KẾT HỢP CÁNH TAY THÔNG MINH VÀ TÂM TRÍ
Tiến sĩ Nicolelis đã chỉ ra rằng giao diện não-máy này có thể được thực hiện xuyên qua các châu lục. Anh ta đặt một con khỉ trên máy chạy bộ. Một con chip được đặt trên não của con khỉ, được kết nối với Internet. Ở phía bên kia hành tinh, ở Kyoto, Nhật Bản, tín hiệu từ con khỉ được sử dụng để điều khiển một robot có thể đi bộ. Bằng cách đi bộ trên máy chạy bộ ở Bắc Carolina, con khỉ điều khiển robot ở Nhật Bản, thực hiện cùng một chuyển động đi bộ. Chỉ sử dụng các cảm biến não của mình và phần thưởng của một viên thức ăn, Tiến sĩ Nicolelis đã huấn luyện những con khỉ này để điều khiển một robot hình người gọi là CB-1 với đoạn đường cách nửa vòng thế giới.
Ông cũng giải quyết một trong những vấn đề chính với giao diện não-máy: thiếu cảm giác. Bàn tay giả của ngày hôm nay không có cảm giác khi chạm, và do đó họ cảm thấy xa lạ hay chẳng liên đới gì cả; bởi vì không có phản hồi, họ có thể vô tình đè bẹp ngón tay của ai đó trong một cái bắt tay thân mật. Nhón lượm một vỏ trứng với cánh tay cơ khí sẽ gần như không thể.
Nicolelis hy vọng sẽ phá vỡ vấn đề này bằng cách có một giao diện trực tiếp giữa não-với- não. Tin nhắn sẽ được gửi từ não đến cánh tay cơ khí có cảm biến, sau đó sẽ gửi tin nhắn trực tiếp trở lại não, bằng cách cùng truyền toàn bộ ngang qua cuống thần kinh. Giao diện não-máy-não này (BMBI) có thể cho phép cơ chế phản hồi trực tiếp, trung thực cho phép cảm có được cảm giác của sự chạm vào.
Tiến sĩ Nicolelis bắt đầu bằng cách kết nối vỏ não điều khiển chuyển động của khỉ rhesus với cánh tay cơ khí. Những cánh tay cơ khí này có cảm biến trên chúng, sau đó gửi tín hiệu trở lại não bằng các điện cực nối với vỏ não somatosensory – quản lý cảm xúc như lực đè, đau, ấm… thứ xuất hiện bất kì đâu trên cơ thể (rồi ghi lại cảm giác chạm vào). Những con khỉ được trao phần thưởng sau mỗi lần thử nghiệm thành công; chúng đã học cách sử dụng thiết bị này trong vòng bốn đến chín thử nghiệm.
Để làm điều này, Tiến sĩ Nicolelis đã phải phát minh ra một đoạn-mã-mới có thể đại diện cho các bề mặt khác nhau (thô hoặc trơn). "Sau một tháng luyện tập," anh nói với tôi, "phần não này học mã-mới này, và bắt đầu liên kết mã nhân tạo mới mà chúng ta tạo ra với việc thể hiện hiện các cảm giác khác nhau. Đây là minh chứng đầu tiên chúng ta có thể tạo ra một kênh cảm giá "có thể mô phỏng những cảm giác của lớp da.
Tôi đã đề cập với anh ấy rằng ý tưởng này nghe như "holodeck" của phim Star Trek, nơi bạn đi lang thang trong một thế giới ảo nhưng cảm thấy những cảm giác khác nhau khi bạn va vào các vật thể ảo, giống như chúng là thật. Đây gọi là "công nghệ haptic", sử dụng công nghệ kỹ thuật số để mô phỏng cảm giác. Nicolelis trả lời, "Vâng, tôi nghĩ đây là cuộc thao diễn đầu tiên cho một cái gì đó giống như holodeck có thể trở thành sự thật trong tương lai gần."
