Trong nhiều thập kỷ, điều khiển máy tính bằng suy nghĩ vốn xuất hiện trong các tác phẩm viễn tưởng. Thế nhưng, hiện nay điều đó đang tiến gần tới việc hiện thực hóa. Khoa học viễn tưởng đôi khi có thể là một chỉ dẫn tốt cho ta nhìn thấy tương lai.
Trong bộ phim Nâng cấp (Upgrade – 2018), nhân vật chính Grey Trace bị bắn vào cổ. Vợ anh bị bắn chết. Lúc tỉnh dậy, Trace phát hiện ra rằng anh không chỉ mất vợ mà còn phải đối mặt với một tương lai mình bị liệt cả tứ chi, phải ngồi xe lăn. Anh được cấy một chip máy tính có tên là Stem được thiết kế bởi một nhà phát triển công nghệ nổi tiếng, giúp anh di chuyển được. Stem hóa ra là trí tuệ nhân tạo (AI) và có thể “nói chuyện” với anh theo cách mà không ai khác có thể nghe thấy. Nó thậm chí chiếm được cả quyền kiểm soát cơ thể anh.
Cấy ghép thiết bị điện tử vào não
Nâng cấp là một bộ phim kinh dị hành động cơ thể hành động trên mạng năm 2018 được viết và đạo diễn bởi Leigh Whannell và có sự tham gia của Logan Marshall-Green, Betty Gabriel và Harrison Gilbertson. Việc trở thành một “cyborg” (người được cấy ghép con chip điện tử vào người để thực hiện được chức năng hay tác vụ nào đó) vào năm 2019 trên thực tế ít kịch tính hơn nhiều, nhưng vẫn vô cùng kỳ diệu.
Vào năm 2012, là một phần trong chương trình nghiên cứu do Jennifer Collinger, nữ kỹ sư y sinh Đại học Pittsburgh dẫn dắt và được Cơ quan nghiên cứu và phát triển công nghệ cấp cao trực thuộc Bộ Quốc phòng Mỹ (DARPA) tài trợ, Jan Scheuermann trở thành một trong số ít người được cấy ghép giao diện não-máy tính. Người phụ nữ 53 tuổi này bị liệt tứ chi do ảnh hưởng của chứng rối loạn thoái hóa.
Bà được gắn hai dây cáp vào các hốc giống như cái hộp trong đầu, và các dây cáp được kết nối với thứ trông giống như bảng điều khiển trò chơi điện tử video. Với giao diện não-máy tính này, Scheuermann dùng ý nghĩ điều khiển cánh tay robot ở mức đủ để bà có thể tự ăn chocolat. 3 năm sau, bà điều khiển bay thành công một chiến đấu cơ trong môi trường máy tính mô phỏng thực tế.
DARPA đã tài trợ cho nghiên cứu về các giao diện này từ thời thập niên 1970, và giờ muốn tiến gần hơn một bước đến việc đạt được loại thế giới như mô tả trong bộ phim Nâng cấp. Mục tiêu của chương trình Công nghệ Thần kinh Phi Phẫu thuật Thế hệ Tiếp theo (N3) được đưa ra đầu năm nay là phải tìm ra cách để giao diện đó hoạt động mà không cần đến điện cực, dây cáp hay việc phẫu thuật não.
Tiến sĩ Al Emondi, người quản lý chương trình, đặt yêu cầu cho các nhà khoa học từ 6 viện nghiên cứu hàng đầu của Mỹ là phải phát triển được phần cứng có khả năng đọc được ý nghĩ của con người mà không cần cấy hẳn vào trong đầu, và phải đủ nhỏ để gắn vào mũ bóng chày hoặc thiết bị gắn bên ngoài đầu.
Trong cách tiếp cận được so sánh với thần giao cách cảm – hay việc tạo ra “một giao diện não-máy tính thực sự”, theo Emondi – thiết bị này phải hoạt động đối lưu, tức là có khả năng truyền thông tin trở lại não theo hình thức mà não bộ hiểu được. Emondi cho thời hạn chỉ có 4 năm để các nhà khoa học đem công nghệ mới từ phòng thí nghiệm thử nghiệm trên người.
