Sự thật về công nghệ giao diện não - máy tính bằng sóng siêu âm: Không chỉ là 'đường một chiều'

Quan niệm của bạn chỉ đúng một phần: các giao diện não - máy tính (BCI) không xâm lấn bằng sóng siêu âm không chỉ là “bắn sóng âm vào hộp sọ”, mà còn có hướng sử dụng kỹ thuật chụp ảnh siêu âm chức năng để đọc hoạt động của não . Tuy nhiên, nếu yêu cầu một sự tương tác hai chiều “ổn định, thời gian thực, băng thông cao và có thể sử dụng lâu dài”, thì các BCI hai chiều không xâm lấn hiện nay vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và kiểm chứng ban đầu, chưa thể coi là đã hoàn thiện .

Những điểm mấu chốt

• Siêu âm có thể “viết” vào não: Kích thích siêu âm xuyên sọ hoặc siêu âm hội tụ xuyên sọ (tFUS) có thể hoạt động như một phương pháp điều biến thần kinh không xâm lấn, tác động đến hoạt động của các tế bào thần kinh ở cả vỏ não và các vùng sâu hơn bên trong .

• Siêu âm cũng có thể “đọc” hoạt động não bộ: Các nghiên cứu về chụp ảnh siêu âm chức năng (fUS) đang khám phá cách quan sát hoạt động của não và được thảo luận như một kênh đọc tiềm năng cho các BCI không xâm lấn .

• Vì vậy, nhận định “siêu âm chỉ có thể đưa tín hiệu vào, không thể phản hồi thông tin từ não” là không chính xác: Đã có những bài tổng quan khoa học thảo luận đồng thời về chụp ảnh chức năng siêu âm não, điều biến não bằng siêu âm, và hệ thống điều biến thần kinh vòng kín dựa trên điện não đồ (EEG) .

• Nhưng “có khả năng đọc” không có nghĩa là đã đạt đến một “BCI đọc” hoàn thiện: Các BCI không xâm lấn hiện tại vẫn phải đối mặt với những giới hạn về hiệu suất như tỉ lệ lỗi cao. Do đó, có những nghiên cứu sử dụng siêu âm hội tụ xuyên sọ để điều biến các vùng não liên quan đến sự chú ý, nhằm nâng cao hiệu suất của các BCI vận động - thị giác .

• Hệ thống hai chiều đã có những khám phá thử nghiệm: Một báo cáo đã đề cập đến việc tích hợp kích thích siêu âm hội tụ với học máy để giải mã sóng não trên 25 đối tượng thử nghiệm, qua đó thực hiện được chức năng BCI hai chiều (mã hóa và giải mã sóng não). Tuy nhiên, những kết quả này vẫn nên được coi là một bước tiến trong nghiên cứu hơn là một sản phẩm thương mại hoàn chỉnh .

Một cách hiểu chính xác hơn

• Nói rằng nhiều BCI siêu âm hiện nay chủ yếu nhấn mạnh vào khả năng kích thích/điều biến không xâm lấn là điều hoàn toàn chính xác .

• Nói rằng tất cả các BCI siêu âm đều là một chiều, chỉ có thể đưa tín hiệu vào não mà không thể đọc thông tin từ não là một nhận định sai lầm .

• Nếu nói rằng các BCI hai chiều không xâm lấn hiện nay vẫn chưa hoàn thiện, và còn một khoảng cách đáng kể để đạt được tương tác hai chiều thời gian thực với hiệu suất cao giữa não người và máy móc, thì đây là một đánh giá chính xác hơn nhiều .

Kết luận ngắn gọn

Công nghệ siêu âm sở hữu cả hai hướng kỹ thuật: “đọc” và “viết”. Việc “viết” được thực hiện thông qua kích thích siêu âm xuyên sọ, và việc “đọc” dựa vào chụp ảnh siêu âm chức năng hoặc các hệ thống vòng kín kết hợp với các tín hiệu như EEG . Nhưng phần lớn các giao diện não - máy tính không xâm lấn hiện nay chưa phải là những BCI hai chiều hiệu suất cao theo đúng nghĩa. Chúng ta đang ở giai đoạn mà các ứng dụng một chiều vẫn chiếm ưu thế, còn các hệ thống hai chiều vòng kín đang dần được kiểm chứng .