Holodeck của tương lai có thể sử dụng một sự kết hợp của hai công nghệ. Đầu tiên, những người trong holodeck sẽ đeo kính áp tròng Internet, để họ có thể nhìn thấy một thế giới ảo hoàn toàn mới ở khắp mọi nơi họ nhìn. Khung cảnh trong ống kính liên lạc của bạn sẽ thay đổi ngay lập tức bằng cách ấn nút. Và nếu bạn chạm vào bất kỳ vật thể nào trên thế giới này, các tín hiệu được gửi vào não sẽ mô phỏng cảm giác chạm vào, sử dụng công nghệ BMBI. Bằng cách này, các đối tượng trong thế giới ảo mà bạn nhìn thấy bên trong ống kính liên lạc của bạn sẽ cảm thấy chắc chắn.
Giao diện não-não sẽ làm cho nhiều thứ trở nên có thể không chỉ với công nghệ haptic, mà còn là "Internet của tâm trí", hoặc não-net, với tiếp xúc trực tiếp với não. Vào năm 2013, Tiến sĩ Nicolelis đã có thể thực hiện được mọi thứ liên quan thẳng đến cảnh trong Star Trek, một "Một giao thoa, hay kết nối tâm trí" giữa hai bộ não. Ông bắt đầu với hai nhóm chuột, một ở Đại học Duke, một ở Natal, Brazil. Nhóm đầu tiên học cách nhấn một đòn bẩy khi nhìn thấy đèn đỏ. Nhóm thứ hai đã học cách nhấn một đòn bẩy khi bộ não của chúng bị kích thích bởi một tín hiệu được gửi qua một bộ cấy ghép. Phần thưởng của chúng khi nhấn cần là một ngụm nước. Sau đó, Tiến sĩ Nicolelis kết nối các vùng vỏ điều khiển chuyển động và cơ của bộ não ở cả hai nhóm chuột đi qua một dây tốt băng qua Internet.
Khi nhóm chuột đầu tiên nhìn thấy ánh sáng đỏ, một tín hiệu được gửi qua Internet đến Brazil cho nhóm thứ hai, sau đó nhấn cần gạt. Tỉ lệ bảy trong mười thử nghiệm, nhóm thứ hai của chuột đáp ứng chính xác với các tín hiệu được gửi bởi nhóm đầu tiên. Đây là minh chứng đầu tiên rằng tín hiệu có thể được chuyển giao và cũng diễn giải chính xác giữa hai bộ não. Nó vẫn còn xa nếu so với liên kết tâm trí trong khoa học viễn tưởng, nơi mà hai tâm kết hợp thành một, bởi vì thí nghiệm này vẫn còn nguyên sơ và kích thước mẫu nhỏ, nhưng nó là bằng chứng về nguyên tắc có thể có một mạng-não (brain-net).
Vào năm 2013, bước quan trọng tiếp theo được thực hiện khi các nhà khoa học vượt ra ngoài các nghiên cứu trên động vật và chứng minh sự liên lạc trực tiếp giữa não-tới-não của con người đầu tiên, với một bộ não con người gửi một thông điệp tới bộ não của người khác thông qua Internet.
Điểm mốc này đã đạt được tại Đại học Washington, với một nhà khoa học gửi tín hiệu não (di chuyển cánh tay phải của bạn) đến một nhà khoa học khác. Nhà khoa học đầu tiên đội mũ EEG và chơi một trò chơi điện tử. Anh ta bắn một khẩu pháo bằng cách tưởng tượng di chuyển cánh tay phải của mình, nhưng cẩn thận không di chuyển nó về thể chất.
Tín hiệu từ chiếc mũ EEG được gửi qua Internet cho một nhà khoa học khác, người đang đội mũ từ tính xuyên qua hộp sọ cẩn thận đặt trên một phần của bộ não anh ấy, phần kiểm soát cánh tay phải của mình. Khi tín hiệu kia đến được nhà khoa học thứ hai, chiếc mũ bảo hiểm sẽ gửi một xung từ tính vào trong não anh, khiến cánh tay phải của anh ta di chuyển một cách vô tình, tất cả như là tự chính nó. Do đó, bằng điều khiển từ xa, một bộ não con người có thể kiểm soát chuyển động của người khác.