Trong thực tế thì ngay cả kế hoạch của Elon Musk, theo đó muốn có giao diện não-máy tính kiểu như trong phim Nâng cấp – gọi là Neuralink – vẫn đòi hỏi phải có cuộc phẫu thuật đầy rủi ro để cấy chip vào não, kể cả khi không dùng đến dây nối mà thay thế bằng phương thức kết nối không dây. “Khả năng thực sự làm thay đổi thế giới không thường xuyên xảy ra trong sự nghiệp mỗi người”, Emondi nói. “Nếu làm được một giao diện thần kinh phi xâm lấn là chúng ta đã mở ra cánh cửa cho một hệ sinh thái hoàn toàn mới, thứ cho đến giờ vẫn chưa hề tồn tại”.
Ứng dụng công nghệ vào cuộc sống
Jacob Robinson, kỹ sư điện và máy tính tại Đại học Rice, Houston (Texas) và là nhà nghiên cứu chủ chốt của một trong các nhóm, cho biết: “Ứng dụng phổ biến nhất của giao diện này phục vụ những người mất khả năng cử động cánh tay và bị liệt các chi cùng phần ngực, hoặc những người bị liệt chân cùng phần ngực.
Sau đó, hãy tưởng tượng là nếu chúng ta có thể dùng công nghệ này để giao tiếp với máy móc mà không phải tiến hành phẫu thuật, thì đó là ta đã mở rộng việc ứng dụng công nghệ này cho cả những người tuy cơ thể vẫn hoạt động bình thường nhưng muốn có thể giao tiếp với các thiết bị nhanh chóng hơn”.
Một số nhà nghiên cứu khác cho rằng niềm đam mê của chúng ta đối với các giao diện não-máy tính mang ý nghĩa sâu xa hơn. Michael Wolmetz, trưởng nhóm nghiên cứu trí tuệ con người và máy móc tại Phòng Thí nghiệm Vật lý Ứng dụng Đại học Johns Hopkins (JHU) ở Laurel thuộc bang Maryland, phát biểu: “Cách duy nhất mà con người đã tiến hóa để giao tiếp với thế giới là thông qua cơ thể, cơ bắp và giác quan, và chúng ta làm khá tốt chuyện này. Tuy nhiên, đó cũng là giới hạn căn bản về khả năng giao tiếp của chúng ta với thế giới. Và cách duy nhất để vượt ra khỏi giới hạn đó là tìm được cách để giao tiếp thẳng với thế giới bên ngoài bằng bộ não”.
Sự phát triển của Internet, GPS, trợ lý ảo như Siri của Apple và nay là AI, tất cả đều đã được tăng tốc nhờ những khoản tiền DARPA đầu tư. Việc DARPA tài trợ cho hoạt động nghiên cứu về giao diện não-máy tính cho thấy đây có thể là công nghệ làm thay đổi cuộc chơi, tương tự như những thứ trên. Nhưng đây không phải là thứ duy nhất. Neuralink của Musk chỉ là một trong số nhiều dự án bị thu hút bởi tiềm năng của giao diện não-máy tính.
Các công ty công nghệ lớn, trong đó có Intel, cũng đang tích cực trong lĩnh vực này. Và có những phần thưởng tuyệt vời cho những ai có thể tạo bước đột phá – thị trường trong mảng công nghệ thần kinh dự kiến có trị giá 13,3 tỷ USD vào năm 2022. Giao diện não-máy tính não đạt được tới mức như ngày nay là nhờ vào việc hồi thập niên 1800, các nhà khoa học đã cố gắng tìm hiểu hoạt động điện được phát hiện trong não động vật.
Vào thập niên 1920, Hans Berger đã phát triển máy ghi điện não đồ (EEEG) để phát hiện hoạt động điện từ bề mặt hộp sọ của con người và ghi lại nó. Năm mươi năm sau, nghiên cứu của nhà khoa học máy tính Jacques Vidal tại Đại học California Los Angeles (UCLA) đã đưa ông đến với thuật ngữ “giao diện não-máy tính”.
Các nhà khoa học sau đó đã phải chờ tới khi máy tính được phát triển đủ mạnh, cùng sự xuất hiện của trí tuệ nhân tạo và công nghệ nano, để hiện thực hoá được viễn kiến của mình. Năm 2004, một bệnh nhân bị liệt tứ chi được cấy ghép giao diện máy tính tiên tiến đầu tiên. Người này bị đâm, rồi liệt người từ cổ trở xuống. Việc cấy ghép cho phép ông chơi bóng bàn trên máy tính chỉ bằng cách nghĩ về nó.
