Từ khoa học viễn tưởng đến hiện thực: Lời hứa về giao diện máy tính thần kinh và não-máy tính (BCI)

Sẽ đến lúc suy nghĩ của bạn sẽ là hoạt động duy nhất bạn cần để hoàn thành công việc.

Bạn đã bao giờ quá bận rộn với công việc đến mức không muốn cử động cơ bắp chưa? Bạn không sẵn sàng sử dụng giọng nói của mình vì bạn cảm thấy các ý tưởng sẽ bay mất khi bạn làm vậy.

Vậy, bạn sẽ làm gì khi đột nhiên ước những bài hát yêu thích của mình được phát vào lúc đó nhưng lại cảm thấy quá lười để nhấc điện thoại lên hoặc gọi cho Siri để bật danh sách phát của mình?

Giá như suy nghĩ của bạn có thể ra lệnh, phải không?

Ở đây, bạn đang nghĩ: "Siri, hãy phát bài 'Easy on Me' của Adele cho tôi" và vài giây sau, âm thanh sẽ tràn ngập không gian làm việc của bạn. Sau đó, bạn nghĩ, "Không, quá thấp. Siri, tăng âm lượng lên 10" và âm lượng sẽ được điều chỉnh để phù hợp hoàn hảo với suy nghĩ của bạn.

Bộ não của bạn tự xử lý các mệnh lệnh mà không cần bất kỳ nỗ lực nào từ miệng. Tôi đoán đó có thể được coi là một bước đột phá lớn trong lịch sử khoa học thần kinh — hoặc có thể là không!

Chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu xem điều này có ý nghĩa gì đối với thế giới.

Chính xác thì máy tính thần kinh là gì?

Điện toán thần kinh là một nhánh của khoa học thần kinh liên quan đến việc kiểm tra các mô hình và hoạt động của não. Đây là một lĩnh vực con của khoa học thần kinh nhận thức, nghiên cứu một cách khoa học các cơ chế sinh học và phản ứng của não đối với những trải nghiệm khác nhau.

Thuật ngữ này áp dụng cho quá trình đọc, phân tích và giải thích các hoạt động của não bằng cách sử dụng các cảm biến não và khung hình ảnh để kiểm tra cách não của chúng ta phản ứng với những cảm xúc khác nhau. Điều này thường được thực hiện thông qua việc sử dụng Thiết bị Giao diện Não-Máy tính.

Trong trường hợp này, khuôn khổ này được gọi là "bộ ba", một quá trình gồm 3 bước gồm đánh giá cảm xúc, vận động giác quan và đánh giá ý nghĩa-kiến thức.

Với sự ra đời của Al, các nhà thần kinh học đã đạt được một cột mốc mới với các nghiên cứu về hoạt động của não.

Sự trỗi dậy của điện toán thần kinh

Bạn có bao giờ tưởng tượng rằng một ngày nào đó, nội dung suy nghĩ của bạn có thể được đọc bởi các thiết bị không?

Khoa học viễn tưởng? Chắc chắn! Tại sao không? Chúng tôi thấy rất nhiều điều đó. Nhưng thực tế? Điều đó gần như không thể (hoặc chúng tôi nghĩ vậy). Máy phát hiện nói dối là những người đọc được suy nghĩ nhiều nhất, nhưng chúng không bao giờ có thể phát hiện ra suy nghĩ của bạn từng chữ một.

Tuy nhiên, công nghệ dường như luôn khiến chúng ta kinh ngạc theo thời gian bởi công nghệ mà chúng ta từng nghĩ chỉ tồn tại trong phim đang ở ngay đây!

Việc sử dụng các thiết bị điều khiển bằng sóng não để đọc suy nghĩ bắt đầu từ việc phát minh ra Điện não đồ (EEG) vào những năm 1900. Lịch sử kể rằng nhà tâm thần học người Đức, Hans Berger, đã tạo ra bản ghi não EEG đầu tiên trong phẫu thuật thần kinh.