Bước đột phá này mở ra một số khả năng, chẳng hạn như trao đổi thông điệp phi ngôn ngữ qua Internet. Bạn có thể một ngày nào đó có thể gửi trải nghiệm nhảy tango, nhảy bungee, hoặc nhảy dù đến những người trong danh sách e-mail của bạn. Không chỉ hoạt động thể chất, nhưng những cảm xúc vật lý/emotions và cảm xúc tinh thần/feelings cũng có thể được gửi qua giao tiếp giữa não và não.
Nicolelis hình dung một ngày khi mọi người trên toàn thế giới có thể tham gia vào các mạng xã hội không thông qua bàn phím, nhưng trực tiếp thông qua tâm trí của họ. Thay vì chỉ gửi e-mail, mọi người trên mạng-não sẽ có thể trao đổi ý nghĩ, cảm xúc và ý tưởng trong thời gian thực cách thần giao cách cảm. Thời điểm của hôm nay, một cuộc gọi điện thoại truyền tải chỉ các thông tin của cuộc trò chuyện và giọng điệu của giọng nói, không có gì hơn. Hội nghị truyền hình là một chút tốt hơn, vì bạn có thể đọc ngôn ngữ cơ thể của người ở đầu bên kia. Nhưng một mạng-não sẽ là điều cuối cùng trong giao tiếp, làm cho nó có thể chia sẻ toàn bộ thông tin tinh thần trong một cuộc trò chuyện, bao gồm cả cảm xúc, sắc thái và chất lượng của thông tin. Những Tâm trí sẽ có thể chia sẻ những suy nghĩ và cảm xúc thân mật nhất của chúng.
GIẢI TRÍ TRẢI-NGHIỆM-TOÀN-VẸN
Phát triển một mạng-não cũng có thể có tác động đến ngành công nghiệp giải trí hàng tỷ đô la. Quay trở lại những năm 1920, công nghệ của ghi-băng âm thanh cũng như ánh sáng đã được hoàn thiện. Điều này đặt ra một cuộc chuyển đổi trong ngành công nghiệp giải trí khi nó thực hiện hoán chuyển từ phim câm sang "những cuộc trò chuyện". Công thức cơ bản của việc kết hợp âm thanh và thị giác này đã không thay đổi nhiều trong thế kỷ qua. Nhưng trong tương lai, ngành công nghiệp giải trí có thể làm một cuộc hoán chuyển tiếp theo, thâu/ghi lại tất cả năm giác quan, bao gồm mùi, vị và cảm giác đụng chạm, như là đầy đủ các cảm xúc. Đầu dò thần giao cách cảm (Telepathich probes) sẽ có thể xử lý đầy đủ các giác quan và cảm xúc lưu thông trong não, tạo ra sự ngâm trầm hoàn toàn cho khán giả trong câu chuyện. Xem một bộ phim lãng mạn hoặc một bộ phim hành động ly kỳ, chúng ta sẽ bơi trong một đại dương cảm giác, như thể chúng ta đã thực sự ở đó, trải nghiệm tất cả những dồn dập của tình cảm và cảm xúc của các diễn viên. Chúng ta ngửi thấy mùi nước hoa của nhân vật nữ chính, rơi vào nỗi sợ hãi của các nạn nhân trong bộ phim kinh dị, và tận hưởng cảm giác của việc đánh bại những kẻ xấu.