Những thách thức cần vượt qua
Tuy đã đạt những thành công như vậy, nhưng vẫn còn tồn tại những vấn đề. Robinson nói: “Chất lượng thông tin mà bạn có thể truyền tải bị giới hạn bởi số lượng các kênh. Các giao diện đòi hỏi phải khoét lỗ trên hộp sọ để đặt điện cực tiếp xúc trực tiếp với não. Thiết bị được gắn vào não thì chỉ hoạt động trong một khoảng thời gian nhất định, rồi sẽ bị cơ thể bạn đào thải; hoặc nếu thiết bị kết nối không thành công thì sẽ rất khó lấy chúng ra”.
Để đạt được giao diện hoạt động mà không cần phẫu thuật não, các nhóm của Emondi đang tìm hiểu khả năng tổng hợp các kỹ thuật như siêu âm, từ trường, điện trường và ánh sáng để đọc suy nghĩ của chúng ta và/ hoặc viết lại các suy nghĩ đó. Trong số các vấn đề cần giải quyết có việc cần làm thế nào để ta phân biệt được hoạt động thần kinh hữu ích với các dạng tiếng ồn khác mà não bộc phát ra.
Thiết bị này cũng cần phải có khả năng tiếp nhận được tín hiệu thông qua hộp sọ và da đầu. David Blodgett, nhà điều tra chính của nhóm nghiên cứu từ Phòng Thí nghiệm Vật lý ứng dụng của Đại học Johns Hopkins, bình luận: “Nói đến chuyện hình ảnh được phát đi thông qua môi trường tán xạ, thì từng milimet trong hộp sọ tương đương với hàng chục mét trong đại dương và hàng km trong bầu khí quyển, nếu xét về mức độ phức tạp mà bạn phải đối diện”.
Một số nhóm đang xem xét tới điều mà Emondi gọi là “phẫu thuật xâm lấn chi tiết”. Emondi lập luận: “Tuy nhiên, chúng tôi vẫn tin rằng chúng tôi có thể lấy được những thông tin rất hữu ích. Bạn vẫn có thể đặt thứ gì đó vào bên trong cơ thể, nhưng không phải là bằng các biện pháp phẫu thuật. Điều này có nghĩa là bạn phải nuốt một thứ gì đó, hoặc tiêm, hoặc phun nó lên mũi”.
Một nhóm nghiên cứu đang cân nhắc khả năng để các hạt nano hoạt động như các “máy biến năng nano” khi chúng được đưa đến vị trí cần đến trong não. Đây là những hạt rất nhỏ, với bề rộng chỉ bằng tiết diện sợi tóc người, và chúng có thế biến đổi năng lượng từ ở bên ngoài thành tín hiệu điện tới não và ngược lại. Một nhóm khác đang cân nhắc việc dùng virus để tiêm ADN vào các tế bào, làm thay đổi chúng để khiến chúng đảm nhiệm vai trò tương tự.
Nếu đạt được các kỹ thuật này, năng lực hoạt động của giao diện “xâm lấn chi tiết” cần phải tương thích với một con chip được phẫu thuật cấy vào cơ thể. Tiếp đến là thách thức trong việc lấy thông tin từ thiết bị, chuyển tới máy tính và đưa ra phản ứng phù hợp ngay lập tức. Emondi nói: “Nếu bạn đang sử dụng chuột với máy tính, thì khi nhấp chuột bạn sẽ phải đợi một giây để nó làm việt, mà như thế thì công nghệ sẽ không bao giờ triển khai được. Vì vậy, chúng tôi phải làm một cái gì đó đạt được tốc độ siêu nhanh”.
Các giao diện cần phải có “độ phân giải cao” và đủ “băng thông” hoặc các kênh liên lạc để điều khiển được một thiết bị bay drone thực sự thay vì chỉ là cử động cánh tay robot. Nhưng ngay cả khi chúng ta có thể làm điều đó thì chính xác là chúng ta sẽ giao tiếp như thế nào? Bằng lời hay bằng hình ảnh? Chúng ta có thể nói chuyện với bạn bè hoặc thanh toán hóa đơn trực tuyến được không? Bao nhiêu phần trong những thứ này sẽ là có tính riêng biệt, phù hợp cho từng cá nhân? Không ai thực sự biết câu trả lời cho những câu hỏi đó, bởi chưa hề có quy tắc nào được viết ra.
Patrick Ganzer, đồng điều tra viên của dự án tại Battelle, nói: “Tất cả các giao diện mới đều cần phải qua quá trình thực hành mới trở nên quen thuộc được. Khó nói được giao diện não-máy tính mới này sẽ dễ sử dụng tới mức nào. Chúng tôi không muốn người dùng phải học hàng trăm quy tắc. Một lựa chọn hấp dẫn là để phần đầu cuối từ giao diện não-máy tính của người dùng “nói chuyện” với một thiết bị bán tự động.
