Robot nano tự gập thành chim origami nhỏ nhất thế giới
Nhóm nghiên cứu từng được Kỷ lục Guinness thế giới công nhận vì đã tạo ra robot biết đi nhỏ nhất. Giờ đây, họ hy vọng sẽ đạt được một kỷ lục khác với con chim origami tự gấp chỉ rộng 60 micromet.
Robot nano có thể tự gập lại thành cấu hình chim origami
Nếu muốn chế tạo một robot nano đầy đủ chức năng, bạn cần phải kết hợp một loạt khả năng, từ mạch điện tử, quang điện phức tạp đến cảm biến và ăng-ten. Và nếu muốn robot di chuyển, bạn cần phải tạo khả năng uốn cong cho nó. Nhóm nghiên cứu tại Đại học Cornell danh tiếng của Mỹ đã kết hợp tất cả để làm ra thiết bị truyền động bộ nhớ hình dạng có kích thước micromet cho phép vật liệu hai chiều mỏng về kích thước nguyên tử tự gấp lại thành cấu hình 3D. Điều đặc biệt họ yêu cầu là điện áp giật nhanh để một khi vật liệu bị uốn cong, nó vẫn giữ nguyên hình dạng ngay cả sau khi điện áp bị loại bỏ. Để mô tả cho những điều này là robot chim gấp giấy origami nhỏ nhất thế giới.
Bài báo về nghiên cứu của nhóm được xuất bản ngày 17.3 trên tạp chí Science Robotics . Tác giả chính của bài báo là nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Qingkun Liu. Dự án được dẫn dắt bởi hai giáo sư vật lý Itai Cohen và Paul McEuen từ Đại học Nghệ thuật và Khoa học thuộc Đại học Cornell.
“Chúng ta đã học được cách xây dựng các hệ thống và máy móc phức tạp ở quy mô lớn. Nhưng những gì chúng ta chưa học được là chế tạo máy móc ở quy mô cực nhỏ. Và đây là một bước mới trong quá trình tiến hóa cơ bản về những gì con người có thể làm để chế tạo những cỗ máy nhỏ như tế bào”, Giáo sư McEuen, người đồng chủ trì Nhóm đặc nhiệm Khoa học nano và Kỹ thuật hệ thống vi mô (NEXT Nano) của Đại học Cornell, nói.
Sự hợp tác liên tục giữa hai giáo sư McEuen và Cohen cho đến nay đã tạo ra một loạt máy móc, linh kiện có kích thước nano. Mỗi sản phẩm mới được tạo ra dường như luôn nhanh hơn, thông minh và tinh tế hơn so với sản phẩm trước. “Chúng tôi muốn có những robot siêu nhỏ mang bộ não trên bo mạch. Điều đó nghĩa là cần phải có phần phụ được điều khiển bởi các bóng bán dẫn oxit kim loại bổ sung (complementary metal-oxide-semiconductor – CMOS), về cơ bản là một loại chip máy tính trên robot có kích thước siêu nhỏ”, Giáo sư Cohen cho biết.
Theo nhóm nghiên cứu, phần khó nhất là phải tạo ra vật liệu đáp ứng được với các mạch CMOS. “Và đó là những gì Qingkun cùng với đồng nghiệp đã làm với bộ truyền động bộ nhớ hình dạng phức tạp, nhiều nếp uốn cong như chim origami”.
Video đang HOT
Thiết bị truyền động của chim origami có thể uốn cong với bán kính cong nhỏ hơn một micromet, độ cong cao nhất của bất kỳ thiết bị truyền động điều khiển bằng điện áp nào theo thứ tự về độ lớn. Tính linh hoạt này rất quan trọng vì một trong những nguyên tắc cơ bản của việc chế tạo robot siêu nhỏ là kích thước robot được xác định bởi độ nhỏ của các phần phụ khác nhau có thể gấp lại được. Các khúc uốn càng chặt chẽ thì các nếp gấp cho mỗi máy sẽ càng nhỏ. Điều quan trọng nữa là robot chim origami có thể giữ được những khúc uốn này, điều này giúp giảm thiểu tiêu thụ điện năng, một tính năng đặc biệt có lợi cho robot và máy siêu nhỏ.
Hai giáo sư Cohen và McEuen ghi nhận kiến thức nền tảng của Qingkun Liu về hóa học đã tạo dấu ấn cho khoa học đằng sau phản ứng điện hóa giúp vật liệu có thể gấp lại và duy trì hình dạng của nó. “Ở quy mô nhỏ như thế, nó không còn giống như kỹ thuật cơ khí truyền thống, mà là hóa học, khoa học vật liệu và kỹ thuật cơ khí kết hợp lại”, nhà nghiên cứu Qingkun Liu nói.