Sự ngâm (nhúng trải nghiệm về cảm xúc) này sẽ liên quan đến một sự thay đổi triệt để trong cách làm phim. Đầu tiên, các diễn viên sẽ phải được đào tạo để thực hiện vai trò của mình với các cảm biến EEG/MRI và các đầu-dò-nano ghi lại những cảm giác/sensations và hệ quả cảm xúc/emotions của họ. Điều này sẽ đặt thêm gánh nặng trên các diễn viên, những người sẽ phải diễn xuất cho ra từng cảnh bằng cách mô phỏng tất cả năm giác quan. Cũng giống như cách một số diễn viên không thể thực hiện việc chuyển từ phim câm sang các phim nói, có lẽ một thế hệ diễn viên mới sẽ xuất hiện, những người có thể thực hiện các cảnh với tất cả năm giác quan. Việc chỉnh sửa sẽ không chỉ yêu cầu cắt và ghép phim mà còn kết hợp các băng-ghi-cảm-xúc khác nhau trong mỗi cảnh. Và cuối cùng khán giả, khi họ ngồi ở chỗ ngồi của họ, sẽ có tất cả những tín hiệu điện được đưa vào bộ não của họ. Thay vì kính 3-D, khán giả sẽ đeo một số loại cảm biến não. Các rạp chiếu phim cũng sẽ phải được trang bị thêm để xử lý dữ liệu này và sau đó gửi cho mọi người trong khán giả.
Tạo ra một mạng-não
Tạo ra một mạng-não có thể truyền tải thông tin như vậy sẽ phải được thực hiện theo từng giai đoạn. Bước đầu tiên là chèn các đầu-dò-nano vào các bộ phận quan trọng của não, chẳng hạn như thùy thái dương trái (temporal lobe), vùng điều chỉnh lời nói; và thùy chẩm (occipital lobe), vùng điều chỉnh tầm nhìn. Sau đó, máy tính sẽ phân tích những tín hiệu này và giải mã chúng. Thông tin này lần lượt có thể được gửi qua Internet bằng cáp quang.
Khó khăn hơn là chèn các tín hiệu này trở lại vào bộ não của người khác, nơi chúng có thể được xử lý bởi người nhận. Cho đến nay, tiến bộ trong lĩnh vực này chỉ tập trung vào vùng đồi hải mã (hippocampus), nhưng trong tương lai, có thể chèn tin nhắn trực tiếp vào các phần khác của não tương ứng với cảm giác nghe, sáng, chạm, v.v. công việc được thực hiện khi các nhà khoa học cố gắng lập bản đồ các vỏ não liên quan đến các giác quan này. Một khi những vỏ não này đã được lập bản đồ - chẳng hạn như vùng đồi hải mã, điều này chúng ta sẽ thảo luận trong chương tiếp theo - có thể chèn từ, suy nghĩ, ký ức và kinh nghiệm vào một bộ não khác.
Tiến sĩ Nicolelis viết: "Không thể tưởng tượng được rằng con cháu của chúng ta thực sự có thể tập hợp kỹ năng, công nghệ và đạo đức để thiết lập một mạng-não thuộc về chức năng, một phương tiện mà hàng tỷ con người liên lạc thiết lập liên lạc trực tiếp trong chốc lát với những người khác thông qua Nghĩ-một-mình (Thought alone). Thật là một pho tượng ý thức tập thể có thể trông-giống-như, cảm-thấy-như, hay làm-gì-đó, không phải tôi cũng không phải bất kì ai trong thời điểm hiện tại của chúng ta đều có thể nhận thức được hoặc nói ra. "
MẠNG-NÃO VÀ NỀN VĂN MINH
Một mạng-não thậm chí có thể thay đổi hướng đi của nền văn minh. Mỗi lần một hệ thống truyền thông mới được giới thiệu, nó có những thay đổi không thể chuyển/đổi ngang nhanh chóng trong xã hội, nâng chúng ta từ một thời đại sang thời đại tiếp theo. Trong thời tiền sử, hàng nghìn năm tổ tiên của chúng ta là những người du mục lang thang trong các bộ tộc nhỏ, giao tiếp với nhau thông qua ngôn ngữ cơ thể và những âm thanh lẩm bẩm. Sự xuất hiện của ngôn ngữ cho phép chúng ta lần đầu tiên truyền đạt các biểu tượng và ý tưởng phức tạp, tạo điều kiện cho sự nổi lên của các ngôi làng và cuối cùng là các thành phố. Trong vòng vài nghìn năm qua, ngôn ngữ viết đã giúp chúng ta tích lũy kiến thức và văn hóa qua nhiều thế hệ, cho phép sự phát triển của khoa học, nghệ thuật, kiến trúc và các đế quốc khổng lồ. Sự xuất hiện của điện thoại, đài phát thanh và truyền hình đã mở rộng phạm vi giao tiếp trên khắp các châu lục. Internet bây giờ làm cho có thể sự nổi lên của [một nền văn minh hành tinh], thứ sẽ liên kết tất cả các châu lục và các dân tộc trên thế giới. Bước tiến khổng lồ tiếp theo là [một mạng-não hành tinh], mà trong đó toàn bộ các giác quan, cảm xúc, ký ức và suy nghĩ được trao đổi trên quy mô toàn cầu.
