Tương lai của tâm trí - Michio Kaku (Phần 15)

4. TELEKINESIS: TÂM TRÍ ĐIỀU KHIỂN VẬT CHẤT

Cathy Hutchinson bị mắc kẹt bên trong cơ thể.

Cô bị tê liệt mười bốn năm trước bởi một cơn đột quỵ lớn. Chứng Quadriplegic hay không thể cử động được cả tay lẫn chân, cô ấy giống như hàng ngàn bệnh nhân "bị khóa lại" đã mất kiểm soát đối với hầu hết các cơ bắp của họ và các chức năng cơ thể. Hầu hết trong ngày, cô nằm bất lực, đòi hỏi phải chăm sóc điều dưỡng liên tục, nhưng tâm trí của cô là rõ ràng. Cô ấy là một tù nhân trong cơ thể của chính mình.

Nhưng vào tháng 5 năm 2012, vận may của cô đã thay đổi hoàn toàn. Các nhà khoa học tại Đại học Brown đặt một con chip nhỏ trên đỉnh bộ não của cô, được gọi là Braingate, thiết bị này được kết nối bằng dây dẫn đến một máy tính. Tín hiệu từ bộ não của cô được chuyển tiếp qua máy tính đến cánh tay robot cơ khí. Bằng suy nghĩ đơn giản, cô dần dần học cách điều khiển chuyển động của cánh tay để nó có thể, lấy ví dụ, cầm một chai nước uống và đưa nó lên miệng. Và thế là lần đầu tiên, cô có thể kiểm soát được thế giới xung quanh mình.

Bởi vì cô bị liệt hầu như toàn bộ và không thể nói, cô phải truyền đạt sự phấn khích của mình bằng cách chuyển động mắt. Một thiết bị theo dõi đôi mắt của cô và sau đó dịch chuyển động của cô thành một tin nhắn dạng được gõ. Khi cô được hỏi làm thế nào cô cảm thấy, sau nhiều năm bị giam cầm trong một cái vỏ gọi là cơ thể của mình, cô trả lời, "ngây ngất!" Nhìn về phía trước khi các chi khác của cô được kết nối với bộ não của cô thông qua máy tính, cô nói thêm, "Tôi mong rằng sẽ có thể có một robot hỗ trợ đôi chân." Trước khi đột quỵ, cô thích nấu ăn và chăm sóc khu vườn của mình. "Tôi biết rằng một ngày nào đó điều này sẽ xảy ra một lần nữa," cô nói thêm. Với tốc độ mà bộ phận giả kĩ thuật số đang diễn ra, cô ấy có thể có ước muốn của mình sớm.

Giáo sư John Donoghue và các cộng sự của ông tại Đại học Brown và cũng như tại Đại học Utah đã tạo ra một cảm biến nhỏ hoạt động như một cây cầu với thế giới bên ngoài cho những người không thể giao tiếp nữa. Khi tôi phỏng vấn ông, ông nói với tôi, "Chúng tôi đã lấy một cảm biến nhỏ, kích thước của một viên aspirin bé, hay cỡ bốn milimét, và cấy nó lên bề mặt của não. Bởi vì chín mươi sáu ‘sợi tóc’ hoặc những điện cực nhận xung não, nó có thể nhận tín hiệu về ý định di chuyển cánh tay của bạn. Chúng tôi nhắm vào cánh tay vì tầm quan trọng của nó." Bởi vì vùng vỏ não thuộc về chuyển động đã được lập bản đồ cẩn thận trong nhiều thập kỷ, là điều có thể để đặt con chip cách trực tiếp lên trên các tế bào thần kinh kiểm soát các chi cụ thể.

Chìa khóa để Braingate nằm trong việc dịch các tín hiệu thần kinh từ chip thành các lệnh có ý nghĩa có thể di chuyển các đối tượng trong thế giới thực, bắt đầu bằng con trỏ của màn hình máy tính. Donoghue nói với tôi rằng anh ta làm điều này bằng cách yêu cầu bệnh nhân tưởng tượng di chuyển con trỏ của màn hình máy tính theo một cách nào đó, ví dụ, di chuyển nó sang bên phải. Chỉ mất một vài phút để ghi lại các tín hiệu não tương ứng với nhiệm vụ này. Bằng cách này, máy tính nhận ra rằng bất cứ khi nào nó phát hiện tín hiệu não như thế, nó sẽ di chuyển con trỏ sang phải.

