Từ khoa học viễn tưởng đến những thành tựu có thật

Trong nhiều thập kỷ, khả năng đọc được suy nghĩ của người khác thường chỉ xuất hiện trong những bộ phim khoa học viễn tưởng. Tuy nhiên, sự phát triển mạnh mẽ của trí tuệ nhân tạo, khoa học thần kinh và công nghệ xử lý dữ liệu đang từng bước biến một phần ý tưởng này thành hiện thực.

Các nhà khoa học hiện đã phát triển những hệ thống có khả năng phân tích tín hiệu hoạt động của não, từ đó dự đoán nội dung ngôn ngữ mà con người đang nghe, tưởng tượng hoặc cố gắng nói ra.

Một bước tiến quan trọng được công bố vào tháng 5/2023, khi nhóm nghiên cứu tại Đại học Texas ở Austin (Hoa Kỳ) giới thiệu hệ thống AI có khả năng tái tạo ý nghĩa của ngôn ngữ từ tín hiệu não thu được bằng phương pháp chụp cộng hưởng từ chức năng (fMRI).

Đáng chú ý, người tham gia không cần cấy thiết bị điện tử vào não. Hệ thống có thể tạo ra những câu văn phản ánh ý nghĩa của câu chuyện mà họ đang nghe hoặc tưởng tượng, dù không nhất thiết trùng khớp từng từ.

Thành tựu này đánh dấu một bước phát triển quan trọng trong việc nghiên cứu mối liên hệ giữa hoạt động thần kinh và ngôn ngữ con người.

AI giải mã suy nghĩ bằng cách nào?

Não bộ con người chứa hàng tỷ tế bào thần kinh, liên tục trao đổi tín hiệu điện và hóa học để xử lý thông tin. Khi con người suy nghĩ, nghe, nói hoặc tưởng tượng, những mạng lưới thần kinh tương ứng sẽ xuất hiện các kiểu hoạt động có thể đo lường ở những mức độ nhất định.

Bằng cách kết hợp thiết bị ghi nhận tín hiệu não với thuật toán học máy, các nhà nghiên cứu có thể xây dựng mô hình dự đoán mối liên hệ giữa hoạt động thần kinh và thông tin mà con người muốn truyền đạt.

Quy trình giải mã tín hiệu não bằng AI

Hoạt động não bộ

Suy nghĩ, nghe, tưởng tượng hoặc cố gắng nói

Thiết bị thu nhận tín hiệu

fMRI, EEG hoặc điện cực cấy ghép

Mô hình trí tuệ nhân tạo

Phân tích và dự đoán mẫu tín hiệu thần kinh

Văn bản

Giọng nói

Điều khiển

Sơ đồ minh họa nguyên lý chung. Khả năng đầu ra phụ thuộc thiết bị, mô hình và loại tín hiệu được ghi nhận.

Các phương pháp ghi nhận tín hiệu não hiện nay có những ưu điểm và giới hạn khác nhau. Chụp fMRI giúp quan sát những thay đổi liên quan đến hoạt động thần kinh mà không cần phẫu thuật, nhưng thiết bị cồng kềnh và không đo trực tiếp xung điện của tế bào thần kinh. Trong khi đó, điện cực cấy ghép có thể ghi nhận tín hiệu chi tiết hơn tại những vùng não nhất định, nhưng đòi hỏi can thiệp y khoa.

Điểm cốt lõi nằm ở khả năng học của AI. Sau quá trình huấn luyện bằng dữ liệu tương ứng giữa tín hiệu não và nhiệm vụ cụ thể, mô hình có thể dự đoán nội dung hoặc ý định giao tiếp từ những tín hiệu mới.

Tuy nhiên, đây là quá trình suy luận xác suất, không phải việc quan sát trực tiếp toàn bộ suy nghĩ của một con người.

Những đột phá đáng chú ý trong giải mã não bộ

2023 – ĐẠI HỌC TEXAS

Tái tạo ý nghĩa ngôn ngữ không cần cấy ghép

Hệ thống giải mã ngữ nghĩa từ fMRI cho thấy AI có thể tái tạo một phần ý nghĩa câu chuyện mà người tham gia nghe hoặc tưởng tượng. Kết quả phụ thuộc vào sự hợp tác và huấn luyện cá nhân.