"CHÚNG TA SẼ LÀ MỘT PHẦN CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH CỦA HỌ"
Khi tôi phỏng vấn Tiến sĩ Nicolelis, anh nói với tôi rằng anh đã trở nên quan tâm đến khoa học ở độ tuổi sớm khi lớn lên ở quê hương Brazil của mình. Anh nhớ lại việc đang xem cảnh Apollo với cú phóng lên mặt trăng, sự kiện đã thu hút sự chú ý của thế giới. Đối với anh, đó là một kỳ công tuyệt vời. Và bây giờ, anh ta nói với tôi, "cú phóng mặt trăng" của anh là có thể di chuyển bất kỳ vật thể nào bằng tâm trí.
Anh thành ra quan tâm đến bộ não trong khi vẫn còn ở trường trung học, nơi anh đã vọc dọc ngang một cuốn sách năm 1964 của Isaac Asimove mang tên "Bộ não con người". Nhưng anh đã thất vọng khi kết thúc cuốn sách. Không có thảo luận về cách tất cả các cấu trúc này tương tác với nhau để tạo ra tâm trí (bởi vì không ai biết câu trả lời lúc đó). Đó đã là một khoảnh-khắc-đổi-đời và anh nhận ra rằng số phận của chính mình có thể nằm trong cố gắng hiểu những bí mật của bộ não.
Khoảng mười năm trước, anh nói với tôi, anh bắt đầu xem xét nghiêm túc việc nghiên cứu về giấc mơ thời thơ ấu của mình. Anh bắt đầu bằng cách lấy một con chuột và để cho nó kiểm soát một thiết bị cơ khí. "Chúng tôi đặt cảm biến vào con chuột để đọc tín hiệu điện từ não. Sau đó chúng tôi truyền những tín hiệu này đến một cần cẩu robotic nhỏ có thể mang nước từ vòi phun trở lại miệng chuột. Vì vậy, con vật ấy phải học cách di chuyển một cách tinh thần thiết bị robotic kia hòng mang nước trở lại. Đó là điều minh chứng đầu tiên mà bạn có thể kết nối một con vật với máy để nó có thể vận hành một thiết bị ấy mà không di chuyển cơ thể của chính nó,” anh giải thích với tôi.
Hôm nay chúng ta có thể phân tích không chỉ năm mươi mà là một nghìn tế bào thần kinh trong não của một con khỉ, có thể tái tạo các chuyển động khác nhau ở các phần khác nhau của cơ thể con khỉ. Sau đó, con khỉ có thể điều khiển các thiết bị khác nhau, chẳng hạn như cánh tay cơ khí, hoặc thậm chí là hình-ảnh ảo trong không gian mạng. "Chúng tôi thậm chí có một avatar khỉ, thứ có thể được kiểm soát bởi những suy nghĩ của con khỉ mà không có con khỉ nào thực hiện bất kỳ chuyển động nào," anh nói với tôi. Điều này được thực hiện bằng để cho con khỉ xem một video, trong đó chú ta nhìn thấy một avatar đại diện cho cơ thể của mình. Sau đó, bằng việc chỉ-huy-cách-tinh thần cơ thể của mình để di chuyển, con khỉ làm cho avatar (của nó) di chuyển theo cách tương ứng.
