Thế giới tuần qua

40

Mạng thần kinh nhân tạo có thể tạo vân tay giả để đánh lừa máy quét sinh trắc học, trong khi đó các nhà nghiên cứu có thể in mạch điện lên các hình xăm tạm thời. Những phát minh khoa học thú vị nhất của tuần này còn có một liệu pháp điều trị bệnh Parkinson, một biện pháp phát hiện ô nhiễm thực phẩm và một dự án thu thập dữ liệu về những vi khuẩn trong ruột con người.

Hy vọng mới cho bệnh nhân Parkinson

Các chuyên gia phẫu thuật thần kinh Nhật Bản đã cấy tế bào “tái lập trình” vào não một bệnh nhân Parkinson với hy vọng giúp làm giảm triệu chứng bệnh. Ảnh: Getty Images.

Ở những người mắc bệnh Parkinson, sự thiếu hụt lượng chất dẫn truyền thần kinh dopamine gây ra những triệu chứng như run rẩy, cứng cơ và di chuyển khó khăn. Tin vui cho họ là một nhóm nhà giải phẫu thần kinh Nhật Bản đã tìm ra một liệu pháp tiềm năng cho căn bệnh này.

Nhóm nghiên cứu đã cấy các tế bào “tái lập trình” vào não một bệnh nhân Parkinson, với hy vọng những tế bào này sẽ bù đắp lượng dopamine còn thiếu và làm giảm triệu chứng bệnh. Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học thử nghiệm phương pháp tế bào gốc đa năng cảm ứng (iPS cell) lên bệnh nhân mắc Parkinson.

Ban đầu, nhóm nghiên cứu lấy mẫu tế bào trưởng thành như tế bào da hoặc máu và “tái lập trình” chúng về trạng thái tương tự như tế bào gốc, tức là trước khi chúng biệt hóa thành các loại tế bào có chức năng khác nhau. Sau đó, tại Bệnh viện Đại học Kyoto, các nhà khoa học đã “biến đổi tế bào iPS thành tiền chất của tế bào thần kinh sản xuất ra dopamine,” theo thông tin đăng tải trên tạp chí Nature.

Tháng 10 vừa qua, nhà giải phẫu thần kinh Takayuki Kikuchi đã cấy 2,4 triệu tế bào tiền chất dopamine vào não một bệnh nhân Parkinson 50 tuổi, tại 12 vị trí trong não được biết đến như là trung tâm hoạt động của dopamine. Nhóm nghiên cứu lên kế hoạch thử nghiệm kỹ thuật này trên sáu bệnh nhân nữa trước năm 2020. Nếu phương pháp này được chứng minh là hiệu quả, nó có thể được thương mại hóa vào năm 2023.

Thiết bị điện tử đeo người trên hình xăm giả

Đại học Carnegie Mellon và Đại học Coimbra của Bồ Đào Nha đã hợp tác tạo ra một mạch điện siêu mỏng, có thể dán lên da như hình xăm tạm thời. Đặc biệt, cả mạch điện và hình xăm cùng được in bằng chất liệu giấy.

Công nghệ mới này là một phần của quá trình hợp tác lớn hơn giữa hai trường đại học. Dự án hợp tác Stretchtronics của hai trường đang tìm kiếm biện pháp để nhúng thiết bị điện tử đeo người giá rẻ lên loại vật liệu mỏng và đàn hồi để có thể dán lên da và theo dõi nhịp tim, hoạt động cơ bắp, v.v.

Để tạo mạch điện, các nhà nghiên cứu sử dụng một máy in phun để in các phân tử nano bạc lên giấy xăm. Sau đó, họ phủ lên mạch điện một lớp hợp kim có thể pha với bạc. Chất liệu này làm tăng khả năng dẫn điện và giúp mạch điện co giãn được. Thực tế, những mạch điện in trên giấy xăm này có thể co giãn, đàn hồi như da người.

