Cánh tay máy hoạt động theo ý muốn con người

Ngày 12/5 vừa qua, Benjamin Choi, người Mỹ gốc Hàn Quốc, học sinh lớp 12 trường Trung học Potomac, bang Virginia, Mỹ, đã công bố một cánh tay máy dành cho người khuyết tật do chính cậu chế tạo. Điều đáng nói nhất là cánh tay này có thể thực hiện mọi thao tác cầm, nắm, kéo, bóp… theo ý muốn của người sử dụng mà không cần đến bộ điều khiển kèm theo như những cánh tay máy trước đây…

Choi và cảnh tay giả hoạt động bằng trí tuệ nhân tạo.

Mười năm trước, lúc mới học lớp 3 và lúc xem bộ phim khoa học giả tưởng “60 Minutes - 60 phút” nói về một bộ phận giả trong cơ thể con người, điều khiển bằng trí óc đã khiến Choi bị cuốn hút. Sau này cậu cho biết: “Nó thật sự tuyệt diệu nhưng tôi vẫn phân vân là trong bộ phim, để sử dụng cánh tay giả cho một cô gái bị tai nạn mất tay, các nhà khoa học đã phải mổ não cô ra để cấy vào đó những cảm biến. Điều đó rất nguy hiểm, chưa kể chi phí lên đến hàng trăm ngàn USD…”.

Năm 2020, khi đại dịch COVID-19 hoành hành khắp nước Mỹ khiến Choi phải tạm thời nghỉ học thì bộ phim “60 phút” bỗng trở lại trong đầu cậu. Choi nói: “Do có quá nhiều thời gian rảnh rỗi, tôi tự hỏi mình có thể tạo ra một cánh tay máy, hoạt động theo ý muốn của người mang nó mà không cần phải can thiệp vào cơ thể hay không”.

Và thế là trong phòng thí nghiệm tạm bợ đặt trên chiếc bàn bóng bàn ở tầng hầm nhà mình, Choi thiết kế phiên bản đầu tiên của cánh tay máy bằng cách sử dụng máy in 3-D, giá chỉ có 75USD của chị cậu còn nguyên liệu là một bó dây câu cá bằng nhựa. Do máy in không thể tạo ra các chi tiết dài hơn 10cm nên Choi phải in thành nhiều mảnh rồi ráp lại bằng cách bắt vít và… buộc giây thun! Tổng cộng thời gian để làm ra cánh tay ấy, Choi tốn mất 30 giờ.

Tiếp theo, phần quan trọng nhất là sự hoạt động của cánh tay. Choi giải thích: “Những cánh tay máy thế hệ thứ nhất ra đời trước đây đều có một bảng điều khiển gắn kèm theo. Thí dụ như bạn muốn cầm một ly nước chẳng hạn thì bạn phải dùng bàn tay thật, bấm vào bảng điều khiển để ra lệnh cho những ngón tay máy co lại khi cái ly đã nằm trong lòng bàn tay nó. Điều ấy có nhược điểm là mọi thao tác diễn ra khá chậm. Đến thế hệ thứ hai, nó điều khiển bằng giọng nói nhưng nó chỉ thực sự hoạt động tốt khi không gian xung quanh nó im lặng. Còn nếu ra ngoài đường hay trong nhà hàng, rạp hát…, nó sẽ bị nhiễu”.

Vì thế, Choi tự xây dựng một trình điều khiển cho cánh tay máy của mình. Bằng cách sử dụng ngôn ngữ lập trình máy tính Python, cũng như tham khảo các chương trình thiết lập trí tuệ nhân tạo, Choi viết thành công một thuật toán có thể nhận lệnh rồi thực hiện những suy nghĩ của người sử dụng cánh tay máy thông qua những cảm biến dặt trong cánh tay. Choi nói cậu đã phải làm đi làm lại 75 lần thì mới hoàn chỉnh.

Ngày 6/3/2022, Choi tiến hành đánh giá tính năng của cánh tay máy. Bằng cách thuyết phục ông Morisson, người hàng xóm vốn là thợ cưa gỗ, bị mất 1 cánh tay trong khi làm việc, Choi đeo cánh tay máy vào vai ông này sau khi đã giải thích cơ chế hoạt động. Ông Morisson kể: “Thật là tuyêt vời. Khi tôi nghĩ mình phải co tay lên thì cánh tay máy cũng tự động co lên. Khi tôi nghĩ mình phải nắm tay lại thì những ngón tay cũng tự động nắm lại. Cánh tay ấy giống như là của chính bản thân tôi. Tôi không hề có cảm giác là mình đang… xài đồ giả!”.

