Giáo sư Cheng, bằng cách huấn luyện một bệnh nhân bị liệt hai chân bằng bộ xương ngoài trong nghiên cứu giật gân của ông thuộc dự án “Đi lại”, ông đã phát hiện ra rằng các bệnh nhân đã lấy lại được khả năng kiểm soát nhất định đối với chuyển động của chân họ. Hồi đó, điều này hoàn toàn làm bạn ngạc nhiên…

… và bằng cách nào đó nó vẫn như vậy. Mặc dù chúng tôi đã có bước đột phá này cách đây 4 năm nhưng đây mới chỉ là bước khởi đầu. Tôi rất tiếc là chưa có bệnh nhân nào trong số này được đi lại tự do mà không cần sự trợ giúp. Chúng ta mới chỉ chạm tới phần nổi của tảng băng chìm. Để phát triển các thiết bị y tế tốt hơn, chúng ta cần tìm hiểu sâu hơn về cách thức hoạt động của bộ não và cách chuyển nó thành robot.

Trong bài báo của bạn được xuất bản trong Khoa học Robot trong tháng này, bạn và đồng nghiệp của bạn, Giáo sư Nicolelis, một chuyên gia hàng đầu về khoa học thần kinh và đặc biệt là trong lĩnh vực giao diện người-máy, lập luận rằng cần phải vượt qua một số thách thức chính trong việc kết hợp khoa học thần kinh và robot để đạt được mục tiêu bước tiếp theo. Một trong số đó là “đóng vòng lặp giữa bộ não và máy móc” - ý bạn là gì?

Ý tưởng đằng sau điều này là sự kết hợp giữa bộ não và máy móc sẽ hoạt động theo cách mà bộ não coi máy móc như một phần mở rộng của cơ thể. Hãy lấy việc lái xe làm ví dụ. Khi đang lái xe, bạn không nghĩ đến việc di chuyển của mình phải không? Nhưng chúng ta vẫn chưa biết điều này thực sự hoạt động như thế nào. Lý thuyết của tôi là bằng cách nào đó bộ não sẽ thích ứng với chiếc xe như thể nó là một bộ phận của cơ thể. Với ý tưởng chung này, sẽ thật tuyệt nếu có một bộ xương ngoài có thể được não đón nhận theo cách tương tự.

Làm thế nào điều này có thể đạt được trong thực tế?

Bộ xương ngoài mà chúng tôi đang sử dụng cho nghiên cứu của mình cho đến nay thực chất chỉ là một khối kim loại lớn và do đó khá cồng kềnh đối với người đeo. Tôi muốn phát triển một bộ khung ngoài “mềm” - thứ mà bạn có thể mặc như một bộ quần áo, vừa có thể cảm nhận được ý định chuyển động của người dùng vừa cung cấp phản hồi tức thời. Việc tích hợp điều này với những tiến bộ gần đây trong giao diện não-máy cho phép đo phản ứng não theo thời gian thực cho phép thích ứng liền mạch các bộ xương ngoài như vậy với nhu cầu của từng người dùng. Với những tiến bộ công nghệ gần đây và sự hiểu biết tốt hơn về cách giải mã hoạt động não nhất thời của người dùng, đã đến lúc họ phải hội nhập vào các nền tảng lấy con người làm trung tâm hơn hoặc tốt hơn? lấy não làm trung tâm? các giải pháp.

Những phần nào khác vẫn còn thiếu? Bạn đã nói về việc cung cấp một “mô hình chức năng thực tế hơn” cho cả hai lĩnh vực.

Chúng ta phải tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển giao thông qua những phát triển mới, chẳng hạn như robot gần gũi hơn với hành vi con người và cấu tạo cơ thể con người, đồng thời do đó hạ thấp ngưỡng sử dụng robot trong khoa học thần kinh. Đây là lý do tại sao chúng ta cần các mô hình chức năng thực tế hơn, nghĩa là robot có thể bắt chước các đặc điểm của con người. Hãy lấy ví dụ về một robot hình người được điều khiển bằng cơ nhân tạo. Cấu trúc tự nhiên mô phỏng các cơ này thay vì hoạt động bằng động cơ truyền thống sẽ cung cấp cho các nhà khoa học thần kinh một mô hình thực tế hơn cho nghiên cứu của họ. Chúng tôi coi đây là một tình huống đôi bên cùng có lợi để tạo điều kiện hợp tác tốt hơn giữa khoa học thần kinh và robot trong tương lai.

Bạn không đơn độc trong sứ mệnh vượt qua những thử thách này. Trong Chương trình sau đại học ưu tú về Kỹ thuật thần kinh, chương trình đầu tiên và duy nhất thuộc loại này ở Đức kết hợp khoa học thần kinh thực nghiệm và lý thuyết với đào tạo chuyên sâu về kỹ thuật, bạn đang tập hợp những sinh viên giỏi nhất trong lĩnh vực này.

Như đã mô tả ở trên, việc kết hợp hai ngành robot và khoa học thần kinh là một bài tập khó và do đó một trong những lý do chính khiến tôi tạo ra chương trình thạc sĩ này ở Munich. Đối với tôi, điều quan trọng là dạy học sinh suy nghĩ rộng hơn và xuyên suốt các môn học, để tìm ra những giải pháp mà trước đây họ chưa thể tưởng tượng được. Đây là lý do tại sao các giảng viên từ nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như bệnh viện hoặc khoa thể thao, đang giảng dạy cho sinh viên của chúng tôi. Chúng ta cần tạo ra một cộng đồng mới và một nền văn hóa mới trong lĩnh vực kỹ thuật. Theo quan điểm của tôi, giáo dục là yếu tố then chốt.

Nguồn câu chuyện:

Vật liệu được cung cấp bởi Đại học kỹ thuật Munich (TUM). Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa theo kiểu và độ dài.