Robot biết 'tự suy nghĩ' mở đường cho giải pháp cứu nạn trong thiên tai

Giáo sư Ho-Young Kim, Đại học Quốc gia Seoul (Hàn Quốc).

Những nghiên cứu về trí tuệ vật lý mở ra thế hệ robot mới, nơi khả năng “suy nghĩ” và thích ứng không nằm trong bộ xử lý mà được tích hợp ngay trong vật liệu và cấu trúc, mang đến hướng đi mới bền vững và đến gần hơn với đời sống con người.

Bằng cách định hình vật liệu, hình khối và bề mặt tương tác, robot thế hệ mới được thiết kế dựa trên "trí tuệ vật lý tự phát" có thể để cơ thể tự “suy nghĩ”, mở ra những hướng tiếp cận bền vững và tiết kiệm cho các nhiệm vụ phức tạp - lĩnh vực mà những robot truyền thống phụ thuộc vào tính toán thường gặp khó khăn.

Sau phần diễn thuyết truyền cảm hứng về công nghệ mới đặc biệt ấn tượng, bên lề Tuần lễ Khoa học-Công nghệ VinFuture 2025, Giáo sư Ho-Young Kim, Đại học Quốc gia Seoul (Hàn Quốc) đã có những tiết lộ về robot bé nhỏ nhưng lại rất hữu hiệu trong hỗ trợ tìm kiếm người ở khu vực xảy ra thiên tai.

Robot hướng tới việc sử dụng trong các khu vực gặp khủng hoảng

Phóng viên: Xin Giáo sư chia sẻ về công nghệ robot mới. Công nghệ này có thể ứng dụng ở những lĩnh vực nào?

Giáo sư Ho-Young Kim: Chúng ta có thể nghĩ ra rất nhiều ứng dụng khác nhau. Hiện tại, nhóm chúng tôi đang hợp tác với doanh nghiệp để ứng dụng công nghệ này vào xử lý ô nhiễm nguồn nước. Thí dụ, trên mặt hồ, sông hoặc đại dương có thể xuất hiện rác thải nhựa phủ dày. Khi đó, chúng ta có thể sử dụng một “đội” gồm nhiều thuyền hoặc robot nổi, được liên kết với nhau bằng các khớp nối. Chúng có thể được thả xuống nước, di chuyển đến khu vực có rác, quây lấy rác thải và kéo toàn bộ về bờ. Công nghệ này có thể phục vụ việc làm sạch ô nhiễm ở mặt đất, trên sông hoặc ngoài biển.

Một ứng dụng khác là phục vụ công tác thăm dò, tìm kiếm. Khi bạn có một nhóm robot có thể tự điều hướng và vượt qua các chướng ngại vật hoặc di chuyển qua khu vực có nhiều người, chúng có khả năng len vào các khe hẹp mà robot đơn lẻ rất khó tiếp cận.

Với đặc điểm này, loại robot “Link-bot” của chúng tôi có thể tiếp cận những khoảng trống rất nhỏ giữa các vật cản. Nhờ đó, chúng có thể được dùng để tìm người sống sót trong các khu vực nguy hiểm, chẳng hạn sau động đất hoặc trong các tòa nhà bị sập - những nơi chỉ có các khe nhỏ giữa đống đổ nát.

Nói cách khác, ứng dụng của loại robot này rất rộng; bạn càng tưởng tượng nhiều thì càng tìm ra thêm nhiều hướng sử dụng mới.

Phóng viên: Robot này sẽ được ứng dụng ra sao trong công tác cứu nạn, cứu hộ người khi thế giới đang phải đối mặt với những vấn đề thảm họa do thiên tai?

Giáo sư Ho-Young Kim: Do khủng hoảng khí hậu diễn ra trên toàn cầu, các thảm họa như sạt lở, động đất hay phun trào núi lửa xảy ra ngày càng nhiều. Những khu vực này rất cần các loại robot đơn giản. Bạn không cần một robot hình người phức tạp, bởi con người thậm chí còn không thể di chuyển trong địa hình gồ ghề như vậy.

Trong các trường hợp đó, điều cần thiết là một robot đơn giản, chỉ cần khả năng điều khiển tối thiểu nhưng có thể tự di chuyển trong cấu trúc mặt đất không bằng phẳng. Link-bots của chúng tôi là ứng viên lý tưởng vì chúng hoạt động mà không cần hệ thống điều khiển phức tạp, và đó cũng là ứng dụng quan trọng nhất của chúng.