Những thiết bị này, được trang bị cảm biến, chủ yếu được sử dụng để theo dõi và ghi lại hoạt động não của bệnh nhân. Khi được đặt trên da đầu của bạn, các cảm biến sẽ thu các tín hiệu điện do não tạo ra và có thể giải thích được.

Khoảng năm 2008, EEG tập trung vào người tiêu dùng đã được thương mại hóa để sử dụng công cộng. Thần kinhSky Và cảm xúc —cả hai công ty công nghệ — đều nằm trong số những người tham gia sớm vào lĩnh vực này khi họ phát hành tai nghe EEG với hứa hẹn tạo ra các trò chơi điện tử điều khiển bằng trí óc.

Hơn nữa, nó bắt đầu được thử nghiệm trong các lĩnh vực khác ngoài trò chơi điện tử, như cách nó có thể được sử dụng để điều khiển điện thoại của bạn hoặc các hoạt động khác của các công ty như iBrain Và ngân nga .

Cứu trợ từ công nghệ giao diện não-máy tính

Các công ty đổi mới và tiên tiến như Meta và Neuralink đã ghi nhận nghiên cứu của họ về Giao diện máy tính-não (BCI) - một công nghệ có thể chọn suy nghĩ trực tiếp từ tế bào thần kinh não và chuyển chúng thành lời nói. Công nghệ này sử dụng thuật toán AI để đọc hoạt động của não và giải mã cảm xúc thành lời nói.

Từ năm 2017 đến 2019, Meta bắt đầu tài trợ nghiên cứu công nghệ này . Tính đến tháng 3 năm 2022, các nhà nghiên cứu của UCSF do Nature Neuroscience tài trợ đã đạt được khả năng giải mã từ não thành văn bản với tỷ lệ lỗi trung bình thấp tới 3% khi thử nghiệm với từ vựng lên tới 300 từ—một tiến bộ vượt bậc so với các nghiên cứu trước đây.

Đồng thời, Neuralink của Elon Musk đã đạt được nhiều tiến bộ với các sợi siêu mỏng linh hoạt có thể được cấy trực tiếp vào não, cho phép người vận chuyển điều khiển các thiết bị/thiết bị bằng suy nghĩ của họ. Điều này đã được thử nghiệm trên người bị liệt.

Công nghệ này đã được những bệnh nhân bị liệt rất hoan nghênh, những người cần lấy lại khả năng kiểm soát tốt cuộc sống của mình. Neuralink đã bắt đầu thử nghiệm các sợi não trên người bị liệt.

Nghiên cứu trường hợp về điện toán thần kinh

Mặc dù khái niệm công nghệ này nghe có vẻ hơi mới nhưng điện toán thần kinh đã ở giai đoạn nghiên cứu và phát triển trong nhiều năm và các thiết bị bay thử nghiệm đã được sản xuất.

Khả năng đọc suy nghĩ và các thiết bị điều khiển bằng sóng não là vô tận. Các nhà khoa học tiếp tục tìm cách tích hợp chúng vào cuộc sống của chúng ta, thử nghiệm trên nhiều lĩnh vực khác nhau với khả năng sử dụng các thiết bị EEG và BCI không xâm lấn.

Nhiều thí nghiệm trong số này thường là các thủ tục nhằm giúp đỡ những người khuyết tật về thể chất và tinh thần truyền đạt nhu cầu của họ và giành được quyền kiểm soát cuộc sống của họ.

Đột phá tại Trung tâm Trí tuệ Nhân tạo lấy con người làm trung tâm GrapheneX-UTS: Thế giới không còn xa lạ với những trường hợp bệnh nhân không nói được do bệnh tật, liệt, đột quỵ hoặc đơn giản là bẩm sinh đã như vậy. Vì vậy, lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà nghiên cứu tại Trung tâm trí tuệ nhân tạo lấy con người làm trung tâm GrapheneX-UTS, Đại học Công nghệ Sydney, phát minh ra một thiết bị cầm tay không xâm lấn có thể dịch suy nghĩ thành lời nói, nó được coi là một bước đột phá trong điện toán thần kinh. .

