Phát minh này, lần đầu xuất hiện trên thế giới, được hy vọng sẽ có khả năng thay đổi cuộc sống của những người mất khả năng nói do bị đột quỵ, hoặc các căn bệnh như bệnh xơ cứng teo cơ một bên.

Từ trước đến nay, bệnh nhân phải dựa vào các công cụ tổng hợp giọng nói chậm chạp, hoạt động bằng cách đánh vần từng từ một dựa vào chuyển động mắt hoặc cử động nhỏ trên khuôn mặt, khiến những cuộc trò chuyện tự nhiên trở thành điều bất khả thi.

Công nghệ mới nhất sử dụng các điện cực cực nhỏ được cấy trên bề mặt não, nhằm phát hiện hoạt động trong phần não điều khiển lời nói và cử động khuôn mặt. Những tín hiệu này được dịch trực tiếp thành lời nói và nét mặt của hình đại diện trên màn hình, bao gồm mỉm cười, cau mày hoặc ngạc nhiên.

Nữ bệnh nhân 47 tuổi Ann Johnson đã trải qua một cơn đột quỵ vùng thân não nghiêm trọng không rõ nguyên nhân vào năm 30 tuổi, khiến bà bị bại liệt nặng, mất khả năng kiểm soát tất cả các cơ và không thể thở. Khi đó, Ann đang là giáo viên dạy toán kiêm huấn luyện viên bóng chuyền và là mẹ của một bé gái 13 tháng tuổi. Bà phải mất nhiều năm tập vật lý trị liệu để có thể khôi phục khả năng cử động cơ mặt đủ để mỉm cười hoặc khóc. Tuy nhiên, các cơ cho phép bệnh nhân nói chuyện trở lại vẫn bất động.

Song hiện nay, Ann đang giúp các nhà nghiên cứu tại Đại học California ở San Francisco và Berkeley phát triển công nghệ giao diện não - máy tính (BCI) mới, mà tương lai có thể cho phép những người khuyết tật như bà giao tiếp tự nhiên hơn thông qua một nhân vật đại diện kỹ thuật số. Theo nhóm nghiên cứu, hệ thống mà họ vừa phát triển là công nghệ đầu tiên cho phép tổng hợp trực tiếp lời nói và nét mặt từ các tín hiệu não.

Cách đây 2 năm, nhóm chuyên gia này từng thành công trong việc giúp một người đàn ông bị liệt tên là Pancho sử dụng một thiết bị cấy và thuật toán đơn giản hơn để tạo ra 50 từ cơ bản - như “xin chào” và “đói”, sau đó hiển thị dưới dạng văn bản trên một chiếc điện thoại để giao tiếp với người khác. Sau khi đọc bài viết về Pancho, Ann đã tìm cách liên lạc và thuyết phục nhóm nghiên cứu cho bà tham gia chương trình phát triển hệ thống giao tiếp mới từ tháng 9/2022.

Hiện tại, nữ bệnh nhân đã phẫu thuật để cấy một tấm thẻ mỏng hình chữ nhật, được trang bị 253 điện cực nhỏ, vào vùng vỏ não chi phối khả năng nói chuyện. Nhờ đó, các điện cực có thể thu giữ tín hiệu phát ra từ vùng não này đến lưỡi, hàm, thanh quản và khuôn mặt của Ann - những tín hiệu vốn giúp bệnh nhân tạo ra giọng nói và biểu cảm gương mặt nếu không bị ảnh hưởng bởi đột quỵ. Cùng với tấm thẻ, các chuyên gia còn dùng một sợi cáp nối với một khe cắm trên đầu bệnh nhân, qua đó giúp kết nối các điện cực trên vỏ não với một hệ thống máy tính được trang bị công nghệ AI.

Sau khi cấy ghép thành công, bà Ann đã làm việc với nhóm nghiên cứu để đào tạo thuật toán AI của hệ thống, bằng cách lặp đi lặp lại các cụm từ, để nó có thể liên hệ các tín hiệu não bà với các âm thanh lời nói khác nhau.

Máy tính đã học được 39 âm thanh và một mô hình ngôn ngữ giống Chat GPT được sử dụng để dịch các tín hiệu thành những câu nói dễ hiểu. Sau đó, một hình đại diện sẽ truyền đạt thông điệp với giọng nói được dựng lại theo giọng của bà Ann trước khi bà bị chấn thương.

Công nghệ này hiện vẫn chưa hoàn hảo. Trong một cuộc thử nghiệm liên quan đến hơn 500 cụm từ, tỷ lệ giải mã chính xác các từ chỉ là 72% và tốc độ chuyển đổi từ tín hiệu não ra văn bản là 78 từ một phút, so với 110-150 từ thường được nói trong một cuộc trò chuyện tự nhiên.

Tuy nhiên, các nhà khoa học tin rằng những tiến bộ mới nhất về độ chính xác, tốc độ và độ phức tạp cho thấy công nghệ này đang ngày càng trở nên hữu ích cho các bệnh nhân. “Đây là một bước nhảy vọt so với các kết quả trước đó. Chúng ta đang ở điểm bùng phát”, giáo sư Nick Ramsey, nhà thần kinh học tại Đại học Utrecht (Hà Lan) cho biết.

Bước quan trọng tiếp theo là tạo ra một phiên bản không dây có thể được cấy bên dưới hộp sọ. “Việc mang lại cho mọi người khả năng tự do điều khiển máy tính và điện thoại của họ bằng công nghệ này sẽ có tác động sâu sắc đến tính độc lập và các mối quan hệ xã hội của họ”, tiến sĩ David Moses, giáo sư về phẫu thuật thần kinh tại UCSF và đồng tác giả của nghiên cứu nói.