Cuộc đua giao diện não - máy: Mỹ hụt hơi trước Trung Quốc sau hai thập kỷ dẫn dắt

Trong suốt hơn 20 năm qua, Mỹ luôn được xem là quốc gia dẫn đầu trong cuộc đua phát triển giao diện não – máy (Brain-Computer Interface – BCI), đặt cược vào những bước tiến công nghệ táo bạo nhằm thay đổi hoàn toàn cách con người tương tác với máy móc.

Từ các phòng thí nghiệm hàng đầu đến những startup công nghệ đầy tham vọng, hệ sinh thái đổi mới của Mỹ đã thúc đẩy những ý tưởng mang tính cách mạng, hứa hẹn mở ra kỷ nguyên mới trong y học và tăng cường khả năng con người.

Thế nhưng, kết cục của cuộc đua này lại gây bất ngờ: Trung Quốc mới là quốc gia cán đích đầu tiên.

CÚ BỨT PHÁ BẤT NGỜ CỦA TRUNG QUỐC

Đầu tháng này, công ty Neuracle Medical Technology có trụ sở tại Thượng Hải đã chính thức nhận được phê duyệt thương mại cho một thiết bị BCI cấy ghép từ Cơ quan Quản lý Sản phẩm Y tế Quốc gia Trung Quốc (NMPA). Thiết bị mang tên Neural Electronic Opportunity (Neo) đã trở thành thiết bị BCI xâm lấn đầu tiên trên thế giới được phép sử dụng ngoài phạm vi thử nghiệm lâm sàng.

Đây là một cột mốc mang tính bước ngoặt, bởi trong nhiều thập kỷ, công nghệ BCI vẫn chủ yếu “mắc kẹt” trong các phòng thí nghiệm và thử nghiệm lâm sàng, chưa thể bước ra thị trường thực tế. Thành công của Neo không chỉ là chiến thắng về mặt công nghệ, mà còn cho thấy sự thay đổi trong cách tiếp cận.

Điểm đáng chú ý là Neo không đi theo con đường cực đoan mà nhiều đối thủ lựa chọn, mà áp dụng một phương pháp “bán xâm lấn” – đặt điện cực trên bề mặt não thay vì cấy sâu vào mô não. Cách tiếp cận này gợi nhớ đến “học thuyết trung dung” của Nho giáo – tìm kiếm sự cân bằng giữa hai thái cực.

Trong bối cảnh toàn cầu đang chạy đua thương mại hóa BCI hiệu suất cao, lựa chọn “đi giữa” này dường như đã giúp Trung Quốc vượt lên trước các đối thủ phương Tây, vốn đang đối mặt với nhiều rào cản về an toàn và kỹ thuật.

HƯỚNG TIẾP CẬN BÁN XÂM LẤN

Sự phát triển của công nghệ BCI từ lâu đã bị chi phối bởi một bài toán đánh đổi khó giải: độ chính xác và độ an toàn.

Ở một đầu của phổ công nghệ là các thiết bị không xâm lấn, sử dụng cảm biến đặt bên ngoài hộp sọ. Ưu điểm của phương pháp này là an toàn, không cần phẫu thuật. Tuy nhiên, nhược điểm lớn là tín hiệu bị suy giảm đáng kể khi đi qua hộp sọ, khiến độ chính xác thấp.

Ở đầu còn lại là phương pháp xâm lấn hoàn toàn, trong đó các điện cực được cấy trực tiếp vào vỏ não. Đây là hướng đi mà nhiều công ty Mỹ theo đuổi, nổi bật là Neuralink của Elon Musk, cùng với các doanh nghiệp như Paradromics hay Blackrock Neurotech. Phương pháp này cho phép thu nhận tín hiệu thần kinh với độ chính xác cao, nhưng đi kèm là rủi ro về lâu dài như dịch chuyển điện cực, phản ứng sinh học và các vấn đề tương thích với cơ thể.

Thực tế, những thách thức này đã phần nào bộc lộ. Chỉ khoảng một tháng sau khi bệnh nhân đầu tiên được cấy thiết bị của Neuralink vào năm 2024, hệ thống đã gặp sự cố khi khoảng 85% các sợi điện cực bị dịch chuyển khỏi vị trí ban đầu. Dù công ty đã điều chỉnh để hệ thống vẫn hoạt động với số điện cực còn lại, vấn đề về độ ổn định lâu dài vẫn là dấu hỏi lớn.

