Giao tiếp bằng ý nghĩ


Giao tiếp bằng ý nghĩ: Một thập niên thăng hoa

Trong số những địa hạt mà loài người khát khao khám phá, bộ não bé nhỏ của chúng ta thật ra vẫn còn là một đại dương sâu thẳm đầy bí ẩn. Ở đó, các nhà khoa học đã miệt mài cưỡi lên những con sóng đặc biệt – sóng não. Và trong mười năm qua, việc “giao tiếp bằng ý nghĩ” đã dần bước ra ngoài trí tưởng tượng.

 Ảnh: Getty Images

Tiến bộ khoa học hiện đã cho phép con người điều khiển cánh tay robot bằng ý nghĩ. Họ tưởng tượng mình đang bắt tay hay cầm nắm một vật trong đầu, và các tín hiệu não sẽ “ra lệnh” cho cánh tay giả thông qua một máy tính. Nhưng chuyện giao tiếp và sử dụng ngôn ngữ vốn phức tạp hơn gấp nhiều lần.

Giải pháp phổ biến là người bị liệt điều khiển con trỏ trên bàn phím ảo bằng cách nháy mắt, gật đầu để gõ chữ. Quá trình tuy hiệu quả nhưng tốn nhiều thời gian và đòi hỏi sự tập trung cao độ. “Chén thánh” của lĩnh vực nghiên cứu này là con người có thể thực sự giao tiếp – qua chữ viết hay giọng nói – chỉ bằng cách… nghĩ.

Gần một trăm năm trước, sóng não ở người lần đầu tiên được phát hiện bởi Hans Berger, một bác sĩ tâm thần người Đức và là cha đẻ của kỹ thuật đo điện não đồ (EEG). Do quá ngỡ ngàng trước khám phá đó, phải 5 năm sau vị này mới công bố các phát hiện của mình (năm 1929), và tất nhiên đối mặt với vô vàn hoài nghi. 

Có lẽ đa số công chúng thời nay cũng khó mà hiểu được khái niệm này. Về cơ bản, sóng não là hoạt động điện xảy ra trong não và được đo bằng tần số. Sóng não thay đổi theo các quá trình nhận thức, chẳng hạn như sóng não ghi nhận trong các giai đoạn khác nhau của giấc ngủ là khác nhau. 

Sóng não “thay lời 
muốn viết”

“Hôm nay anh thấy thế nào?” – nghiên cứu viên hỏi. “Tôi rất khỏe” – người đàn ông đáp lại sau vài giây, không phải bằng lời nói mà bằng câu chữ hiện trên màn hình máy tính. Người này đã ngoài 30, không thể nói chuyện và bị liệt cứng tứ chi sau một cơn đột quỵ xảy ra hơn 15 năm trước.

Để biểu diễn được kết quả này, nhóm nghiên cứu đã cấy một số điện cực lên vỏ não của anh ta, ngay trên khu vực điều khiển giọng nói. Sau đó, trí tuệ nhân tạo (AI) trải qua hàng chục giờ phân tích sóng não của người này mỗi khi anh ta cố gắng “nói” (dù không thể nói) những từ phổ biến như “rất” và “khỏe”. Ý tưởng ở đây là nắm bắt tín hiệu não liên quan đến các sợi cơ góp phần tạo ra giọng nói (như hàm, môi, lưỡi…).

Cuối cùng, AI học được cách nhận biết 50 từ vựng – đủ để hình thành hơn 1.000 câu. Kết hợp mô hình vi tính và ngôn ngữ tự nhiên, hệ thống này có thể “dự đoán” được từ tiếp theo dựa vào từ đứng trước, nhờ đó giải mã thành câu nói trọn vẹn khi người đàn ông cố gắng diễn đạt một ý nghĩ.

Kết quả nghiên cứu trên vừa được công bố hôm 14-7 trên tạp chí New England Journal of Medicine. Đây là cột mốc quan trọng để thêm tin tưởng rằng trong tương lai, hàng ngàn người bị mất khả năng nói do chấn thương hoặc bệnh tật sẽ có thể giao tiếp hiệu quả trở lại.

