Khoa học viễn tưởng từ lâu đã hình dung về một thế giới nơi não người có thể tương tác với máy móc để phục hồi và tăng cường năng lực, tương tự như các cấy ghép thần kinh kết nối với thiết bị hỗ trợ thị giác của nhân vật Geordi La Forge trong bộ phim Star Trek, hay giúp Alex Murphy tái sinh thành cảnh sát người máy trong phim RoboCop.

Ngoài đời thực, các nhà nghiên cứu đã dành nhiều thập kỷ phát triển những thiết bị gọi là giao diện não - máy tính nhằm hỗ trợ những người bị liệt, mù, mất thính giác và nhiều tình trạng khác khôi phục chức năng cơ thể. Một số người đã có thể dùng suy nghĩ để điều khiển con trỏ máy tính, trong khi số khác có thể vận hành cánh tay robot hoặc chuyển một phần suy nghĩ thành văn bản.

Dù vậy, công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn sơ khai và số người được cấy ghép mới chỉ ở mức vài trăm. Chỉ một số ít công ty nhận được phê duyệt từ cơ quan quản lý để tiến từ thử nghiệm lâm sàng sang thương mại hóa, và phạm vi ứng dụng vẫn còn hạn chế. Tuy nhiên, ngành công nghiệp này có thể đang tiến tới một bước ngoặt nhờ những tiến bộ nhanh chóng trong phần cứng và các mô hình trí tuệ nhân tạo có khả năng giải mã tín hiệu thần kinh.

Tiềm năng của các giao diện não - máy tính đã thu hút sự quan tâm của nhiều tỉ phú công nghệ, trong đó có CEO Elon Musk của Tesla và CEO Sam Altman của OpenAI. Một số người đặt cược rằng những thiết bị này cuối cùng sẽ trở thành sản phẩm công nghệ tiêu dùng phổ biến, mở ra các khả năng vượt xa giới hạn tự nhiên của con người.

Giao diện não - máy tính là gì?

Giao diện não - máy tính, hay BCI, là công nghệ kết nối trực tiếp não bộ với một thiết bị điện tử như máy tính, mà không cần phần còn lại của cơ thể. Hệ thống này được thiết kế để phát hiện hoạt động của não, chẳng hạn các tín hiệu điện do nơ-ron tạo ra, rồi chuyển chúng thành mệnh lệnh điều khiển máy móc.

BCI mang lại hy vọng cho những người bị tổn thương các dây thần kinh kết nối giữa não và cơ bắp. Công nghệ này có thể giúp bệnh nhân giao tiếp khi họ không thể nói, hoặc cho phép người bị liệt điều khiển thiết bị bên ngoài bằng suy nghĩ. Điều này có thể cải thiện đáng kể chất lượng sống của bệnh nhân đột quỵ cũng như những người mắc các bệnh thần kinh nghiêm trọng như xơ cột bên teo cơ (ALS).

BCI cũng có thể kích thích não bộ bằng thông tin từ thế giới bên ngoài. Điều này mở ra khả năng giúp người mất thị lực có thể nhìn thấy hoặc người suy giảm thính giác có thể nghe lại. Trên thực tế, bệnh nhân khiếm thính đã được cấy ghép ốc tai điện tử từ những năm 1960, nhưng các thiết bị này kết nối bộ xử lý âm thanh đặt bên ngoài đầu với dây thần kinh thính giác thay vì kết nối trực tiếp với não bộ.

Về lý thuyết, BCI còn có thể gửi tín hiệu để thay đổi hoạt động thần kinh. Công nghệ này có tiềm năng tác động đến những vùng não cụ thể liên quan tới các rối loạn thần kinh và sức khỏe tâm thần. Các thiết bị phát xung điện có mục tiêu để “kích thích não sâu” đã được sử dụng trong điều trị y khoa suốt nhiều thập kỷ, bao gồm giảm run do bệnh Parkinson's Disease gây ra. Tuy nhiên, chúng thường được xem là một dạng kích thích thần kinh riêng biệt và kém phức tạp hơn so với các BCI hiện đang được phát triển.

