Điều Khiển Các Thiết Bị Bằng Trí Óc

14 Tháng Năm 20183:51 CH(Xem: 372)

Điều khiển các thiết bị bằng trí óc

Hà Dương Cự/Người Việt

blank
Dùng trí óc điều khiển máy tính. (Hình: etsu.edu)

Theo tờ Scientific American, ông Dennis Degray, một người bị tê liệt từ cổ xuống, có thể di chuyển con trỏ (cursor) trên màn hình máy tính chỉ bằng cách nghĩ tới nó thôi.

Ông Degray là một người đang được thử nghiệm trong một lãnh vực rất mới, gọi là giao diện bộ óc-máy tính (brain-computer interface). Để có thể điều khiển con trỏ, ông Degray tưởng tượng là bàn tay đang đặt trên một quả bóng và ông ta cố đưa quả bóng về bốn phía, trái, phải, trước và sau. Sau nhiều ngày tháng làm việc với máy tính ông ta đã có thể “đánh máy” chín chữ rưỡi trong một phút.

Vậy thì giao diện bộ óc-máy tính là gì và có những ứng dụng ra sao?

Nguyên tắc căn bn ca giao diện bộ óc-máy tính 

Bình thường khi bạn có ý muốn di chuyển con trỏ thì từ óc truyền mệnh lệnh qua dây thần kinh tới tay và bàn tay sẽ làm những cử động vận chuyển con chuột để di chuyển con trỏ trên máy tính. Giao diện bộ óc-máy tính là sự liên lạc trực tiếp giữa bộ óc và những thiết bị bên ngoài, như máy tính, mà không phải qua trung gian như bàn tay và con chuột.

Nói một cách rất tổng quát, thiết bị giao diện bộ óc-máy tính dùng những điện cực nhạy cảm để nắm bắt những tín hiệu phát ra từ bộ óc ra và truyền tới máy tính. Máy tính diễn dịch những tín hiệu đó ra thành mệnh lệnh. Sau đây là hình minh họa nguyên tắc căn bản của giao diện bộ óc-máy tính.

Tiến trình của giao diện bộ óc-máy tính 

Ông Hans Berger, một nhà nghiên cứu về thần kinh người Đức, đã khám phá ra sự hoạt động về điện sinh lý của những tế bào thần kinh trong bộ óc. Năm 1924 ông Berger sáng chế ra điện não đồ (electroencephalography, viết tắt là EEG). Đây là một thiết bị ghi lại những hoạt động về điện của bộ óc. EEG hiện vẫn được dùng nhiều để chẩn bệnh những bệnh liên quan đến bộ óc.

Năm 1973, Giáo Sư Jacques Vidal tại Đại Học UCLA đặt ra chữ giao diện bộ óc-máy tính và viết một bài khảo cứu về vấn đề này. Tuy nhiên vì sự giới hạn của máy tính và sự hiểu biết cũng giới hạn về sinh lý học của bộ óc nên sự phát triển ngành giao diện bộ óc-máy tính rất chậm. Phải tới cuối thập niên 1990 trở về sau mới có một vài thành quả trong lãnh vực này và còn cần nhiều nghiên cứu mới đem công nghệ này thành thực dụng được.

blank
Nguyên tắc căn bản của giao diện bộ óc-máy tính. (Hình: ncbi.nlm.nih.gov

Cách thu nhận tín hiệu phát ra từ bộ óc 

Có hai phương cách để bắt được tín hiệu từ bộ óc, một cách gọi là không xâm nhập (non invasive) và cách thứ hai là xâm nhập (invasive).

Phương cách không xâm nhp: Phương cách không xâm nhập là để sát với da đầu các điện cực của một hệ thống điện não đồ EEG. Thường những điện cực này được gắn vào một màng cao su giống như mũ đi bơi và được chụp lên đầu. Những điện cực này ghi nhận những hoạt động về điện từ những tế bào thần kinh và truyền tới máy tính để diễn dịch.

+Lợi ích của phương cách không xâm nhập: Phương cách này rất đơn giản, không tốn kém, và không có những hậu quả xấu.

+Nhược điểm của phương cách không xâm nhập: Những tín hiệu của tế bào thần kinh rất nhỏ và bộ óc con người có khoảng chừng 85 tỷ tế bào. Do đó đo từ ngoài bộ óc thì khó có thể biết được tín hiệu từ tế bào nào. Một thí dụ để minh họa trường hợp này là bạn ở ngoài một vận động trường. Một khi có một sự việc xảy ra như làm bàn trong bóng đá thì cả hội trường la ó. Khi bạn nghe tiếng la rùm lên như vậy thì bạn biết đại khái có gì đang xảy ra trong hội trường, nhưng bạn không thể nghe được tiếng nói của một cá nhân ngồi trong vận động trường.

