Không cần cấy chip vào não: Sóng siêu âm có thể trở thành giao diện điều khiển máy tính tiếp theo?

Những giao diện não–máy tính ấn tượng nhất hiện nay thường đi kèm một đánh đổi lớn: muốn đọc tín hiệu thần kinh với độ chi tiết cao, các nhà nghiên cứu phải đặt điện cực rất gần hoặc trực tiếp vào mô não. Đó là lý do nhiều hệ thống có thể giúp người liệt điều khiển con trỏ, cánh tay robot hoặc tạo lời nói từ hoạt động thần kinh vẫn cần phẫu thuật.

Một hướng nghiên cứu khác đang đặt câu hỏi liệu có thể giao tiếp với não mà không cần cấy chip vào mô não. Ứng viên đáng chú ý là sóng siêu âm – công nghệ vốn quen thuộc trong chẩn đoán hình ảnh nhưng những năm gần đây được phát triển để tác động và theo dõi hoạt động thần kinh.

Năm 2026, nhiều công trình mới tiếp tục củng cố hướng đi này. Một bài tổng quan của nhà nghiên cứu William J. Tyler đề xuất khái niệm ultrasonic brain–computer interface (uBCI), trong đó siêu âm hội tụ xuyên sọ có thể trở thành một thành phần của giao diện hai chiều giữa não và máy. Cùng năm, Hong Kong Polytechnic University công bố một hệ “all-acoustics BCI” dùng mảng hơn 128 đầu phát siêu âm để điều biến các vùng não sâu với độ phân giải dưới 4 mm.

Nhưng cụm từ “giao diện não–máy tính bằng siêu âm” dễ khiến người đọc hình dung một chiếc mũ có thể nghe suy nghĩ rồi biến chúng thành con trỏ chuột. Công nghệ hiện tại chưa làm được điều đó.

Thực tế thú vị hơn – và cũng phức tạp hơn: siêu âm đang chứng minh khả năng “ghi” tín hiệu vào não rất tốt, nhưng phần “đọc” não xuyên qua hộp sọ vẫn là nút thắt lớn.

Một BCI thực sự cần làm được hai việc: đọc và ghi

Brain–computer interface, hay BCI, là hệ thống tạo một kênh trao đổi thông tin trực tiếp giữa hoạt động thần kinh và một thiết bị bên ngoài.

Ở chiều brain-to-computer, hệ thống phải đo hoạt động não, giải mã ý định và chuyển nó thành lệnh. Ví dụ, một người chỉ nghĩ tới việc di chuyển tay sang trái và thuật toán biến tín hiệu đó thành chuyển động của con trỏ.

Ở chiều ngược lại – computer-to-brain – thiết bị tác động lên hệ thần kinh để truyền thông tin hoặc thay đổi hoạt động của một mạch não. Điện cực cấy có thể kích thích tế bào thần kinh; TMS dùng từ trường; còn siêu âm dùng sóng áp suất cơ học.

Một giao diện hai chiều lý tưởng cần cả hai khả năng: đọc trạng thái của não và gửi tín hiệu trở lại đúng vùng cần thiết.

BCI cấy ghép có lợi thế vì điện cực nằm sát neuron. Nó thu được tín hiệu điện có biên độ lớn và độ trễ thấp. Đổi lại, người dùng phải chấp nhận phẫu thuật, nguy cơ nhiễm trùng, phản ứng mô, độ bền dài hạn của điện cực và quy trình y tế phức tạp.

BCI không xâm lấn như EEG tránh phẫu thuật nhưng tín hiệu phải đi qua mô não, dịch não tủy, hộp sọ và da đầu trước khi tới điện cực. Kết quả là độ phân giải không gian thấp hơn và thông tin từ các cấu trúc sâu khó thu được.

Siêu âm hấp dẫn vì nó có thể nằm ở khoảng giữa hai cực này.

Vì sao siêu âm có thể đi sâu vào não mà không cần mở hộp sọ?

Siêu âm là sóng cơ học có tần số cao hơn ngưỡng nghe của con người. Trong y khoa, một đầu dò phát xung âm vào cơ thể rồi thu tín hiệu phản xạ để tạo hình ảnh.

