Khi da người trở thành ‘bãi thử’ công nghệ

Share:
Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Skinput – một dạng công nghệ đầu vào sử dụng cảm biến âm thanh sinh học để xác định vị trí các ngón tay chạm vào da. Hệ thống Skinput hiển thị một loạt các nút trên cánh tay. Người dùng có thể nhấn các nút trực tiếp bằng ngón tay, giống như màn hình cảm ứng. Ảnh: Wikipedia

Chuyện gì sẽ xảy ra nếu chúng ta biến một số phần cơ thể của mình thành máy tính hoặc thành màn hình cảm biến điện tử và kết nối trực tiếp với não? Da điện tử (e-skin) hoàn toàn là điều khả thi và trên thực tế, nó đã bắt đầu xuất hiện ở dạng này hay dạng khác.

Hình xăm điện tử

Các nhà nghiên cứu đã chế tạo được những mạch điện tử uốn cong, kéo giãn được rất linh hoạt và có thể dán trực tiếp lên da, mà không cần giải phẫu cấy ghép. Họ cũng biết cách biến da thành màn hình chạm. Khi “công nghệ mang theo” (Wearable Technology-WT) được trao vào tay những người có ý thức về sức khoẻ với khát vọng muốn có cuộc sống chất lượng hơn, để có thể đi đây đi đó lúc tuổi già, thì cơn sốt WT chỉ còn là thời gian. Phiên bản đơn giản nhất của công nghệ này là “hình xăm điện tử”.

Hình xăm điện tử do Đại học Tel Aviv phát triển có khả năng đo cảm xúc – bằng cách theo dõi hoạt động của cơ bắp, hệ thần kinh – hiện được xem là thành tựu mới nhất trong cuộc cách mạng y học, mở đường cho việc biến da thành một tầm nền kỹ thuật số. Giáo sư kỹ thuật điện tử Yael Hanein, Giám đốc Trung tâm Nanoscience và Nanotechnology thuộc Đại học Tel Aviv, cho biết công cụ sinh trắc mà bà thiết kế đã được sử dụng trong trị liệu cơ bắp và nghiên cứu khách hàng. Nhưng đây mới chỉ là một phần của tham vọng lớn hơn nhiều: Chế tạo những công cụ điện cực tiện lợi có thể giúp máy móc tương tác với não và hệ thần kinh trong một giai đoạn dài. Giáo sư Hanein giới thiệu một điện cực mẫu gắn vào da người với khả năng thu thập các dữ liệu sinh trắc (biometric data) của da và gửi đi bằng tín hiệu không dây. “Nghiên cứu phát triển các bộ thụ cảm không dây để theo dõi hoạt động của con người là lĩnh vực nghiên cứu ‘nóng’ nhất hiện nay,” bà nói. Các nhà nghiên cứu đang dùng điện cực da để kiểm tra cơ bắp các bệnh nhân bị chứng bệnh thoái hoá thần kinh (neurodegenerative diseases) và hy vọng một ngày nào đó nó có thể dùng điều trị một số bệnh tâm lý và thể lý, cũng như chẩn đoán sớm bệnh Parkinson.

“Sự tiện lợi của hình xăm kỹ thuật số không dây (wireless digital tattoo) dùng các bộ thụ cảm dán thường xuyên trên da đã chứng tỏ ưu thế vượt trội so với những điện cực cồng kềnh chúng ta vẫn dùng. Kỹ thuật này cũng áp dụng được vào việc nghiên cứu thị trường,” Hanein nhận định. “Hình xăm điện tử sẽ theo dõi cảm xúc và biểu hiện nét mặt của đối tượng tiếp thị. Độ chính xác sẽ cao hơn là phương pháp thăm dò bằng câu hỏi. Tuy nhiên, phải thêm vài năm nữa da điện tử mới có mặt tại bệnh viện. Chúng tôi cần khoảng hai năm để thu thập những dữ liệu hỗ trợ cho việc đưa da điện tử vào cuộc sống”. Giáo sư Hanein cho biết, chính các bộ thụ cảm sinh hoá da (skin biochemical sensor) do Đại học California ở San Diego phát triển đã tạo nguồn cảm hứng để bà tiến hành nghiên cứu da điện tử. Nhưng thay vì dùng hoá chất, bà dùng những kỹ thuật điện tử có sẵn để ghi và gửi dữ liệu.

Một nghiên cứu khác do Đại học Tokyo tiến hành cũng rất đáng chú ý. Đó là một loại băng dính thông minh có thể đo được những chỉ số trọng yếu của cơ thể qua da. “Các nhà nghiên cứu phát triển bộ thụ cảm da không dây có tham vọng sẽ tạo ra một ‘phép lạ’ công cụ mang và đeo trên người,” Chad Darbyshire, phát ngôn viên của bộ phận Chaotic Moon chuyên về da điện tử do công ty Fjord and Accenture Interactive làm chủ, nói.

Năm ngoái, Chaotic Moon – có trụ sở tại Austin, Texas, trình làng dự án TechTats mẫu với mục tiêu là “khám phá những đột phá khoa học trên da người”. “Đối với chúng tôi, da là một tấm vải vẽ để chúng ta tự do sáng tác,” ông nói. Phiên bản da điện tử của Chaotic Moon khác phiên bản của Hanein vì nó không theo dõi tác phong của da người và không thể đọc các cảm xúc, nhưng lại theo dõi các hoạt động tương đối của da với phạm vi ứng dựng rộng rãi, từ tình trạng thể hình đến các hoạt động ngoài trời như tắm nắng.