Các thiết bị này có thực sự được cấy vào não?

Một số BCI sử dụng điện cực cắm trực tiếp vào não, số khác đặt trên bề mặt não nhưng vẫn nằm bên trong hộp sọ, trong khi một số thiết bị không xâm lấn được gắn bên ngoài đầu. Giới nghiên cứu vẫn đang tranh luận về việc giao diện cần ở gần não đến mức nào để có thể đọc được tín hiệu hữu ích và kích thích nơ-ron hiệu quả.

Các tế bào sinh học đang được nghiên cứu như một phương thức kết nối giao diện não - máy tính với não bộ thay cho dây dẫn truyền thống. Công ty Science có trụ sở tại California đang phát triển một thiết bị “lai sinh học” sử dụng một lớp nơ-ron để tạo cầu nối với mô não.

Nhiều công ty khác cũng đang thử nghiệm sóng âm thay cho tín hiệu điện. Tại Mỹ, các startup theo hướng này gồm Merge Labs, do Sam Altman đồng sáng lập, và Nudge, do tỉ phú tiền mã hóa Fred Ehrsam sáng lập.

Tại Trung Quốc, công ty Gestala - đồng sáng lập bởi tỉ phú internet Chen Tianqiao - xuất hiện trong năm nay với tư cách công ty BCI đầu tiên của nước này tập trung vào công nghệ siêu âm.

Cách giao diện não - máy tính hoạt động

Các thiết bị được cấy ghép hoặc đặt trên đầu có thể đọc tín hiệu thần kinh và chuyển chúng thành mệnh lệnh điều khiển.

① Một thiết bị được đặt trên đầu hoặc cấy vào trong hay trên bề mặt não để ghi nhận hoạt động thần kinh

② Thiết bị truyền các tín hiệu thần kinh này tới máy tính hoặc một thiết bị điện tử khác, nơi chúng được chuyển đổi thành mệnh lệnh điều khiển.

③ Suy nghĩ của người dùng được chuyển thành hành động. Chẳng hạn, từ họ muốn nói sẽ xuất hiện trên màn hình hoặc một cánh tay robot sẽ di chuyển.

Công nghệ giao diện não - máy tính đã tiến xa đến đâu?

Trong giai đoạn đầu phát triển BCI, việc một người có thể dùng suy nghĩ để di chuyển con trỏ trên màn hình máy tính đã được xem là bước tiến đột phá. Khi đó, các thiết bị còn cồng kềnh và phải kết nối vật lý với máy tính.

Hiện nay, những thiết bị không dây thử nghiệm đã cho phép người dùng điều khiển máy tính, máy tính bảng và các thiết bị nhà thông minh chỉ bằng suy nghĩ. Một số người thậm chí có thể sử dụng BCI để điều khiển cánh tay robot nhằm cầm nắm và di chuyển đồ vật.

Công nghệ phục hồi khả năng nói cũng ghi nhận nhiều bước tiến đáng chú ý. Một trong những đột phá gần đây là khả năng giải mã “lời nói nội tâm”, khi BCI có thể nhận diện tín hiệu não xuất hiện lúc một người nghĩ về điều họ muốn nói và chuyển chúng thành từ ngữ hiển thị trên màn hình.

Đây được xem là bước tiến cao hơn so với việc giải mã “lời nói cố gắng phát ra”, vốn chỉ nhận diện tín hiệu thần kinh được tạo ra khi một người cố gắng nói thành tiếng thay vì đơn thuần tưởng tượng về từ ngữ. Các nhóm nghiên cứu tại đại học Stanford và đại học California, Berkeley hiện nằm trong số những đơn vị tiên phong phát triển BCI phục hồi khả năng giao tiếp bằng lời nói.

Các nhà khoa học cũng đạt được tiến triển trong việc mang lại “thị giác hình khối” cho người mù. Những tế bào cảm nhận ánh sáng trên võng mạc có thể bị tổn thương bởi các bệnh như thoái hóa điểm vàng do tuổi tác - một trong những nguyên nhân hàng đầu gây mù lòa ở người cao tuổi, ảnh hưởng tới khoảng 200 triệu người trên toàn cầu.