Đối với não, bài toán khó hơn vì hộp sọ làm suy giảm và bẻ cong sóng. Tuy nhiên, bằng cách sử dụng nhiều phần tử phát và điều chỉnh pha của từng phần tử, một hệ focused ultrasound có thể khiến năng lượng hội tụ tại một vùng nhỏ phía bên kia lớp xương.

Nguyên lý tương tự cách một mảng anten có thể hướng chùm sóng điện từ mà không cần xoay cơ học.

Điểm mạnh quan trọng là độ sâu. Các phương pháp kích thích điện hoặc từ không xâm lấn thường gặp đánh đổi giữa độ sâu và độ tập trung: muốn tác động vùng sâu, trường điện hoặc từ cũng lan qua nhiều vùng khác.

Siêu âm hội tụ có thể nhắm tới các cấu trúc dưới vỏ não với tiêu điểm ở quy mô milimet. Một bài tổng quan năm 2026 của William J. Tyler nhấn mạnh rằng low-intensity transcranial focused ultrasound – tFUS – có thể điều biến cả vùng vỏ não và các mạch sâu với độ chính xác không gian cao hơn nhiều kỹ thuật điện từ không xâm lấn.

Siêu âm tác động lên neuron bằng cách nào?

Ở mức năng lượng thấp dùng cho neuromodulation, mục tiêu không phải đốt hoặc phá hủy mô. Sóng âm tạo ra dao động áp suất rất nhỏ trong mô thần kinh.

Các lực cơ học này được cho là có thể ảnh hưởng tới màng tế bào, kênh ion nhạy cơ học và các quá trình điện sinh lý khác, từ đó làm thay đổi xác suất neuron phát xung hoặc thay đổi hoạt động của mạng thần kinh.

Cơ chế chính xác vẫn đang được nghiên cứu. Đây là một điểm quan trọng: lĩnh vực đã có nhiều bằng chứng rằng tFUS có thể thay đổi hoạt động não, nhưng mối liên hệ đầy đủ giữa thông số âm học, loại tế bào và phản ứng thần kinh chưa được mô tả hoàn toàn.

Một nghiên cứu trên Nature Communications công bố tháng 7/2026 đã cung cấp thêm dữ liệu trực tiếp trên linh trưởng. Nhóm tại Vanderbilt University dùng focused ultrasound nhắm vào đồi thị và vùng insula của khỉ, đồng thời đo single-unit spiking, local field potential và tín hiệu BOLD bằng fMRI.

Họ quan sát thấy thay đổi cục bộ trong firing của neuron, các dải LFP tần số thấp và tín hiệu BOLD tại vùng được tác động. Đáng chú ý, vị trí những thay đổi điện sinh lý tương ứng khá tốt với vùng phản ứng trên fMRI.

Kết quả không chứng minh tFUS đã sẵn sàng làm BCI cho người, nhưng nó giúp củng cố một mắt xích quan trọng: sóng siêu âm có thể tác động có định vị lên mạch não sâu mà không cần đặt điện cực vào mô.

Năm 2024, siêu âm đã giúp con người gõ bàn phím BCI chính xác hơn

Một thí nghiệm đáng chú ý trước đó tại Carnegie Mellon University đã kết hợp tFUS với BCI không xâm lấn ở người.

Trong nghiên cứu công bố trên Nature Communications năm 2024, 25 người tham gia sử dụng một bàn phím ảo dựa trên EEG. Người dùng nhìn vào ký tự muốn chọn, trong khi các kích thích chuyển động trên màn hình tạo ra phản ứng điện não mà thuật toán có thể phân loại.

Nhóm nghiên cứu đồng thời chiếu focused ultrasound vào vùng V5 – khu vực thị giác tham gia xử lý chuyển động.

Khi tFUS được hội tụ đúng trung tâm V5, sai số Euclidean trung bình của BCI giảm từ khoảng 15,5% xuống 13,3% so với điều kiện không kích thích. Các điều kiện sham hoặc nhắm lệch khỏi vùng mục tiêu không cho hiệu ứng tương đương.