2023 – ĐẠI HỌC CALIFORNIA, SAN FRANCISCO

Chuyển tín hiệu não thành lời nói và biểu cảm

Một hệ thống giúp người bị liệt nghiêm trọng điều khiển lời nói và khuôn mặt của nhân vật ảo, với tốc độ giải mã văn bản trung vị đạt 78 từ/phút trong thử nghiệm.

Nature

2025 – GIAO TIẾP GẦN THỜI GIAN THỰC

Tái tạo giọng nói trực tiếp từ hoạt động não

Nghiên cứu công bố trên Nature chứng minh khả năng tổng hợp giọng nói có ngữ điệu từ tín hiệu của 256 vi điện cực ở một người mắc bệnh xơ cứng teo cơ một bên (ALS), thậm chí cho phép thể hiện những giai điệu ngắn.

2026 – HƯỚNG TỚI SỬ DỤNG HẰNG NGÀY

Điều khiển máy tính và giao tiếp tại nhà

Nghiên cứu đăng trên Nature Medicine báo cáo trường hợp người bị liệt sử dụng độc lập giao diện não – máy tính gần như hằng ngày, hỗ trợ giao tiếp bằng văn bản và điều khiển con trỏ.

Những kết quả này cho thấy công nghệ đang chuyển dần từ thí nghiệm giải mã tín hiệu trong phòng nghiên cứu sang các hệ thống hỗ trợ giao tiếp có khả năng ứng dụng trong đời sống. Dù vậy, phần lớn những kỹ thuật tiên tiến vẫn đang ở giai đoạn nghiên cứu hoặc thử nghiệm lâm sàng.

Ứng dụng AI giải mã suy nghĩ trong đời sống

Một trong những giá trị nhân văn lớn nhất của công nghệ giải mã tín hiệu não là khả năng phục hồi giao tiếp cho người bị tổn thương hệ thần kinh.

Với người mắc hội chứng liệt nặng, ALS hoặc mất khả năng phát âm, việc muốn nói nhưng không thể diễn đạt là trở ngại lớn trong cuộc sống. Giao diện não – máy tính có thể trở thành cầu nối giữa ý định giao tiếp và thế giới bên ngoài.

Trong tương lai, công nghệ này có tiềm năng mở rộng sang nhiều lĩnh vực:

• Y tế và phục hồi chức năng: Hỗ trợ bệnh nhân giao tiếp và điều khiển các thiết bị trợ giúp.

• Công nghệ hỗ trợ người khuyết tật: Điều khiển máy tính, con trỏ hoặc các giao diện số thông qua tín hiệu thần kinh.

• Nghiên cứu khoa học thần kinh: Tìm hiểu cách não bộ hình thành ngôn ngữ, nhận thức và ý định vận động.

• Tương tác người – máy: Phát triển những phương thức điều khiển mới, tuy nhiên khả năng ứng dụng đại trà vẫn còn nhiều thách thức.

Trong đó, ứng dụng y tế hiện có bằng chứng nghiên cứu trực tiếp rõ ràng hơn so với những viễn cảnh điều khiển mọi thiết bị chỉ bằng suy nghĩ.

Liệu AI có thể đọc được mọi suy nghĩ của con người?

Đây là câu hỏi thu hút sự quan tâm lớn của công chúng.

Thực tế, những tiến bộ trong giải mã ngôn ngữ và ý định vận động không đồng nghĩa với việc AI có thể tự do đọc mọi suy nghĩ bí mật của bất kỳ ai.

Các hệ thống hiện nay thường cần dữ liệu huấn luyện, thiết bị chuyên dụng, điều kiện đo phù hợp và sự tham gia của người được nghiên cứu. Chúng chủ yếu giải mã những loại thông tin cụ thể thay vì toàn bộ đời sống tinh thần.

Nghiên cứu của Đại học Texas năm 2023 cho thấy khi người tham gia chủ động chống lại việc giải mã bằng cách tập trung suy nghĩ khác, kết quả có thể trở nên không sử dụng được.

Tuy nhiên, giới hạn đó không có nghĩa quyền riêng tư sẽ luôn được bảo vệ một cách tự nhiên.

