Sinh viên của tôi và tôi đang làm những con rô bốt nhỏ xíu.
Bạn có thể hình dung chúng là thế hệ rô bốt
mô phỏng thứ mà tất cả các bạn đều đã rất quen thuộc: kiến.
Ta đều biết kiến hay côn trùng ở kích thước này
có thể làm những chuyện ngoài sức tưởng tượng.
Ta đều đã từng thấy một đàn kiến,
kéo lê bịch snack khoai tây, hay đại loại như thế, khi đi cắm trại.
Nhưng điều gì là khó khi tạo ra những mô phỏng thế này?
Vâng, đầu tiên, làm thế nào giữ được những khả năng của kiến
trong một con rô bốt có kích cỡ tương tự?
Đầu tiên, cần tìm cách khiến chúng chuyển động khi quá nhỏ.
Ta cần kết cấu như chân và những mô tơ hiệu quả
giúp di chuyển,
và cần những cảm biến, nguồn điện và bộ điều khiển
rồi gắn mọi thứ lại với nhau trong một con rô bốt kiến bán thông minh.
Cuối cùng, để giúp chúng thật sự hữu ích,
chúng ta muốn nhiều con làm việc với nhau.
Tôi sẽ bắt đầu từ việc di chuyển.
Côn trùng di chuyển khắp nơi nhịp nhàng một cách kinh ngạc.
Phim này từ Đại học UC Berkeley
cho thấy con gián chạy trong địa hình cực kì gồ ghề
mà không bị lật nhào,
nó làm được điều này nhờ chân là sự kết hợp của vật liệu cứng,
vật liệu truyền thống dùng làm rô bốt ,
và vật liệu mềm.
Phóng lên là một cách di chuyển hấp dẫn khác khi bạn rất nhỏ.
Những côn trùng này nén năng lượng trong một cái lò xo và xả ra rất nhanh
để đạt chiều cao cần thiết khi nhảy khỏi mặt nước, chẳng hạn.
Một trong những đóng góp lớn cho phòng thí nghiệm của tôi
là việc kết hợp vật liệu cứng với vật liệu mềm
trong một kết cấu rất, rất nhỏ.
Kết cấu nhảy này độ bốn milimét,
nhỏ xíu.
Vật liệu cứng ở đây là silicon, vật liệu mềm là nhựa silicon
và ý tưởng là nén nó lại,
giữ năng lượng trong những lò xo rồi xả ra để nó phóng lên.
Thế nên, không cần động cơ bên trong, không cần điện.
Nó hoạt động bằng nguyên lý phòng thí nghiệm gọi là
"anh sinh viên tốt nghiệp với cái nhíp".
những gì bạn thấy trong phim kế
là anh chàng này thực hiện những bước nhảy ngoạn mục.
Đây là Aaron, chàng sinh viên băn khoăn cùng những cái nhíp,
và những gì bạn thấy là kết cấu kích thước bốn milimét
nhảy cao khoảng 40 centimét.
Gấp 100 lần chiều cao của nó,
nó vẫn còn sống, tưng tưng trên bàn.
Nó cực kỳ mạnh, và dĩ nhiên sống khá dai cho đến khi ta làm mất nó
bởi vì nó rất nhỏ.
Ban đầu, chúng tôi cũng tính thêm môtơ vào
chúng tôi để sinh viên phòng thí nghiệm thử môtơ cỡ milimét
để gắng vào những rô bốt nhỏ tự động.
Để làm nó chuyển động với kích cỡ thế này,
chúng tôi ăn gian bằng cách dùng nam châm.
Và nam châm trở thành một phần chân của rô bốt siêu nhỏ,
bạn có thể thấy những khớp nhựa silicon
nối bằng nam châm chìm bên trong di chuyển tới lui
trong trường điện từ bên ngoài.
Tất cả tạo thành con rô bốt mà tôi cho bạn xem lúc nãy.
Điều thú vị là nó giúp ta mường tượng
cách di chuyển của côn trùng có kích cỡ tương tự.
