Hoàng Anh
Writer
Lấy cảm hứng từ những "người ống" uốn éo quảng cáo, các nhà khoa học tại Viện AMOLF đã tạo ra robot mềm có khả năng tự đồng bộ chuyển động của các chân ống, di chuyển với tốc độ tương đối nhanh hơn cả Ferrari, mở ra hướng đi mới cho robot tự hành.
Robot "kỳ lạ": Chạy bằng khí, điều khiển bằng vật lý
Một robot đến từ Hà Lan, không cần bất kỳ phần cứng điện tử hay phần mềm phức tạp nào, vẫn có thể đạt được tốc độ đáng kinh ngạc chỉ bằng những chiếc chân mềm được cung cấp năng lượng từ không khí và các nguyên lý vật lý đơn giản. Robot này có khả năng đi bộ, nhảy và thậm chí bơi lội mà không cần sự trợ giúp của vi mạch điện tử hay trí tuệ nhân tạo (AI).
Tốc độ tối đa của nó thực sự ấn tượng: robot có thể di chuyển một quãng đường bằng 30 lần chiều dài cơ thể chỉ trong một giây. Nếu xét về tỷ lệ tương đối, tốc độ này nhanh hơn khoảng 100% so với một chiếc siêu xe Ferrari.
Các kỹ sư tại viện nghiên cứu AMOLF ở Amsterdam giải thích rằng robot này hoạt động dựa trên cùng một nguyên lý với những con rối ống bơm hơi, uốn éo thường thấy bên ngoài các đại lý ô tô. Họ tin rằng chính những định luật vật lý khiến chúng "nhảy múa" có thể nắm giữ chìa khóa cho thế hệ robot tự hành tiếp theo.
"Robot mềm" và sự đồng bộ hóa tự phát
Lĩnh vực "robot mềm" (soft robotics) gần đây đã có những bước tiến lớn trong việc tạo ra các đơn vị có thể điều khiển được với rất ít hoặc không có thành phần điện tử hay cơ khí. Một số ví dụ bao gồm các "gel bot" mềm dẻo di chuyển giống như sâu đo thông qua sự thay đổi nhiệt độ.
Robot AWOLF (tên có thể được đặt cho robot trong nghiên cứu này), chỉ cần một luồng không khí liên tục, mỗi chiếc chân ống mềm của nó bắt đầu dao động – không khác gì những "vũ công ống" kia. Nhưng khi nhiều chân được kết nối lại với nhau, một điều bất ngờ xảy ra: chuyển động của chúng nhanh chóng tự đồng bộ hóa, tạo ra "sự phối hợp và tự chủ đáng ngạc nhiên" chỉ đơn giản nhờ vào cấu trúc cơ thể của robot và cách nó tương tác với thế giới xung quanh. Nghiên cứu về robot này vừa được công bố trên tạp chí khoa học danh tiếng Science.
"Không có mã lệnh, không có chỉ dẫn nào cả," Alberto Comoretto, tác giả chính của nghiên cứu và là nghiên cứu sinh tiến sĩ về vật chất robot mềm, cho biết. "Các chân đơn giản là tự động đồng bộ, và robot bắt đầu di chuyển. Bất ngờ, trật tự nảy sinh từ sự hỗn loạn." Sau khi các chân đồng bộ, robot đạt tốc độ 30 lần chiều dài cơ thể mỗi giây khi không khí được cung cấp ở tốc độ cao.
Comoretto so sánh rằng, nếu tính theo tỷ lệ tương đối, một chiếc Ferrari chỉ đạt 20 lần chiều dài thân xe mỗi giây. Logic này tương tự như việc nói một con bọ chét có thể nhảy xa hơn một con ếch, hoặc một con nhện mạnh hơn cả Arnold Schwarzenegger. Một so sánh phù hợp hơn là với các robot chạy bằng khí khác, vốn thường yêu cầu sự điều khiển tập trung và di chuyển chậm hơn "nhiều bậc độ lớn".
Khả năng thích ứng và trí thông minh phi tập trung
Có lẽ "chiêu trò" ấn tượng nhất của robot này được bộc lộ khi nó gặp phải chướng ngại vật: nó chỉ đơn giản là loạng choạng trong giây lát trước khi tự sắp xếp lại các chân của mình, không khác gì cách một con rết làm khi bị mất nhịp.
