Hail the Judge
Ta chơi xong không trả tiền, vậy đâu có gọi là bán
Các nhà khoa học đang tiến gần hơn đến một thứ dường như không lạc lõng trong phim khoa học viễn tưởng: chân tay sinh học có thể cảm nhận và truyền tải xúc giác đến người dùng của họ. Trong một nghiên cứu mới được công bố trong tuần này, các nhà nghiên cứu đã ra mắt một hệ thống tay sinh học được cho là có thể tái tạo những cảm giác xúc giác phức tạp nhất được thấy cho đến nay. Các nhà khoa học tại Nhóm Nghiên cứu Sinh học vỏ não đã phát triển thiết bị giao diện não-máy tính (BCI) mới lạ, được thử nghiệm bởi các tình nguyện viên bị chấn thương tủy sống.
Qua một loạt thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã có thể dịch và chuyển tiếp các cảm giác gắn liền với chuyển động, độ cong và hướng cho phép các tình nguyện viên thực hiện các nhiệm vụ phức tạp bằng chi sinh học của họ. Các nhà nghiên cứu cho biết thiết bị của họ hiện đã đạt được một cấp độ xúc giác nhân tạo mới.
Đã có một số tiến bộ quan trọng trong công nghệ chân tay giả và sinh học trong những năm gần đây, nhưng những chi này hiện vẫn còn cách rất xa việc xấp xỉ hoàn toàn bản chất phức tạp của xúc giác của con người. Một số nhà khoa học đã bắt đầu sử dụng kỹ thuật kích thích vi mô trong vỏ não (ICMS) của vỏ não cảm giác thân thể để thu hẹp khoảng cách này, vì các thí nghiệm đã chỉ ra rằng kích thích như vậy có thể tạo ra cảm giác xúc giác sống động trên da người. Tuy nhiên, theo nhà nghiên cứu Giacomo Valle, những nỗ lực ban đầu với ICMS chủ yếu tập trung vào việc tái tạo vị trí và cường độ cảm giác. Nhưng có nhiều thứ hơn thế nữa khi cảm nhận một thứ gì đó hơn là chỉ hai khía cạnh đó.
“Mặc dù vị trí và lực tiếp xúc là các thành phần phản hồi quan trọng, nhưng cảm giác xúc giác phong phú hơn nhiều so với điều này, nó còn truyền tải thông tin về kết cấu, đặc tính vật liệu, đường viền cục bộ và về chuyển động của các vật thể trên da. Nếu không có những cảm giác phong phú này, xúc giác nhân tạo sẽ vẫn rất nghèo nàn,” Valle nói với Gizmodo. Trong nghiên cứu mới của họ, được công bố hôm thứ Năm trên tạp chí Science, Valle và nhóm của ông tin rằng họ đã tiến thêm một bước quan trọng với ICMS.
Các nhà nghiên cứu đã tuyển dụng hai người bị chấn thương tủy sống cho các thí nghiệm của họ. Các tình nguyện viên đầu tiên được cấy ghép não ở các vùng cảm giác và vận động của não điều khiển bàn tay và cánh tay. Thông qua các thiết bị cấy ghép này, các nhà nghiên cứu đã ghi lại và sau đó giải mã các kiểu hoạt động điện khác nhau do não của những người tình nguyện tạo ra khi họ nghĩ đến việc sử dụng các chi bị liệt của mình. Sau đó, những người tình nguyện được kết nối với một thiết bị BCI hoạt động như một chi sinh học. Chỉ bằng suy nghĩ của mình, những người tình nguyện có thể điều khiển chi, được trang bị các cảm biến giao tiếp với thiết bị cấy ghép não. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã có thể dịch và gửi những cảm giác phức tạp hơn liên quan đến xúc giác thông qua chi sinh học vào thiết bị cấy ghép não của những người tình nguyện.
“Trong công trình này, lần đầu tiên, nghiên cứu đã vượt ra ngoài bất kỳ điều gì đã được thực hiện trước đây trong lĩnh vực giao diện não-máy tính—chúng tôi đã truyền tải cảm giác xúc giác liên quan đến hướng, độ cong, chuyển động và hình dạng 3D cho một người tham gia sử dụng một chi sinh học được điều khiển bằng não,” Giacomo Valle, nhà nghiên cứu sinh học tại Đại học Công nghệ Chalmers cho biết. “Chúng tôi đã tìm ra cách gõ những ‘tin nhắn xúc giác’ này thông qua kỹ thuật kích thích vi mô bằng cách sử dụng các điện cực nhỏ trong não và chúng tôi đã tìm ra một cách độc đáo để mã hóa các cảm giác phức tạp. Điều này cho phép phản hồi và trải nghiệm cảm giác sống động hơn khi sử dụng tay sinh học.”