Kết quả cho thấy siêu âm có thể làm thay đổi trạng thái mạch thần kinh theo cách giúp một BCI hoạt động tốt hơn.

Nhưng có một chi tiết rất quan trọng: siêu âm không phải thứ đọc suy nghĩ trong thí nghiệm này. Phần đọc tín hiệu vẫn do EEG thực hiện. tFUS đóng vai trò neuromodulation – tác động lên não để cải thiện tín hiệu hoặc khả năng chú ý của người dùng.

Đây là mô hình BCI lai: EEG đọc, siêu âm ghi

Thí nghiệm trên minh họa kiến trúc thực tế nhất của ultrasound BCI trong ngắn hạn.

Một thiết bị có thể sử dụng EEG hoặc một cảm biến khác để đọc trạng thái não. Máy tính giải mã tín hiệu, sau đó dùng focused ultrasound để tác động trở lại một vùng thần kinh cụ thể.

Vòng lặp khi đó là:

• Não tạo hoạt động thần kinh.
• EEG hoặc cảm biến khác ghi lại tín hiệu.
• AI giải mã trạng thái hoặc ý định.
• Máy tính quyết định phản hồi.
• Siêu âm hội tụ điều biến vùng não mục tiêu.
• Não thay đổi trạng thái và vòng lặp tiếp tục.

Đây là một dạng closed-loop neural interface. Lợi thế của siêu âm nằm ở chiều phản hồi: thay vì kích thích cả một vùng rộng trên bề mặt, hệ thống có thể nhắm sâu và tập trung hơn.

“All-acoustics BCI” của PolyU tiến thêm một bước ở phần kích thích

Tháng 3/2026, Hong Kong Polytechnic University công bố hệ thống mà trường gọi là All-Acoustics Brain-Computer Interface.

Thiết bị sử dụng một mảng siêu âm xuyên sọ với hơn 128 phần tử phát độc lập. Bằng beam steering và dynamic focusing, hệ thống có thể điều khiển trường âm và nhắm vào vùng não sâu với độ phân giải không gian được công bố là dưới 4 mm.

Nhóm của giáo sư Sun Lei đang hướng công nghệ trước tiên tới điều trị Parkinson. Trong các thử nghiệm tiền lâm sàng trên chuột, nhóm báo cáo cải thiện chức năng vận động sau neuromodulation bằng siêu âm. PolyU cho biết họ đã bắt đầu nghiên cứu lâm sàng với các bệnh viện tại Trung Quốc và dự kiến mở rộng đánh giá trên bệnh nhân Parkinson.

Hình dạng của hệ thống cũng gần với tưởng tượng về một giao diện não đeo ngoài: một cấu trúc dạng mũ chứa nhiều transducer có thể điều khiển chùm âm điện tử.

Dù vậy, tên gọi “all-acoustics BCI” không nên được hiểu là thiết bị hiện đã có thể nghe suy nghĩ bằng siêu âm và điều khiển máy tính. Công bố của PolyU tập trung chủ yếu vào neuromodulation và điều trị – tức chiều máy tính tác động lên não.

Phần khó hơn là đọc hoạt động não bằng siêu âm

Nếu muốn thay một chip cấy bằng một chiếc mũ siêu âm hoàn toàn không xâm lấn, công nghệ còn phải giải quyết chiều ngược lại.

Một hướng gọi là functional ultrasound imaging, hay fUS. Thay vì đo trực tiếp điện thế của neuron, fUS theo dõi những thay đổi rất nhỏ trong lưu lượng máu não.

Khi một nhóm neuron hoạt động mạnh hơn, nhu cầu oxy và năng lượng tăng. Mạch máu tại vùng đó phản ứng bằng cách thay đổi lưu lượng. Functional ultrasound sử dụng Doppler để đo chuyển động của hồng cầu và suy ra hoạt động thần kinh gián tiếp.

Ưu điểm là độ phân giải không gian có thể rất cao – tốt hơn EEG nhiều lần – và có khả năng quan sát vùng sâu.