Sau đó, bất cứ khi nào người đó nghĩ đến việc di chuyển con trỏ sang phải, máy tính sẽ di chuyển con trỏ theo hướng đó. Bằng cách này, có một bản đồ một-một giữa các hành động nhất định mà bệnh nhân tưởng tượng và hành động thực tế của chính nó. Một bệnh nhân có thể ngay lập tức bắt đầu kiểm soát chuyển động của con trỏ, hầu hết là làm được trên lần thử đầu tiên.

Braingate mở cánh cửa đến một thế giới mới của bộ phận cơ thể nhân tạo có kết nối tâm trí – neuroprosthetics, cho phép một người bị tê liệt di chuyển chân tay giả với tâm trí. Ngoài ra, nó cho phép bệnh nhân giao tiếp trực tiếp với những người thân yêu của họ. Phiên bản đầu tiên của con chip này, được thử nghiệm vào năm 2004, được thiết kế để các bệnh nhân bị liệt có thể giao tiếp với một máy tính xách tay. Ngay sau đó, những bệnh nhân này lướt web, đọc và viết e-mail, và điều khiển xe lăn của họ.

Gần đây, nhà vũ trụ học Stephen Hawking đã có một thiết bị thần kinh gắn liền với cặp kính của mình. Giống như một cảm biến EEG, nó có thể kết nối suy nghĩ của mình với một máy tính để ông có thể duy trì một số liên lạc với thế giới bên ngoài. Nó khá thô sơ, nhưng cuối cùng các thiết bị tương tự như nó sẽ trở nên phức tạp hơn nhiều, với nhiều kênh hơn và độ nhạy lớn hơn.

Tất cả điều này, Tiến sĩ Donoghue nói với tôi, có thể có tác động sâu sắc đến cuộc sống của những bệnh nhân này: "Một điều hữu ích khác là bạn có thể kết nối máy tính này với bất kỳ thiết bị nào - máy nướng bánh mì, máy pha cà phê và máy điều hòa, thiết bị bật tắt đèn, máy đánh chữ. Nó thực sự khá dễ dàng để làm những điều này vào ngày nay, và nó rất rẻ. Đối với một người liệt hầu hết toàn thân – quadriplegic, người không thể di chuyển đó đây xung quanh, họ sẽ có thể thay đổi kênh truyền hình, bật đèn, và làm tất cả những điều mà không cần ai vào phòng để làm việc đó cho họ." Cuối cùng, họ sẽ có thể làm bất cứ điều gì một người bình thường có thể làm, thông qua máy tính.

SỬA CHỮA TỔN THƯƠNG CỘT SỐNG

Một số nhóm khác đang tham gia cuộc nghiên cứu quyết liệt. Một đột phá khác được thực hiện bởi các nhà khoa học tại Đại học Northwestern, một cá nhân đã kết nối trực tiếp bộ não của một con khỉ với cánh tay của chính mình, bỏ qua một cột sống bị thương. Năm 1995, có một câu chuyện buồn của Christopher Reeve, người đã bay vào không gian bên ngoài trong phim Superman, nhưng đã hoàn toàn bị tê liệt do chấn thương tủy sống. Thật không may, ông đã bị ném ra khỏi một con ngựa và rơi xuống đất trên cổ của mình, do đó, tủy sống bị hư hại ngay dưới đầu của ông. Nếu ông ta sống lâu hơn, ông ta có thể đã thấy công việc của các nhà khoa học, những người muốn sử dụng máy tính để thay thế dây cột sống bị hỏng. Chỉ riêng ở Hoa Kỳ, có hơn hai trăm ngàn người bị một số hình thức chấn thương tủy sống. Ở thời đại trước đó của khoa học, những người này có thể đã chết ngay sau tai nạn, nhưng vì những tiến bộ trong chăm sóc chấn thương cấp tính, số người sống sót qua những loại chấn thương này đã thực sự cải tăng lên trong những năm gần đây. Chúng ta cũng bị ám ảnh bởi những hình ảnh của hàng ngàn binh sĩ bị thương vốn là nạn nhân của bom rải ven các con đường ở Iraq và Afghanistan. Và nếu bạn bao gồm cả số bệnh nhân bị liệt bởi đột quỵ và các bệnh khác, như xơ cứng động mạch bên (ALS – amyotropic lateral sclerosis), thì số bệnh nhân sẽ tăng lên hai triệu.