Trong hệ thống hiện tại, mất khoảng ba đến bốn giây để một từ được nhận diện và xuất hiện trên màn hình – tuy không nhanh bằng tốc độ nói, nhưng vượt trội phương pháp chọn từng chữ cái để ráp thành câu.

Trên báo The Guardian, tiến sĩ Edward Chang, nhà giải phẫu thần kinh tại ĐH California (Mỹ) và là người dẫn đầu nghiên cứu, cho biết: “Hầu hết chúng ta đều chẳng để ý đến việc ta có thể giao tiếp bằng lời nói dễ dàng đến thế… Thật hào hứng khi biết rằng chúng ta đang ở trang đầu của một chương mới, một lĩnh vực mới”, nhằm cải thiện cuộc sống của những bệnh nhân bị cướp mất khả năng “độc quyền” đó ở loài người.

Trước đó 2 tháng, trên tạp chí Nature, một nhóm nghiên cứu quốc tế đã công bố một ý tưởng khác biệt, nhằm giải quyết vấn đề tương tự. Một bệnh nhân bị liệt khác đã có thể “gõ” 90 ký tự trong một phút – nhanh hơn hẳn các thiết bị “gõ chữ cái” – bằng cách tưởng tượng rằng anh ta đang cầm bút để viết ra nội dung đó (dù không thể cử động).

Trong nghiên cứu này, khoảng 200 điện cực được đưa vào vùng vỏ não tiền vận động (premotor cortex) của một người đàn ông ngoài 60 tuổi. Đây là nơi hình thành các ý định, trước khi thực sự nghĩ đến việc thực hiện một cử động. Nhìn chung, nhóm nghiên cứu cho biết hệ thống này có độ chính xác khoảng 94%. Độ trễ giữa suy nghĩ và ký tự xuất hiện trên màn hình là khoảng nửa giây.

 Minh họa thí nghiệm giao tiếp bằng sóng não của ĐH California. Ảnh cắt từ video

Sóng não “nói hộ lòng tôi”

Mắc bệnh xơ cứng teo cơ ALS từ năm 21 tuổi, nhà vật lý quá cố Stephen Hawking đã từng sử dụng một phiên bản thô sơ của công nghệ tổng hợp giọng nói để giao tiếp với người khác. Ông lựa chọn từ mà mình muốn bằng cử động của cơ má, và văn bản đó được đọc bởi một giọng nhân tạo gần giống giọng của vị giáo sư.

Trong tương lai, phiên bản lý tưởng của công nghệ này cần phải loại bỏ các bước trung gian vốn tốn nhiều công sức, cho phép người dùng hình dung trong đầu những gì họ muốn nói, rồi đợi giọng nói nhân tạo “nói hộ” những suy nghĩ này.

Đầu năm 2019, một nhóm nhà khoa học Mỹ cho biết họ đã thành công khi chuyển đổi sóng não của người thành tiếng nói có thể nghe và hiểu được. Nghiên cứu đăng trên Scientific Reports hứa hẹn có thể mang đến giọng nói mới cho những ai bị mất khả năng nói.

Thay vì trực tiếp theo dõi suy nghĩ để tạo ra giọng nói, nhóm nghiên cứu này ghi lại sóng não của những người tham gia khi họ đang lắng nghe người khác nói. Dữ liệu sóng não này sau đó được thuật toán AI chuyển đổi thành âm thanh có thể hiểu được, dù giống như giọng robot. Những âm thanh này lặp lại chính nội dung mà người tham gia đã được nghe trước đó.

ĐH California San Diego (Mỹ) cũng đã tái tạo được giọng hót phức tạp – gồm cao độ, âm lượng và âm sắc của một con chim bằng cách đọc sóng não của nó. Nghiên cứu được công bố trên Current Biology vào giữa tháng 6, củng cố tham vọng phát triển giọng nói giả cho con người.