Nhược điểm là fUS đo hemodynamics, không phải xung điện thần kinh trực tiếp. Phản ứng mạch máu diễn ra chậm hơn hoạt động của neuron, nên tốc độ đọc có giới hạn tự nhiên.

Caltech đã điều khiển con trỏ bằng functional ultrasound

Một proof-of-concept quan trọng xuất hiện năm 2023 từ Caltech, USC và INSERM.

Các nhà nghiên cứu dùng functional ultrasound để đọc hoạt động ở posterior parietal cortex của linh trưởng không phải người – vùng liên quan đến lập kế hoạch vận động.

Con vật được huấn luyện chỉ lập kế hoạch đưa tay hoặc mắt về một mục tiêu mà không thực hiện động tác. fUS đo thay đổi lưu lượng máu, sau đó một bộ giải mã machine learning dự đoán mục tiêu mà con vật đang định chọn.

Tín hiệu được xử lý online và chuyển thành lệnh điều khiển con trỏ trên màn hình. Hệ thống phân biệt được tám hướng mục tiêu với sai số góc trung bình dưới 40 độ.

Đây là một minh chứng rõ ràng rằng functional ultrasound có thể trở thành nguồn tín hiệu cho brain–machine interface, không chỉ công cụ chụp ảnh.

Nhưng đây vẫn chưa phải giải pháp “không cần can thiệp hộp sọ”.

Vấn đề của hộp sọ: siêu âm kích thích đi qua được, siêu âm hình ảnh khó hơn nhiều

Đây là một nghịch lý quan trọng của lĩnh vực.

Để neuromodulation, hệ thống chỉ cần tập trung đủ năng lượng âm tại vùng mục tiêu. Sai lệch do hộp sọ có thể được ước lượng và hiệu chỉnh bằng CT/MRI, mô hình số hoặc phased array.

Nhưng functional ultrasound phải thực hiện nhiệm vụ khó hơn: phát sóng vào não rồi thu lại các tín hiệu Doppler rất yếu từ dòng máu.

Sóng phải đi qua hộp sọ hai lần – lúc phát vào và lúc phản hồi trở ra. Xương làm suy hao mạnh các thành phần tần số cao và tạo aberration, làm giảm chất lượng tín hiệu.

Trong thí nghiệm BMI của Caltech, functional ultrasound cần một acoustic window được đặt vào hộp sọ. Não và màng cứng không bị cấy điện cực, nhưng người dùng vẫn cần phẫu thuật tạo cửa sổ truyền âm.

Năm 2025, các nhóm nghiên cứu cũng trình diễn functional ultrasound não người di động qua một sonolucent skull implant – vật liệu thay một phần xương sọ để cho siêu âm truyền qua tốt hơn.

Do đó, nói rằng fUS hiện đã cho phép đọc não hoàn toàn không xâm lấn ở người là chưa chính xác.

“Không cấy chip vào não” và “không phẫu thuật” là hai khái niệm khác nhau

Một giao diện có thể không đặt điện cực vào mô não nhưng vẫn cần thủ thuật ở hộp sọ.

Functional ultrasound BMI hiện nằm trong vùng trung gian này: ít xâm lấn hơn intracortical array, vì không đưa điện cực vào não và không cần tiếp xúc trực tiếp với neuron; nhưng để có tín hiệu hình ảnh tốt ở độ phân giải cao, các thử nghiệm mạnh nhất vẫn dùng acoustic window.

tFUS neuromodulation lại khác. Nó có thể truyền qua hộp sọ nguyên vẹn và tác động tới não từ bên ngoài, nên thực sự không cần phẫu thuật trong nhiều nghiên cứu trên người.

Chính sự khác biệt này khiến một ultrasound BCI hoàn chỉnh hiện vẫn phải ghép nhiều công nghệ.

Tại sao EEG vẫn là đối tác tự nhiên của siêu âm?

EEG có một lợi thế cực lớn: đơn giản, rẻ và hoàn toàn không xâm lấn.