Startup Science đã phát triển một vi mạch siêu mỏng không dây nhằm thay thế chức năng của các thụ thể ánh sáng này.

Thiết bị cấy ghép PRIMA của công ty, hiện chờ phê duyệt thương mại từ cơ quan quản lý, được thiết kế để đặt phía sau mắt và tiếp nhận tín hiệu hồng ngoại từ một cặp kính công nghệ cao có khả năng ghi lại hình ảnh của thế giới bên ngoài. Con chíp sẽ chuyển đổi ánh sáng này thành kích thích điện truyền tới não, cho phép người suy giảm thị lực nhìn thấy hình dạng vật thể và thậm chí đọc chữ.

Hiện tại, PRIMA mới chỉ cung cấp hình ảnh đen trắng, nhưng đây vẫn là bước tiến lớn so với các công nghệ trước đây vốn chỉ cho phép người dùng nhìn thấy các chớp sáng. Science cho biết hồi tháng 3 rằng công ty đã hoàn tất vòng gọi vốn trị giá 230 triệu USD trong bối cảnh mở rộng thử nghiệm lâm sàng và chuẩn bị đưa PRIMA ra thị trường.

Những tên tuổi lớn trong lĩnh vực này là ai?

Neuralink, công ty do Elon Musk đồng sáng lập năm 2016, được xem là gương mặt tiêu biểu của ngành giao diện não - máy tính nhờ vừa thúc đẩy công nghệ phát triển vừa đưa khái niệm này vào các cuộc thảo luận chính thống.

Thiết bị của công ty, có kích thước tương đương một đồng 25 xu, đã được cấy ghép cho hơn 20 bệnh nhân. Những người này có thể điều khiển máy tính để lướt internet và chơi trò chơi trực tuyến bằng suy nghĩ.

Giống nhiều công ty khác do Elon Musk sở hữu, Neuralink theo đuổi những kế hoạch mở rộng đầy tham vọng. Theo các tài liệu được Bloomberg xem xét, công ty đặt mục tiêu cấy ghép chip cho 20.000 người mỗi năm vào năm 2031 và tạo ra ít nhất 1 tỉ USD doanh thu thường niên.

Neuralink cũng là một trong những doanh nghiệp dẫn đầu về huy động vốn trong lĩnh vực này, chiếm phần đáng kể trong hơn 2,75 tỉ USD đã được rót vào các công ty BCI lớn tại Mỹ đến nay. Công ty hoàn tất vòng gọi vốn trị giá 650 triệu USD vào năm ngoái và hiện được định giá hơn 9,5 tỉ USD, theo dữ liệu từ PitchBook.

Merge Labs, một tân binh trong lĩnh vực BCI do Sam Altman - người từng là bạn rồi trở thành đối thủ của Elon Musk - hậu thuẫn, đang hướng tới việc phát triển thiết bị không cần cấy trực tiếp vào não. Công ty cho biết hồi tháng 1 rằng họ đã huy động được 252 triệu USD.

Hiện chưa rõ loại BCI mà Merge Labs cuối cùng sẽ phát triển, nhưng theo các nguồn tin thân cận nói với Bloomberg, công ty từng cân nhắc việc biến đổi gene của tế bào não nhằm giúp thiết bị dễ dàng phát hiện và điều chỉnh hoạt động thần kinh hơn. Các nhà khoa học đã nghiên cứu “di truyền học siêu âm” trong nhiều năm, tìm cách đưa những gene mã hóa protein phản ứng với sóng siêu âm vào các tế bào mục tiêu.

Tại Mỹ, Blackrock Neurotech sở hữu thiết bị Utah Array - một trong những BCI có lịch sử thử nghiệm trên người lâu đời nhất, kéo dài khoảng hai thập kỷ. Công ty đã cấy ghép thiết bị cho hơn 55 bệnh nhân.

