Sáng 2/12, Tuần lễ khoa học VinFuture 2025 mở màn với phiên diễn thuyết truyền cảm hứng về những công nghệ đột phá tương lai.
GS Ho Young Kim, Đại học Quốc gia Seoul (Hàn Quốc) mang đến sự bất ngờ khi ông giới thiệu hướng nghiên cứu robot thế hệ mới dựa trên "trí tuệ vật lý tự phát".
Nghiên cứu của ông mô phỏng cách những con kiến hợp tác với nhau để di chuyển theo bầy và cách thực vật phát triển dựa theo điều kiện môi trường. Dựa trên nguyên lý bầy kiến có thể tự hợp thành cầu, bè nổi, hay vượt chướng ngại bằng cách tương tác với các cá thể lân cận, ông phát triển Linkbot - mẫu robot nhỏ cỡ ngón tay, di chuyển bằng rung động và mang kết cấu giúp chúng liên kết với nhau thành chuỗi. Khi hoạt động đơn lẻ, chúng di chuyển ngẫu nhiên, nhưng khi nối lại, cấu trúc tập thể của Linkbot tạo ra hướng chuyển động rõ ràng và có mục đích.
Giáo sư Ho Young Kim giới thiệu mẫu robot thế hệ mới dựa trên "trí tuệ vật lý tự phát". Ảnh: Thanh Tuyền
Ông cho biết, chỉ cần thay đổi "góc nối" giữa các robot, hệ thống có thể thể hiện nhiều hành vi khác nhau: chặn khe hở, xuyên qua khoảng trống, đi nhanh trong kênh hẹp, bám theo mép tường hoặc bao lấy vật thể để kéo, đẩy theo các hướng khác nhau.
Cơ chế hình thành hành vi của Linkbot hoàn toàn dựa trên tương tác vật lý, không cần lập trình lộ trình riêng cho từng robot. Nhóm nghiên cứu đang trao đổi với một doanh nghiệp tại Hàn Quốc để ứng dụng Linkbot thu gom rác thải nhựa trên mặt nước nhờ khả năng tự bao và gom rác theo đàn.
Bên cạnh mô phỏng côn trùng, nghiên cứu của GS Kim còn tái tạo trí tuệ vật lý của thực vật - những sinh vật không có cơ bắp nhưng vẫn định hướng phát triển chính xác. Nhiều loại cây tạo ra cấu trúc "tăng trưởng từ đỉnh", chỉ phát triển ở phần mũi tế bào còn mềm, trong khi phần thân bên dưới đã cứng lại. Cơ chế này giúp rễ hoặc ống phấn của cây vượt qua môi trường dày đặc mà không bị gãy, đồng thời tự chuyển hướng khi tiếp xúc vật cản.
Từ đó, ông chế tạo vật liệu robot có lõi hóa rắn khi gặp nước, tạo thân cứng nhưng giữ đầu mềm để tiếp tục phát triển. Robot có thể "mọc dài" giống tế bào thực vật, len vào các khe nhỏ mà robot truyền thống dễ mắc kẹt. Nhóm nghiên cứu đang trao đổi với một nhà sản xuất chip để ứng dụng nguyên lý này nhằm làm sạch đường ống bị tắc trong nhà máy.
Chia sẻ bên lề sự kiện, ông cho biết với những sự cố sạt lở đất xảy ra ở Việt Nam thời gian qua, hay các động đất... những robot này hoàn toàn có thể ứng dụng để cứu hộ, cứu nạn. Nhờ ưu thế nhỏ, khả năng di chuyển len qua các khe hở nhỏ... theo nhiều hướng khác nhau, robot sẽ hỗ trợ tối đa cho lực lượng cứu hộ. "Nghiên cứu này đã được công bố, các nhà khoa học có thể tham khảo", ông nói.
Khung xương robot, cơ nhân tạo hỗ trợ phục hồi sau đột quỵ
Là diễn giả tiếp theo GS Raymond Kai Yu Tong từ Hồng Kông, giới thiệu về nghiên cứu robot hỗ trợ phục hồi chức năng, giúp phục hồi vận động cho bệnh nhân sau đột quỵ.
Nhóm nghiên cứu của GS Tong phát triển "Hand of Hope", khung xương robot có khả năng cảm nhận tín hiệu thần kinh - cơ và diễn giải ý định cử động của người dùng. Thiết bị hỗ trợ luyện tập phục hồi vận động bàn tay, ngón tay và quá trình tái huấn luyện thần kinh. Trong quá trình nghiên cứu, nhóm mở rộng sang các thiết bị hỗ trợ nhiều bộ phận khác nhau, gồm cổ tay, cổ chân và các cụm cơ lớn.
Giáo sư Raymond Kai Yu Tong với nghiên cứu về khung xương robot, cơ nhân tạo. Ảnh: Minh Sơn
Theo GS Tong, nguyên tắc cốt lõi trong nghiên cứu là robot chỉ vận hành theo "ý định" của bệnh nhân, tức thiết bị chỉ cử động khi não bộ phát ra tín hiệu muốn cử động. Cách tiếp cận này nhằm kích hoạt lại mạng lưới thần kinh còn lành, giúp não học lại chức năng vận động thay vì chỉ tạo chuyển động thụ động.
Hệ thống cơ nhân tạo trong nghiên cứu sử dụng vật liệu mềm, với trọng lượng nhẹ khoảng 100 g nhưng tạo lực tương đương 20 kg. Nhóm mô phỏng cấu trúc hoạt động của cơ người, điều khiển từng bó sợi để tạo chuyển động phức tạp như gập - duỗi cổ tay, xoay sấp, xoay ngửa cẳng tay. Đây là những thao tác mà bệnh nhân đột quỵ thường khó phục hồi nhất.
Các thử nghiệm tại phòng lab cho thấy, sử dụng công nghệ này, bệnh nhân sau đột quỵ nhiều năm vẫn có thể cải thiện đáng kể khả năng cầm nắm, xoay cổ tay, thực hiện động tác tinh như cầm cốc nước, cầm điện thoại. Tỷ lệ bệnh nhân đạt tiến bộ đạt khoảng 80%.
GS Tong cho biết, nhóm nghiên cứu sẽ mở rộng công nghệ để hỗ trợ cho trẻ gặp rối loạn vận động bẩm sinh. Một số trường hợp ghi nhận có thể đứng và bước đi sau thời gian luyện tập liên tục với cơ nhân tạo. Mục tiêu dài hạn của nhóm nghiên cứu là xây dựng hệ sinh thái robot y sinh linh hoạt, nhẹ, phù hợp từng cá nhân, giúp bệnh nhân phục hồi nhiều bộ phận cơ thể sau đột quỵ và các tổn thương thần kinh khác.
Đột quỵ là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tàn tật. Mỗi năm có gần 12 triệu ca mắc mới và hơn 7 triệu người tử vong. Dù y học đã tiến bộ đáng kể, phục hồi chức năng thần kinh và vận động sau đột quỵ vẫn là thách thức, khiến các nhà khoa học tìm kiếm hướng tiếp cận ngoài khuôn khổ trị liệu truyền thống. Theo đó công nghệ này đang mang lại nhiều hy vọng cho những bệnh nhân đột quỵ, không có khả năng vận động.
Trọng Đạt
- Những nhà khoa học đoạt cú đúp giải thưởng VinFuture - Nobel
- Loạt công trình từng thắng giải VinFuture góp phần thay đổi thế giới
- Những công nghệ tương lai tại VinFuture 2025