Một chiếc mũ điện cực có thể đọc điện thế trên da đầu với độ trễ mili giây. Nó không biết chính xác từng neuron nào đang hoạt động, nhưng đủ để phát hiện nhiều mẫu tín hiệu liên quan tới vận động, chú ý hoặc phản ứng với kích thích.

Siêu âm bù vào điểm yếu của EEG theo chiều ngược lại: nó không phải cách đọc điện nhanh nhất, nhưng có thể tác động chính xác hơn vào vùng sâu.

Một BCI thực tế vì vậy có thể không bao giờ là “100% siêu âm”. Nó có thể là một hệ hybrid: EEG đọc nhanh, AI giải mã, ultrasound ghi phản hồi chính xác.

William J. Tyler trong bài tổng quan năm 2026 cũng mô tả các kiến trúc closed-loop theo hướng tương tự, nơi tín hiệu electrophysiology thời gian thực được dùng để điều chỉnh neuromodulation bằng tFUS.

Điểm khác biệt với Neuralink nằm ở triết lý thiết kế

Các BCI cấy ghép như Neuralink theo đuổi độ phân giải và băng thông cao bằng cách đưa cảm biến tới gần neuron nhất có thể.

Ultrasound BCI đi theo triết lý đối lập: chấp nhận rằng tín hiệu có thể gián tiếp hoặc độ phân giải thời gian thấp hơn để đổi lấy khả năng tiếp cận vùng não rộng và giảm mức độ xâm lấn.

Không có lựa chọn nào tự động tốt hơn cho mọi ứng dụng.

Đối với một người mất khả năng nói do ALS, vài chục hoặc hàng trăm kênh neural chất lượng cao có thể đáng giá hơn rất nhiều so với một hệ không xâm lấn nhưng chậm và nhiễu.

Đối với phục hồi chức năng, điều trị trầm cảm, Parkinson hoặc tăng cường khả năng học BCI, một hệ đặt ngoài đầu lại có lợi thế rất lớn vì có thể dùng cho nhiều bệnh nhân mà không cần phẫu thuật thần kinh.

Siêu âm có thể trở thành giao diện “ghi” não mạnh nhất trong nhóm không xâm lấn

Nếu tách riêng hai chiều read và write, vị thế của siêu âm trở nên rõ ràng hơn.

Ở chiều write, tFUS có ba lợi thế:

• Độ sâu: có thể nhắm tới thalamus và các vùng dưới vỏ mà không cần điện cực cấy.
• Độ tập trung: tiêu điểm ở quy mô milimet tốt hơn nhiều kỹ thuật kích thích điện không xâm lấn.
• Điều khiển điện tử: phased array có thể steering chùm âm tới nhiều vị trí mà không cần di chuyển phần cứng.

Điều này có thể biến một chiếc “mũ” ultrasound thành một thiết bị có khả năng chọn vùng não gần giống cách một màn hình chọn pixel – dù độ phân giải còn cách rất xa mức neuron đơn lẻ.

Và AI có thể là lớp biến tín hiệu thần kinh thành lệnh

Dù cảm biến là EEG, fUS hay điện cực cấy, tín hiệu não thô không giống một câu lệnh máy tính.

Một thuật toán phải học mối quan hệ giữa mẫu hoạt động thần kinh và trạng thái mà người dùng muốn biểu đạt.

Ví dụ, bộ giải mã có thể học rằng một mẫu EEG nhất định xuất hiện khi người dùng chú ý tới một ký tự; một mẫu fUS khác tương ứng với ý định đưa tay về bên trái; hoặc trạng thái điện não nào báo hiệu người dùng đang mất tập trung.

AI càng tốt, lượng thông tin có thể khai thác từ tín hiệu nhiễu càng lớn.

Điều này đặc biệt quan trọng với BCI không xâm lấn, nơi phần cứng không thu tín hiệu “sạch” như điện cực intracortical. Nhiều tiến bộ trong BCI tương lai có thể tới từ sự kết hợp giữa cảm biến vừa đủ tốt và decoder mạnh, thay vì chỉ từ tăng độ nhạy phần cứng.