Phương cách không xâm nhập cũng vậy, chỉ có thể nhận tín hiệu của một số lớn tế bào thần kinh nên không biết chính xác tín hiệu tới từ tế bào nào.

Phương cách xâm nhp: Phương các xâm nhập là khoan một lỗ nhỏ trên sọ và cho vào trong óc những điện cực để đo những hoạt động về điện sinh lý của các tế bào thần kinh.

+Lợi ích của phương cách xâm nhập: Vì có thể tiếp cận các tế bào nên phương cách này nhận những tín hiệu chính xác hơn và có thể diễn dịch các tín hiệu dễ dàng hơn.

+Nhược điểm của phương cách xâm nhập: Có rất nhiều vấn đề khi đặt một vật lạ vào trong cơ thể. Thí dụ những điện cực gài vào óc cần phải rất nhỏ. Điện cực cần có điện để hoạt động. Nếu dùng pin thì nếu hết pin thì sao? Còn nối dây ra ngoài thì có thể bị nhiễm trùng chỗ đường dây vào. Còn nhiều vấn đề khác nữa.

Huấn luyện máy tính 

Sau khi nhận được tín hiệu từ bộ óc thì máy tinh phải hiểu tín hiệu đó có nghĩa gì. Đây là một vần đề nan giải. Hiện nay máy tính phải được các chuyên gia cùng với người bệnh thử đi thử lại rất nhiều lần mới có thể diễn dịch được trúng ý của người bệnh.

Những ứng dụng của giao diện bộ óc-máy tính 

Hiện tại những ứng dụng của giao diện bộ óc-máy tính phần lớn được chú trọng về y tế. Tuy nhiên vì có nhiều khó khăn nên đa số những ứng dụng của giao diện bộ óc-máy tính vẫn còn trong vòng thử nghiệm. Trên lý thuyết giao diện bộ óc-máy tính có thể giúp cho người bị bệnh liên quan tới não bộ, như bán thân bất toại liên lạc với thế giới bên ngoài hay điều khiển những dụng cụ chung quanh.

Viễn ảnh của giao diện bộ óc-máy tính thì rất nhiều, từ giáo dục tới quảng cáo rồi tới chơi những trò chơi điện tử.

Giao diện bộ óc-máy tính trong tương lai 

Công nghệ giao diện bộ óc-máy tính đang là một lãnh vực rất được nhiều người chú ý vì tiềm năng của nó. Ông Elon Musk, người thành lập các công ty Tesla và SpaceX, vào Tháng Ba, 2017, đã thành lập một công ty mới tên là Neuralink để nghiên cứu về giao diện bộ óc-máy tính.

Lúc đầu Neuralink chuyên về áp dụng giao diện bộ óc-máy tính cho y khoa, nhưng viễn ảnh của ông Musk là kết hợp người với thông minh nhân tạo qua giao diện bộ óc-máy tính. Ông ta cũng tuyên bố là trong vòng bốn năm Neuralink sẽ có một sản phẩm để giúp người bị thương não bộ.

Facebook cũng nhảy vào lãnh vực giao diện bộ óc-máy tính. Chỉ một vài tuần sau khi ông Musk lăng xê Neuralink thì Facebook tuyên bố là đang nghiêu cứu một phương cách để mọi người có thể “đánh máy” chỉ bằng cách nghĩ đến nó thôi. Mục tiêu là có một thiết bị cho phép người dùng “đánh máy bằng óc” được 100 chữ một phút.

Hai năm trước cơ quan DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) của quân đội Hoa Kỳ bắt đầu tài trợ một chương trình với ngân sách $60 triệu để nghiên cứu và phát triển một giao diện với tế bào thần kinh mà có thể cấy dưới da được. DARPA muốn có một giao diện có thể ghi nhận tín hiệu của 1 triệu tế bào thần kinh trong cùng một lúc và cũng có thể kích thích ít nhất là 100,000 tế bào thần kinh. DARPA muốn thiết bị đó nhỏ như một đồng 5 xu, không dây và hoàn thành trong vòng bốn năm.