Trong bối cảnh đó, hướng tiếp cận bán xâm lấn nổi lên như một giải pháp trung gian. Từ năm 2013, nhóm nghiên cứu do giáo sư Hong Bo tại Đại học Thanh Hoa đã tiên phong phát triển phương pháp này, với các điện cực được đặt trên bề mặt não thay vì xuyên sâu vào mô.

Thiết bị Neo chính là kết quả của quá trình hợp tác giữa nhóm của Hong và Neuracle – công ty do cựu sinh viên Thanh Hoa Xu Honglai sáng lập năm 2011. Sản phẩm được thiết kế nhằm phục hồi chức năng vận động tay cho bệnh nhân chấn thương tủy sống.

Khác với các thiết bị truyền thống, Neo là một thiết bị cấy ghép nhỏ, hoạt động không dây, có thể truyền tín hiệu thần kinh một cách ổn định mà không cần dây dẫn, đồng thời giảm thiểu nguy cơ hỏng hóc do pin. Đây được xem là một bước tiến đáng kể trong việc giải quyết các rào cản kỹ thuật lâu nay của BCI.

So với các hệ thống trước đây như BrainGate – một trong những dự án tiên phong từ đầu những năm 2000 – Neo mang đến một hướng tiếp cận cân bằng hơn giữa hiệu suất và mức độ xâm lấn.

TỪ PHÒNG THÍ NGHIỆM RA THỊ TRƯỜNG VÀ THAM VỌNG CÔNG NGHỆ CỦA TRUNG QUỐC

Kết quả thử nghiệm ban đầu của Neo cho thấy những tín hiệu tích cực. Thiết bị đã được cấy ghép cho 32 bệnh nhân bị chấn thương tủy sống, và tất cả đều có thể sử dụng tín hiệu não để điều khiển động tác nắm tay thông qua một găng tay robot.

Đáng chú ý, hơn hai phần ba số bệnh nhân ghi nhận sự cải thiện đáng kể về khả năng vận động tự nguyện của bàn tay sau 6 tháng luyện tập với hệ thống BCI. Trong số 32 bệnh nhân, có 22 người xuất hiện hiện tượng được gọi là “phục hồi thần kinh”, khi chức năng vận động cải thiện ngoài mong đợi. Hiện nhóm nghiên cứu vẫn đang tiếp tục tìm hiểu sâu hơn về hiện tượng này.

Neo đã được cấp phép thử nghiệm trên người vào năm 2023 và ca cấy ghép đầu tiên được thực hiện vào tháng 10 cùng năm. Việc nhanh chóng chuyển từ thử nghiệm sang phê duyệt thương mại cho thấy tốc độ phát triển đáng chú ý của lĩnh vực này tại Trung Quốc.

Tuy nhiên, các chuyên gia cũng lưu ý rằng việc được cấp phép không đồng nghĩa với việc thiết bị có thể ngay lập tức được triển khai rộng rãi trong bệnh viện. Dù vậy, giáo sư Hong Bo bày tỏ tin tưởng rằng trong tương lai gần, nhiều bệnh nhân sẽ có cơ hội tiếp cận các sản phẩm BCI “made in China”.

Trong khi đó, tại Mỹ, các thiết bị BCI xâm lấn vẫn chưa được phê duyệt thương mại. Tính đến tháng 1 năm nay, Neuralink mới chỉ có 21 người tham gia thử nghiệm lâm sàng.

Không chỉ dừng lại ở một sản phẩm, Trung Quốc đang thể hiện tham vọng lớn hơn trong lĩnh vực này. Công nghệ BCI lần đầu tiên được đưa vào báo cáo công tác của chính phủ như một ngành công nghiệp tương lai, cùng với các lĩnh vực như điện toán lượng tử và trí tuệ hiện thân.

Ngoài Neuracle, nhiều công ty Trung Quốc khác như Nanjing Panda Electronics hay MicroPort NeuroScientific cũng đang được kỳ vọng sẽ hưởng lợi từ các chính sách hỗ trợ, với mục tiêu tạo ra những đột phá lớn trước năm 2027.

Ở chiều ngược lại, Mỹ vẫn sở hữu nhiều doanh nghiệp mạnh trong lĩnh vực này như Paradromics, Precision Neuroscience, Synchron hay Blackrock Neurotech. Tuy nhiên, việc thiếu một sản phẩm được thương mại hóa cho thấy khoảng cách giữa nghiên cứu và ứng dụng thực tế vẫn còn đáng kể.