Tuy nhiên, vào thời điểm đó, độ chính xác vẫn còn nhiều nghi vấn, nhưng với mục tiêu ban đầu đã đạt được, sẽ chỉ mất thêm nhiều năm phát triển để tăng xếp hạng độ chính xác của nó. Chúng tôi đã thấy Meta và Neuralink đảm nhận nhiệm vụ này với BCI và các luồng điện tử.

Điện toán thần kinh ngày càng phát triển cũng giúp khả năng giao tiếp trơn tru giữa con người và máy móc, có thể là các thiết bị, robot hoặc cánh tay giả của chúng ta.

Sự kiện khởi động FIFA World Cup 2014: Lịch sử của các thiết bị điện toán thần kinh và điều khiển bằng não để lại dấu ấn đáng chú ý tại FIFA World Cup 2014 khi lần đầu tiên sự kiện khai mạc mang tính biểu tượng cho giải đấu được dẫn dắt và hoàn thành bởi một người đàn ông bị liệt hai chân sử dụng công nghệ hỗ trợ di chuyển tiên tiến—bộ xương ngoài do não điều khiển.

Công nghệ này, do Dự án Đi lại lần nữa , một phát minh hợp tác của hơn 100 nhà khoa học trên khắp thế giới, sử dụng một bộ điện cực không xâm lấn để đọc tín hiệu não từ người bị liệt và truyền chúng đến bộ xương ngoài nhẹ kích hoạt các chuyển động giúp người đàn ông hoàn thành cú khởi động thành công .

Ian Burkhart bị liệt đã lấy lại được khả năng vận động: Cùng năm diễn ra sự kiện khai mạc FIFA World Cup, giám đốc Trung tâm Điều hòa thần kinh, Đại học Bang Ohio, Tiến sĩ Ali Rezai, đã thực hiện một bài tập phẫu thuật thay đổi cuộc sống về Ian Burkhart, 26 tuổi, bị liệt tứ chi.

Cuộc phẫu thuật bao gồm việc cấy một vi mạch nhỏ 4 x 4 mm vào vỏ não vận động của Burkhart, được sử dụng cùng với một ống bọc điện và các thuật toán được tạo ra có mục đích. Điều này cho phép các cảm biến kích hoạt suy nghĩ của anh ấy để điều khiển bàn tay và ngón tay trong khi bỏ qua tủy sống bị tổn thương. Đó đã là một thành công.

Đây không phải là ca cấy ghép não thành công duy nhất trong lịch sử điện toán thần kinh; một người đàn ông bị liệt từ vai trở xuống cũng có thể lấy lại quyền kiểm soát các cơ bị liệt của mình bằng cách bắc cầu nối tủy sống bị thương bằng cấy ghép hai mảng điện cực 96 kênh cỡ aspirin vào vỏ não vận động của anh ta.

Những bước tiến đáng chú ý khác: Các thiết bị EEG và BCI đang góp phần rất lớn vào việc cải thiện chất lượng cuộc sống cho người khuyết tật.

Nhưng chúng ta không thể nói rằng các thiết bị điều khiển bằng não và đọc được suy nghĩ chỉ dành cho người bệnh và người khuyết tật. Những thiết bị này cũng có thể được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ/hoạt động khác vì lợi ích của mọi người:

• BBC và This Place đã hợp tác để tạo ra một tai nghe đọc được suy nghĩ cho phép người dùng điều khiển BBC iPlayer với những suy nghĩ của họ—tạm biệt những chiếc điều khiển từ xa.
• Một nhóm do Phó Giáo sư tại Trường Khoa học và Công nghệ Hội tụ KU-KIST, Đại học Hàn Quốc dẫn đầu, Suk-Won Hwang, phát triển Kính điện tử .

Kính mắt nguyên mẫu này được tạo thành từ các cảm biến điện cực linh hoạt nằm giữa tai và mắt của người đeo. Đầu tiên, các điện cực bao gồm một điện não đồ để theo dõi hoạt động điện của não và Điện nhãn đồ (EOG) để theo dõi chuyển động của mắt và truyền cả hai từ kính đến một thiết bị để xử lý và giải thích.

