Cuối tuần trước, cộng đồng vi mạch miền Nam chúng tôi có dịp ngồi trò chuyện cùng anh Nhàn, nghe anh hào hứng chia sẻ khoảnh khắc lịch sử của công ty mà ai nấy đều vui lây cả đêm. Sản phẩm anh chia sẻ đánh dấu một bước ngoặt lâm sàng lớn trong lĩnh vực liên ngành, từ vi mạch, y sinh đến giao diện não - máy tính (BCI). Nanochap, do anh và anh Yang Jiawei đồng sáng lập, đã chế tạo chip cấy vào võng mạc mắt để phục hồi thị giác cho người bị mù nhiều năm. Bệnh nhân nữ 39 tuổi, bị mất thị giác gần 20 năm do thoái hóa võng mạc sắc tố (Retinitis Pigmentosa).
Báo Chiết Giang và các báo khác đưa tin, sau khi thiết bị được kích hoạt, bệnh nhân bắt đầu cảm nhận được ánh sáng và chỉ sau hai ngày đã có thể nhận diện các chữ cái L, C, H, R. Hơn một tháng sau, chị đã viết được hai chữ Hán "中国" (Trung Quốc), tự cầm chính xác chuột máy tính, chai nước và di chuyển theo đường chỉ dẫn trên sàn.
Bệnh nhân nữ mù 20 năm đã viết lại được sau hơn một tháng gắn chip vào võng mạc. Video: NVCC
Anh Nhàn kể rằng khi tận mắt chứng kiến bệnh nhân đọc to và viết ra các chữ cái nhờ thiết bị do chính mình tạo ra, cả đội ngũ đã mừng vỡ òa đến phát khóc. Anh chia sẻ khoảnh khắc ấy "còn vui hơn trúng số".
Đây là ca thử nghiệm lâm sàng đầu tiên về giao diện não - máy tính thị giác (Visual Brain-Computer Interface - V-BCI) độ phân giải cao theo đường võng mạc được Cục Quản lý Sản phẩm Y tế Quốc gia Trung Quốc (NMPA, trước đây là CFDA) cấp phép. Sau đó, hệ thống tiếp tục được thử nghiệm cho bệnh nhân thứ hai là một nam giới 61 tuổi, bị mù hơn 4 năm tại Bệnh viện Nhân dân Đại học Vũ Hán. Đến nay, bệnh nhân này cũng đã có thể nhận diện chữ số, chữ Hán và tự thực hiện một số sinh hoạt cơ bản.
Chip này giúp gì cho đôi mắt?
Nhiều bệnh nhân mù "do các tế bào tiếp nhận ánh sáng trên võng mạc bị thoái hóa, nên ánh sáng không được tiếp nhận và chuyển thành tín hiệu điện đến não bộ xử lí", anh Nhàn giải thích. Trong trường hợp này, module giao diện võng mạc - máy tính đóng vai trò là bộ tiếp nhận, xử lý và phiên dịch tín hiệu hình ảnh thay thế các tế bào đã mất. Thiết bị tận dụng các lớp tế bào thần kinh còn khỏe mạnh phía sau võng mạc, như tế bào hạch võng mạc. Xung điện từ các điện cực trên chip sẽ kích thích trực tiếp các tế bào này, gửi tín hiệu theo dây thần kinh thị giác lên vỏ não thị giác, giúp người bệnh khôi phục cảm giác nhìn.
Hệ thống hoạt động qua các bước:
- Camera gắn trên kính mắt thu nhận hình ảnh không gian bên ngoài.
- Hình ảnh được chuyển đến bộ xử lý để mã hóa thành các chuỗi xung điện nhờ thuật toán mô phỏng thần kinh.
- Tín hiệu và năng lượng được truyền không dây qua mắt đến con chip cấy trên bề mặt võng mạc.
- Chip phát ra các xung điện kích thích chính xác các tế bào thần kinh võng mạc còn hoạt động.