Nhưng tái tạo được tiếng chim hót thì liên quan gì đến tiếng nói con người? “Trong thực tế, giọng của những loài chim biết hót và giọng nói của con người có nhiều điểm tương đồng: đều rất phức tạp và là hành vi học được – những đặc điểm mà chúng ta chưa thể tiếp cận ở các loài linh trưởng điển hình khác” – trang web của ĐH California San Diego dẫn lời giáo sư Vikash Gilja, đồng tác giả của nghiên cứu.

Tâm linh tương thông

Các nghiên cứu kể trên ứng dụng công nghệ kết nối não với máy tính (BCI: Brain-Computer Interface). Các hoạt động điện trong não không chỉ bao gồm việc gửi tín hiệu, mà còn tiếp nhận các xung điện, và bản chất này giúp mở ra một lĩnh vực tham vọng hơn nữa: truyền suy nghĩ từ bộ não này sang bộ não khác (BBI: Brain-to-Brain Interface).

Minh chứng đầu tiên cho ý tưởng này là một cặp chuột “thần giao cách cảm” trong một nghiên cứu năm 2013. Các nhà khoa học đã cấy ghép điện cực vào não chuột, cho phép chú chuột A “chỉ” cho chú chuột B biết nên nhấn cần gạt nào để cả 2 được nhận phần thưởng. Tất cả sự giao tiếp đều diễn ra trong đầu đôi chuột.

Năm 2019, các nhà khoa học Mỹ công bố trên tạp chí Scientific Reports kết quả thí nghiệm mang màu sắc viễn tưởng, làm gợi nhớ năng lực “hợp nhất tâm trí” của người Vulcan trong loạt phim Star Trek: kết nối bộ não của ba người bình thường để họ có thể giao tiếp chỉ bằng sóng não thông qua một hệ thống mang tên BrainNet.

Cụ thể, 2 người tham gia đóng vai trò “người gửi”, đội lên đầu thiết bị đo điện não đồ (EEG). Người thứ 3, trong vai “người nhận”, được gắn thiết bị kích thích từ xuyên sọ (TMS) trên đầu – nó tạo ra một từ trường trên da đầu, sau đó tạo ra dòng điện trong não. Cả EEG và TMS đều không cần phẫu thuật xâm lấn. Bộ ba được yêu cầu hợp tác thông qua suy nghĩ, để cùng giải quyết một nhiệm vụ giống như trò xếp gạch Teris.

Việc giao tiếp này thật ra không sử dụng từ ngữ, mà là các quyết định nhị phân có-không (có lật viên gạch tiếp theo trong trò chơi không). Giả dụ như khi “người gửi” quyết định “có”, thiết bị EEG sẽ ghi lại sóng não, và tín hiệu được truyền đến “người nhận” qua Internet. Thiết bị TMS nhận và “đọc” tín hiệu, khiến người nhận nhìn thấy một tia sáng, dù không hề có ánh sáng đi vào mắt (hiện tượng Phosphene) và thực hiện hành động. Không có tia sáng nghĩa là quyết định “không”.

 Thí nghiệm BrainNet. Ảnh: Mark Stone (ĐH Washington)

Những thành tựu kể trên chỉ giúp các nghiên cứu dùng sóng não để giao tiếp lên thêm một bước, chứ đích đến hãy còn xa. Giới khoa học vẫn miệt mài nghiên cứu và tiếp tục mơ xa hơn.

Các đột phá trong việc giải mã sóng não rồi sẽ đưa loài người đến đâu? Một xã hội mà người ta thấu hiểu nhau với tốc độ ánh sáng, hay “tải” suy nghĩ của mình ra máy tính – để lưu trữ cho con cháu, hoặc chỉ để tranh luận trên mạng? Một chiến trường nơi các binh sĩ phối hợp chỉ bằng suy nghĩ, chẳng cần phải cất thành lời? Một thế giới mà bộ não của ta điều khiển mọi thứ, cũng có thể là ngược lại? Hay ở đỉnh cao tiến hóa, khi y khoa có thể thay bàn tay tạo hóa, để tái sinh những bản năng đã mất? Câu trả lời đang chờ đợi ta ở những thập niên tiếp theo.

LÊ MY / TTCT