Những người tình nguyện không chỉ cảm nhận được những cảm giác nhiều lớp hơn như chạm vào mép của một vật thể mà những cảm giác này còn giống như đến từ chính bàn tay của họ. Đầu vào bổ sung dường như cũng giúp những người tình nguyện thực hiện các nhiệm vụ phức tạp bằng chi sinh học chính xác hơn, chẳng hạn như di chuyển một vật thể từ nơi này sang nơi khác. Và chính sự phong phú này, Valle nói, “là rất quan trọng để đạt được mức độ khéo léo, thao tác và trải nghiệm xúc giác đa chiều điển hình của bàn tay con người.”
Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng đây vẫn là những ngày đầu. Valle nói, cần có nhiều cảm biến và công nghệ robot phức tạp hơn, chẳng hạn như da giả, để thực sự nắm bắt được những cảm giác mà các nhà nghiên cứu hiện có thể mã hóa và truyền tải đến người dùng, đồng thời cũng cần có các thiết bị cấy ghép não tiên tiến hơn để tăng nhiều cảm giác có thể được kích thích. Nhưng Valle và nhóm của ông hy vọng rằng những tiến bộ như vậy có thể được thực hiện và một chi sinh học thực sự có cảm giác như con người nằm trong khả năng có thể xảy ra.
“Mặc dù vẫn còn nhiều thách thức nhưng nghiên cứu mới nhất cung cấp bằng chứng cho thấy con đường khôi phục xúc giác đang trở nên rõ ràng hơn. Với mỗi bộ phát hiện mới, chúng ta tiến gần hơn đến một tương lai mà một bộ phận cơ thể giả không chỉ là một công cụ chức năng mà còn là một cách để trải nghiệm thế giới”, ông nói. Giai đoạn tiếp theo ngay lập tức trong nghiên cứu của Valle và nhóm của ông sẽ là thử nghiệm hệ thống BCI của họ trong các môi trường tự nhiên hơn, chẳng hạn như tại nhà của bệnh nhân. Và mục tiêu cuối cùng của họ là cải thiện sự độc lập và chất lượng cuộc sống của những người khuyết tật.
Qua một loạt thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã có thể dịch và chuyển tiếp các cảm giác gắn liền với chuyển động, độ cong và hướng cho phép các tình nguyện viên thực hiện các nhiệm vụ phức tạp bằng chi sinh học của họ. Các nhà nghiên cứu cho biết thiết bị của họ hiện đã đạt được một cấp độ xúc giác nhân tạo mới.
Đã có một số tiến bộ quan trọng trong công nghệ chân tay giả và sinh học trong những năm gần đây, nhưng những chi này hiện vẫn còn cách rất xa việc xấp xỉ hoàn toàn bản chất phức tạp của xúc giác của con người. Một số nhà khoa học đã bắt đầu sử dụng kỹ thuật kích thích vi mô trong vỏ não (ICMS) của vỏ não cảm giác thân thể để thu hẹp khoảng cách này, vì các thí nghiệm đã chỉ ra rằng kích thích như vậy có thể tạo ra cảm giác xúc giác sống động trên da người. Tuy nhiên, theo nhà nghiên cứu Giacomo Valle, những nỗ lực ban đầu với ICMS chủ yếu tập trung vào việc tái tạo vị trí và cường độ cảm giác. Nhưng có nhiều thứ hơn thế nữa khi cảm nhận một thứ gì đó hơn là chỉ hai khía cạnh đó.
“Mặc dù vị trí và lực tiếp xúc là các thành phần phản hồi quan trọng, nhưng cảm giác xúc giác phong phú hơn nhiều so với điều này, nó còn truyền tải thông tin về kết cấu, đặc tính vật liệu, đường viền cục bộ và về chuyển động của các vật thể trên da. Nếu không có những cảm giác phong phú này, xúc giác nhân tạo sẽ vẫn rất nghèo nàn,” Valle nói với Gizmodo. Trong nghiên cứu mới của họ, được công bố hôm thứ Năm trên tạp chí Science, Valle và nhóm của ông tin rằng họ đã tiến thêm một bước quan trọng với ICMS.
