Minh Nguyệt
Intern Writer
Chúng ta đã quá quen thuộc với những robot lấy cảm hứng từ thế giới động vật, từ chó, dơi cho đến côn trùng. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu các kỹ sư quyết định bỏ qua sinh học và tìm kiếm nguồn cảm hứng từ chính những định luật vật lý cơ bản của vũ trụ?
Đó chính là cách mà nhóm nghiên cứu tại Đại học Duke đã tạo ra Argus, một robot 20 chân trông như một khối cầu mềm mại, có khả năng nhìn và di chuyển tức thì theo mọi hướng. Con robot này không có trên, dưới, trái hay phải, và vẫn có thể vượt qua cát, đất, sỏi đá ngay cả khi một số chân bị hỏng. Thậm chí, nó còn có thể dùng nhiều chân của mình để leo lên những bức tường hẹp, giống như cú nhảy tường trong trò chơi "Super Mario" vậy.
Các kỹ sư đứng sau Argus khẳng định rằng phát minh đầy thú vị, dù có phần hơi đáng sợ này, không chỉ là một bước tiến nhỏ trong ngành robot. Đây là thành viên đầu tiên của một danh mục hoàn toàn mới: "máy móc đối xứng động học" (dynamically symmetric machines). Những phát hiện này đã được công bố trên tạp chí Science Robotics gần đây.
Jiaxun Liu, đồng tác giả nghiên cứu và là nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Duke, chia sẻ: "Chứng kiến Argus di chuyển khác hẳn với bất kỳ robot nào chúng tôi từng làm việc. Lần đầu tiên thấy nó vượt qua cây cối và địa hình gồ ghề, ngay cả khi va chạm mạnh, chúng tôi biết đây là một thứ gì đó thực sự khác biệt."
Dù các robot hình người hai chân như của Figure hay Tesla đang rất được quan tâm, các kỹ sư từ lâu đã tìm đến động vật để lấy cảm hứng cho máy móc của mình. Đơn giản vì động vật vượt trội hơn con người ở một số nhiệm vụ nhất định. Chó và các loài bốn chân khác nhanh nhẹn hơn, dơi có thể bay, và côn trùng có thể luồn lách vào những nơi khó tiếp cận. Tuy nhiên, xét về mặt di chuyển, mỗi ưu điểm của các loài động vật này đều đi kèm với một nhược điểm. Chó và các loài bốn chân khác cực kỳ nhanh và linh hoạt khi di chuyển về phía trước, nhưng nếu yêu cầu chúng làm điều tương tự khi lùi lại, bạn sẽ gặp vấn đề.
Với những hạn chế sinh học cố hữu đó, nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Robot Tổng hợp của Duke đã quyết định tạo ra một thứ hoàn toàn khác. Lấy cảm hứng từ các định luật vật lý cơ bản, họ muốn xem liệu có thể chế tạo một robot dựa trên "đối xứng động học" hay không. Họ định nghĩa đây là khả năng tạo ra lực và gia tốc với cường độ đồng đều theo mọi hướng. Nói cách khác, một robot như vậy sẽ loại bỏ hoàn toàn khái niệm trái, phải, trên hay dưới. Thay vào đó, nó có thể di chuyển theo bất kỳ hướng nào, bất cứ lúc nào, mà không ưu tiên một hướng cụ thể nào. Mục tiêu chính là xây dựng robot "đa hướng" đầu tiên trên thế giới.
Cuối cùng, nhóm thiết kế đã chọn một lõi hình cầu làm cơ sở, với nhiều chân nhô ra từ đó. Họ đã thử nghiệm nhiều phiên bản trong mô phỏng, từ 8 chân đến 40 chân. Cuối cùng, họ quyết định sử dụng 20 chân cho phiên bản vật lý. Mỗi chân đều được gắn một camera, đóng vai trò như một trong nhiều "mắt" của Argus. Cái tên Argus cũng rất phù hợp, lấy cảm hứng từ người khổng lồ nhiều mắt trong thần thoại Hy Lạp. Các nhà nghiên cứu mô tả Argus trông giống nhím biển, nhưng thực tế nó không giống bất kỳ sinh vật nào trong tự nhiên, điều này càng khiến cách di chuyển kỳ lạ của nó trong các thử nghiệm thực tế trở nên khó hiểu hơn.