Nửa sau bài nói chuyện của tôi tại buổi diễn thuyết đề cập đến robot có khả năng “tự phát triển”. Tất cả những loại robot này đều hướng tới việc sử dụng trong các khu vực gặp khủng hoảng. Chúng có thể len qua những khe hẹp giữa đống đổ nát hoặc các khối nhà sập. Đây là một ứng dụng thực sự hiệu quả.

Phóng viên: Công nghệ này đã được ông ứng dụng như thế nào tại Hàn Quốc. Liệu Việt Nam có khả năng ứng dụng công nghệ này không, thưa ông?

Giáo sư Ho-Young Kim: Thực tế, Việt Nam rất mạnh về ngành sản xuất, và trong các nhà máy luôn có lượng lớn linh kiện, hàng hóa cần được lưu trữ trong kho. Các robot Link-bot của chúng tôi có thể được dùng để di chuyển các kiện hàng đó, gom lại, mở tách chúng ra, rồi vận chuyển sang khu vực khác. Điểm đặc biệt là bạn không cần điều khiển từng robot một. Chúng làm việc theo nhóm, phối hợp với nhau, tự tạo bản đồ hoặc đội hình, rồi cùng nhau nâng-chở-dịch chuyển vật thể hoặc kiện hàng.

Công nghệ này có thể ứng dụng để di chuyển hàng hóa, vật tư hoặc linh kiện trong nhà máy, từ nơi này sang nơi khác. Đó có thể là vải, vỏ điện thoại, hay bất kỳ loại linh kiện điện tử nào. Link-bots có thể vận chuyển tất cả những loại hàng hóa này mà không cần sự điều khiển riêng lẻ cho từng robot.

Phóng viên: Sau khi một đoàn robot thực hiện một nhiệm vụ thì việc thu hồi chúng sẽ như thế nào. Liệu có tổn thất gì không và liệu có thể tái sử dụng chúng không, thưa ông?

Giáo sư Ho-Young Kim: Nếu Link-bots được sử dụng trong môi trường rất nguy hiểm hoặc khắc nghiệt, một số robot đơn lẻ có thể bị hư hại. Nhưng ngay cả trong trường hợp đó, vấn đề cũng không quá lớn. Đây là loại robot có chi phí rất thấp, nên bạn có thể thay thế bằng robot mới với giá rất rẻ.

Về cách thu hồi các robot sau khi sử dụng, có thể áp dụng những phương án đơn giản như gắn một sợi dây liên kết và kéo chúng trở lại. Thậm chí bạn có thể bỏ lại chúng tại hiện trường nếu cần, vì chi phí robot rất thấp và không bắt buộc phải thu gom để tái sử dụng. Đây cũng là một chiến lược khả thi.

Giáo sư Ho-Young Kim, Đại học Quốc gia Seoul (Hàn Quốc) với bài diễn thuyết "Trí tuệ vật lý tự phát" mang tới một mô hình hoàn toàn mới trong lĩnh vực robot học.

Robot trung tâm (center bot) có thể được điều khiển để quay về vị trí ban đầu. Khi điều khiển robot trung tâm bằng thiết bị điều khiển từ xa, toàn bộ các robot vệ tinh (sidebots) được liên kết với nó sẽ tự động đi theo. Bạn chỉ cần điều khiển một robot trung tâm, và cả nhóm robot sẽ cùng quay trở lại với bạn.

Phóng viên: Tôi quan tâm đến chi phí của robot, có quá đắt đỏ với những quốc gia đang phát triển không?

Giáo sư Ho-Young Kim: Về chi phí, công nghệ này thực sự rất phải chăng. Thí dụ, khi bạn vào một cửa hàng đồ chơi, có những chiếc xe điều khiển từ xa (RC) mà trẻ em thường chơi - và chính những món đồ chơi đơn giản đó cũng có thể được dùng để tạo ra các “mắt xích” như chúng tôi mô tả. Tất cả những gì bạn cần làm là liên kết những thiết bị đơn giản đó với nhau, và chúng sẽ tạo ra những cử động rất phức tạp, giống như cách đàn kiến hoặc đàn ong hoạt động theo nhóm. Điều cốt lõi chỉ là tạo ra sự kết nối giữa các “mắt xích” đơn giản.

Đây là một giải pháp rất phù hợp cho các quốc gia đang phát triển vì chi phí thấp, cấu trúc đơn giản và không cần hệ thống điều khiển tinh vi. Chỉ cần kết nối thông minh những cấu trúc cơ bản này, bạn đã có thể tạo ra các hoạt động hoàn toàn mới, hữu ích và đáng kinh ngạc.

