Chip 3 mm của kỹ sư Việt giúp người mù nhận diện chữ
Tích hợp 320 kênh kích thích thần kinh trong kích thước chỉ 3 x 3 mm, con chip do TS Trần Nhàn và cộng sự phát triển đang mở ra hướng tiếp cận mới cho công nghệ võng mạc nhân tạo.
Một con chip chỉ rộng khoảng 3 x 3 mm đang trở thành tâm điểm của một thử nghiệm công nghệ y sinh gây chú ý tại Trung Quốc. Đằng sau thiết bị là TS Trần Nhàn, kỹ sư người Việt đã theo đuổi công nghệ vi mạch và võng mạc nhân tạo trong hơn một thập kỷ, từ các phòng thí nghiệm tại Australia đến công ty công nghệ do ông đồng sáng lập ở Trung Quốc.
Con chip được phát triển bởi Nanochap Electronics, công ty do Trần Nhàn cùng Jiawei Yang thành lập. Thiết bị tích hợp 320 kênh kích thích thần kinh trong một module có kích thước chỉ 3 x 3 mm. Theo Tạp chí Tia Sáng, khoảng cách giữa các điện cực chỉ khoảng 100 micromet, khiến việc kết nối hàng trăm đường dẫn riêng biệt trở thành một trong những bài toán kỹ thuật khó nhất của thiết bị.
Cách hệ thống hoạt động cũng khác với một chiếc camera thông thường. Một camera được tích hợp trên kính chuyên dụng ghi nhận cảnh vật phía trước. Hình ảnh sau đó được xử lý và mã hóa thành các tín hiệu điện, truyền không dây tới chip được cấy tại võng mạc. Các điện cực kích thích những tế bào thần kinh còn hoạt động, tạo ra tín hiệu tiếp tục truyền theo dây thần kinh thị giác lên não.
Nói cách khác, con chip không biến hình ảnh thành tín hiệu theo cách một con mắt khỏe mạnh thực hiện. Nó tạo ra một dạng đầu vào nhân tạo để hệ thần kinh thị giác có thể tiếp nhận và não học cách diễn giải.
Nguồn ảnh: Nanochap
Kết quả ban đầu cho thấy tiềm năng đáng chú ý. Theo các nguồn từ Trung Quốc và Nanochap, một bệnh nhân mắc viêm võng mạc sắc tố, đã mất thị lực trong nhiều năm, có thể nhận biết chữ L sau hai ngày huấn luyện. Sau đó, bệnh nhân tiếp tục phân biệt các chữ C, H và R. Trong quá trình thử nghiệm tiếp theo, người này có thể nhận diện và viết hai chữ, định vị chuột máy tính và thực hiện các bài kiểm tra di chuyển trong phòng thí nghiệm.
Tuy nhiên, đây chưa phải thị giác tự nhiên. Những gì bệnh nhân nhận được không phải là hình ảnh đầy đủ với màu sắc, chiều sâu và độ phân giải tương đương mắt người bình thường. Theo các mô tả về thử nghiệm, hệ thống tạo ra những tín hiệu thị giác nhân tạo, còn não cần thời gian để học cách diễn giải chúng. Nanochap cũng cho biết công nghệ vẫn cần tiếp tục cải thiện và phải trải qua thêm các nghiên cứu để đánh giá độ an toàn và hiệu quả trong thời gian dài.
Điều đáng chú ý hơn nằm ở hành trình phía sau con chip.
Trần Nhàn từng nghiên cứu tại Đại học Melbourne, Australia, nơi ông tham gia các dự án về vi mạch kích thích thần kinh và võng mạc nhân tạo. Các công trình khoa học có tên ông xuất hiện từ khoảng năm 2010, trong đó có nghiên cứu về bộ điều khiển điện cực cho hệ thống võng mạc nhân tạo với hàng nghìn điện cực.
Năm 2008, Chính phủ Australia từng tài trợ một chương trình nghiên cứu võng mạc nhân tạo quy mô lớn. Dự án sau đó gặp nhiều trở ngại và dừng lại. Trần Nhàn cùng Jiawei Yang tiếp tục theo đuổi hướng nghiên cứu này và thành lập Nanochap tại Hàng Châu vào năm 2014.
Những công nghệ được phát triển trong giai đoạn này không chỉ nằm trên giấy. Một loạt bằng sáng chế liên quan đến cấu trúc đóng gói chip cấy ghép võng mạc có tên Trần Nhàn và các cộng sự, với hồ sơ ưu tiên từ năm 2018. Đây cũng là một trong những phần khó nhất của bài toán, bởi thiết bị phải vừa cực nhỏ, vừa có hàng trăm kênh điện cực, đồng thời hoạt động ổn định trong môi trường sinh học đặc biệt của mắt.
Theo Tạp chí Tia Sáng, Nanochap đã thử nghiệm công nghệ trên khỉ trước khi tiến tới thử nghiệm trên người trong năm 2026. Điều đó cho thấy khoảng cách từ một thiết kế vi mạch trong phòng thí nghiệm tới một thiết bị có thể cấy vào cơ thể người vẫn là một hành trình rất dài.
Giá trị đáng chú ý của dự án vì thế không chỉ nằm ở việc một bệnh nhân có thể nhận diện vài chữ cái. Đằng sau con chip 3 mm là hơn một thập kỷ nghiên cứu về vi mạch, kích thích thần kinh, đóng gói thiết bị cấy ghép và cách kết nối công nghệ với hệ thần kinh con người.
Từ Australia đến Trung Quốc, câu chuyện của Trần Nhàn cho thấy một hướng đi đặc biệt của ngành bán dẫn. Con chip không còn chỉ phục vụ điện thoại, máy tính hay trung tâm dữ liệu, mà có thể trở thành giao diện giữa máy móc và cơ thể người. Công nghệ hiện tại vẫn còn rất xa mục tiêu khôi phục thị lực tự nhiên, song việc một thiết bị chỉ vài milimet có thể tạo ra tín hiệu để não bắt đầu nhận diện ký tự đã cho thấy ranh giới giữa vi mạch và y sinh đang ngày càng thu hẹp.