Bộ Quốc phòng Mỹ và vũ khí điều khiển bằng tâm trí

Mục tiêu cuối cùng của dự án là tạo ra những vũ khí được điều khiển bằng suy nghĩ, giống như những máy bay không người lái có thể phóng lên bầu trời chỉ bằng một suy nghĩ, hoặc khả năng chiếu hình ảnh từ não người này sang người khác.

Vào hạ tuần tháng 5, DARPA (Cơ quan Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến) đã thông báo rằng 6 đội sẽ nhận được tài trợ theo chương trình Công nghệ thần kinh không phẫu thuật thế hệ tiếp theo (N3). Những người tham gia được giao nhiệm vụ phát triển công nghệ sẽ cung cấp một kênh hai chiều để liên lạc nhanh chóng và liền mạch giữa bộ não con người và máy móc mà không cần phẫu thuật.

"Hãy tưởng tượng ai đó đang điều khiển một máy bay không người lái hoặc ai đó có thể đang phân tích rất nhiều dữ liệu", Jacob Robinson, một giáo sư trợ lý sinh học tại Đại học Rice, người đứng đầu một trong các nhóm, cho biết.

"Có độ trễ này, nếu tôi muốn giao tiếp với máy của mình, tôi phải gửi tín hiệu từ não để di chuyển ngón tay hoặc dùng miệng để ra lệnh bằng lời nói và điều này hạn chế tốc độ tôi có thể tương tác với một hệ thống không gian mạng hoặc hệ thống vật lý. Vì vậy, kết nối trực tiếp với suy nghĩ có lẽ giúp chúng ta cải thiện tốc độ tương tác đó", ông Robinson nói.

Điều đó có thể rất quan trọng khi các máy móc thông minh và làn sóng dữ liệu lớn đang đe dọa áp đảo con người, và cuối cùng có thể tìm thấy các ứng dụng trong cả lĩnh vực quân sự và dân sự, Robinson nói.

Kiểm soát tiên tiến bằng tâm trí

Mặc dù đã có những đột phá về khả năng đọc và thậm chí ghi thông tin lên não, nhưng những tiến bộ này thường dựa vào cấy ghép não ở bệnh nhân, cho phép bác sĩ theo dõi các tình trạng như động kinh.

Tuy nhiên, phẫu thuật não là quá rủi ro để biện minh cho các giao diện như vậy ở những người bình thường; và các phương pháp theo dõi não bên ngoài hiện tại như điện não đồ (EEG) - trong đó các điện cực được gắn trực tiếp vào da đầu - quả không chính xác. Do đó, DARPA đang cố gắng thúc đẩy một bước đột phá trong giao diện máy tính não không xâm lấn hoặc xâm lấn tối thiểu (BCIs).

Cơ quan này quan tâm đến các hệ thống có thể đọc và ghi đến 16 vị trí độc lập trong một khối não có kích thước bằng hạt đậu với độ trễ không quá 50 mili giây trong vòng 4 năm, theo Robinson, người không hề ảo tưởng về quy mô của các thách thức.

"Khi bạn cố gắng ghi lại hoạt động của não qua hộp sọ, thật khó để biết các tín hiệu đến từ đâu và khi nào và nơi các tín hiệu được tạo ra", ông nói với Live Science. "Vì vậy, thách thức lớn là chúng ta có thể đẩy các giới hạn tuyệt đối của các giải pháp, cả về không gian và thời gian không?".

Biến đổi gen của bộ não con người

Để làm điều này, nhóm của Robinson có kế hoạch sử dụng các virus được biến đổi để đưa vật liệu di truyền vào các tế bào - được gọi là vec tơ virus - để chèn DNA vào các tế bào thần kinh cụ thể sẽ khiến chúng tạo ra 2 loại protein.

Loại protein đầu tiên hấp thụ ánh sáng khi tế bào thần kinh bắn ra, giúp phát hiện hoạt động thần kinh. Một tai nghe bên ngoài sẽ phát ra một chùm ánh sáng hồng ngoại có thể xuyên qua hộp sọ vào não. Các máy dò được gắn vào tai nghe sau đó sẽ đo tín hiệu nhỏ được phản xạ từ mô não để tạo ra hình ảnh của não. Do protein, các khu vực mục tiêu sẽ xuất hiện tối hơn (hấp thụ ánh sáng) khi tế bào thần kinh bắn ra, tạo ra một hoạt động não có thể được sử dụng để tìm ra những gì người đó đang nhìn, nghe hoặc cố gắng làm.

Protein thứ hai liên kết với các hạt nano từ tính, vì vậy các tế bào thần kinh có thể được kích thích từ tính để bắn khi tai nghe tạo ra từ trường. Điều này có thể được sử dụng để kích thích tế bào thần kinh nhằm tạo ra một hình ảnh hoặc âm thanh trong tâm trí của bệnh nhân. Để chứng minh khái niệm, nhóm dự định sử dụng hệ thống để truyền hình ảnh từ 'vỏ thị giác của người này sang người khác’.

"Có thể giải mã hoặc mã hóa các trải nghiệm cảm giác là điều chúng tôi hiểu tương đối rõ", Robinson nói.

Giao tiếp với máy bay không người lái

Một nhóm từ Viện nghiên cứu phi lợi nhuận Battelle đang thực hiện một thử thách nhiều tham vọng hơn. Nhóm muốn để con người điều khiển nhiều máy bay không người lái cùng lúc chỉ bằng cách sử dụng suy nghĩ của họ, trong khi phản hồi về những thứ như gia tốc và vị trí đi thẳng vào não.

"Cần điều khiển và con trỏ máy tính là thiết bị một chiều hoặc ít hơn", nhà khoa học nghiên cứu cao cấp Gaurav Sharma, người đứng đầu nhóm nghiên cứu, cho biết. "Nhưng bây giờ chúng tôi đang nghĩ về một người điều khiển nhiều máy bay không người lái và đó là hai chiều, vì vậy nếu máy bay không người lái đang di chuyển sang trái, bạn sẽ nhận được tín hiệu cảm giác trở lại trong não nói với bạn rằng nó đang di chuyển sang trái".

Kế hoạch của nhóm dựa vào các hạt nano được thiết kế đặc biệt với lõi từ tính và vỏ ngoài áp điện, có nghĩa là vỏ có thể chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện và ngược lại. Các hạt sẽ được tiêm hoặc đưa vào qua mũi, và từ trường sẽ hướng dẫn chúng đến các tế bào thần kinh cụ thể.

Khi một tai nghe được thiết kế đặc biệt áp dụng một từ trường cho các nơ-ron được nhắm mục tiêu, lõi từ tính sẽ di chuyển và gây căng thẳng cho lớp vỏ bên ngoài để tạo ra một xung điện làm cho nơ-ron kích hoạt. Quá trình này cũng hoạt động ngược lại, với các xung điện từ các nơ-ron bắn ra được chuyển đổi thành các từ trường nhỏ được các máy dò trong tai nghe nhận được.

Chuyển quá trình đó sang điều khiển máy bay không người lái sẽ không đơn giản, Sharma thừa nhận, nhưng ông rất thích thử thách mà DARPA đã đặt ra. "Bộ não là biên giới cuối cùng trong khoa học y tế", ông nói. "Chúng ta hiểu rất ít về nó, đó là điều làm cho nó rất thú vị để thực hiện nghiên cứu trong lĩnh vực này".

Hồng Định