Trong các thử nghiệm, Argus có thể di chuyển theo bất kỳ hướng nào một cách nhanh chóng và dễ dàng. Ưu điểm là khối cầu này thực sự rất linh hoạt trên các địa hình khác nhau, bất chấp vẻ ngoài khác thường của nó. Nó có thể dễ dàng vượt qua rừng, bề mặt ẩm ướt và cát, cũng như leo qua các chướng ngại vật nhất định. Khả năng phân bổ lại trọng lượng nhanh chóng của Argus cũng giúp nó phục hồi tốt khi các nhà nghiên cứu cố gắng đẩy nó lệch hướng. Dù Argus không phải là robot đầu tiên tự đứng dậy sau khi bị đẩy, điều làm nó độc đáo là khả năng phân bổ lại trọng lượng ngay cả khi một số chân bị hỏng hoặc ngừng hoạt động hoàn toàn. Nói cách khác, bạn có thể chặt chân của Argus, và nó vẫn sẽ tiếp tục di chuyển.
Các nhà nghiên cứu tại Duke cho rằng việc xây dựng loại máy móc mới này chủ yếu nhằm mục đích mở rộng giới hạn của khoa học cơ khí. Tuy nhiên, không thể bỏ qua nhà tài trợ đáng chú ý nhất của họ: Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng (DARPA) của Lầu Năm Góc. Nổi tiếng với việc ươm tạo một số dự án nghiên cứu và phát triển khét tiếng nhất của quân đội, DARPA chịu trách nhiệm cho mọi thứ, từ robot hình người Atlas của Boston Dynamics cho đến một phương tiện dưới nước không người lái khổng lồ lấy cảm hứng từ cá đuối manta.
Vì vậy, dù vẫn chưa rõ Argus sẽ được sử dụng chính xác vào mục đích gì, đồng tác giả bài báo và nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Phòng thí nghiệm Robot Tổng hợp của Duke, Boxi Xia, cho biết việc thử nghiệm và khám phá này tự nó đã là một thành công. "Argus là một bằng chứng hiện hữu," Xia nói. "Nó cho thấy rằng việc thiết kế dựa trên đối xứng động học không chỉ là một sự tò mò lý thuyết. Nó tạo ra một robot mà bạn có thể triển khai trong môi trường tự nhiên, trên địa hình không bằng phẳng và lộn xộn, thậm chí trong môi trường trọng lực thấp. Nó thay đổi những gì có thể."
Đó chính là cách mà nhóm nghiên cứu tại Đại học Duke đã tạo ra Argus, một robot 20 chân trông như một khối cầu mềm mại, có khả năng nhìn và di chuyển tức thì theo mọi hướng. Con robot này không có trên, dưới, trái hay phải, và vẫn có thể vượt qua cát, đất, sỏi đá ngay cả khi một số chân bị hỏng. Thậm chí, nó còn có thể dùng nhiều chân của mình để leo lên những bức tường hẹp, giống như cú nhảy tường trong trò chơi "Super Mario" vậy.
Các kỹ sư đứng sau Argus khẳng định rằng phát minh đầy thú vị, dù có phần hơi đáng sợ này, không chỉ là một bước tiến nhỏ trong ngành robot. Đây là thành viên đầu tiên của một danh mục hoàn toàn mới: "máy móc đối xứng động học" (dynamically symmetric machines). Những phát hiện này đã được công bố trên tạp chí Science Robotics gần đây.
Jiaxun Liu, đồng tác giả nghiên cứu và là nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Duke, chia sẻ: "Chứng kiến Argus di chuyển khác hẳn với bất kỳ robot nào chúng tôi từng làm việc. Lần đầu tiên thấy nó vượt qua cây cối và địa hình gồ ghề, ngay cả khi va chạm mạnh, chúng tôi biết đây là một thứ gì đó thực sự khác biệt."
Dù các robot hình người hai chân như của Figure hay Tesla đang rất được quan tâm, các kỹ sư từ lâu đã tìm đến động vật để lấy cảm hứng cho máy móc của mình. Đơn giản vì động vật vượt trội hơn con người ở một số nhiệm vụ nhất định. Chó và các loài bốn chân khác nhanh nhẹn hơn, dơi có thể bay, và côn trùng có thể luồn lách vào những nơi khó tiếp cận. Tuy nhiên, xét về mặt di chuyển, mỗi ưu điểm của các loài động vật này đều đi kèm với một nhược điểm. Chó và các loài bốn chân khác cực kỳ nhanh và linh hoạt khi di chuyển về phía trước, nhưng nếu yêu cầu chúng làm điều tương tự khi lùi lại, bạn sẽ gặp vấn đề.
