Embedded Files
03/03/2016
Tại sao robot vẫn chưa thể bước đi như con người?
Morgane Tual – Le Monde
Quá trình tạo ra một chiếc máy có khả năng hoạt động như con người vẫn còn xa. Một minh chứng đơn giản là bước đi, vốn hết sức tự nhiên với con người, lại đặt ra vô vàn thách thức cho lĩnh vực robot.
(Robot của Boston Dynamics, nguồn: YouTube)
Ngày 23/2 vừa rồi, Boston Dynamics, một công ty của Alphabet, giới thiệu phiên bản mới của người máy Atlas. Đây là một con robot ấn tượng, có thể bước đi trên hai chân, gượng lại khi bị mất thăng bằng và tự đứng dậy mà không hề hấn gì khi bị ngã. Điều này thể hiện một thành công lớn nếu chúng ta biết rằng làm cho người máy biết đi là một việc phức tạp như thế nào.
Không có gì tự nhiên hơn bước đi đối với con người. Từ khi lọt lòng mẹ, một đứa bé đã có sẵn những phản xạ về bước đi. Dù có vẻ đơn giản, bước đi trên hai chân, chạy và di chuyển tự nhiên là một thách thức to lớn cho các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực robot và trí tuệ nhân tạo, mà cho đến nay vẫn chưa thành công trong việc tạo ra người máy có bước đi như con người.
“Bước đi như con người, chúng ta vẫn còn xa”, Christine Chevallereau, giám đốc nghiên cứu của CNRS về robot, thừa nhận. “Những gì người máy có thể làm hiện nay là di chuyển chậm, bàn chân phẳng, gối hơi gập một chút, và đi trên mặt đất tương đối phẳng.” Đó là những gì mà Asimo, một robot nhỏ của Honda và là một trong những người máy hoàn hảo nhất liên quan đến bước đi, đã làm được.
Nhưng để robot có thể thật sự di chuyển như con người thì vẫn còn quãng đường khá xa. Có rất nhiều khó khăn cần phải vượt qua. “Không nên để mọi người có ấn tượng rằng robot sẽ sớm dạo bộ với con người và có thể mang thức ăn đến cho chúng ta”, Christine Chevallereau nhấn mạnh. “Nhưng mọi thứ đang tiến triển tốt.”
Sự tinh tế của vấn đề cân bằng
Khó khăn đầu tiên là cân bằng. Cũng như mọi sinh vật hai chân, người máy cũng không ổn định và có thể dễ dàng bị ngã. “Chúng ta biết cách làm cho những robot cao khoảng chừng 50 cm bước đi được, ví dụ như Nao. Nhưng với kích thước con người, vấn đề sẽ khó hơn nhiều: robot sẽ nặng hơn, trọng tâm cao hơn và bài toán về cân bằng trở nên phức tạp hơn” Christine Chevallereau cho biết. Điều này đã thể hiện rõ qua việc ghi nhận các tình huống ngã của robot tại cuộc thi Darpa Robotics Challenge, một trong những cuộc tranh tài uy tín nhất về robot được tài trợ bởi Bộ quốc phòng Hoa Kì.
Các tình huống này có vẻ hài hước: một robot ngã có thể gây ra nguy hiểm cho những người xung quanh. Do đó, hiện nay, chưa thể nghĩ đến việc tạo ra robot có kích cỡ như con người để có thể tiếp xúc trực tiếp với người bằng xương bằng thịt.
Vấn đề về kích thước tạo nên một thách thức khác: vấn đề cung cấp điện. “Một robot cỡ như con người cần những động cơ mạnh hơn”, Christine Chevallereau lưu ý. “Hiện nay chúng ta chưa thể tạo ra người máy có thể bước đi mà tiêu tốn ít năng lượng.” Do đó, những robot này có khả năng tự hoạt động thấp.
Cuộc đua tạo ra cơ nhân tạo
Những động cơ hiện nay cũng là một hạn chế cho việc phát triển hiệu quả một robot biết đi: những động cơ này thiếu sự linh hoạt, khác hoàn toàn với hệ cơ của cơ thể chúng ta. Hệ cơ của con người có thể phản ứng tức thời đối với thông tin nhận được. Nếu chúng ta đang mang một túi xách và ai đó bỏ thêm một vật lên lưng thì cơ của chúng ta sẽ cảm nhận được ngay và hiệu chỉnh tức thì sức chịu đựng. Tương tự với bước đi, các cơ sẽ thích ứng ngay lập tức, ví dụ, với mặt đất bất thường, đường dốc, vướng chân…
“Robot hiện tại chưa thật linh hoạt”, Philippe Souères, ở phòng thí nghiệm LAAS-CNRS thuộc nhóm Gepetto chuyên về người máy, phân tích. “Thiết kế cơ nhân tạo là một vấn đề cốt lõi. Các cơ bằng túi khí đã được đề xuất, hay hệ thống lò xo có thể hiệu chỉnh được… Cũng có những người tìm kiếm những cấu trúc nhỏ, những vật liệu có thể biến dạng khi có dòng điện chạy qua.”