Nicolelis hình dung một ngày trong tương lai rất gần khi chúng ta sẽ chơi trò chơi điện tử và điều khiển máy tính và thiết bị bằng tâm trí của chúng ta. "Chúng ta sẽ là một phần của hệ điều hành của họ. Chúng ta sẽ đắm mình trong họ với các cơ chế rất giống với các thí nghiệm mà tôi mô tả."
EXOSKELETONS – BỘ XƯƠNG NGOÀI
Công việc đảm nhận tiếp theo cho Tiến sĩ Nicolelis là Dự án Bước-Đi Lần Nữa – walk again project. Mục tiêu của nó là không có gì ít hơn một bộ xương ngoài hoàn chỉnh cho cơ thể được kiểm soát bởi tâm trí. Lúc đầu, một bộ xương ngoài gợi lên hình ảnh của một thứ gì đó từ phim Iron Man. Trên thực tế, nó là một bộ đồ đặc biệt bao bọc toàn bộ cơ thể để cánh tay và chân có thể di chuyển qua động cơ. Anh gọi nó là "robot có thể mặc được – hay wearable robot." (Xem hình 10)
Mục tiêu của anh, anh nói, là để giúp làm những người tê liệt có thể "bước-đi bằng suy nghĩ". Anh dự định sử dụng công nghệ không dây, “vì không có gì dính vào đầu ... Chúng ta sẽ ghi lại từ hai mươi đến ba mươi nghìn tế bào thần kinh, để chỉ huy toàn bộ chiếc áo cơ thể, vì vậy anh ta có thể suy nghĩ và đi lại và di chuyển và lấy vật thể."
Nicolelis nhận ra rằng một loạt các rào cản phải được khắc phục trước khi bộ xương ngoài trở thành hiện thực. Đầu tiên, một thế hệ vi mạch mới phải được tạo ra có thể được đặt trong não một cách an toàn và đáng tin cậy trong nhiều năm tại một thời điểm. Thứ hai, các cảm biến không dây phải được tạo ra để bộ xương ngoài có thể tự do đi lang thang. Các tín hiệu từ bộ não sẽ được nhận không dây bởi một máy tính có kích thước của một chiếc điện thoại có lẽ sẽ được gắn vào thắt lưng của bạn. Thứ ba, những tiến bộ mới phải được tạo ra trong việc giải mã và trình bày những tín hiệu từ bộ não thông qua máy tính. Đối với những con khỉ, vài trăm tế bào thần kinh là cần thiết để điều khiển cánh tay cơ khí. Đối với một con người, bạn cần, tối thiểu, vài nghìn tế bào thần kinh để kiểm soát một cánh tay hoặc chân. Và thứ tư, một nguồn cung cấp năng lượng phải được tìm thấy là thứ có thể mang đi được và đủ mạnh để tiếp sinh lực cho toàn bộ bộ xương ngoài.
Hình 10. Đây là bộ xương ngoài – exoskeleton mà bác sĩ Nicolelis hy vọng sẽ được điều khiển bởi tâm trí với một người bị tê liệt hoàn toàn.
Mục tiêu của Nicolelis là một mục tiêu cao cả: để có một bộ đồ xương ngoài có thể hoạt động được sẵn sàng cho World Cup 2014 tại Brazil, nơi một người Brazil bị liệt toàn thân sẽ tung cú đá mở màn. Anh ấy nói với tôi một cách sâu sắc, "Đây là sho mặt trăng Brazil của chúng tôi."
TƯƠNG LAI CỦA TÂM TRÍ - MICHIO KAKU
BẢN DỊCH CỦA ĐỖ BÁ HUY