Người dùng sẽ không cần phải điều khiển mọi hành động đơn lẻ mà chỉ cần thiết lập “quy trình chuyển động” trong hệ thống máy tính này”. Emondi còn đi xa hơn thế. “Do AI trở nên tốt hơn, các hệ thống chúng ta đang hợp tác sẽ trở nên tự động hơn. Tùy thuộc vào nhiệm vụ, chúng ta có thể chỉ cần nói, “Tôi muốn quả bóng kia”, thế là robot tự biết đi lấy nó về.” Tuy nhiên, bộ phim “Nâng cấp” có thể đã nêu ra một vấn đề; đó là chính xác mà nói thì ai là người kiểm soát?
Có một vài manh mối
Jennifer Collinger phân tích: “Cho đến nay, hầu hết các giao diện não-máy tính đều trích xuất chuyển động chi tiết hoặc các thông tin liên quan đến cơ bắp từ hoạt động của não, ngay cả khi người dùng đang nghĩ xa hơn về mục tiêu của họ. Chúng ta có thể phát hiện trong hoạt động não được rằng não muốn di chuyển một vật thể theo hướng nào đó khi não muốn bàn tay phải nắm lại hay di chuyển về hướng mà não muốn tay có thể cầm nắm, nhấc vật thể đó lên.
Người dùng không cần phải suy nghĩ tới các từ như “bên phải”, “phía trước”, “bên dưới”. Hiện ta vẫn còn phải xem liệu bất kỳ công nghệ nào được thực hiện từ N3 có cho phép người dùng tiến hành nhiều nhiệm vụ cùng một lúc hay không”. Có một câu hỏi thậm chí còn căn bản hơn: Chưa từng có ai, nếu là người có khả năng hoạt động thể lực bình thường, chọn được cấy một giao diện để chơi trò chơi điện tử video như Fortnite hoặc mua sắm trực tuyến – và không ai biết liệu hành vi của họ đối với một giao diện có khác đi hay không, hoặc có thay đổi hay không so với khi con chip được gắn trong chiếc mũ bóng chày.
Những rắc rối về ứng xử đạo đức là rất lớn. Emondi cho biết: “Những lợi ích đến từ công nghệ đó phải lớn hơn những rủi ro. Thế nhưng nếu bạn không cố gắng lấy lại một số chức năng mà bạn đã mất thì đó lại là chuyện khác: đó là lý do tại sao cách tiếp cận không xâm lấn lại thú vị đến vậy. Tuy nhiên, chỉ vì nó không phải là công nghệ xâm lấn không có nghĩa là bạn không gây hại cho giao diện thần kinh cá nhân – vi sóng là thứ không xâm lấn, nhưng chúng không phải là thứ tốt. Cho nên là có những giới hạn. Với siêu âm, bạn phải làm việc trong một mức áp suất nhất định. Nếu đó là điện trường, bạn phải ở trong một số mức năng lượng nhất định”.
Sự phát triển của các giao diện não-máy tính mạnh thậm chí có thể giúp con người sống sót được trong tình huống giả định kỳ quặc về công nghệ, đó là khi trí tuệ nhân tạo vượt qua trí thông minh của con người và có thể tự sao chép. Con người có thể sử dụng công nghệ để nâng cấp bản thân, cạnh tranh với các đối thủ mới này, hoặc thậm chí hợp nhất với một AI nào đó, điều mà Elon Musk đã nói rõ trong phần chào hàng của mình đối với Neuralink.
Wolmetz kết luận: “Các hệ thống AI của chúng ta đang ngày càng tốt hơn. Và có một câu hỏi là thời điểm nào sẽ là lúc con người trở thành mắt xích yếu nhất trong các hệ thống mà chúng ta sử dụng. Để có thể theo kịp tốc độ đổi mới về trí tuệ nhân tạo và máy học, chúng ta rất có thể cần phải giao tiếp trực tiếp với các hệ thống này”. Cuối cùng, có thể điều đó không tạo ra bất kỳ khác biệt nào. Ở cuối bộ phim “Nâng cấp”, Stem chiếm quyền kiểm soát hoàn toàn tâm trí và cơ thể của Grey. Ý thức của người thợ máy rơi vào trạng thái mê man, trong đó anh không bị liệt và vợ anh vẫn còn sống.