Nhưng một trong những trở ngại lớn nằm ở hệ thống ra quyết định, mà sẽ gửi tín hiệu đến động cơ: “Mỗi chuyển động liên quan đến nhiều khớp, mỗi khớp có nhiều bậc tự do. Có vô số cách để thực hiện một cử chỉ, do đó làm thế nào để chọn các động cơ để thực hiện các hành động như vậy? Đó là một bài toán phức tạp, vì có rất nhiều lời giải. Não của con người đã chọn các cơ như thế nào để thích hợp với từng hành động? Câu hỏi này vẫn còn bỏ ngõ.”
“Các phép tính toán cần thiết cho sự di chuyển của robot cần phải được thực hiện sau mỗi 5 ms”, Philippe Souères cho biết, khi ông đang cố gắng làm giảm khoảng thời gian này đến mức tối thiểu để robot có thể hoạt động nhanh hơn. Điều này giúp cho robot phản ứng kịp thời trong trường hợp bước chân được đặt không chính xác do mặt đất gồ ghề.
“Chúng ta chưa xử lý tốt các tình huống bất ngờ, những kịch bản khác với những gì chúng ta đã hình dung trước”, Christine Chevallereau cho biết. “Ví dụ, khi bàn chân tiếp xúc mặt đất không bằng cả bàn chân mà chỉ bằng cạnh của bàn chân thì robot không biết xử lý thế nào, bởi chúng ta chưa làm tốt cho tình huống đó. Đó cũng là lí do tại sao mà người ta cố gắng làm bàn chân robot thật to, để cho nó luôn luôn phẳng.”
Thách thức leo cầu thang
Leo cầu thang là một khó khăn khác đối với robot. Nếu trong một bối cảnh cụ thể, ví dụ trong phòng thí nghiệm, với bậc thang cố định, thì người máy hoạt động tốt. Nhưng với cầu thang bất kì thì robot chưa thể thích nghi được. Nhiều nghiên cứu đang tập trung giải quyết vấn đề cân bằng để tránh cho robot bị ngã hay có thể làm cho robot ngã mà không hề hấn gì. Như robot Atlas của Boston Dynamics, một trong những robot đi được tốt nhất trên thế giới.
Để làm cho robot chạy được là một thách thức khó khăn, bởi nó tập trung nhiều vấn đề phức tạp: cân bằng, quản lý trọng lượng, ra quyết định nhanh, nguy cơ ngã cao… Tuy nhiên, “Asimo đã bắt đầu chạy được, đó là điều kì diệu”, Philippe Souères cho biết. “Đôi khi, không có bàn chân nào tiếp xúc với mặt đất, đây chính là đặc điểm của chạy. Nhưng Honda ít công bố về công nghệ họ đã sử dụng”, và cũng có ít trung tâm nghiên cứu đã phát triển được đến giai đoạn này.
Trong khi nhiều tiến bộ cho thấy chúng ta đang vượt qua được nhiều khó khăn để giúp cho robot di chuyển, cũng còn những vấn đề khác khiến cho chúng ta chưa thể thấy robot chạy tung tăng quanh ta được. Bởi ngay cả khi robot có thể đi được như chúng ta, robot còn phải có khả năng tự định vị và tránh vật cản.
Và đây là lĩnh vực mà nhiều tiến bộ của trí tuệ nhân tạo đã được thực hiện, như với ô tô tự lái của Google Car. “Người máy có những khó khăn khác so với robot dùng bánh xe. Camera bị ảnh hưởng bởi sự rung động khi bước đi, hình ảnh vì thế mà khó xử lý hơn”, Christine Chevallereau lưu ý. “Chúng ta đã có thể làm cho robot đi đến một vị trí định trước trong một căn phòng không vật cản. Nhưng trong môi trường nhiều cản trở hơn, mà ở đó robot phải phát hiện các đồ vật, ví dụ, để bước qua, thì vấn đề trở nên phức tạp hơn.”
Tại cuộc thi Darpa Robotics Challenge, robot phải thực hiện một chuỗi hành động trong một khoảng không gian cho trước, với nhiều loại di chuyển khác nhau như đi vào phòng, bước qua các mảnh vỡ, lên một cầu thang nhỏ… Robot chiến thắng mang tên Kaist của Hàn Quốc đã cần 45 phút để hoàn thành các công việc này. Với một người bình thường thì cần khoảng 5 phút. “Chúng ta vẫn còn xa so với viễn cảnh có thể đặt một robot trong nhà và nó biết di chuyển trong mọi tình huống”, Christine Chevallereau kết luận.
Những việc mà hiện nay người máy có thể làm:
- Đi chậm, trên nền phẳng
- Di chuyển trong một không gian không có vật cản
Những việc mà robot chưa làm được:
- Bước đi trên mọi địa hình
- Tự di chuyển trong nhà
Những thách thức cần phải vượt qua:
- Tự định vị trong một không gian phức tạp
- Leo mọi loại cầu thang
- Chạy
- Làm cho một robot có kích thước như con người bước đi được
- Phát triển cơ nhân tạo
Morgane Tual
Le Monde
(Một số video minh họa các robot mô tả trong bài báo có thể xem được trên Youtube hoặc xem ở link trên)
Google Sites
Report abuse