Theo Choi, giá thành sản xuất của cánh tay giả chỉ có 300USD thay vì 7.000USD nếu mua cánh tay giả có bảng điều khiển, hoặc 12.000USD nếu điều khiển bằng giọng nói. Choi cho biết các mệnh lệnh trong cánh tay giả của cậu vẫn còn khá đơn giản nên cậu cần nâng cấp để có thể thực hiện các thao tác phức tạp hơn.

Rồi sáng 12/5/2022, trước sự chứng kiến của nhiều nhà khoa học, trong đó có những nhà khoa học chuyên về trí tuệ nhân tạo thuộc Viện Công nghệ M.I.T (Massachusetts Institute of Technology), là trường đại học công nghệ danh giá nhất thế giới, Choi đã trình diễn cánh tay máy của mình. Không chỉ cầm, nắm, co, duỗi, nó còn có thể kéo một vật nặng 50kg hoặc nâng vật nặng 10kg.

Choi nói: “Đối với tôi, việc làm của tôi được M.I.T công nhận có ý nghĩa rất lớn, không chỉ riêng tôi mà cả với những người tàn tật. Với một chi phí rất thấp, người tàn tật hoàn toàn có thể lấy lại phần lớn các vận động cần đến cánh tay, bàn tay”.

Sau thành công của cánh tay giả, Choi mơ ước thiết kế tay chân giả với cấu trúc mô-đun thay vì làm từng mảnh rồi ráp lại. Nó gồm từ 26 đến 40 khớp, hàng trăm cảm biến dặt trên da, ghi nhận những tín hiệu từ các nhánh thần kinh điều khiển hoạt động của cánh tay, cẳng chân do não truyền đến.

Choi nói: “Tôi đã thử thực hiện bằng cách kẹp một cảm biến vào dái tai. Nó thu nhận thông tin sóng não rồi truyền đến các vi mạch gắn trong chân giả qua bluetooth. Bên cạnh đó, thuật toán trí tuệ nhân tạo do tôi viết cũng có thể giải mã những suy nghĩ của não, loại bỏ những thứ không cần thiết, chỉ giữ lại các mệnh lệnh điều khiển chân, tay…”.

Theo giáo sư McCommick, chuyên gia trí tuệ nhân tạo của M.I.T, thuật toán của Choi có 23.000 dòng mã, 978 lệnh, thực hiện với độ chính xác trung bình là 95% trong lúc tiêu chuẩn vàng trước đây cho một mạng trí tuệ nhân tạo tương tự chỉ đạt 73,8%. Brock Wester, tiến sĩ Y, Sinh học thuộc Đại học Johns Hopkins, chuyên về thần kinh cho biết công nghệ của Choi rất ấn tượng: “Các thuật toán giải mã tín hiệu thần kinh của cậu ấy được gửi đến các cảm biến điều khiển cử động của cánh tay giả trong thời gian thật là điều đáng chú ý.

Tôi tin là trong tương lai, Choi còn có thể có nhiều đóng góp quan trọng cho người tàn tật bởi lẽ một thống kê của Bộ Xã hội Mỹ cho thấy ở Mỹ có khoảng 2 triệu người đang sống chung với việc mất một cánh tay và mỗi năm, lại có thêm 185.000 người bị cắt cụt 1 cánh tay vì nhiều nguyên nhân, dẫn đến những chi phí rất lớn cho ngành bảo hiểm và an sinh xã hội”.

Hiện tại, Choi đã được Viện Công nghệ M.I.T cấp phép làm việc với các chuyên gia trí tuệ nhân tạo của M.I.T để tiếp tục nghiên cứu trong lĩnh vực… đồ giả mà như thật! Bên cạnh đó, Choi còn nhận được 2 bằng sáng chế, một về cấu trúc thần kinh và một về thuật toán giải thích sóng não do tập đoàn công nghệ Regeneron và công ty Microsoft Imagine trao tăng. Riêng với công ty sản xuất vật liệu in 3-D Poly Spectra, Inc, họ đồng ý tài trợ cho Choi in tay chân giả thử nghiệm miễn phí cho đến khi sản phẩm hoàn thiện công đoạn cuối cùng.

VŨ CAO (Theo Science)