Trong khi đó, Paradromics đã thử nghiệm thiết bị của mình trên bệnh nhân đầu tiên vào tháng 5 năm ngoái và bắt đầu thử nghiệm lâm sàng đầu tiên trong năm nay.

Thiết bị của Precision Neuroscience - một mạng lưới vi điện cực mỏng hơn sợi tóc người và đặt trên bề mặt mô não mà không xuyên vào bên trong - đã được FDA cấp phép vào tháng 3.2025 để sử dụng thương mại trong thời gian dưới 30 ngày nhằm ghi nhận, theo dõi và kích thích hoạt động não bộ.

Dù chưa thương mại hóa rộng rãi, công ty hiện vẫn đang thử nghiệm thiết bị trong các nghiên cứu lâm sàng. Theo Precision, tính đến cuối tháng 4, thiết bị này đã được cấy ghép cho hơn 85 bệnh nhân.

Synchron, startup được hậu thuẫn bởi Jeff Bezos và Bill Gates, đang tập trung vào công nghệ ít xâm lấn hơn và không cần phẫu thuật mở hộp sọ.

Công ty đã phát triển một thiết bị giống stent có thể được đưa vào cơ thể thông qua tĩnh mạch cảnh của bệnh nhân cho tới khi tiếp cận mạch máu nằm phía trên não bộ, từ đó ghi nhận hoạt động điện của não. Thiết bị này đến nay đã được thử nghiệm trên 10 người và Synchron hiện phát triển phiên bản tiên tiến hơn.

Trung Quốc đang tiến triển ra sao?

Các công ty Trung Quốc được xem là những người đến sau trong lĩnh vực BCI xâm lấn tiên tiến và số bệnh nhân được cấy ghép thiết bị vẫn ít hơn các đối thủ Mỹ. Việc so sánh hiệu quả giữa các hệ thống trên toàn cầu cũng gặp khó khăn do còn thiếu các nghiên cứu công bố công khai để giới khoa học độc lập đánh giá.

Dù vậy, có thể thấy các startup Trung Quốc đang đạt được những bước tiến nhanh chóng trong lĩnh vực này.

StairMed Technology được xem là doanh nghiệp mở đường cho ngành BCI tại Trung Quốc khi trở thành công ty đầu tiên của nước này thử nghiệm thiết bị cấy ghép xâm lấn trong nghiên cứu lâm sàng vào tháng 3 năm ngoái - khoảng 14 tháng sau khi Neuralink thực hiện bước đi tương tự.

StairMed cho biết thiết bị cấy ghép sử dụng nguồn pin bên ngoài của họ đã giúp một bệnh nhân liệt hai chân có thể chơi trò chơi điện tử chỉ bằng suy nghĩ. Công ty dự kiến cấy ghép thiết bị cho thêm 40 người trong năm nay.

NeuroXess Technology cũng ghi dấu cột mốc mới cho Trung Quốc vào tháng 12 khi trở thành công ty đầu tiên của nước này cấy ghép thiết bị không dây tích hợp pin bên trong.

Đến tháng 3 năm nay, cơ quan quản lý Trung Quốc đã phê duyệt một thiết bị BCI do Neuracle Technology phát triển để sử dụng thương mại ở phạm vi hạn chế. Thiết bị không dây có kích thước tương đương đồng xu này được thiết kế cho người bị tổn thương tủy sống, cho phép điều khiển cánh tay robot có khả năng cầm và giữ đồ vật.

Các sản phẩm trưng bày tại NeuroXess Technology, công ty công nghệ sinh học tập trung vào các công nghệ giao diện não - máy tính linh hoạt nhằm bảo vệ và khám phá não bộ, ở Thượng Hải. Hình ảnh: Chengdu Economic Daily/VCG/AP

Các công ty tại Trung Quốc đang nhận được sự hỗ trợ mạnh mẽ từ chính sách cấp trung ương và địa phương, điều có thể giúp giảm các nút thắt pháp lý và đẩy nhanh quá trình phát triển BCI. Kế hoạch 5 năm mới nhất của Bắc Kinh - vốn là văn kiện định hình các ưu tiên kinh tế tới cuối thập kỷ này - đặt mục tiêu thúc đẩy BCI trở thành động lực tăng trưởng mới và tăng cường rót vốn cho ngành.

