Trong nhiều thập kỷ, robot đã chứng minh khả năng thực hiện chính xác các mệnh lệnh do con người đưa ra. Tuy nhiên, một hạn chế lớn vẫn tồn tại là chúng không thể nhận ra sai sót trước khi hậu quả xảy ra. Điều này đặc biệt nguy hiểm trong những môi trường phức tạp và rủi ro cao như nhà máy hạt nhân hay các nhiệm vụ dưới đáy đại dương, nơi một sai lầm nhỏ cũng có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng.
Nhằm giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Oklahoma đã phát triển một hệ thống điều khiển thích ứng thần kinh, cho phép robot trực tiếp tiếp nhận và phản ứng với tín hiệu từ não người theo thời gian thực. Điểm cốt lõi của công nghệ nằm ở khả năng khai thác trực giác của con người, thứ thường xuất hiện nhanh hơn bất kỳ hành động vật lý nào.
Hệ thống sử dụng giao diện não - máy tính để phát hiện các tín hiệu được gọi là tiềm năng liên quan đến lỗi, hay ErrPs. Đây là những mẫu tín hiệu điện đặc trưng xuất hiện gần như ngay lập tức khi một người nhận ra rằng có điều gì đó không ổn. Đáng chú ý, các tín hiệu này phát sinh trước cả khi con người kịp phản ứng bằng hành động, tạo ra một “cảnh báo sớm” tự nhiên mà robot có thể tận dụng.
Robot hiện chưa thể nhận biết sai sót trước khi gây hậu quả. Hệ thống mới cho phép robot đọc tín hiệu não người theo thời gian thực
Thông qua một thiết bị đội đầu điện não đồ, tín hiệu ErrPs được thu thập và truyền vào hệ thống điều khiển robot. Khi phát hiện dấu hiệu lỗi, robot có thể ngay lập tức giảm tốc, dừng lại hoặc chuyển quyền điều khiển trở lại cho con người chỉ trong vài mili giây. Điều này giúp ngăn chặn các sai sót ngay từ giai đoạn đầu, thay vì phải xử lý hậu quả sau khi sự cố đã xảy ra.
Theo Hemanth Manjunatha, một trong những nhà nghiên cứu tham gia dự án, thế giới thực quá phức tạp và khó đoán để hoàn toàn giao quyền kiểm soát cho robot. Ông nhấn mạnh rằng trong các môi trường có rủi ro cao như tháo dỡ cơ sở hạt nhân hay kiểm tra dưới biển sâu, việc kết hợp giữa trực giác con người và khả năng thực thi của robot là điều cần thiết.
Một trong những vấn đề lớn của các hệ thống điều khiển robot từ xa hiện nay là sự chậm trễ và áp lực tâm lý đối với người vận hành. Con người phải liên tục theo dõi và điều chỉnh, dẫn đến mệt mỏi và dễ mắc sai lầm. Thậm chí, robot thường chỉ “nhận ra” lỗi khi đã xảy ra va chạm hoặc sự cố, lúc đó việc can thiệp có thể đã quá muộn.
Công nghệ mới khắc phục hạn chế này bằng cách cho phép robot nhận được tín hiệu cảnh báo ngay từ não người. Nhờ đó, máy móc không còn phụ thuộc hoàn toàn vào các phản hồi vật lý chậm trễ mà có thể hành động dựa trên nhận thức tức thời của con người.
Về mặt sinh học, các tín hiệu ErrPs được tạo ra tại vùng vỏ não trước vành đai, một khu vực liên quan đến việc phát hiện và xử lý lỗi. Những tín hiệu này hoạt động như một hệ thống báo động nội tại, giúp con người nhanh chóng nhận ra sai sót trong hành động hoặc môi trường xung quanh.
Sử dụng giao diện não - máy tính để phát hiện tín hiệu lỗi ErrPs. Robot có thể phản ứng ngay lập tức khi con người nhận ra sai sót, khắc phục hạn chế của điều khiển robot từ xa hiện nay.
Để đảm bảo tính khả thi trong thực tế, nhóm nghiên cứu đã phát triển một mô hình giải mã thích ứng có khả năng học các mẫu tín hiệu chung của não người, sau đó điều chỉnh theo từng cá nhân. Điều này giúp giảm đáng kể thời gian thiết lập, vốn là một rào cản lớn của các hệ thống giao diện não - máy tính truyền thống.
Bên cạnh đó, yếu tố an toàn được đặt lên hàng đầu thông qua việc áp dụng Logic thời gian tín hiệu, một phương pháp xác định các giới hạn hành vi nghiêm ngặt cho robot. Nhờ đó, ngay cả khi phản ứng với tín hiệu não người, robot vẫn hoạt động trong các phạm vi được kiểm soát chặt chẽ, tránh những hành vi ngoài ý muốn.
Hiện tại, hệ thống đang được thử nghiệm trên nền tảng NVIDIA Isaac Lab và Isaac ROS, với sự hỗ trợ của GPU RTX PRO 6000 nhằm đảm bảo khả năng xử lý tín hiệu và mô phỏng theo thời gian thực. Đây là bước quan trọng để đưa công nghệ từ phòng thí nghiệm ra ứng dụng thực tế.
Không chỉ dừng lại ở lĩnh vực công nghiệp, công nghệ này còn mở ra nhiều tiềm năng trong y tế. Một trong những ứng dụng đáng chú ý là phát triển các chi giả và bộ khung xương ngoài có thể tự điều chỉnh dựa trên ý định của người dùng. Trong tương lai, những thiết bị này có thể “cảm nhận” khi người sử dụng thấy có điều gì đó không đúng và tự động điều chỉnh để phù hợp hơn.
Dù vẫn đang trong giai đoạn phát triển, hệ thống robot đọc tín hiệu não người đã cho thấy tiềm năng lớn trong việc nâng cao độ an toàn và hiệu quả của sự hợp tác giữa con người và máy móc. Khi công nghệ tiếp tục hoàn thiện, ranh giới giữa trực giác con người và khả năng của robot có thể sẽ ngày càng được xóa nhòa, mở ra một kỷ nguyên mới nơi máy móc không chỉ làm theo lệnh mà còn “hiểu” được con người.
Đức Khương