Các nhà nghiên cứu đã tuyển dụng hai người bị chấn thương tủy sống cho các thí nghiệm của họ. Các tình nguyện viên đầu tiên được cấy ghép não ở các vùng cảm giác và vận động của não điều khiển bàn tay và cánh tay. Thông qua các thiết bị cấy ghép này, các nhà nghiên cứu đã ghi lại và sau đó giải mã các kiểu hoạt động điện khác nhau do não của những người tình nguyện tạo ra khi họ nghĩ đến việc sử dụng các chi bị liệt của mình. Sau đó, những người tình nguyện được kết nối với một thiết bị BCI hoạt động như một chi sinh học. Chỉ bằng suy nghĩ của mình, những người tình nguyện có thể điều khiển chi, được trang bị các cảm biến giao tiếp với thiết bị cấy ghép não. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã có thể dịch và gửi những cảm giác phức tạp hơn liên quan đến xúc giác thông qua chi sinh học vào thiết bị cấy ghép não của những người tình nguyện.
“Trong công trình này, lần đầu tiên, nghiên cứu đã vượt ra ngoài bất kỳ điều gì đã được thực hiện trước đây trong lĩnh vực giao diện não-máy tính—chúng tôi đã truyền tải cảm giác xúc giác liên quan đến hướng, độ cong, chuyển động và hình dạng 3D cho một người tham gia sử dụng một chi sinh học được điều khiển bằng não,” Giacomo Valle, nhà nghiên cứu sinh học tại Đại học Công nghệ Chalmers cho biết. “Chúng tôi đã tìm ra cách gõ những ‘tin nhắn xúc giác’ này thông qua kỹ thuật kích thích vi mô bằng cách sử dụng các điện cực nhỏ trong não và chúng tôi đã tìm ra một cách độc đáo để mã hóa các cảm giác phức tạp. Điều này cho phép phản hồi và trải nghiệm cảm giác sống động hơn khi sử dụng tay sinh học.”
Những người tình nguyện không chỉ cảm nhận được những cảm giác nhiều lớp hơn như chạm vào mép của một vật thể mà những cảm giác này còn giống như đến từ chính bàn tay của họ. Đầu vào bổ sung dường như cũng giúp những người tình nguyện thực hiện các nhiệm vụ phức tạp bằng chi sinh học chính xác hơn, chẳng hạn như di chuyển một vật thể từ nơi này sang nơi khác. Và chính sự phong phú này, Valle nói, “là rất quan trọng để đạt được mức độ khéo léo, thao tác và trải nghiệm xúc giác đa chiều điển hình của bàn tay con người.”
Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng đây vẫn là những ngày đầu. Valle nói, cần có nhiều cảm biến và công nghệ robot phức tạp hơn, chẳng hạn như da giả, để thực sự nắm bắt được những cảm giác mà các nhà nghiên cứu hiện có thể mã hóa và truyền tải đến người dùng, đồng thời cũng cần có các thiết bị cấy ghép não tiên tiến hơn để tăng nhiều cảm giác có thể được kích thích. Nhưng Valle và nhóm của ông hy vọng rằng những tiến bộ như vậy có thể được thực hiện và một chi sinh học thực sự có cảm giác như con người nằm trong khả năng có thể xảy ra.
“Mặc dù vẫn còn nhiều thách thức nhưng nghiên cứu mới nhất cung cấp bằng chứng cho thấy con đường khôi phục xúc giác đang trở nên rõ ràng hơn. Với mỗi bộ phát hiện mới, chúng ta tiến gần hơn đến một tương lai mà một bộ phận cơ thể giả không chỉ là một công cụ chức năng mà còn là một cách để trải nghiệm thế giới”, ông nói. Giai đoạn tiếp theo ngay lập tức trong nghiên cứu của Valle và nhóm của ông sẽ là thử nghiệm hệ thống BCI của họ trong các môi trường tự nhiên hơn, chẳng hạn như tại nhà của bệnh nhân. Và mục tiêu cuối cùng của họ là cải thiện sự độc lập và chất lượng cuộc sống của những người khuyết tật.