Các nhà khoa học ở Northwestern đã sử dụng chip với một-trăm-điện-cực, được đặt trực tiếp trên não của một con khỉ. Các tín hiệu từ não được ghi lại cẩn thận khi con khỉ nắm lấy một quả bóng, nhấc nó lên và thả nó vào một cái ống. Vì mỗi nhiệm vụ tương ứng với việc đốt/thắp sáng các tế bào thần kinh cụ thể, các nhà khoa học có thể dần dần giải mã những tín hiệu này.

Khi con khỉ muốn di chuyển cánh tay của nó, các tín hiệu được xử lý bởi một máy tính sử dụng mã này, và thay vì gửi tin nhắn đến cánh tay cơ khí, họ gửi tín hiệu trực tiếp đến dây thần kinh cũng kiểm soát cánh tay thực của con khỉ. Tiến sĩ Lee Miller cho biết: “Chúng ta đang nghe lén các tín hiệu điện tự nhiên từ não để nói cho cánh tay và bàn tay cách di chuyển và gửi những tín hiệu đó trực tiếp đến các cơ bắp”.

(Điều đáng chú ý là con khỉ đã có thể làm chủ được rất nhiều chuyển động của cánh tay nó, vì thực tế chỉ có một trăm điện cực trên chip não này. Tiến sĩ Miller chỉ ra rằng hàng triệu tế bào thần kinh có liên quan đến việc kiểm soát cánh tay. Lý do một trăm điện cực có thể đưa ra [một hợp lý xấp xỉ] với [đầu ra – output] của hàng triệu tế bào thần kinh là con chip kết nối với các nơron đầu ra, sau khi tất cả quá trình xử lý phức tạp đã được thực hiện bởi bộ não. Với sự phân tích phức tạp vượt ra ngoài khả năng của cách làm này, một trăm điện cực chỉ chịu trách nhiệm giản đơn cho việc đưa thông tin đó vào cánh tay.)

Thiết bị này là một trong số nhiều thiết bị được phát minh tại Northwestern cho phép bệnh nhân bỏ qua các dây thần kinh bị thương của họ. Một bộ phận giả khác có tương tác thần kinh, sử dụng chuyển động của vai để điều khiển cánh tay. Một nhún vai lên trên khiến bàn tay đóng lại. Một cái nhún xuống dưới khiến bàn tay mở ra. Bệnh nhân cũng có khả năng uốn cong các ngón tay của mình xung quanh một đối tượng như một chiếc cốc, hoặc nhón lấy một chiếc chìa khóa được nắm giữa ngón tay cái và ngón trỏ.

Tiến sĩ Miller kết luận, "Kết nối này từ não đến cơ bắp một ngày nào đó có thể được sử dụng để giúp bệnh nhân bị tê liệt do chấn thương tủy sống thực hiện các hoạt động sinh hoạt hàng ngày và đạt được sự độc lập lớn hơn."

CÁCH MẠNG HÓA BỘ PHẬN GIẢ

Phần lớn tài trợ thúc đẩy những phát triển đáng chú ý này xuất phát từ một dự án của Darpa gọi là Prosthetics Revolutioning, một nỗ lực trị giá 150 triệu đô la đã được tài trợ cho những nỗ lực này kể từ năm 2006. Một trong những động lực đằng sau Revolutionizing Prosthetics là đại tá quân đội Mỹ đã nghỉ hưu Geoffrey Ling, một nhà thần kinh học với nhiều chuyến tham quan ở Irad và Afghanistan. Ông đã kinh hãi với những cuộc tàn sát trên chiến trường khi chứng kiến những cái chết bị gây ra bởi bom ven các con đường. Trong các cuộc chiến trước đó, nhiều người trong số những thành viên phục vụ dũng cảm này đã chết ngay tại chỗ. Nhưng ngày nay, với máy bay trực thăng và cơ sở hạ tầng sơ tán y tế rộng rãi, nhiều người trong số họ sống sót nhưng vẫn bị thương tích nghiêm trọng. Hơn 1.300 thành viên quân vụ đã bị mất tay chân sau khi trở về từ Trung Đông.