Năm 2025, một nghiên cứu công bố trên tạp chí Cell cho thấy tín hiệu liên quan đến lời nói nội tâm có thể được phát hiện ở vùng vỏ não vận động và các câu được tưởng tượng có thể được giải mã trong điều kiện nghiên cứu. Điều này khiến các nhà khoa học phải quan tâm sâu hơn đến việc phân biệt suy nghĩ riêng tư với ý định chủ động giao tiếp.

Quyền riêng tư não bộ: Thách thức đạo đức trong kỷ nguyên AI

Nếu trước đây dữ liệu cá nhân thường được hiểu là họ tên, hình ảnh, vị trí hay lịch sử hoạt động trên Internet, thì sự phát triển của công nghệ thần kinh đang đặt ra một loại dữ liệu nhạy cảm khác: dữ liệu hoạt động não bộ.

Những thông tin này có thể phản ánh một phần trạng thái nhận thức, ý định hoặc trải nghiệm của con người, tùy thuộc vào phương pháp đo và khả năng phân tích.

Các nhà nghiên cứu về đạo đức công nghệ cảnh báo rằng sự kết hợp giữa AI và giao diện não – máy tính có thể đặt ra nguy cơ đối với quyền riêng tư tinh thần, quyền tự chủ và khả năng kiểm soát dữ liệu cá nhân.

Do đó, việc phát triển công nghệ cần đi cùng các nguyên tắc bảo vệ nghiêm ngặt: người tham gia phải được cung cấp thông tin đầy đủ và tự nguyện đồng ý; dữ liệu não phải được bảo mật; mục đích sử dụng phải rõ ràng; và người dùng cần có quyền kiểm soát việc thu thập, xử lý và chia sẻ thông tin của mình.

Đặc biệt, cần ngăn chặn các hình thức thu thập hoặc phân tích dữ liệu thần kinh vượt quá sự đồng ý của cá nhân.

Tương lai của công nghệ giải mã suy nghĩ

Nhìn về những năm tới, sự phát triển đồng thời của AI, cảm biến thần kinh và công nghệ điện toán có thể giúp các hệ thống giao diện não – máy tính trở nên chính xác, thuận tiện và phù hợp hơn với các nhu cầu thực tế.

Một hướng phát triển quan trọng là giảm độ trễ khi chuyển tín hiệu thần kinh thành lời nói, qua đó giúp người mất khả năng phát âm tham gia hội thoại tự nhiên hơn.

Bên cạnh đó, việc nâng cao độ bền của thiết bị, giảm yêu cầu hiệu chỉnh và nghiên cứu các phương pháp đo không xâm lấn cũng có thể tạo ra cơ hội ứng dụng rộng rãi hơn.

Tuy nhiên, để công nghệ được sử dụng phổ biến, các nhà khoa học vẫn cần giải quyết những thách thức về độ chính xác, sự khác biệt giữa từng cá nhân, an toàn y tế, chi phí và quyền riêng tư.

Sự tiến bộ của công nghệ không nên được đánh giá chỉ bằng mức độ AI có thể suy luận được bao nhiêu thông tin từ não người, mà còn bằng khả năng công nghệ đó cải thiện cuộc sống trong khi tôn trọng quyền tự chủ của con người.

Kết luận: Khi công nghệ tiến gần hơn đến thế giới nội tâm

Sự kết hợp giữa trí tuệ nhân tạo và khoa học thần kinh đang mở ra một chương mới trong lịch sử tương tác giữa con người và máy móc.

Những nghiên cứu đã được công bố cho thấy việc chuyển một số tín hiệu hoạt động não thành văn bản, giọng nói và lệnh điều khiển không còn chỉ là ý tưởng viễn tưởng. Đặc biệt, các ứng dụng hỗ trợ người mất khả năng giao tiếp đang mang lại những triển vọng y học đáng khích lệ.

Tuy nhiên, AI hiện chưa thể đọc toàn bộ suy nghĩ của một người một cách tùy ý. Khoảng cách giữa giải mã tín hiệu thần kinh trong điều kiện nghiên cứu và khả năng hiểu trọn vẹn tâm trí con người vẫn còn rất lớn.

Giá trị lớn nhất của công nghệ giải mã suy nghĩ không phải là giúp máy móc biết được tất cả những gì con người đang nghĩ, mà là giúp con người có thêm khả năng giao tiếp, thể hiện bản thân và làm chủ cuộc sống.