Michio Kaku: Vật lí học của tương lai - Thế giới năm 2100 (Phần 23)

Đọc suy nghĩ

Nếu như não có thể điều khiển máy vi tính hoặc cánh tay cơ, thì liệu máy vi tính có thể đọc ra suy nghĩ của một người, mà không cần đặt các điện cực vào bên trong não, hay không?

Người ta đã biết từ năm 1875 rằng bộ não hoạt động dựa trên dòng điện chạy qua các neuron của nó, làm phát sinh những tín hiệu điện yếu có thể đo bằng cách đặt các điện cực xung quanh đầu của một người nào đó. Bằng cách phân tích những xung điện do những điện cực này thu được, người ta có thể ghi lại các sóng não. Kĩ thuật này được gọi là EEG (điện não đồ) có thể ghi lại toàn bộ những biến đổi trong não, ví dụ như khi nó đang ngủ, và cả tâm trạng, ví dụ như lo âu, giận dữ, vân vân. Tín hiệu xuất của EEG có thể hiển thị trên màn hình máy vi tính, đó là cái có thể quan sát. Sau một lúc, người đó có thể di chuyển con trỏ chỉ bằng cách suy nghĩ. Mới đây, Niels Birbaumer thuộc trường Đại học Tübingen đã có thể huấn luyện những người bị liệt một phần đánh máy những câu đơn giản thông qua phương pháp này.

Ngay cả những nhà sản xuất đồ chơi cũng khai thác hiện tượng này. Một số công ti đồ chơi, như NeuroSky, có bán một cái băng buộc đầu với một điện cực kiểu EEG bên trong. Nếu bạn tập trung suy nghĩ theo một kiểu nào đó, bạn có thể kích hoạt EEG trong cái băng buộc, khi đó điều khiển món đồ chơi. Ví dụ, bạn có thể đỡ một quả Ping-Pong bên trong ống trụ chỉ bằng suy nghĩ thôi.

Ưu điểm của EEG là nó có thể nhanh chóng phát hiện ra những tần số khác nhau do não phát ra mà không cần trang thiết bị phức tạp, tốn kém. Nhưng một nhược điểm lớn là EEG không thể định vị suy nghĩ nằm ở những chỗ nhất định nào của bộ não.

Một phương pháp nhạy hơn nhiều là quét fMRI (chụp ảnh cộng hưởng từ chức năng). Quét EEG và quét fMRI khác nhau ở nhiều điểm quan trọng. Quét EEG là một dụng cụ thụ động đơn giản thu nhận tín hiệu điện từ bộ não, nên chúng ta không thể xác định tốt cho lắm vị trí của nguồn phát. Máy fMRI thì sử dụng “tiếng vọng” tạo ra bởi sóng vô tuyến để xâm nhập vào bên trong mô sống. Điều này cho phép chúng ta định vị những nguồn phát khác nhau, cung cấp cho chúng ta những hình ảnh 3D tuyệt vời của bên trong bộ não.

Máy fMRI khá đắt tiền và đòi hỏi một thí nghiệm đầy trang thiết bị kềnh càng, nhưng nó cung cấp cho chúng ta những chi tiết hấp dẫn về bộ não hoạt động như thế nào. Quét fMRI cho phép các nhà khoa học xác định sự có mặt của oxygen chứa trong hemoglobin trong máu. Vì hemoglobin đã oxy hóa có chứa năng lượng cung cấp cho hoạt động tế bào, nên việc phát hiện dòng oxygen này cho phép người ta lần theo dòng suy nghĩ ở trong não.

Joshua Freedman, một nhà tâm thần học tại trường Đại học California, Los Angeles, cho biết: “Giống như là một nhà thiên văn hồi thế kỉ mười sáu sau khi phát minh ra kính thiên văn. Trong hàng thiên niên kỉ, những người rất đỗi thông minh đã cố gắng tìm hiểu ý nghĩa của cái đang diễn ra trên bầu trời, nhưng họ chỉ có thể suy đoán về những cái nằm ngoài tầm nhìn chưa được hỗ trợ của con người. Sau đó, bất ngờ một công nghệ mới cho họ nhìn trực tiếp vào cái hiện diện ở đó.”

Thật vậy, quét fMRI còn có thể phát hiện ra chuyển động của suy nghĩ trong bộ não sống đến độ phân giải 0,1 mm, hay nhỏ hơn cái đầu kim, tương ứng với có lẽ một vài nghìn neuron. Như vậy, quét fMRI có thể cung cấp những hình ảnh ba chiều của dòng năng lượng bên trong bộ não đang suy nghĩ đến độ chính xác bất ngờ. Cuối cùng, các máy fMRI có thể được chế tạo để có thể khảo sát mức độ từng neuron, trong trường hợp đó người ta có thể tìm ra những hình ảnh neuron nào tương ứng với những suy nghĩ nhất định.

Một bước đột phá được thực hiện mới đây bởi Kendrick Kay và các đồng sự của ông tại trường Đại học California ở Berkeley. Họ đã tiến hành quét fMRI trên những người lúc họ đang nhìn vào hình ảnh của những vật thể khác nhau, ví dụ như thức ăn, động vật, con người, và những thứ thông dụng có màu sắc khác nhau. Kay và các đồng sự đã viết một phần mềm có thể kết hợp những vật này với những hình ảnh fMRI tương ứng. Những đối tượng này càng nhìn thấy nhiều vật thì chương trình máy tính chạy càng tốt ở việc nhận ra những vật thể này trên ảnh quét fMRI của họ.

Sau đó, họ đặt những đối tượng này trước những vật thể hoàn toàn mới, và phần mềm máy tính thường có thể kết hợp chính xác vật thể với ảnh quét fMRI. Khi trưng 120 hình ảnh của những vật mới, chương trình phần mềm nhận dạng đúng ảnh quét fMRI với những vật thể này 90% lượt. Khi trưng 1.000 hình ảnh mới trước các đối tượng, tỉ lệ thành công của phần mềm là 80%.

Kay cho biết “có thể nhận dạng, từ một tập hợp lớn những hình ảnh tự nhiên hoàn toàn mới lạ, hình ảnh nào được nhìn thấy bởi một người quan sát… Có lẽ người ta sớm có thể tái dựng hình ảnh kinh nghiệm nhìn của một người chỉ từ những phép đo của hoạt động não.”

Mục tiêu của phương pháp này là tạo ra một “từ điển suy nghĩ”, sao cho mỗi vật thể có một tương ứng một-một với một hình ảnh fMRI nhất định. Khi đọc hình ảnh fMRI, người ta có thể giải mã người đó đang nghĩ tới vật gì. Cuối cùng, có lẽ một máy vi tính sẽ quét qua hàng nghìn hình ảnh fMRI thu từ một bộ não đang suy nghĩ và giải mã từng hình ảnh một. Theo cách này, có lẽ người ta có thể giải mã chuỗi suy nghĩ của một con người.