Tiến sĩ Ling tự hỏi liệu có một cách khoa học để thay thế những chân tay bị mất này. Được tài trợ từ Lầu Năm Góc, ông đã yêu cầu nhân viên của mình đưa ra các giải pháp cụ thể trong vòng 5 năm. Khi ông đưa ra yêu cầu đó, ông ta đã gặp phải sự hoài nghi. Ông nhớ lại, "Họ nghĩ chúng tôi bị điên. Nhưng nó cũng thật điên rồ như mọi chuyện xảy ra."

Được thúc đẩy bởi sự nhiệt tình vô biên của Tiến sĩ Ling, đội của ông đã tạo ra những phép lạ trong phòng thí nghiệm. Ví dụ, Revolutionary Prosthetics đã tài trợ cho các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng John Hopkins, những người đã tạo ra cánh tay cơ khí tiên tiến nhất trên Trái Đất, có thể sao chép gần như tất cả các chuyển động tinh tế của các ngón tay, bàn tay và cánh tay theo ba chiều. Nó có cùng kích thước và có cùng sức mạnh cũng như sự nhanh nhẹn như một cánh tay thực sự. Mặc dù nó được làm bằng thép, nếu bạn phủ nó bằng nhựa màu thịt, nó sẽ gần như không thể phân biệt được với cánh tay bằng xương thịt thật.

Cánh tay này được gắn liền với cơ thể của Jan Sherman, một người bị liệt toàn thân bởi bệnh di truyền làm hỏng kết nối giữa não và cơ thể của cô, khiến cô hoàn toàn bị tê liệt từ cổ xuống. Tại Đại học Pittsburgh, các điện cực được đặt trực tiếp lên đỉnh bộ não, sau đó được nối với một máy tính và sau đó đến một cánh tay cơ khí. Năm tháng sau khi phẫu thuật để đính kèm cánh tay, cô xuất hiện trên chương trình "60 Minutes." Trước khán giả quốc gia, cô vui vẻ sử dụng cánh tay mới của mình để vẫy tay, chào đón người dẫn chương trình và bắt tay anh. Cô thậm chí còn thể hiện cho anh một cú đấm nắm tay hòng cho thấy cánh tay ấy tinh tế như thế nào.

Tiến sĩ Ling nói, "Trong giấc mơ của tôi, chúng ta sẽ có thể đưa điều này vào tất cả các loại bệnh nhân, bệnh nhân với các loại đột quỵ, bại não, và người cao tuổi."

TELEKINESIS TRONG CUỘC SỐNG CỦA BẠN

Không chỉ các nhà khoa học mà cả các doanh nhân cũng đang tìm kiếm giao diện não-máy (BMI). Họ muốn kết hợp nhiều sáng chế rực rỡ này như là một phần vĩnh viễn trong kế hoạch kinh doanh của họ. BMI đã thâm nhập vào thị trường thanh thiếu niên, dưới hình thức trò chơi điện tử và đồ chơi sử dụng cảm biến EEG để bạn có thể điều khiển đối tượng bằng tâm trí trong cả thực tế ảo và thế giới thực. Năm 2009, NeuroSky tiếp thị món đồ chơi đầu tiên, Mindflex, được thiết kế đặc biệt để sử dụng cảm biến EEG để di chuyển một quả bóng qua mê cung. Tập trung trong khi đeo thiết bị Mindflex EEG làm tăng tốc độ của một chiếc quạt bên trong mê cung đang đẩy một quả bóng nhỏ xuống một con đường.

Trò chơi video được kiểm soát bởi tâm trí (Mind-controlled video games) cũng đang nở rộ. Một trăm mười bảy nhà phát triển phần mềm đang làm việc với NeuroSky, nhiều người trong số họ đeo chiếc tai nghe Mindwave Mobile để làm việc cho công ty có trị giá 129 triệu đô la này. Những trò chơi điện tử này sử dụng cảm biến EEG cầm tay nhỏ quấn quanh trán cho phép bạn điều hướng trong thực tế ảo, nơi các chuyển động của nhân vật đại diện của bạn được kiểm soát cách tinh thần. Khi bạn điều khiển nhân vật của mình trên màn hình video, bạn có thể bắn vũ khí, né tránh kẻ thù, tăng lên cấp độ mới, điểm số, v.v., như trong trò chơi video thông thường, ngoại trừ mọi thứ đều không cần dùng đến đôi tay.