- Tín hiệu truyền dọc theo dây thần kinh thị giác lên vỏ não thị giác để tạo thành cảm giác thị giác.
Bệnh viện Nhân dân tỉnh Chiết Giang là đơn vị đầu tiên tại Trung Quốc điều trị cho bệnh nhân bằng phương pháp này, đồng thời là bệnh viện đầu tiên thành lập Khoa Nghiên cứu Lâm sàng về Giao diện Não - Máy tính và Điều khiển Thần kinh (tháng 9/2025).
Bệnh nhân thứ hai được gắn chip nay cũng đã tự viết và tự thực hiện một số sinh hoạt cơ bản. Ảnh: NVCC
Ban đầu, bệnh nhân không nhìn thấy hình ảnh rõ nét như người bình thường mà nhận biết qua các điểm sáng do kích thích điện tạo ra, gọi là hiện tượng cảm quang điện (phosphene). Khi các điện cực kích thích theo những chuỗi mẫu khác nhau, các điểm sáng này sẽ kết hợp thành đường nét và hình dạng. Não bộ của bệnh nhân cần thời gian huấn luyện để diễn giải các mẫu tín hiệu điện này thành hình ảnh thực tế.
Kỳ tích từ con chip nhỏ bằng hạt gạo
Một module nhỏ gọn kích thước tương đương hạt gạo kéo theo hàng loạt công nghệ phức tạp: vi mạch tích hợp, MEMS (vi cơ điện tử, vi cơ khí), kỹ thuật đóng gói vi lắp ráp, truyền năng lượng không dây, vật liệu sinh học tương thích, nhãn khoa và khoa học thần kinh. Đơn cử, việc cố định thiết bị lên bề mặt cong võng mạc là một thách thức cực lớn. Nhóm nghiên cứu đã thiết kế mảng điện cực 3D dạng vi cột để tối ưu độ tiếp xúc với mô thần kinh võng mạc.
Để làm được điều đó, riêng về thiết kế chế tạo vi mạch, đây thực sự là một đột phá mang tính lịch sử của ngành.
Con chip này được cấy vào võng mạc mắt để chữa cho các bệnh nhân mù, nên để cấy được vào nơi rất nhạy cảm này, con chip có kết cấu rất tinh xảo:
Thứ nhất, mật độ điện cực rất cao: con chip có 320 kênh điện cực để kích thích các mô, tế bào (tạm hình dung là ba trăm cái chân cẳng đặc trưng của chip mà chúng ta thường thấy), được bố trí trong diện tích chỉ 3mm×3mm, chỉ nặng khoảng 1 gram, tức là chưa bằng hạt gạo. Tạm so sánh chỉ riêng về diện tích, module này nhỏ hơn chip xử lý iPhone khoảng hơn một chục lần, nhưng phải chứa 320 chân cẳng kích thích các tế bào trong võng mạc.
Tóm lược cơ chế của hệ thống chip não - máy - thị giác này như sau: Camera tiếp nhận xử lý/ mã hóa hình ảnh → truyền không dây → chip được đưa vào võng mạc → các điện cực ở chip kích thích tế bào thần kinh võng mạc còn hoạt động → dây thần kinh thị giác → não → cảm nhận thị giác. Ảnh: Nanochap
Riêng ở điểm này là công nghệ rất đột phá, vì 1 con chip như vậy có 320 chân điện cực, rồi từ mỗi chân đó mình nối dây ra ngoài thì rất là khó. Mật độ pitch 100um (khoảng cách giữa hai điện cực chưa bằng sợi tóc) nghĩa là khoảng trống để đi dây dẫn điện gần như bằng không. Nếu làm theo cách truyền thống là dùng dây kim loại nối, sẽ phải bắn 320 sợi dây vàng/nhôm bé tí xíu, là bất khả thi vì dây sẽ chồng chéo, dễ chập mạch, và khi cấy vào mô, thể tích dây dày có thể đè hỏng võng mạc. Nên chip được cố định bằng công nghệ nam châm siêu mỏng thay vì phải khâu vào mô (implant).