Braingate là một tổ hợp lớn gồm nhiều trường đại học như Đại Học Stanford và Đại Học Brown và các cơ quan của chính phủ như National Institute of Health và DARPA chuyên nghiên cứu về giao diện bộ óc-máy tính để giúp cho những người bị bệnh về thần kinh có thể hoạt động một cách độc lập được. 
Hà Dương Cự NV

—————-
Nguồn tài liệu: www.ncbi.nlm.nih.govwww.scientificamerican.comwww.etsu.edu

Gửi ý kiến của bạn
Tên của bạn
Email của bạn
Chúng ta có thể tóm tắt bằng một câu ngắn gọn - tất cả bom hạt nhân nổ thì chẳng còn lại gì cả. Theo số liệu thống kê của Liên đoàn Khoa học Mỹ năm 2017, trên thế giới hiện nay đang có 14.900 đầu đạn hạt nhân. Hãy tưởng tượng xem nếu tất cả 14.900 đầu đạn hạt nhân hiện đại cùng khai hỏa thì điều gì sẽ xảy ra?
Một ủy viên của văn phòng bằng sáng chế Hoa Kỳ từng tuyên bố: “ Tất cả mọi thứ có thể được Phát Minh đều đã được Phát Minh ”. Tuy nhiên, điều này chẳng hề đúng!
VANDENBERG AIR FORCE BASE, California (NV) — Công ty SpaceX của ông Elon Musk tối Chủ Nhật, ngày 7 Tháng Mười, đã thành công trong việc lần đầu tiên phóng hỏa tiễn của mình từ giàn phóng ở California và sau đó điều khiển cho tầng 1 đáp xuống an toàn để tái sử dụng.
Vào ngày 18/05/2009, ở độ cao 570km bên ngoài Trái Đất, phi hành gia John Grunsfeld trở thành người cuối cùng chạm tay vào Kính viễn vọng Không gian Hubble. Trước khi quay trở lại buồng khí của Tàu vũ trụ Atlantis ở chặng cuối chuyến du hành không gian đầy vất vả, ông nhắc lại lời nói của huyền thoại tiểu thuyết khoa học viễn tưởng Arthur C Clarke.
Từ rất lâu con người đã có suy nghĩ tạo ra những cỗ máy để giúp đỡ và thay thế con người làm việc, với ý tưởng trong tương lai con người sẽ không phải làm những công việc nặng nhọc và nguy hiểm nữa. Đây thực sự là ý tưởng tuyệt vời, tuy nhiên khi robot hoàn toàn thay thế con người trong việc lao động thì thế giới của chúng ta sẽ ra sao? Liệu nó có tốt đẹp như những gì chúng ta vẫn nghĩ?
Một công ty khởi nghiệp tại thung lũng Silicon, Mỹ đang phát triển một chiếc xe bay tự lái với tham vọng giúp mọi người đều có thể trải nghiệm công việc của phi công. Chiếc xe có tên gọi BlackFly chạy bằng điện, bên trong chỉ gồm một chỗ ngồi. BlackFly sử dụng những động cơ tân tiến nhất nhưng lại có khối lượng siêu nhẹ, do đó sẽ tiêu thụ ít năng lượng hơn với những chiếc xe điện truyền thống.
Trong hầu hết chiều dài lịch sử loài người, chân, tay giả từng được làm cực kỳ thô sơ. Thời Đế chế La Mã, tướng Marcus Sergius làm một bàn tay giả bằng kim loại khi cánh tay ông bị cắt cụt sau trận chiến. Ông cột nó vào cánh tay khi giao tranh với những kẻ thù đáng sợ, trong đó có cả Hannibal, nhưng bàn tay chỉ có tác dụng hơn món đồ phụ kiện tí chút.
Hai danh từ tiếng Anh “rocket” và “missile” vẫn được gọi chung trong tiếng Việt là hỏa tiễn, hay tên lửa nếu muốn tránh phải dùng từ Hán-Việt. Nhưng có sự khác biệt căn bản giữa hai loại ở chỗ rocket là phi đạn không điều khiển dùng động cơ hỏa tiễn; còn missile là một vật bay có điều khiển, dùng động cơ hỏa tiễn và động cơ khác.
Trong khi nhiều người vẫn đang tập trung vào chế tạo xe ô-tô tự lái, thì một kỹ sư đã chế tạo một xe máy tự điều khiển đầu tiên.
Cuộc đua chinh phục không gian trong thời Chiến tranh Lạnh từng đẩy hai siêu cường thế giới vào thế cạnh tranh quyết liệt trong việc khám phá thế giới bên ngoài Trái Đất. Nhưng giờ đây, chúng ta đã có thể bỏ qua những quy tắc truyền thống về công cuộc chinh phục không gian: gần như là cứ có tiền và có một hãng nào đó hỗ trợ là bạn có thể bay vào vũ trụ.
Bảo Trợ