Một giao diện closed-loop có thể tự điều chỉnh não theo thời gian thực

Khả năng thú vị nhất của ultrasound BCI không nhất thiết là gõ văn bản bằng suy nghĩ.

Hãy hình dung một hệ thống đo trạng thái thần kinh liên tục. Khi phát hiện một mạng não hoạt động lệch khỏi trạng thái mong muốn, máy tính tự điều chỉnh ultrasound để đưa hoạt động trở lại gần mục tiêu.

Đó là closed-loop neuromodulation.

Trong Parkinson, hệ thống có thể theo dõi biomarker liên quan tới triệu chứng vận động rồi kích thích mạch sâu khi cần. Trong phục hồi sau đột quỵ, nó có thể nhận biết lúc bệnh nhân cố thực hiện chuyển động và đồng bộ kích thích với thời điểm học vận động. Trong một BCI điều khiển máy tính, siêu âm có thể tăng cường vùng liên quan tới chú ý để cải thiện khả năng giải mã.

Ở các ứng dụng này, mục tiêu không phải “đọc suy nghĩ”, mà là tạo vòng phản hồi thần kinh có độ chính xác cao.

Siêu âm có an toàn nếu dùng liên tục không?

Siêu âm chẩn đoán đã được sử dụng rộng rãi trong y khoa, nhưng neuromodulation não là một bài toán khác về thông số và tần suất tiếp xúc.

Focused ultrasound có thể tạo ra tác động cơ học và nhiệt. Ở năng lượng cao, chính các hiệu ứng này được khai thác để phá mô trong một số liệu pháp. tFUS neuromodulation sử dụng mức năng lượng thấp hơn nhiều, nhưng các hệ BCI có thể cần lặp lại kích thích rất nhiều lần.

Nghiên cứu BCI tại Carnegie Mellon năm 2024 sử dụng cường độ ước tính nằm trong giới hạn áp dụng cho siêu âm chẩn đoán, và các nghiên cứu người hiện có nhìn chung ghi nhận khả năng dung nạp tốt ở thông số được kiểm soát.

Tuy nhiên, chưa có một bộ quy chuẩn duy nhất dành riêng cho ultrasound neuromodulation dùng dài hạn như BCI. Tác động tích lũy của việc kích thích thường xuyên trong nhiều năm vẫn cần nghiên cứu.

Hộp sọ mỗi người khác nhau – và đó là vấn đề lớn

Độ dày, mật độ và hình dạng xương sọ khác nhau giữa từng người và từng vị trí.

Một chùm siêu âm được thiết kế giống nhau có thể hội tụ chính xác ở người này nhưng lệch hoặc suy hao nhiều hơn ở người khác.

Hiện nhiều thí nghiệm dùng MRI hoặc CT để tạo mô hình hộp sọ riêng cho từng người, sau đó mô phỏng đường truyền sóng và điều chỉnh phase array.

Quy trình này phù hợp trong phòng thí nghiệm hoặc bệnh viện nhưng quá phức tạp cho một thiết bị tiêu dùng.

Muốn biến ultrasound BCI thành headset phổ biến, ngành công nghiệp sẽ cần các phương pháp tự calibration nhanh, cảm biến theo dõi vị trí đầu, adaptive beamforming và có thể cả AI để bù sai lệch do chuyển động.

Chiếc mũ cũng phải giữ vị trí rất chính xác

Não không di chuyển nhiều trong hộp sọ, nhưng đầu người thì luôn chuyển động.

Nếu hệ thống muốn hội tụ vào một vùng chỉ vài milimet, một chiếc helmet lệch vị trí vài milimet đã là vấn đề.

Điều này khác với tai nghe thông thường. Ultrasound BCI cần biết transducer đang nằm ở đâu so với giải phẫu não theo thời gian thực.

Các thiết bị lâm sàng có thể dùng neuronavigation và giá đỡ cố định. Thiết bị sử dụng hàng ngày sẽ cần giải pháp cơ khí và theo dõi vị trí nhẹ hơn nhiều.

Độ trễ của functional ultrasound vẫn là giới hạn đối với điều khiển nhanh

Để điều khiển một con trỏ mượt hoặc gõ văn bản nhanh, hệ thống cần phản hồi với độ trễ rất thấp.

