1. Giao diện não-máy tính (BCI): Bước tiến mới với cảm biến dán trên da 🧠

Những năm gần đây, giao diện não-máy tính (brain-computer interface, BCI) đã có nhiều bước tiến vượt bậc, không còn giới hạn trong phòng thí nghiệm mà đang hướng tới ứng dụng thực tế. Mới đây, một nhóm nghiên cứu từ Georgia Tech và các đại học Hàn Quốc đã phát triển một loại cảm biến siêu nhỏ, có thể gắn trực tiếp lên da đầu và hoạt động ổn định ngay cả khi người dùng di chuyển.

2. Công nghệ đột phá: Microneedle thay thế điện cực truyền thống

Điểm nhấn của thiết bị này là việc sử dụng các microneedle (vi kim) siêu nhỏ, có khả năng xuyên nhẹ qua lớp sừng của da.

• Ưu điểm: Thiết kế này cho phép thu nhận tín hiệu điện sinh học từ não bộ một cách chính xác mà không cần dùng gel dẫn truyền như các điện cực EEG (điện não đồ) truyền thống.
• Hiệu năng: Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống có thể hoạt động liên tục trong 12 giờ và đạt độ chính xác trên 96% khi dùng để điều khiển các lệnh trong môi trường thực tế tăng cường (AR).

3. Vai trò không thể thiếu của vi mạch bán dẫn ⚙️

Mặc dù là một phát minh trong khoa học thần kinh, công nghệ BCI lại phụ thuộc rất lớn vào ngành vi mạch bán dẫn. Tín hiệu từ não bộ có biên độ cực nhỏ và dễ bị nhiễu. Do đó, việc xử lý chúng đòi hỏi:

• Mạch khuếch đại có độ nhạy siêu cao.
• Bộ lọc chuyên dụng để loại bỏ nhiễu.
• Kiến trúc xử lý tín hiệu công suất cực thấp.

Bên trong một thiết bị BCI nhỏ gọn là sự kết hợp của nhiều công nghệ bán dẫn tiên tiến: vật liệu polymer dẫn điện, ASIC (vi mạch tích hợp chuyên dụng) được thiết kế riêng để xử lý tín hiệu não, và các khối tăng tốc phần cứng cho thuật toán học máy để phân tích sóng não theo thời gian thực.

4. Tiềm năng ứng dụng và những thách thức phía trước

Công nghệ BCI thế hệ mới mở ra vô số tiềm năng ứng dụng:

• Hỗ trợ người khuyết tật giao tiếp và điều khiển thiết bị.
• Tạo ra phương thức tương tác tự nhiên và trực quan hơn trong các nền tảng thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR).

Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức cần vượt qua, bao gồm tính an toàn khi sử dụng lâu dài, khả năng thích ứng với sinh lý đa dạng của mỗi người, và chi phí sản xuất để có thể triển khai trên quy mô lớn.

5. Mở rộng: Vi mạch bán dẫn là nền tảng của y tế hiện đại 🩺

Vai trò của vi mạch bán dẫn không chỉ dừng lại ở BCI mà còn là nền tảng cho rất nhiều thiết bị y tế hiện đại. Các tín hiệu sinh học từ tim, não hay mạch máu đều rất yếu và cần được khuếch đại, lọc nhiễu và chuyển đổi số một cách chính xác. Những cải tiến trong thiết kế vi mạch công suất thấp chính là chìa khóa tạo ra các thiết bị như máy điện tâm đồ (ECG) cầm tay, cảm biến EEG di động, và hệ thống theo dõi huyết áp liên tục.

#BCI #GiaoDienNaoMayTinh #Neuroscience #KhoaHocThanKinh #ViMachBanDan #Semiconductor #ASIC #YTeSo #DigitalHealth #CongNghe #Innovation #GeorgiaTech