Ta có một mô hình rất tuyệt vời về cách mọi thứ
từ con gián đến con voi di chuyển.
Tất cả chúng ta đều di chuyển theo cách đàn hồi này khi chạy.
Nhưng khi quá bé nhỏ, lực giữa bàn chân và mặt đất
sẽ ảnh hưởng đến vận động nhiều hơn là trọng lượng
tạo ra chuyển động đàn hồi.
Anh chàng này làm chưa tốt lắm,
nhưng chúng tôi có phiên bản lớn hơn chút cũng chạy được vòng vòng.
Nó hình khối vuông khoảng 1 centimét, 1 centimét mỗi cạnh, bé xíu,
chúng tôi cho nó chạy gấp 10 lần phần thân trong một giây,
10 centimét trong một giây.
Khá nhanh đối với một gã bé tí tẹo,
giới hạn ở phạm vị thử nghiệm của chúng tôi.
Nhưng bạn có thể hình dung cách nó hoạt động ngay tại đây.
Chúng tôi cũng có thể làm phiên bản in 3D có thể vượt chướng ngại vật,
rất giống với con gián mà bạn thấy lúc nãy.
Để rồi cuối cùng, gom mọi thứ vào trong rô bốt.
Chúng tôi muốn cảm ứng, điện, điều khiển, dẫn động.. tất cả
không cần mọi thứ phải đều có nguồn gốc sinh học.
Rô bốt cỡ bằng một viên kẹo Tic Tac.
Trong trường hợp này, thay vì dùng nam châm hay cơ bắp để di chuyển,
chúng tôi dùng hỏa tiễn.
Nhờ chất liệu năng lượng dễ gia công,
chúng tôi có thể tạo ra thứ rất nhỏ cỡ pixel
và có thể gắn những pixel này dưới bụng rô bốt
và nó sẽ nhảy lên khi cảm nhận được sự gia tăng ánh sáng.
Phim kế là một trong những phim yêu thích của tôi.
Bạn có con rô bốt 300 miligram này
nhảy cao khoảng tám centimét trong không trung.
Nó có kích cỡ chỉ (4x4x7) milimét.
Bạn sẽ thấy một tia sáng chói lúc ban đầu
khi động cơ được khởi động,
và rô bốt nhào xuống.
Lúc có tia sáng chói đó,
bạn có thể thấy rô bốt vút lên trong không trung.
Không có dây giữ. Không có dây nối.
Tất cả mọi thứ đều nằm bên trong, và nó nhảy vì
bạn sinh viên bật đèn bàn kế bên nó.
Tôi nghĩ bạn có thể tưởng tượng tất cả những điều thú vị có thể làm
với những rô bốt biết chạy, bò, nhảy và lăn với kích thước này.
Hãy nghĩ đến đống đổ nát sau một thảm họa tự nhiên như động đất.
Tưởng tượng những rô bốt nhỏ bò vào trong đó
để tìm kiếm người sống sót.
Hãy tưởng tượng nhiều rô bốt nhỏ chạy vòng vòng trên cầu
để kiểm tra và đảm bảo rằng nó an toàn
ngăn ngừa những vụ gãy cầu như vụ
xảy ra vùng ngoại ô Minneapolis năm 2007.
Tưởng tượng điều bạn có thể làm
nếu cho rô bốt bơi theo dòng máu.
Sao? “Chuyến du hành ngoạn mục” Issac Asimov.
Ta có thể phẫu thuật mà không cần phải mở toang cơ thể.
Hay thay đổi cách ta tạo mọi thứ
nếu cho những rô bốt nhỏ xíu này làm việc như những con mối,
dựng lên những gò mối 8 mét cực kỳ cao như thế này,
rất thoáng mát và hiệu quả
như ở Châu Phi và Châu Úc.
Tất cả là tiềm năng có thể được khai thác
Tới nay, dù đã có nhiều bước tiến, con đường phía trước vẫn còn dài,
hy vọng các bạn ở đây có thể góp phần vào đích đến đó.
Cảm ơn rất nhiều.
(Vỗ tay)