Điện cực cấy đọc spike và field potential gần như trực tiếp. EEG cũng có độ phân giải thời gian ở thang mili giây.

Functional ultrasound đọc biến đổi huyết động – một tín hiệu xuất hiện sau hoạt động điện thần kinh. Vì mạch máu phản ứng chậm hơn neuron, fUS có thể khó cạnh tranh với các phương pháp điện khi mục tiêu là băng thông điều khiển cao.

Nó có thể phù hợp hơn với việc nhận biết trạng thái, ý định hoặc hoạt động vùng não có thời gian kéo dài, thay vì giải mã từng âm vị ở tốc độ hội thoại.

Không xâm lấn không đồng nghĩa không có rủi ro về quyền riêng tư

Nếu một BCI không cần phẫu thuật, rào cản sử dụng sẽ thấp hơn rất nhiều.

Đó là lợi thế về y tế, nhưng đồng thời tạo ra câu hỏi lớn về neuroprivacy.

Một hệ thống đọc tín hiệu liên quan tới chú ý, ý định vận động, cảm xúc hoặc trạng thái nhận thức tạo ra loại dữ liệu nhạy cảm hơn nhiều cảm biến tiêu dùng thông thường.

Nếu thiết bị còn có khả năng kích thích não, vấn đề không chỉ là ai được quyền đọc dữ liệu, mà còn là ai được phép quyết định tín hiệu nào được gửi trở lại người dùng.

BCI hai chiều sẽ cần cơ chế consent, audit log, bảo mật phần cứng và quyền kiểm soát dữ liệu nghiêm ngặt ngay từ thiết kế.

Ứng dụng gần nhất có lẽ là y tế, không phải chơi game bằng suy nghĩ

Trong ngắn hạn, ultrasound BCI có lý do mạnh nhất để xuất hiện trong bệnh viện.

Các bệnh như Parkinson, trầm cảm kháng trị, đau mạn tính và phục hồi sau đột quỵ đều liên quan tới những mạch thần kinh mà khả năng nhắm sâu không xâm lấn có thể mang lại giá trị.

Một hệ thống có thể dùng EEG hoặc cảm biến khác để đánh giá đáp ứng rồi tự điều chỉnh tFUS theo thời gian thực sẽ là bước tiến lớn so với kích thích open-loop với thông số cố định.

Điều khiển máy tính bằng ý nghĩ có thể tới sau, khi phần đọc đủ ổn định, nhỏ gọn và có băng thông cao.

Vậy siêu âm có thể thay chip cấy não không?

Chưa – và có thể nó không cần thay hoàn toàn.

Chip cấy và siêu âm giải quyết những vùng khác nhau trên bản đồ đánh đổi giữa băng thông, độ chính xác, độ sâu và mức độ xâm lấn.

Điện cực intracortical vẫn có lợi thế vượt trội khi cần đọc tín hiệu nhanh và chi tiết từ những quần thể neuron cụ thể.

tFUS có lợi thế ở khả năng tác động sâu mà không phẫu thuật. fUS có tiềm năng đọc hoạt động ở độ phân giải không gian cao, nhưng xuyên qua hộp sọ nguyên vẹn vẫn là thách thức và tín hiệu huyết động chậm hơn điện sinh lý.

Trong vài năm tới, kiến trúc thực tế nhất có thể là hybrid BCI: EEG hoặc cảm biến không xâm lấn đọc não, AI giải mã, và ultrasound đóng vai trò kênh phản hồi chính xác.

Điều gì phải xảy ra để chiếc “mũ đọc não bằng siêu âm” trở thành thực tế?

Công nghệ sẽ cần ít nhất năm bước tiến lớn.