"Tôi rất sẵn lòng chia sẻ tri thức miễn phí khi phục vụ lợi ích cộng đồng"

Phóng viên: Ông có ý định chuyển giao công nghệ này cho Việt Nam không?

Giáo sư Ho-Young Kim: Nghiên cứu này đã được công bố trên các tạp chí khoa học; toàn bộ công nghệ đều nằm trong các bài báo đó, nên bạn hoàn toàn có thể tìm hiểu đầy đủ mọi “bí mật” từ những tài liệu đã xuất bản. Nếu bạn cần trao đổi thêm, tôi sẵn sàng cung cấp thông tin liên hệ để hỗ trợ.

Ngoài ra, nếu một công ty sản xuất hay doanh nghiệp tư nhân quan tâm đến việc ứng dụng công nghệ của tôi, chúng ta hoàn toàn có thể hợp tác. Nếu bạn có thể tạo thêm giá trị kinh tế từ công nghệ này, chúng ta có thể cùng chia sẻ lợi ích. Còn với những lĩnh vực phục vụ lợi ích cộng đồng, lợi ích công, tôi rất sẵn lòng chia sẻ tri thức của mình miễn phí.

Phóng viên: Trong bối cảnh mục tiêu của Giải thưởng VinFuture là thúc đẩy hợp tác đa ngành, theo ông thì ngoài lĩnh vực hiện tại là cơ học chất lỏng, còn có những lĩnh vực nào khác mà có thể kết hợp với nghiên cứu của ông để mang lại những đột phá không? Trong thời gian tới thì ông đang quan tâm đến lĩnh vực nào?

Giáo sư Ho-Young Kim: Nghiên cứu của tôi có thể thực hiện được là nhờ sự kết hợp của nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm cơ học, khoa học vật liệu và sinh học. Hiện nay, tôi cũng rất quan tâm đến việc tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) vào công việc của mình.

Một hướng ứng dụng AI trong nghiên cứu của tôi là dùng học sâu (deep learning) để tìm hiểu cách tự nhiên tạo ra những hành vi thông minh thông qua sự “học tập theo nhóm”.

Chẳng hạn, chim có thể bay tạo đội hình, nhưng chúng ta không biết từng con chim điều chỉnh như thế nào để tạo nên những mô hình di chuyển đồng bộ của hàng nghìn cá thể. Khi quan sát hàng nghìn con chim, ta thấy chúng tạo ra những chuyển động nhịp nhàng, trật tự, nhưng rõ ràng không có đèn giao thông, không có người chỉ huy. Mỗi con chim chỉ quan sát những con chung quanh và điều chỉnh hướng đi, tốc độ của mình.

Tôi đang sử dụng AI để tìm hiểu “luật” mà mỗi con chim áp dụng để phối hợp với nhau, từ đó tạo ra các mô hình chuyển động đẹp mắt ở quy mô lớn. Chúng ta có rất nhiều dữ liệu về cách chim bay, và bằng cách sử dụng dữ liệu đó kết hợp với học sâu, ta có thể phát hiện các quyết định mà từng cá thể thực hiện.

Theo cách này, chúng ta có thể giải mã và hiểu được quy luật tự nhiên, thí dụ: kiến hay chim, ở cấp độ cá thể, quyết định điều gì, đi đâu, làm thế nào để tạo nên những mô hình di chuyển tập thể. Đó chính là cách tôi ứng dụng AI trong nghiên cứu của mình.

Phóng viên: Những vật liệu thông minh hoặc vật liệu có khả năng thay đổi hình dạng nào đang mang lại nhiều thay đổi nhất cho thế hệ robot mềm tiếp theo?

Giáo sư Ho-Young Kim: Hiện nay, có nhiều vật liệu đang được xem là ứng viên tiềm năng cho robot mềm. Riêng với tôi, khi nói về các bộ truyền động mềm (soft actuators), tôi muốn nhắc đến cao-su tinh thể lỏng (liquid crystal elastomers), hợp kim nhớ hình (shape memory alloys) và hydrogel.

Hydrogel rất giống với mô người, có thể được dùng cho cấy ghép hoặc làm bộ truyền động. Như tôi đã đề cập trước đó, liquid crystal elastomers, shape memory alloys và hydrogel có thể là những vật liệu hứa hẹn nhất cho thế hệ robot cơ khí tiếp theo.

Xin cảm ơn Giáo sư Ho-Young Kim!

THẢO LÊ-THIÊN LAM (Thực hiện)