Giấc mơ robot hình người

Robot hình người là gì?

Theo Hiệp hội vì sự Phát triển Tự động hóa (A3 Robotics), robot hình người là những robot dịch vụ chuyên nghiệp, được chế tạo để bắt chước chuyển động và tương tác của con người.

Những robot này sẽ cần di chuyển, thực hiện những hành động tương tự như con người. Chúng cũng phải có khả năng hoạt động tự động trong môi trường của con người, cũng như giao tiếp ở cấp độ cao.

Để làm được những nhiệm vụ trên, robot hình người cần có thiết kế giống như con người, với thân, đầu, hai chân, hai tay, ngón tay.

Con người từ lâu đã mơ về những cỗ máy có hình dáng giống mình. Vào thế kỷ 15, họa sỹ, nhà phát minh Leonardo da Vinci đã tạo ra cỗ máy có khả năng đứng, ngồi, cử động tay.

Kể từ đó, các nhà sáng chế trên khắp thế giới đã tạo ra những robot có thể phục vụ đồ uống, hoặc chơi nhạc. Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba đã mở ra kỷ nguyên của robot công nghiệp.

Những cỗ máy trên được sử dụng trong lĩnh vực sản xuất, giúp năng suất tăng mạnh. Tuy nhiên, robot công nghiệp vẫn chỉ là những cỗ máy khổng lồ, ồn ào và đôi khi gây nguy hiểm cho con người.

Những thách thức để tạo ra robot hình người

Công nghệ để phát triển robot hình người có thể được tìm thấy trong robot công nghiệp. Tuy nhiên, hai loại máy móc này có những khác biệt lớn.

Robot công nghiệp thường được gắn cố định, hoặc di chuyển trên ray, bánh xe và được thiết kế để thực hiện duy nhất một nhiệm vụ. Robot công nghiệp còn có kích thước lớn, nặng nề và hoạt động nhanh, có thể gây thương tích cho con người.

Tại Mỹ, kể từ năm 1984 đến 2022, đã có 49 vụ tai nạn liên quan tới robot công nghiệp, khiến 33 người thiệt mạng và 16 người bị thương.

Cách robot công nghiệp giao tiếp với môi trường và con người cũng tương đối thô sơ. Những robot này chỉ hoạt động theo chương trình được định sẵn, không có khả năng thích ứng, phản hồi lại thay đổi của môi trường bên ngoài.

Để tương tác với con người, robot hình người cần có phần mềm và phần cứng thích hợp. Chân, tay phải di chuyển với tốc độ đủ nhanh, trong khi cũng đủ khéo léo để nắm đồ vật và đủ nhẹ nhàng để không gây thương tích cho chủ nhân.

Robot cũng cần có khả năng giao tiếp ở cấp độ cao, bằng ngôn ngữ, hiểu các mệnh lệnh, yêu cầu hoặc thậm chí nắm bắt tâm lý con người trong một số nhiệm vụ nhất định. Nguồn năng lượng cũng là một thách thức khác trong việc phát triển robot hình người.

Robot công nghiệp thường sử dụng nguồn điện được đấu nối trực tiếp, trong khi robot hình người phải sử dụng pin. Với cơ cấu phức tạp, tiêu tốn nhiều năng lượng, robot hình người thường chỉ có thể hoạt động liên tục trong khoảng 1 tiếng đồng hồ, trước khi phải nạp hoặc thay pin.

Tất nhiên, giá cả cũng là một yếu tố khiến robot hình người trở thành một giấc mơ xa vời. Những robot như ASIMO hay Robonaut (robot hình người đầu tiên của NASA) có giá lên tới hàng triệu, thậm chí hàng chục triệu USD.

Cuộc đua công nghệ

Hiện nay, đang có rất nhiều doanh nghiệp tham gia vào cuộc chạy đua robot hình người. Những cái tên đi đầu trong lĩnh vực này phải kể đến Honda (với ASIMO), Tesla (Optimus), SoftBank Robotics (Peper) và đặc biệt là Boston Dynamics (Atlas)…

Hiện tại, các robot hình người đang được thử nghiệm và bán thương mại vẫn còn nhiều hạn chế. Một số như Peper, ASIMO có khả năng giao tiếp với con người ở mức độ đơn giản. Peper có thể hiểu cảm xúc con người, nhưng chỉ thực hiện những mệnh lệnh đơn giản.

Atlas là một trong những robot có khả năng chuyển động giống con người nhất. Tuy nhiên, bàn tay của robot này không có đủ 5 ngón. Đồng thời, Altas cũng chỉ có thể hoạt động theo chương trình đã định sẵn và không thể giao tiếp.