Một con chip tinh xảo tuyệt đối không được phép sai
Thứ hai, kỹ thuật vi lắp ráp đỉnh cao (Micro-assembly): Điện cực có đường kính 50µm, nối trực tiếp với chip bằng kỹ thuật Flip-Chip không dây dẫn (loại bỏ hoàn toàn việc nối dây kim loại thủ công) dễ gây chập mạch hay tổn thương mô. Hơn nữa, vì cấy trực tiếp trong nhãn cầu, môi trường cực kỳ nhạy cảm với nhiệt độ nên mạch nguồn dòng phải đạt hiệu suất tối ưu để không làm tăng nhiệt độ mô quanh chip, tránh nguy cơ gây tổn thương hoặc hoại tử tế bào thần kinh.
Phải là kỹ thuật không dây dẫn, vì mỗi kênh kích thích bản chất là một mạch nguồn dòng phóng ra xung điện mấy trăm kênh chạy cùng lúc đồng nghĩa với việc tiêu thụ điện liên tục trong khi mắt là môi trường cực kỳ nhạy cảm với nhiệt và cần phải mát. Nếu chip nóng lên có thể làm "nấu chín" dẫn tới hoại tử các tế bào thần kinh thị giác xung quanh nên các kỹ sư vi phải thiết kế mạch nguồn dòng cực kỳ tối ưu, đạt hiệu suất gần như tuyệt đối, chạy ở điện áp cực thấp nhưng vẫn phải đảm bảo dòng kích thích chuẩn xác. Hơn nữa, vì cả module chỉ nặng có 1gram và không có pin, toàn bộ điện năng phải truyền không dây xuyên qua nhãn cầu. Truyền dữ liệu không dây, đồng thời phải đủ năng lượng nuôi nổi 320 kênh kích thích mà không gây nóng là chip đã giải quyết được một thế bế tắc kinh điển trong y sinh nhãn khoa.
Hệ thống cũng phải được đóng gói kín để dịch trong mắt không làm hỏng mạch điện tử. Nên đột phá thứ ba, module chip được đóng gói kín bằng thủy tinh sinh học kết hợp hàn laser không vết nứt, tuổi thọ kỳ vọng hơn 10 năm. Các đột phá này cũng đã được tờ EE Times China chuyên về kỹ thuật điện phân tích rất kỹ.
Hình ảnh phóng to của con chip. Ảnh: Nanochap
Từ phòng thí nghiệm đến hiện thực lâm sàng
Từng chi tiết nhỏ như thế, cần nghiên cứu từ các nguyên lý cơ bản tới thiết kế con chip, chế tạo và ứng dụng, cũng mất gần 2 thập kỷ từ khi anh Nhàn và Yang Jiawei làm nghiên cứu sinh ở Melburne, suốt từ năm 2008, vào thời điểm giao diện não - máy - thị giác vẫn được nghĩ là "thứ hoàn toàn viễn tưởng". Riêng phần bắt tay vào làm hình hài cho module này cũng phải mất hơn một thập kỷ mới đi tới ca cấy ghép đầu tiên, kể từ năm 2015 nhóm nghiên cứu được cấp bằng sáng chế cho thiết bị cấy ghép võng mạc có độ phân giải cực cao.
Trước khi đưa thiết bị vào người, chip được cấy thử nghiệm trên động vật. Năm 2025, hệ thống chip 320 điện cực này được thử nghiệm trên khỉ. Sau khi mất thị giác thực nghiệm, khỉ được cấy chip có thể xác định vị trí và lấy những quả bóng trước mặt.