Chiếc kính này có thể dùng để theo dõi sức khỏe tinh thần của người đeo, giúp họ điều khiển trò chơi bằng mắt và bật, tắt chế độ kính râm khi người đeo có nhu cầu.

• Nissan và NASA đang hợp tác để xây dựng công nghệ xe robot tự lái mang tên Tâm trí có thể đọc, theo dõi và đo lường hoạt động não bộ của người lái xe để biết liệu họ có tỉnh táo lái xe hay không.

• Trong một tình tiết thú vị, vào năm 2013, NASA đã nảy ra ý tưởng điên rồ là sử dụng BCI để điều khiển máy thám hiểm hành tinh . Cùng với các nhà khoa học từ Đại học Essex, họ đã khởi động dự án điều khiển tàu vũ trụ ảo bằng ý nghĩ.

  
  

• MỘT Cuộc đua máy bay không người lái trí tuệ Cuộc thi được tổ chức vào năm 2016 bởi các nhà khoa học thần kinh tại Đại học Florida, một cuộc thi yêu cầu phi công điều khiển máy bay không người lái của họ về đích bằng cách sử dụng trí óc của họ.

Và danh sách cứ tiếp tục dài.

Nhưng giống như mọi công nghệ và mọi thứ tồn tại, sẽ luôn có những ưu và nhược điểm cần xem xét.

Những cân nhắc về mặt đạo đức của điện toán thần kinh

Điện toán thần kinh là một công nghệ đã thay đổi cuộc sống, đặc biệt là đối với những người bị liệt, trong nhiều trường hợp, họ đã có thể có được các bộ phận cơ thể robot có thể được điều khiển bằng tâm trí hoặc bỏ qua các chấn thương tủy sống để kích thích cơ thể họ chuyển động thông qua cấy ghép tế bào thần kinh não .

Những người không thể nói chuyện giờ đây có thể truyền đạt cảm xúc của mình cũng như những gì họ muốn/cần và tương tác thông qua các thiết bị đọc được suy nghĩ. Đối với tất cả những người, tổ chức và công ty có khả năng khác mong muốn áp dụng những tiện ích này vào cuộc sống hàng ngày hoặc các lĩnh vực khác nhau của họ, điều đó hoàn toàn có thể đạt được. Nó có thể mang lại sự “dễ dàng” cho một số hoạt động nhất định và có lẽ tạo ra một thế giới yên tĩnh hơn.

Tuy nhiên, việc cấy BCI xâm lấn vào não liên quan đến một thủ tục phẫu thuật gần như quá rủi ro để được xem xét. Bộ não là một cơ quan mỏng manh; tổn thương nó có thể dẫn đến những bất thường về tâm thần hoặc thậm chí chết não.

Như vậy, rủi ro của việc cấy ghép não khiến công nghệ này trở nên xa vời đối với con người có đầy đủ chức năng. Mặt khác, những người bị liệt có thể đặt cược các thủ tục này vì mong muốn có được chất lượng cuộc sống tốt hơn.

Một tình huống tế nhị, nhưng nếu đó là điều cần thiết để họ không bị mắc kẹt trong một thế giới tĩnh tại dưới sự thương xót của người khác thì đó là điều đáng để mạo hiểm.

Đây là lý do tại sao BCI của các công ty như Neuralink và Meta, mặc dù được hình dung là để phục vụ tất cả mọi người và nhiều thứ lặt vặt, nhưng lại hấp dẫn hơn đối với bộ phận người bị liệt trên thế giới vào thời điểm hiện tại.

Vì những lo ngại này, các nhà khoa học đang xem xét lại các phương pháp đọc suy nghĩ không xâm lấn.

Năm ngoái, các nhà nghiên cứu tại Trung tâm trí tuệ nhân tạo lấy con người làm trung tâm GrapheneX-UTS , Đại học Công nghệ Sydney, đã phát minh ra một thiết bị di động giống như chiếc mũ không xâm lấn, có thể dịch suy nghĩ thành lời nói khi đặt trên đầu.