Những nỗ lực theo định hướng từ trên xuống của Trung Quốc trước đây đã mang lại thành công ở nhiều lĩnh vực khác. Sáng kiến “Made in China 2025” từng góp phần thúc đẩy sự trỗi dậy của nước này trong các ngành như xe điện.

Các đối thủ quốc tế cũng bắt đầu chú ý tới môi trường thuận lợi cho BCI tại Trung Quốc. Tháng 4 vừa qua, Axoft trở thành công ty cấy ghép não đầu tiên của Mỹ công bố đã thử nghiệm thiết bị tại Trung Quốc. CEO Paul Le Floch cho biết một phần lý do công ty chọn nghiên cứu tại đây là tốc độ thử nghiệm có thể được đẩy nhanh đáng kể.

Axoft cũng có những mối liên hệ khác với Trung Quốc: hai nhà sáng lập công ty là người Trung Quốc và doanh nghiệp này cũng đã nhận vốn đầu tư từ nước này.

Dòng vốn chảy vào ngành BCI tại Trung Quốc hiện vẫn kém xa quy mô đầu tư ở Mỹ. Dù vậy, vốn đầu tư mạo hiểm dành cho lĩnh vực này tại Trung Quốc đã tăng hơn gấp đôi trong năm 2025 so với một năm trước đó, vượt 1,8 tỉ nhân dân tệ (264 triệu USD), theo dữ liệu từ nền tảng ITjuzi.

Những thách thức công nghệ nào vẫn còn tồn tại?

Công nghệ BCI hiện vẫn còn cách khá xa mức hoàn thiện và có thể cần thêm nhiều năm trước khi được ứng dụng rộng rãi. Dù một số thiết bị cấy ghép đã hoạt động không dây và có thể sử dụng tại nhà, nhiều hệ thống khác vẫn phải kết nối vật lý với máy tính hoặc chỉ được thử nghiệm trong môi trường phòng thí nghiệm, khiến chúng chưa thực sự phù hợp cho cuộc sống hằng ngày của bệnh nhân.

Một số chuyên gia cho rằng các thiết bị cấy trực tiếp vào hoặc đặt trên bề mặt não có thể ghi nhận hoạt động thần kinh chi tiết hơn so với BCI không xâm lấn, nhưng phẫu thuật não vẫn tiềm ẩn nhiều rủi ro. Việc đưa vật liệu vào bề mặt não có thể dẫn tới hình thành mô sẹo, từ đó làm gián đoạn kết nối giữa thiết bị và não bộ.

Giới nghiên cứu hiện cũng chưa xác định rõ các thiết bị cấy ghép có thể tồn tại trong cơ thể bao lâu, liệu chúng có bị xuống cấp theo thời gian hay không, và khi nào cần được thay thế hoặc nâng cấp. Với những BCI có bộ phận nhô ra ngoài đầu, nguy cơ nhiễm trùng tại vị trí tiếp xúc giữa da và thiết bị cũng là vấn đề đáng lo ngại, có thể buộc bệnh nhân phải phẫu thuật thêm để tháo bỏ thiết bị này.

Ngay cả khi các thách thức kỹ thuật có thể được giải quyết, vấn đề chi phí vẫn là rào cản lớn - không chỉ với bản thân thiết bị mà còn với các thủ thuật và phẫu thuật để cấy ghép chúng. Trong một bài thuyết trình dành cho nhà đầu tư, Neuralink ước tính một cách thận trọng rằng công ty có thể tạo ra khoảng 50.000 USD doanh thu từ mỗi ca phẫu thuật.

Chi phí thực tế mà bệnh nhân phải chi trả có thể còn cao hơn nhiều khi tính thêm các khoản liên quan đến thời gian nằm viện, tùy thuộc vào phạm vi thanh toán của bảo hiểm và các chương trình y tế công.

BCI có thể được sử dụng ngoài lĩnh vực y tế?