 Đôi tay

Con người chủ yếu sử dụng đôi tay để làm việc. Do vậy, robot hình người cũng cần có một đôi tay linh hoạt như con người. Tuy vây, rất khó để thiết kế những chiếc tay máy linh hoạt và nhẹ nhàng.

Cầm nắm đồ vật trong gia đình, bắt tay, tiếp xúc với con người một cách nhẹ nhàng đòi hỏi phản hồi chính xác, các cơ linh hoạt, được điều chỉnh vừa phải. Sự tiến bộ về cánh tay máy có thể được nhìn thấy rõ nhất trong những cánh tay giả, đang người khuyết tật sử dụng.

Trước kia, những cánh tay giả thường cồng kềnh, và giới hạn về chuyển động, khả năng cầm nắm. Giờ đây, tay giả đã có thể cử động như tay thật, thực hiện những hành động chính xác và thậm chí phản hồi xúc giác cho người dùng.

Đôi chân

Vào năm 2018, Boston Dynamics đã trình diễn một robot có tên Atlas, với khả năng đi lại như con người, vượt qua vật cản, thực hiện những cử động phức tạp như nhào lộn. Atlas có thể chạy với tốc độ 2,5 m/s, xấp xỉ tốc độ của con người.

Để so sánh, tốc độ chạy cao nhất của ASIMO chỉ là 0,75 m/s. Một số công ty lại chọn hướng tiếp cận khác, nghiên cứu cách di chuyển của loài chim, thay vì con người. Robot Cassie của Agility Robotics có khả năng chạy 100 mét trong vòng chưa đến 25 giây (tốc độ > 4m/s).

Giác quan

Một trong những nguyên nhân khiến robot hình người vô cùng đắt đỏ và tốn kém là các cảm biến. Để có thể cử động, di chuyển và cầm nắm như con người, robot sẽ cần tới hàng chục, hàng trăm cảm biến các loại, thậm chí nhiều hơn.

Điều đáng mừng là trong những năm vừa qua, nhờ những tiến bộ về kỹ thuật và sản xuất, giá nhiều loại cảm biến đã giảm mạnh và kích cỡ được thu nhỏ. Chẳng hạn, các loại máy quét ánh sáng (LIDAR) từng có giá lên tới 75.000 USD nay đã được thu nhỏ và trang bị trên những chiếc iPhone có giá chỉ 1.000 USD

Trái tim

Trong những năm qua, lĩnh vực lưu trữ năng lượng đã có những bước đột phá đáng nể. Theo Bộ Năng lượng Mỹ, mật độ năng lượng tính theo thể tích của pin lithium-ion đã tăng hơn 8 lần kể từ 2008 đến 2020.

Trong khi đó, giá pin trong các thiết bị điện gia dụng đã giảm từ gần 6.800 USD/kWh vào năm 1995 xuống chỉ còn 522 USD/kWh năm 2019. Pin ngày càng chứa nhiều năng lượng và rẻ hứa hẹn thời gian hoạt động lâu hơn cho các robot hình người.

Khối óc

Khả năng tính toán cũng đã tăng gấp nhiều lần trong những năm qua. Vào năm 2000 – thời điểm người máy ASIMO đầu tiên ra mắt – năng lực tính toán của siêu máy tính mạnh nhất thế giới mới đạt 7,226 TFLOPS. Đến nay, siêu máy tính Aurora đạt hơn 2 EFLOPS (đơn vị gấp 1 EFLOPS= 1.000.000 TFLOPS).

Sức mạnh tính toán lớn giúp robot có khả năng xử lý thêm nhiều thông tin hơn, thực hiện những cử động với mức độ chi tiết cao cũng như giao tiếp với con người thông minh hơn.

Theo bài thuyết trình được thực hiện trong sự kiện Ngày AI, Tesla Bot (Optimus) sẽ được "điều khiển bởi cùng một hệ thống AI mà Tesla đang phát triển cho hệ thống hỗ trợ người lái tiên tiến được sử dụng trong xe điện".

Lĩnh vực phần mềm cũng có những bước tiến đáng kể, đặc biệt với sự bùng nổ của AI. Công nghệ này hứa hẹn cho phép robot có khả năng giao tiếp một cách thông minh, thích ứng với thay đổi và hành động một cách độc lập.

Gần đây, Boston Dynamics đã tích hợp ChatGPT vào trong robot Spot (robot 4 chân), giúp cỗ máy này có thể giao tiếp với con người một cách tự nhiên. Công nghệ này có thể dễ dàng được áp dụng vào Atlas.