Ngoài ra, các nhà khoa học từ Đại học Texas, Austin, đã phát triển một kỹ thuật không xâm lấn để chuyển những suy nghĩ trong não của một người thành lời nói thực tế bằng cách theo dõi hoạt động của não liên quan đến việc sử dụng các mô hình ngôn ngữ fMRI và Al.

Độ chính xác của các kỹ thuật này là trung bình. Tuy nhiên, với việc đạt được mục tiêu dự định, sẽ chỉ mất thêm nhiều năm phát triển để tăng độ chính xác.

Tuy nhiên, không ai muốn đi lại với một chiếc mũ có dây thò ra ngoài và họ cũng không thể mang theo máy fMRI cả ngày. Do đó, cần có các thiết bị ít rõ ràng hơn, không xâm lấn hoặc BCI xâm lấn ít rủi ro hơn.

Mặc dù thế giới có thể bị tràn ngập bởi các thiết bị điều khiển bằng sóng não có khả năng đọc được suy nghĩ của chúng ta, nhưng điều đó gây ra những lo ngại nghiêm trọng. Một ngày nào đó, giống như mọi ngày, chúng ta sẽ thực hiện các hoạt động với những suy nghĩ thầm lặng trong đầu, nhưng đây là điều đáng buồn: các tổ chức sẽ có thể đọc, giám sát, lưu trữ, truy cập và sử dụng những suy nghĩ này khi cần thiết.

Nghe có vẻ bi thảm nhưng nó đang được tiến hành.

Quyền riêng tư về dữ liệu: Những suy nghĩ trong não hiện là tài sản duy nhất không thể tiếp cận được, nơi an toàn cho quyền riêng tư, những suy nghĩ riêng tư nhất và danh tính cá nhân của chúng ta—không ai có thể truy cập vào tâm trí của chúng ta.

Nhưng với những khám phá và công nghệ gần đây trong khoa học thần kinh, quyền riêng tư nội tại này có thể bị xâm phạm sớm hơn chúng ta biết, khiến chúng ta thực sự dễ bị tổn thương trước các công ty và tổ chức Big Tech.

Nếu chúng ta mất kiểm soát tâm trí, nếu có bất kỳ công ty nào có thể theo dõi suy nghĩ của chúng ta, thì chúng ta còn lại gì cho mình?

Giống như chúng ta có trên internet, các công ty có thể mua và truy cập dữ liệu não bộ của chúng ta để phục vụ mục đích tiếp thị.

Sự hấp dẫn đầu tiên đối với mỗi sản phẩm đều bắt đầu từ bộ não. Bạn có thể không nói được nhưng có thể suy nghĩ chính xác. Hãy tưởng tượng các nhà quảng cáo có thông tin chính xác như chúng ta cảm nhận; khi đó, họ sẽ có thể tiếp thị sản phẩm của mình một cách thực tế không thể cưỡng lại được.

Các thiết bị điện toán thần kinh và đọc suy nghĩ sẽ cung cấp dữ liệu não bộ trên quy mô lớn và điều này cũng rất bất lợi cho chúng ta.

Hãy nghĩ về nó; ngoài quảng cáo hấp dẫn, bạn còn an toàn đến mức nào?

Bộ não là nơi chứa đựng tất cả bí mật của bạn: mật khẩu, vị trí, khoản đầu tư, số tiền bạn sở hữu, nơi bạn lưu trữ tài sản của mình, v.v. Một vụ hack dữ liệu não sẽ đồng nghĩa với một tổn thất quá lớn không thể chịu đựng được.

Lập luận của một số nhà khoa học thần kinh rằng khả năng lạm dụng máy tính thần kinh và đọc suy nghĩ là rất lớn nên cần phải sửa đổi luật nhân quyền để bảo vệ tất cả chúng ta là có căn cứ.