"Khi nó di chuyển từ đất liền xuống nước, dáng đi tự động chuyển từ kiểu nhảy đồng pha sang kiểu bơi tự do," Comoretto nói. "Những sự chuyển đổi này xảy ra mà không cần bất kỳ bộ xử lý trung tâm hay logic điều khiển nào."
Tiến sĩ Mannus Schomaker, đồng tác giả nghiên cứu, so sánh chuyển động này với sao biển hoặc các loài động vật khác có kinh nghiệm nhận thức hạn chế hoặc không có. "Trong sinh học, chúng ta thường thấy trí thông minh phi tập trung tương tự," Tiến sĩ Schomaker nói. "Ví dụ, sao biển điều phối hàng trăm chân ống của chúng bằng cách sử dụng phản hồi cục bộ và động lực học cơ thể, chứ không phải một bộ não tập trung."
Giáo sư Bas Overvelde, điều tra viên chính của dự án, thậm chí còn cảm thấy không hoàn toàn phù hợp khi gọi nó là một robot, giải thích rằng "về cơ bản, nó là một cỗ máy." Ông nói thêm: "Nhưng khi được thiết kế đúng cách, nó có thể vượt trội hơn nhiều hệ thống robot và hoạt động giống như một sinh vật nhân tạo."
Ứng dụng tiềm năng từ viên thuốc thông minh đến thám hiểm không gian
Các nhà nghiên cứu cho biết các ứng dụng tiềm năng trong tương lai rất đa dạng, từ những viên thuốc thông minh có khả năng tự di chuyển trong cơ thể đến công nghệ vũ trụ – ví dụ như việc trinh sát các thế giới khác nơi con người có rất ít thông tin về bề mặt.
Phần lớn nghiên cứu và trí tưởng tượng ban đầu về robot và người máy đều dựa trên sinh học của con người. Trên thực tế, có hàng chục dạng vận động khác nhau được tìm thấy trong tự nhiên, và lĩnh vực robot mềm đang chứng minh rằng nhiều dạng vận động này có thể hữu ích như thế nào trong việc thiết kế các cỗ máy thông minh hoặc có thể điều khiển được để giải quyết những thách thức của hôm nay và ngày mai.
Robot "kỳ lạ": Chạy bằng khí, điều khiển bằng vật lý
Một robot đến từ Hà Lan, không cần bất kỳ phần cứng điện tử hay phần mềm phức tạp nào, vẫn có thể đạt được tốc độ đáng kinh ngạc chỉ bằng những chiếc chân mềm được cung cấp năng lượng từ không khí và các nguyên lý vật lý đơn giản. Robot này có khả năng đi bộ, nhảy và thậm chí bơi lội mà không cần sự trợ giúp của vi mạch điện tử hay trí tuệ nhân tạo (AI).
Tốc độ tối đa của nó thực sự ấn tượng: robot có thể di chuyển một quãng đường bằng 30 lần chiều dài cơ thể chỉ trong một giây. Nếu xét về tỷ lệ tương đối, tốc độ này nhanh hơn khoảng 100% so với một chiếc siêu xe Ferrari.
Các kỹ sư tại viện nghiên cứu AMOLF ở Amsterdam giải thích rằng robot này hoạt động dựa trên cùng một nguyên lý với những con rối ống bơm hơi, uốn éo thường thấy bên ngoài các đại lý ô tô. Họ tin rằng chính những định luật vật lý khiến chúng "nhảy múa" có thể nắm giữ chìa khóa cho thế hệ robot tự hành tiếp theo.
"Robot mềm" và sự đồng bộ hóa tự phát
Lĩnh vực "robot mềm" (soft robotics) gần đây đã có những bước tiến lớn trong việc tạo ra các đơn vị có thể điều khiển được với rất ít hoặc không có thành phần điện tử hay cơ khí. Một số ví dụ bao gồm các "gel bot" mềm dẻo di chuyển giống như sâu đo thông qua sự thay đổi nhiệt độ.