Hiện nay, các ứng dụng y khoa của BCI chủ yếu tập trung vào việc phục hồi những chức năng đã mất. Tuy nhiên, một số người trong ngành tin rằng công nghệ này cuối cùng có thể giúp con người vượt qua các giới hạn sinh học tự nhiên của mình.

Ở cấp độ đơn giản hơn, tham vọng của ngành là biến BCI thành sản phẩm đại chúng được tích hợp vào các thiết bị hằng ngày như tai nghe hay kính thông minh, từ đó thay đổi cách con người giao tiếp, quan sát thế giới và tiêu thụ nội dung giải trí.

Neuralink cho biết công ty kỳ vọng có thể cấy ghép thiết bị cho một người “hoàn toàn khỏe mạnh” vào năm 2030. Chủ tịch công ty, DJ Seo, cũng cho rằng trong tương lai, các thiết bị cấy ghép não có thể cho phép con người đặt câu hỏi cho chatbot AI chỉ bằng suy nghĩ và nhận phản hồi thông qua tai nghe.

Một số nhà đầu tư và doanh nhân còn theo đuổi những viễn cảnh tham vọng hơn, nơi BCI có thể mang lại cho con người khả năng giao tiếp bằng thần giao cách cảm, mở rộng dung lượng trí nhớ của não bộ và tăng tốc quá trình học tập. Tuy nhiên, nhiều nhà khoa học hoài nghi về khả năng con người có thể sở hữu khoảnh khắc kiến thức võ thuật được tải trực tiếp vào não như nhân vật Neo trong phim The Matrix.

Ngay cả ở dạng ứng dụng thực tế hơn, BCI cũng có thể mang lại giá trị cho quân đội, chẳng hạn cho phép binh sĩ điều khiển drone và các loại vũ khí không người lái bằng suy nghĩ. Cơ quan nghiên cứu và phát triển của Bộ Quốc phòng Mỹ đã tài trợ cho nhiều dự án thúc đẩy công nghệ BCI, bao gồm một số nền tảng sau này trở thành tiền đề cho Neuralink.

Thế giới đã sẵn sàng cho BCI?

Các chính phủ thường phải chạy theo để bảo đảm công nghệ mới được tích hợp vào xã hội một cách an toàn và có trách nhiệm. Việc BCI hiện chủ yếu được triển khai trong lĩnh vực y tế có thể đóng vai trò như một “hàng rào bảo vệ” ban đầu.

Các thiết bị y tế vốn chịu sự giám sát chặt chẽ của cơ quan quản lý nhằm bảo đảm an toàn cho bệnh nhân, và những thiết bị cần phẫu thuật cấy ghép thường còn phải trải qua quy trình kiểm định nghiêm ngặt hơn. Tuy nhiên, việc quản lý ngành có thể trở nên phức tạp hơn nếu ranh giới giữa thiết bị y tế và sản phẩm tiêu dùng ngày càng mờ đi.

BCI cũng đặt ra những lo ngại lớn về quyền riêng tư và đạo đức, bao gồm câu hỏi về quyền sở hữu và cách sử dụng dữ liệu mà các thiết bị này thu thập. Dù công nghệ vẫn ở giai đoạn đầu, nếu BCI phát triển mạnh, suy nghĩ của con người có thể trở thành dữ liệu dễ bị giám sát, tấn công mạng hoặc khai thác cho mục đích chính trị và thương mại. Một số bang tại Mỹ, bao gồm California và Colorado, đã thông qua luật nhằm bảo vệ dữ liệu thần kinh.

Hiện vẫn chưa rõ công chúng có sẵn sàng đón nhận rộng rãi BCI hay không, đặc biệt nếu thiết bị cần được cấy ghép để phát huy hiệu quả. Viễn cảnh sở hữu thị giác siêu phàm hoặc giao tiếp thần giao cách cảm với người khác có thể đủ hấp dẫn với một số người, nhưng phần lớn có lẽ sẽ không muốn phẫu thuật não chỉ để chơi game hay gửi email bằng suy nghĩ.