Bởi vì công nghệ này có khả năng can thiệp vào các quyền cơ bản nhất của chúng ta nên luật pháp hiện hành chưa được trang bị đầy đủ để cứu vãn tình hình; chúng ta cần một “luật tư duy” mới để bảo vệ chúng ta.

Vì vậy, nhìn chung, thách thức lớn nhất của chúng tôi là quyền riêng tư và an toàn!

Tương lai là gì?

Một thế giới yên tĩnh. Có lẽ những gì chúng ta cần? Hoặc có thể không.

Elon Musk và công ty của ông, Neuralink, đã đi đầu trong việc thúc đẩy khái niệm điện toán thần kinh vượt xa ý tưởng rằng nó chỉ giúp ích cho những người bị liệt.

Đối với Musk, nó sẽ đưa những tương tác mang tính khái niệm lên một tầm cao mới, nơi lời nói và cuộc trò chuyện không cần phải diễn đạt bằng lời mà chỉ cần suy nghĩ. Anh ấy gọi đó là “thần giao cách cảm đồng thuận”, một lĩnh vực mà lời nói của bạn trở nên hoàn toàn không cần thiết.

Bạn có thể bước vào một căn phòng có nhiều người đang trò chuyện nhưng không trò chuyện vì suy nghĩ của họ đang bay vô hình giữa họ. Bây giờ đọc lại thấy có vẻ kỳ lạ. Bài phát biểu của chúng ta sẽ trở thành gì?

Ồ! Tôi biết bạn đang nghĩ gì, "sẽ không bao giờ có ngày nào mà bài phát biểu của chúng ta không cần thiết," và tất nhiên, điều đó có phần đúng.

Nhưng hãy nghĩ mà xem, trước khi điện thoại di động ra đời, liệu có ngày nào chúng ta nghĩ rằng mình sẽ dán mắt vào những thiết bị này đến mức hiếm khi đánh giá cao sự giao tiếp vật lý mà thay vào đó lại bị nhúng vào các cuộc trò chuyện ảo? Tôi không nghĩ vậy.

Khi tất cả những gì bạn cần là suy nghĩ để thực hiện những hoạt động cơ bản nhất như gọi cà phê từ quán cà phê, nhờ bạn bè đưa cho bạn bỏng ngô khi xem phim, truyền đạt lời đề nghị với sếp, trò chuyện bằng lời nói trong một cuộc hẹn hò, v.v., bạn có thể dần dần mất liên lạc với các từ thực tế. Gần như tương tự, chúng ta đang dần mất liên lạc với việc viết trên giấy vì chúng ta muốn gõ vào máy tính, máy tính bảng hoặc điện thoại hơn.

Chà, không thể phủ nhận sự thật là nó nghe cũng khá thú vị. Bạn sẽ không bao giờ phải nói rằng bạn không biết cách diễn đạt bản thân vì tâm trí của bạn sẽ thực hiện tất cả việc diễn đạt cho bạn ở những nơi mà bạn có thể không thể diễn đạt bằng lời nói.

Khái niệm về cảm xúc của bạn sẽ trôi chảy giống như khi bạn cảm nhận được chúng, và cho dù họ có bất bình đến đâu, người nhận của bạn sẽ nhận được thông điệp chính xác với sự sợ hãi, phấn khích, khinh miệt và tất cả những cảm xúc thoáng qua - được truyền tải đúng như bản chất của nó.

Ngoài ra, sự tiến bộ của công nghệ này sẽ loại bỏ rào cản ngôn ngữ. Bất cứ điều gì chúng tôi nghĩ đều có thể được truyền đạt trực tiếp đến người nhận bằng bất kỳ ngôn ngữ nào mong muốn.

Những gì điện toán thần kinh đề xuất cho tương lai vừa đáng lo ngại vừa hấp dẫn, nhưng chúng ta thực sự không thể ngăn công nghệ phát triển và chúng ta cũng không thể ngăn tương lai.

Chúng tôi chỉ hy vọng rằng các biện pháp được đưa ra để giảm thiểu những khuyết điểm trong khi chúng tôi hy vọng điều tốt nhất.