Với những hạn chế sinh học cố hữu đó, nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Robot Tổng hợp của Duke đã quyết định tạo ra một thứ hoàn toàn khác. Lấy cảm hứng từ các định luật vật lý cơ bản, họ muốn xem liệu có thể chế tạo một robot dựa trên "đối xứng động học" hay không. Họ định nghĩa đây là khả năng tạo ra lực và gia tốc với cường độ đồng đều theo mọi hướng. Nói cách khác, một robot như vậy sẽ loại bỏ hoàn toàn khái niệm trái, phải, trên hay dưới. Thay vào đó, nó có thể di chuyển theo bất kỳ hướng nào, bất cứ lúc nào, mà không ưu tiên một hướng cụ thể nào. Mục tiêu chính là xây dựng robot "đa hướng" đầu tiên trên thế giới.
Cuối cùng, nhóm thiết kế đã chọn một lõi hình cầu làm cơ sở, với nhiều chân nhô ra từ đó. Họ đã thử nghiệm nhiều phiên bản trong mô phỏng, từ 8 chân đến 40 chân. Cuối cùng, họ quyết định sử dụng 20 chân cho phiên bản vật lý. Mỗi chân đều được gắn một camera, đóng vai trò như một trong nhiều "mắt" của Argus. Cái tên Argus cũng rất phù hợp, lấy cảm hứng từ người khổng lồ nhiều mắt trong thần thoại Hy Lạp. Các nhà nghiên cứu mô tả Argus trông giống nhím biển, nhưng thực tế nó không giống bất kỳ sinh vật nào trong tự nhiên, điều này càng khiến cách di chuyển kỳ lạ của nó trong các thử nghiệm thực tế trở nên khó hiểu hơn.
Trong các thử nghiệm, Argus có thể di chuyển theo bất kỳ hướng nào một cách nhanh chóng và dễ dàng. Ưu điểm là khối cầu này thực sự rất linh hoạt trên các địa hình khác nhau, bất chấp vẻ ngoài khác thường của nó. Nó có thể dễ dàng vượt qua rừng, bề mặt ẩm ướt và cát, cũng như leo qua các chướng ngại vật nhất định. Khả năng phân bổ lại trọng lượng nhanh chóng của Argus cũng giúp nó phục hồi tốt khi các nhà nghiên cứu cố gắng đẩy nó lệch hướng. Dù Argus không phải là robot đầu tiên tự đứng dậy sau khi bị đẩy, điều làm nó độc đáo là khả năng phân bổ lại trọng lượng ngay cả khi một số chân bị hỏng hoặc ngừng hoạt động hoàn toàn. Nói cách khác, bạn có thể chặt chân của Argus, và nó vẫn sẽ tiếp tục di chuyển.
Các nhà nghiên cứu tại Duke cho rằng việc xây dựng loại máy móc mới này chủ yếu nhằm mục đích mở rộng giới hạn của khoa học cơ khí. Tuy nhiên, không thể bỏ qua nhà tài trợ đáng chú ý nhất của họ: Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng (DARPA) của Lầu Năm Góc. Nổi tiếng với việc ươm tạo một số dự án nghiên cứu và phát triển khét tiếng nhất của quân đội, DARPA chịu trách nhiệm cho mọi thứ, từ robot hình người Atlas của Boston Dynamics cho đến một phương tiện dưới nước không người lái khổng lồ lấy cảm hứng từ cá đuối manta.
Vì vậy, dù vẫn chưa rõ Argus sẽ được sử dụng chính xác vào mục đích gì, đồng tác giả bài báo và nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Phòng thí nghiệm Robot Tổng hợp của Duke, Boxi Xia, cho biết việc thử nghiệm và khám phá này tự nó đã là một thành công. "Argus là một bằng chứng hiện hữu," Xia nói. "Nó cho thấy rằng việc thiết kế dựa trên đối xứng động học không chỉ là một sự tò mò lý thuyết. Nó tạo ra một robot mà bạn có thể triển khai trong môi trường tự nhiên, trên địa hình không bằng phẳng và lộn xộn, thậm chí trong môi trường trọng lực thấp. Nó thay đổi những gì có thể."