“Đây là một bước đột phá trong lĩnh vực thiết bị điện tử in,” Mahmoud Tavakoli, một nhà nghiên cứu đến từ Đại học Coimbra, người tham gia dự án, cho biết. Những “mạch điện xăm” này còn có thể chống thấm. Kết quả nghiên cứu của nhóm được công bố trên tạp chí Advanced Materials.

Bảo tồn đa dạng vi sinh vật đường ruột

Vi khuẩn là một thành phần thường gặp trong ruột và nhiều vi khuẩn có lợi cho tiêu hóa. Ảnh: Getty Images.

Có thể bạn đã từng nghe nói về Svalbard Global Seed Vault, hay vòm hạt giống toàn cầu tại quần đảo Svalbard. Đây là nỗ lực của các nhà khoa học để bảo tồn đa dạng thực vật và lên kế hoạch đối phó với các thảm họa trong tương lai. Một nhóm nhà khoa học khác cũng đang thực hiện công việc tương tự, nhưng thứ họ bảo tồn lại là… phân người.

Global Microbiome Conservancy (GMC) (tạm dịch là Hội Bảo tồn Bộ gen Vi sinh vật Toàn cầu) được các nhà vi sinh vật học thuộc Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) thành lập từ năm 2016. Theo quan sát của các nhà khoa học này, khi càng nhiều người trên thế giới áp dụng chế độ ăn kiểu phương Tây (thực phẩm chế biến, kháng sinh), thì sự đa dạng của hệ vi sinh vật đường ruột trong cơ thể người càng giảm.

Tình trạng này có thể đe dọa đến sức khỏe con người. Một số nghiên cứu đã phát hiện ra rằng một số bệnh liên quan đến vi khuẩn đường ruột không xảy ra gần đây. Các nhà vi sinh vật học đã nghĩ tới giải pháp để khắc phục tình trạng suy giảm này.

Họ tạo ra một bộ sưu tập bộ gen của vi sinh vật trên cơ thể người từ khắp nơi trên thế giới. Biện pháp thu thập lý tưởng nhất là lấy mẫu phân. Theo chia sẻ của người đồng sáng lập GMC Eric Alm với tạp chí Science, vi khuẩn có thể giúp các nhà khoa học tìm ra phương pháp điều trị bệnh đường ruột và các bệnh khác như hen suyễn và béo phì. Ông nói: “Tôi hoàn toàn tin tưởng rằng hàng trăm chủng vi khuẩn chúng tôi đã sàng lọc và phân loại sẽ có nhiều ứng dụng vào lĩnh vực y tế”.

Để tạo ra bộ sưu tập này, các nhà nghiên cứu đã đi khắp thế giới và yêu cầu mọi người đi vệ sinh vào bô chỉ định. Từ đó, các mẫu phân được phân loại theo nhóm. Có nhóm sẽ được sấy khô và giải trình tự ADN, nhóm khác sẽ được đông lạnh và chuyển về Cambridge để phân loại chủng vi khuẩn.

Các nhà khoa học của MIT đã phát hiện thêm 55 chi vi khuẩn mới từ 4.000 chủng thu thập tại châu Phi và Bắc Cực. Mặt khác, bộ sưu tập này cũng đang làm dấy lên một số quan ngại về mặt đạo đức, theo bài đăng trên tạp chí Science.

Giả mạo dấu vân tay bằng trí tuệ nhân tạo

Công nghệ này có thể giúp các chuyên gia an ninh bằng cách phát hiện những lỗ hổng cần vá. Ảnh: Getty Images.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học New York (NYU) công bố rằng họ đã tạo ra dấu vân tay giả bằng một mạng nơ-ron nhân tạo và đánh lừa được các hệ thống nhận dạng sinh trắc học. Được mô tả là “chìa khóa tổng” cho các hệ thống nhận dạng bằng dấu vân tay, những “DeepMasterPrints” này có thể đánh lừa các hệ thống nhận dạng với tỷ lệ thành công là 1/5, trong khi đó hệ số lỗi điển hình là 1/1.000.