Alvaro Fernandez của SharpBrains, một công ty nghiên cứu thị trường cho biết: “Sẽ có một hệ sinh thái hoàn toàn mới của những người chơi mới, và NeuroSky có vị thế rất tốt để giống như Intel của ngành công nghiệp mới này”.

Bên cạnh việc bắn vũ khí ảo, mũ bảo hiểm EEG cũng có thể phát hiện khi sự chú ý của bạn bắt đầu giãn ra. NeuroSky đã nhận được thắc mắc từ các công ty quan ngại về thương tích cho những người lao động bị mất tập trung trong khi vận hành một cỗ máy nguy hiểm hoặc những người ngủ thiếp đi trên bánh xe. Công nghệ này có thể là một phao cứu sinh, cảnh báo người lao động hay tài xế rằng anh ta đang mất tập trung. Mũ bảo hiểm EEG sẽ đặt chuông báo khi người đeo ngủ gật. (Tại Nhật Bản, tai nghe này đã tạo ra một mốt kì cục cho những người thích tiệc tùng. Các cảm biến EEG trông giống như tai mèo khi bạn đặt chúng trên đầu của bạn. Đôi tai đột nhiên vểnh lên khi sự chú ý của bạn được tập trung và sau đó làm phẳng ra khi nó mất dần. Tại các bữa tiệc, mọi người có thể bày tỏ sự quan tâm lãng mạn chỉ bằng cách suy nghĩ, vì vậy bạn biết nếu bạn đang ấn tượng với ai đó.)

Nhưng có lẽ những ứng dụng mới nhất của công nghệ này đang được tiến sĩ Miguel Nicolelis của Đại học Duke theo đuổi. Khi tôi phỏng vấn anh ấy, anh ấy nói với tôi rằng anh ấy nghĩ rằng anh ấy có thể sao chép nhiều thiết bị mà dường như chỉ tìm thấy trong khoa học viễn tưởng.

TƯƠNG LAI CỦA TÂM TRÍ - MICHIO KAKU
BẢN DỊCH CỦA ĐỖ BÁ HUY

<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Downlaod video thí nghiệm

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 51)
14/12/2019
RADAR Radar là một công nghệ khác sử dụng bức xạ điện từ, và, như chúng ta sẽ thấy trong chương 16, nó giữ một vai trò
Vật lí học và chiến tranh - Từ mũi tên đồng đến bom nguyên tử (Phần 50)
14/12/2019
Chương 14 CÁC TIA VÔ HÌNH Sự phát triển và sử dụng radio và radar trong chiến tranh Bức xạ điện từ đã giữ một vai trò
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 70)
13/12/2019
Các vạch phổ Fraunhofer 1814 Joseph von Fraunhofer (1787–1826) Mỗi quang phổ thường thể hiện sự biến thiên cường độ bức xạ
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 69)
13/12/2019
Định luật Chất khí Avogadro 1811 Amedeo Avogadro (1776-1856)   Định luật Avogadro, mang tên nhà vật lí Italy Amedeo Avogadro,
[ebook] Vật Lí Lượng Tử Cấp Tốc
13/12/2019
Mời các bạn tải về tập sách mới được dịch bởi Thư Viện Vật Lý: Tên sách: Vật Lí Lượng Tử Cấp Tốc Tác giả:
Tìm hiểu nhanh vật lí hạt (Phần 22)
13/12/2019
Khám phá tia vũ trụ Với phát minh ống chân không, các nhà khoa học được trang bị một cách đơn giản hóa hệ thống vật chất
Tìm hiểu nhanh vật lí hạt (Phần 21)
13/12/2019
Neutron Sau đó, vào năm 1932, James Chadwick (1891–1974) nắm lấy các kết quả thí nghiệm tiến hành ở Đức và Pháp. Walther Bothe và
‘Hạt X17’ có khả năng mang lực thứ năm của tự nhiên
12/12/2019
Vũ trụ của chúng ta bị chi phối bởi bốn lực cơ bản. Ít nhất thì đó là cái các nhà vật lí lâu nay vẫn nghĩ. Tuy nhiên, nay

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com