• Đọc xuyên hộp sọ tốt hơn: functional ultrasound hoặc một phương pháp acoustic khác phải thu được tín hiệu đủ mạnh mà không cần acoustic window phẫu thuật.
• Tăng băng thông: decoder phải lấy được nhiều thông tin hơn từ tín hiệu huyết động hoặc kết hợp nó với EEG/MEG.
• Tự hiệu chỉnh: hệ thống phải bù được khác biệt hộp sọ và chuyển động đầu mà không cần CT/MRI cho mỗi phiên sử dụng.
• Thu nhỏ phần cứng: hàng trăm transducer, driver, nguồn điện và hệ làm mát phải trở thành một wearable chấp nhận được.
• Chứng minh an toàn dài hạn: kích thích lặp lại trong nhiều tháng hoặc nhiều năm phải được đánh giá kỹ hơn.

Tương lai có thể không phải một “chip não”, mà là một hệ sinh thái giao diện thần kinh

Cuộc đua BCI thường được kể như một cuộc cạnh tranh để tìm ra công nghệ duy nhất chiến thắng: điện cực cấy, EEG, MEG, quang học hay siêu âm.

Thực tế có thể giống ngành cảm biến hơn. Smartphone không dùng một cảm biến cho mọi nhiệm vụ; nó kết hợp camera, microphone, accelerometer, GPS và radar tùy mục đích.

Giao diện thần kinh tương lai cũng có thể là hệ đa phương thức. EEG cung cấp tốc độ. Functional ultrasound cung cấp bản đồ sâu và độ phân giải không gian. Focused ultrasound cung cấp kích thích có định vị. AI hợp nhất tất cả thành một mô hình trạng thái não theo thời gian thực.

Trong kiến trúc đó, điều quan trọng không phải “siêu âm thay Neuralink” mà là siêu âm bổ sung một khả năng mà các công nghệ khác khó đạt: đưa năng lượng tới những vùng não sâu với độ chính xác cao mà không cần đặt điện cực vào đó.

Một giao diện não–máy tính không cần phẫu thuật vẫn còn xa, nhưng không còn là ý tưởng viễn tưởng

Những mảnh ghép quan trọng đã tồn tại riêng lẻ.

Con người đã dùng EEG để điều khiển BCI. Focused ultrasound đã được chứng minh có thể tác động hoạt động của não người xuyên qua hộp sọ. Functional ultrasound đã giải mã ý định vận động để điều khiển con trỏ trong linh trưởng. Mảng phased array ngày càng có khả năng steering tiêu điểm sâu trong não. Các kiến trúc closed-loop đang bắt đầu nối những thành phần này với nhau.

Phần còn thiếu là kết hợp chúng thành một hệ có băng thông cao, an toàn, đeo được và thực sự không cần can thiệp hộp sọ.

Nếu nút thắt về đọc tín hiệu được giải quyết, sóng siêu âm có thể trở thành một trong những giao diện quan trọng nhất giữa não và máy tính – không phải vì nó đọc suy nghĩ trực tiếp, mà vì nó có thể tạo ra một kênh liên lạc hai chiều với những vùng não trước đây chỉ tiếp cận được bằng phẫu thuật hoặc các thiết bị cồng kềnh.

Và nếu điều đó xảy ra, giao diện não–máy tính phổ biến trong tương lai có thể trông ít giống một con chip được cấy vào đầu hơn, và nhiều hơn giống một chiếc mũ thông minh có khả năng nghe, mô hình hóa và phản hồi lại hoạt động của não bằng âm thanh mà con người không thể nghe thấy.

Nguồn tham khảo: William J. Tyler, “Ultrasonic Brain Computer Interfaces for Enhancing Human-Machine Cognition”, arXiv:2604.00349, gửi ngày 1/4/2026; Ning Zheng và cộng sự, “Transcranial focused ultrasound modulates spiking, LFP, and BOLD activity in the primate thalamus”, Nature Communications, 21/7/2026; Joshua Kosnoff và cộng sự, “Transcranial focused ultrasound to V5 enhances human visual motion brain-computer interface by modulating feature-based attention”, Nature Communications, 2024; Whitney Griggs, Sumner Norman và cộng sự, “Decoding motor plans using a closed-loop ultrasonic brain–machine interface”, Nature Neuroscience, 2023; Hong Kong Polytechnic University, công bố “All-Acoustics Brain-Computer Interface System”, 12/3/2026.