Không chỉ là một tình tiết phù hợp với các bộ phim hành động Hollywood, công nghệ này còn có thể thực sự giúp ích cho những chuyên gia an ninh bằng cách phát hiện ra các lỗ hổng cần vá. Nhóm nghiên cứu đã công bố phát hiện của mình tại một hội nghị an ninh ở Los Angeles.

Trong kỹ thuật này, các nhà nghiên cứu đã khai thác hai đặc tính chung của các hệ thống nhận dạng bằng vân tay. Đặc tính thứ nhất là máy quét thường chỉ đọc một phần chứ không phải toàn bộ dấu vân tay và nó nhận dạng bằng cách so sánh một phần đọc được với dữ liệu có sẵn. Đặc tính thứ hai là “một số đặc điểm trên dấu vân tay phổ biến hơn những đặc điểm khác”.

Khai thác những điểm yếu này, mạng nơ-ron nhân tạo của NYU đã sử dụng một kỹ thuật có tên là “generative adversarial network” (tạm dịch là mạng khởi tạo đối kháng) để giả mạo dấu vân tay cho giống thật. Theo Guardian, kỹ thuật này sẽ không thành công khi tấn công một tài khoản cụ thể, nhưng nếu sử dụng ở quy mô lớn, tin tặc có thể truy cập đủ số lượng tài khoản đáng để lợi dụng.

Dùng học máy phát hiện ô nhiễm thực phẩm

Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Truyền thông của MIT đã phát triển một hệ thống không dây sử dụng thẻ RFID giá rẻ để phát hiện rủi ro ô nhiễm thực phẩm. Chú thích và ảnh: MIT News.

Thẻ nhận dạng bằng tần số vô tuyến (RFID) là một công nghệ phổ biến, dùng để theo dõi hàng tỷ sản phẩm tiêu dùng. Các nhà khoa học MIT nghĩ rằng họ cũng có thể sử dụng loại thẻ này để phát hiện dấu hiệu thực phẩm bị nhiễm bẩn mà không cần chỉnh sửa phần cứng của thẻ.

Nếu được sử dụng rộng rãi, công nghệ này có thể giúp người tiêu dùng tự phát hiện ô nhiễm thực phẩm, từ đó làm giảm các ca bệnh lây truyền qua thực phẩm do thực phẩm bị nhiễm bẩn. Một thông cáo báo chí của MIT đã nêu một vài trường hợp như vụ 50.000 trẻ em Trung Quốc nhập viện do sử dụng sữa bột nhiễm melamine và gần 100 người Indonesia chết vì uống rượu có hàm lượng methanol cao. Theo nghiên cứu công bố tại Hội nghị ACM về Các chủ đề nóng trên Mạng, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm công nghệ này với sữa bột trẻ em và rượu.

Được gắn vào sản phẩm tiêu dùng, thẻ RFID sẽ khởi động và phát ra sóng điện từ khi kết nối với thiết bị đọc không dây. Tuy nhiên, sóng này “di chuyển vào trong hộp đựng sản phẩm và bị phân tử và ion trong hộp làm biến dạng,” theo MIT. Do đó, thay đổi trong thành phần của sản phẩm sẽ được phản ánh qua sóng.

Ví dụ, với hộp rỗng, thẻ RFID sẽ phát ra sóng có tần số 950 megahertz. Nhưng nếu sản phẩm chứa nước, sóng sẽ bị hấp thụ và phản xạ tần số 720 megahertz. Với hy vọng có thể khai thác phép vi phân này, các nhà nghiên cứu của MIT đã tạo ra một mô hình học máy để nhận dạng rủi ro sản phẩm nhiễm bẩn. Khi thử nghiệm với sữa bột trẻ em, mô hình đạt độ chính xác 96% và khi thử với rượu pha methanol, tỉ lệ chính xác đạt 97%.

Theo Sam Worley

 

BÌNH LUẬN CỦA BẠN