Các kỹ sư đã tạo ra một loại da điện tử có thể cảm nhận áp suất, kết cấu, nhiệt độ, thậm chí cả âm thanh. Ảnh: Sciencenewsforstudents.org

E-skin và những rào cản cần vượt qua

Năm 2004, các nhà nghiên cứu Mỹ và Nhật Bản đã giới thiệu một mạch thụ cảm áp lực (pressure sensor circuit) cấu tạo bằng những giải mỏng có thể kéo giãn để dán lên cánh tay. Vật liệu vô cơ như silicon đều cứng trong khi da lại co giãn, vì vậy, họ chế tạo mạch thụ cảm điện tử bằng vật liệu hữu cơ mà thường là chất dẻo đặc biệt, hay các dạng carbon dẫn điện như graphene. Đây chính là dạng sơ khai của da điện tử.

Da điện tử điển hình gồm ma trận các thành phần điện tử khác nhau như các transistor co giãn, các LED hữu cơ, các bộ thụ cảm và các tế bào quang điện hữu cơ (organic photovoltaic (solar) cells) kết nối với nhau bằng những sợi dây dẫn điện linh hoạt. Những lớp rất mỏng vật liệu trên chồng lên nhau trên một tấm nền co giãn sẽ tạo ra một mạch điện tử rộng hàng chục cm trông giống như da.

Đã có nhiều cố gắng để biến ý tưởng này thành hiện thực trong vài năm trở lại đây nhờ sự phát triển của robotics và kỳ vọng về những cỗ máy có các giác quan của người. Nay chúng ta đã thấy xuất hiện bản mẫu da điện tử có thể dò tìm vật thể, đo nhiệt độ và áp lực. Nó giúp robot thao tác an toàn hơn nhờ nhận biết tốt hơn về môi trường chung quanh để phản ứng kịp thời, ví dụ né một người đi vào lộ trình của nó. Nếu tích hợp da điện tử vào công nghệ, chúng sẽ trở thành trợ thủ tốt của con người như với robot. Ví dụ như dò ra các động tác nguy hiểm trong thể thao để vận động viên né tránh. Công nghệ da điện tử tạo điều kiện cho sự ra đời của màn hình uốn cong và có ít nhất một công ty đang tìm cách biến da điện tử thành màn hình chạm sử dụng các bộ thụ cảm và máy chiếu pico-projector thay vì màn hình.

Nhưng khi da điện tử gắn vào cơ thể chúng ta, nó có dễ được chấp nhận một cách đại trà? Đây là câu hỏi cần trả lời. Vấn đề quan trọng nhất đối với điện tử hữu cơ vào thời điểm này là nó chưa đáng tin cậy lắm và khả năng còn tương đối thấp. Giống như da thật, da điện tử cũng phát triển những nếp nhăn, khiến những lớp xếp chồng lên nhau bị bung ra và các mạch bị hỏng. Ngoài ra, các nguyên tử trong vật liệu điện tử được tổ chức hỗn loạn hơn so với vật liệu vô cơ trong mạch điện tử thông thường. Điều này có nghĩa là các electron trong vật liệu hữu cơ di chuyển 1,000 lần chậm hơn. Vì vậy, các công cụ làm từ vật liệu hữu cơ như da điện tử sẽ hoạt động chậm hơn nhiều và không thể đối phó tốt với nhiệt toả ra từ các mạch. Vấn đề lớn khác là cách tích hợp da điện từ vào cơ thể người để nó không gây ra các vấn đề y tế, đồng thời có thể tương tác dễ dàng với hệ thần kinh. Các vật liệu hữu cơ đều dựa vào carbon giống cơ thể, vì vậy nó tương hợp về mặt sinh học và không bị cơ thể bác bỏ. Các phân tử carbon hữu cơ rất giỏi len lỏi qua các tế bào cấu tạo cơ thể con người và hậu quả là gây viêm, kích thích phản ứng của hệ miễn dịch mà theo giả thuyết chưa được kiểm chứng, sẽ tạo ra khối u.

Tuy nhiên, các nhà khoa học đã đạt được một số thành công trong việc kết nối các công cụ điện tử với hệ thần kinh. Nhóm nghiên cứu tại Đại học Osaka, Nhật Bản, đã có một nghiên cứu tiên phong: Ghép vào não một ma trận những transistor hữu cơ mỏng, co giãn có thể kích hoạt bằng ý nghĩ. Thách thức là cách xâm nhập trực tiếp vào não này có thể phát sinh những vấn đề tồi tệ, đặc biệt là khi chúng ta bắt đầu thử nghiệm công nghệ này trên người.

Trong những năm tới, da điện tử đơn giản sẽ được ghép vào cánh tay để thu năng lượng từ chuyển động của cơ thể. Nhưng phải mất một thời gian dài để tạo ra da điện tử gồm những mạch điện tử phức tạp như smartphone. Một câu hỏi lớn khác mà chúng ta cần trả lời là sẽ có bao nhiều người chấp nhận da điện tử cấy ghép vĩnh viễn hay giới hạn thời gian lên người họ, và họ có muốn trở thành người máy cyborg không?

(Theo Science)

Đọc thêm:

-Tin nhanh công nghệ ngày 21 Tháng Tám 2021

-Intel tăng cường hợp tác với Microsoft để tối ưu nền tảng Alder Laker trên Windows 11

-Mật khẩu của bạn có nằm trong 8.4 tỷ mật khẩu đang bị lộ?

Share:

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Ý Kiến Độc Giả
Quảng Cáo

Có thể bạn chưa đọc

Quảng Cáo
Quảng Cáo
Quảng Cáo
Quảng Cáo
Quảng Cáo
Quảng Cáo
Share trang này:
Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on linkedin
LinkedIn
Share on email
Email
Kênh Saigon Nhỏ: