫn đến việc xuất bản hàng nghìn bài báo nghiên cứu. Theo một công ty BCI hàng đầu, chưa đến 40 người trên toàn thế giới đã cấy BCI, tất cả đều là thử nghiệm. 

Một trong những trở ngại chính đối với sự phát triển BCI là mỗi người phát ra các tín hiệu não riêng biệt. Một vấn đề khác nữa là khó khăn trong việc đo lường các tín hiệu đó.

Về mặt lịch sử, nghiên cứu BCI tập trung vào các ứng dụng y sinh, chẳng hạn như giúp đỡ những người bị tàn tật do đột quỵ, chấn thương thể chất hoặc rối loạn thần kinh. 

Vào tháng 4 năm 2021, một thiết bị sử dụng tai nghe điện não đồ không dây giúp bệnh nhân đột quỵ lấy lại khả năng kiểm soát cánh tay và bàn tay đã trở thành BCI đeo đầu tiên được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ cấp phép cho lưu thông trên thị trường từ. 

Tuy nhiên, rất nhiều BCI đeo và cấy ghép khác sử dụng trong y tế hiện đang trong quá trình thử nghiệm lâm sàng.

Các nhà nghiên cứu cũng đang phát triển các ứng dụng BCI trong quân sự. Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia Mỹ đã sử dụng BCI để hỗ trợ phát hiện xem khi nào thì phi công và kiểm soát viên không lưu có nhiều khả năng mắc sai lầm hơn. 

Lầu Năm Góc cũng đã tài trợ cho nghiên cứu về BCI để điều khiển máy bay không người lái mà không cần sử dụng tới tay. Cục Hàng không Liên bang Mỹ đã xem xét cách chứng nhận về mặt y tế cho các phi công, một ngày nào đó, có thể sử dụng BCI để điều khiển máy bay.

Những nguy cơ nào có thể xảy ra?

Một số nhà nghiên cứu đã lưu ý tới các tác động pháp lý và an ninh có thể xảy ra với BCI. Ví dụ, các cuộc tấn công mạng là một mối quan ngại hiện hữu vì tin tặc có thể sử dụng phần mềm độc hại để đánh cắp dữ liệu tín hiệu não được lưu trữ trên điện thoại thông minh. 

Bộ Thương mại Mỹ hiện đang xem xét liệu xuất khẩu BCI có thể gây ra những lo ngại về an ninh quốc gia hay không. Ví dụ, các đối thủ nước ngoài có thể có được lợi thế về quân sự hoặc tình báo. Quyết định của họ có thể ảnh hưởng đến cách công nghệ được sử dụng và chia sẻ ở nước ngoài.

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng đã cân nhắc tới những tác động về mặt xã hội và đạo đức của BCI. 

Chi phí để trang bị BCI (loại đeo) ước tính có giá từ hàng trăm đến hàng nghìn đô la, điều này có thể dẫn đến khả năng tiếp cận không bình đẳng. Việc học cách sử dụng một số loại BCI đòi hỏi phải được đào tạo, điều này có thể gây gánh nặng cho người dùng. 

Các nhà nghiên cứu cũng cảnh báo rằng việc dịch các tín hiệu não sang giọng nói bằng BCI có thể gây hại nếu nó không chính xác.