Đột phá y học: Kỹ sư Mỹ chế tạo bàn tay sinh học AI 'như thật'

Trong một bước tiến đáng chú ý của lĩnh vực phục hồi chức năng, nhóm nghiên cứu tại Đại học Utah (Hoa Kỳ) đã phát triển thành công một bàn tay sinh học có khả năng “tự suy nghĩ”. Thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào tín hiệu điều khiển từ người dùng, chi giả này được trang bị trí tuệ nhân tạo (AI) để hỗ trợ xử lý các thao tác cầm nắm theo cách gần giống phản xạ tự nhiên của con người.

Những hoạt động quen thuộc như cầm cốc nước, nhặt cây bút hay bắt tay thực chất là kết quả của sự phối hợp tinh vi giữa não bộ và các ngón tay. Tuy nhiên, với người sử dụng tay giả, khả năng kiểm soát bản năng này gần như không còn. Ngay cả những chi giả hiện đại, có giá thành cao, vẫn đòi hỏi người dùng phải tập trung cao độ để điều khiển từng chuyển động nhỏ, gây ra cái gọi là “gánh nặng nhận thức”.

Marshall Trout, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Phòng thí nghiệm Thần kinh Robot của Đại học Utah, cho biết: “Mặc dù các cánh tay sinh học đang ngày càng trở nên giống thật, việc điều khiển chúng vẫn chưa dễ dàng hay trực quan. Gần một nửa số người dùng sẽ từ bỏ chi giả của họ, thường với lý do là khả năng điều khiển kém và gánh nặng nhận thức”.

Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã hợp tác với hãng TASKA Prosthetics nhằm tích hợp công nghệ mới vào một mẫu bàn tay sinh học thương mại. Hệ thống cảm biến được bổ sung có khả năng ghi nhận áp lực, vị trí và trạng thái tiếp xúc của từng ngón tay. Dữ liệu sau đó được xử lý bởi một mạng nơ-ron nhân tạo đã được huấn luyện dựa trên các mô hình cầm nắm tự nhiên của con người.

Nhờ đó, bàn tay robot có thể tự động điều chỉnh từng ngón tay một cách độc lập nhưng vẫn phối hợp nhịp nhàng, tạo ra tư thế cầm nắm phù hợp và chắc chắn nhất với từng vật thể cụ thể.

Điểm đột phá của nghiên cứu nằm ở cơ chế điều khiển lấy cảm hứng sinh học, trong đó quyền kiểm soát được phân bổ hợp lý giữa người dùng và AI. Khi người sử dụng phát tín hiệu thực hiện một hành động, hệ thống trí tuệ nhân tạo sẽ hỗ trợ tinh chỉnh chuyển động để bảo đảm độ chính xác. Đồng thời, hệ thống vẫn đủ nhạy để nhận biết khi người dùng muốn thay đổi ý định, chẳng hạn như thả vật đang cầm.

Cách tiếp cận này giúp giảm đáng kể áp lực điều khiển cho người dùng, trong khi vẫn duy trì cảm giác chủ động. Jacob A. George, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học Utah, nhấn mạnh: “Bằng cách thêm vào một chút trí tuệ nhân tạo, chúng tôi đã có thể giảm tải khía cạnh cầm nắm này cho chính bộ phận giả. Kết quả là khả năng kiểm soát trở nên trực quan và khéo léo hơn, cho phép những công việc đơn giản trở lại đúng nghĩa là đơn giản”.

Công nghệ mới đã được thử nghiệm trên bốn người tham gia bị cắt cụt chi từ cổ tay đến khuỷu tay. Kết quả cho thấy họ đạt điểm số cao hơn trong các bài đánh giá tiêu chuẩn, đồng thời thực hiện trôi chảy hơn những thao tác đòi hỏi vận động tinh.

Một ví dụ điển hình là hành động uống nước từ cốc nhựa mỏng vốn là thách thức lớn với người dùng tay giả do rất dễ bóp méo hoặc làm đổ cốc. Với sự hỗ trợ của AI, thao tác này trở nên ổn định và tự nhiên hơn đáng kể.

Nghiên cứu của Đại học Utah cũng phản ánh xu hướng chung trên toàn cầu. Trước đó, vào tháng 5/2025, các nhà khoa học Hàn Quốc đã giới thiệu một mẫu bàn tay robot siêu nhẹ với khả năng cầm nắm thích ứng. Điều này cho thấy giới nghiên cứu đang tập trung mạnh mẽ vào việc làm cho các chi giả trở nên thông minh và linh hoạt hơn.

Trong giai đoạn tiếp theo, nhóm nghiên cứu tại Utah đặt mục tiêu tích hợp các giao diện thần kinh cấy ghép. Công nghệ này được kỳ vọng cho phép người dùng điều khiển chi giả trực tiếp bằng suy nghĩ, đồng thời khôi phục cảm giác xúc giác, tiến thêm một bước trong việc xóa nhòa ranh giới giữa cơ thể sinh học và máy móc nhân tạo.