Robot AWOLF (tên có thể được đặt cho robot trong nghiên cứu này), chỉ cần một luồng không khí liên tục, mỗi chiếc chân ống mềm của nó bắt đầu dao động – không khác gì những "vũ công ống" kia. Nhưng khi nhiều chân được kết nối lại với nhau, một điều bất ngờ xảy ra: chuyển động của chúng nhanh chóng tự đồng bộ hóa, tạo ra "sự phối hợp và tự chủ đáng ngạc nhiên" chỉ đơn giản nhờ vào cấu trúc cơ thể của robot và cách nó tương tác với thế giới xung quanh. Nghiên cứu về robot này vừa được công bố trên tạp chí khoa học danh tiếng Science.
"Không có mã lệnh, không có chỉ dẫn nào cả," Alberto Comoretto, tác giả chính của nghiên cứu và là nghiên cứu sinh tiến sĩ về vật chất robot mềm, cho biết. "Các chân đơn giản là tự động đồng bộ, và robot bắt đầu di chuyển. Bất ngờ, trật tự nảy sinh từ sự hỗn loạn." Sau khi các chân đồng bộ, robot đạt tốc độ 30 lần chiều dài cơ thể mỗi giây khi không khí được cung cấp ở tốc độ cao.
Comoretto so sánh rằng, nếu tính theo tỷ lệ tương đối, một chiếc Ferrari chỉ đạt 20 lần chiều dài thân xe mỗi giây. Logic này tương tự như việc nói một con bọ chét có thể nhảy xa hơn một con ếch, hoặc một con nhện mạnh hơn cả Arnold Schwarzenegger. Một so sánh phù hợp hơn là với các robot chạy bằng khí khác, vốn thường yêu cầu sự điều khiển tập trung và di chuyển chậm hơn "nhiều bậc độ lớn".
Khả năng thích ứng và trí thông minh phi tập trung
Có lẽ "chiêu trò" ấn tượng nhất của robot này được bộc lộ khi nó gặp phải chướng ngại vật: nó chỉ đơn giản là loạng choạng trong giây lát trước khi tự sắp xếp lại các chân của mình, không khác gì cách một con rết làm khi bị mất nhịp.
"Khi nó di chuyển từ đất liền xuống nước, dáng đi tự động chuyển từ kiểu nhảy đồng pha sang kiểu bơi tự do," Comoretto nói. "Những sự chuyển đổi này xảy ra mà không cần bất kỳ bộ xử lý trung tâm hay logic điều khiển nào."
Tiến sĩ Mannus Schomaker, đồng tác giả nghiên cứu, so sánh chuyển động này với sao biển hoặc các loài động vật khác có kinh nghiệm nhận thức hạn chế hoặc không có. "Trong sinh học, chúng ta thường thấy trí thông minh phi tập trung tương tự," Tiến sĩ Schomaker nói. "Ví dụ, sao biển điều phối hàng trăm chân ống của chúng bằng cách sử dụng phản hồi cục bộ và động lực học cơ thể, chứ không phải một bộ não tập trung."
Giáo sư Bas Overvelde, điều tra viên chính của dự án, thậm chí còn cảm thấy không hoàn toàn phù hợp khi gọi nó là một robot, giải thích rằng "về cơ bản, nó là một cỗ máy." Ông nói thêm: "Nhưng khi được thiết kế đúng cách, nó có thể vượt trội hơn nhiều hệ thống robot và hoạt động giống như một sinh vật nhân tạo."
Ứng dụng tiềm năng từ viên thuốc thông minh đến thám hiểm không gian
Các nhà nghiên cứu cho biết các ứng dụng tiềm năng trong tương lai rất đa dạng, từ những viên thuốc thông minh có khả năng tự di chuyển trong cơ thể đến công nghệ vũ trụ – ví dụ như việc trinh sát các thế giới khác nơi con người có rất ít thông tin về bề mặt.
Phần lớn nghiên cứu và trí tưởng tượng ban đầu về robot và người máy đều dựa trên sinh học của con người. Trên thực tế, có hàng chục dạng vận động khác nhau được tìm thấy trong tự nhiên, và lĩnh vực robot mềm đang chứng minh rằng nhiều dạng vận động này có thể hữu ích như thế nào trong việc thiết kế các cỗ máy thông minh hoặc có thể điều khiển được để giải quyết những thách thức của hôm nay và ngày mai.