Tháng 5/2026, công nghệ lần đầu được điều trị thử nghiệm lâm sàng cho ca đầu tiên tại Chiết Giang. Tháng 7, ca thứ hai được thực hiện tại Bệnh viện Nhân dân Đại học Vũ Hán. Nhóm nghiên cứu đặt mục tiêu thực hiện khoảng 30 ca cấy ghép trong năm 2026 và tiếp tục mở rộng thử nghiệm lâm sàng.
Nanochap được anh Nhàn và Yang Jiawei thành lập năm 2014. Hiện nay đội ngũ kỹ sư thiết kế chế tạo cốt lõi vẫn ở Melbourne, Australia, phối hợp nghiên cứu với các đại học và bệnh viện ở Trung Quốc, công ty có trụ sở ở cả Trung Quốc và ở Thành phố Hồ Chí Minh.
Anh Nhàn (bìa trái) test con chip đo tín hiệu điện não tại một triển lãm về y sinh năm 2025 ở Miami (Mỹ). Ảnh: NVCC
Trên thế giới, có các nhóm khác đang theo đuổi những con đường khác nhau để tái tạo thị giác cho người mù: từ cấy ghép, đặt trên hoặc dưới võng mạc như Argus II, PRIMA, IMIE đến những hệ thống kích thích vỏ não như Blindsight của Neuralink, nhưng Nanochap theo đuổi mật độ điện cực rất cao với 320 kênh trong module 3 × 3 mm (để so sánh, các nhóm khác làm dưới 100 kênh hoặc nhiều kênh hơn nhưng cũng chưa đi đến được bước chữa trị lâm sàng).
Tháng 5 vừa rồi, Nanochap hoàn thành vòng gọi vốn 300 triệu nhân dân tệ (khoảng 1.000 tỷ) để tiếp tục phát triển công nghệ và thử nghiệm lâm sàng. Với mức chi phí hợp lý (dự kiến 100.000 - 150.000 nhân dân tệ, tức là tầm 15.000-22.000 USD), rất nhiều người mù có thể chạm tới ước mơ nhìn lại thấy ánh sáng cuộc đời. Có thể so với các đối thủ quốc tế như ông lớn Neuralink (có sản phẩm giao diện não - máy, đưa chip gắn vào não người rất đình đám năm ngoái) hay Science Corp (PRIMA) vốn có giá lên tới 200.000 - 250.000 USD.
Đội ngũ đang tiếp tục phát triển dòng module thế hệ mới nâng lên 1.280 kênh (ghép tầng 4 chip 320 kênh) giúp tăng độ phân giải của hình ảnh lên gấp 4 lần. Càng nhiều kênh, não bộ bệnh nhân càng nhận được nhiều điểm sáng xếp cạnh nhau, càng nhìn rõ hơn.
Còn rất nhiều việc phải làm để thiết bị có thể đến rộng rãi hơn tới bệnh nhân, đem lại hi vọng cho hàng triệu người mù bẩm sinh, nhưng đây là bước đi đột phá cho chặng đường tiếp theo.
Gần hai mươi năm trước, khi anh Nhàn và các cộng sự bắt đầu làm chip, nhiều người đã nói "đây hoàn toàn là chuyện viễn tưởng" nhưng nay giấc mơ ấy đã thành hiện thực. Và anh em làm vi mạch chúng tôi, tất nhiên, có lý do để vui lây.
---
* Tham khảo thêm thông tin báo Trung Quốc đã đăng về đột phá này, chẳng hạn tờ Chiết Giang Daily, ngày 22/7/2026, viết về quá trình phát triển công nghệ của Nanochap, thử nghiệm trên người và động vật, cấu tạo hệ thống, quá trình nghiên cứu, cùng kế hoạch mở rộng thử nghiệm lâm sàng. https://zjrb.zjol.com.cn/html/2026-07/22/content_3919268.htm?
Xem thêm sáng chế của anh Nhàn và cộng sự ở đây https://patents.google.com/patent/AU2018403776B2/zh https://patents.google.com/patent/EP3741326B1/ja