Các thiết bị tạo nên chim origami bao gồm một lớp bạch kim mỏng có kích thước nanomet được bao phủ bởi một màng titan hoặc titan dioxit. Nằm trên đỉnh các lớp đó là một số tấm thủy tinh silicon dioxit cứng. Khi điện áp dương được đặt vào thiết bị truyền động, các nguyên tử oxi được dẫn vào bạch kim và hoán đổi vị trí với các nguyên tử bạch kim. Quá trình oxi hóa này làm cho bạch kim nở ra ở một phía trong các đường nối giữa các tấm kính trơ, khiến cấu trúc uốn cong thành hình dạng được định sẵn. Thiết bị có thể giữ hình dạng uốn cong ngay cả sau khi điện áp bị loại bỏ, vì các nguyên tử oxi nhúng tụ lại tạo thành một rào cản, ngăn chúng khuếch tán ra ngoài.
Sau đó, bằng cách đặt một điện áp âm vào thiết bị, nhóm nghiên cứu có thể loại bỏ các nguyên tử oxi và nhanh chóng khôi phục bạch kim về trạng thái nguyên sơ của nó. Bằng cách thay đổi mô hình của các tấm kính, một loạt cấu trúc origami được vận hành bởi các nếp gấp được tạo ra.
“Điều đáng chú ý là những lớp nhỏ bé này chỉ dày khoảng 30 nguyên tử, nhỏ hơn rất nhiều so với một tờ giấy vốn có thể dày 100.000 nguyên tử. Thiết bị chim origami tự gấp lại nhanh chóng, trong vòng 100 mili giây. Nó cũng có thể tự làm phẳng và uốn lại hàng nghìn lần. Và nó chỉ cần một Vôn để hoạt động. Đó là một thách thức kỹ thuật lớn để có thể tìm cách tạo ra một thứ như thế”, Giáo sư McEuen nói.
Hiện nhóm nghiên cứu đang làm việc để tích hợp thiết bị truyền động bộ nhớ hình dạng với các mạch điện để tạo ra robot biết đi có chân có thể gập lại. Họ hy vọng những đổi mới này một ngày nào đó có thể dẫn đến việc tạo thành công robot loại Roomba nano có khả năng làm sạch vi khuẩn lây nhiễm từ mô người, và dụng cụ phẫu thuật robot nhỏ hơn mười lần so với các thiết bị hiện tại.
New York muốn cấm cảnh sát vũ khí hóa robot
Theo WIRED , Ben Kallos - ủy viên hội đồng thành phố New York đang đề xuất luật cấm cảnh sát sở hữu hoặc vận hành robot vũ trang.
Chó robot dùng để tìm con tin
Người này nói: "Tôi không có vấn đề gì với việc dùng robot để gỡ bom, nhưng phải sử dụng đúng chức năng và đúng hoàn cảnh".
Cuối tháng 2 qua, robot Digidog của Boston Dynamics được dùng để hỗ trợ giải cứu con tin trong một tòa nhà ở Bronx. Cảnh sát đã bắt giữ thành công nghi phạm nhưng cũng nhận nhiều ý kiến trái chiều từ người dân sống tại đó. Hình ảnh chú chó robot này nhanh chóng gây bão trên mạng xã hội và được so sánh với cỗ máy hủy diệt trong phim viễn tưởng Black Mirror của Netflix. Cảnh sát ở Massachusetts và Hawaii cũng đang thử nghiệm Digidog.
Dự luật của Kallos sẽ không cấm các robot tiện ích như Digidog mà chỉ ngăn việc sử dụng robot vũ trang. Tuy nhiên, Patrick Lin - chuyên gia tại Đại học Bách khoa California (Mỹ) cảnh báo: "Các robot tiện ích có thể trở thành robot giết người. Robot có thể cứu sống cảnh sát và đó là điều tốt. Nhưng ta cũng nên cẩn thận, không để lực lượng cảnh sát trở nên bạo lực hơn".
Mẫu robot đặt bom thường thấy
CEO Boston Dynamics Robert Playter cho biết điều khoản dịch vụ của công ty nghiêm cấm gắn vũ khí vào robot do họ sản xuất. Playter nói: "Tất cả khách hàng của chúng tôi phải đồng ý sẽ không dùng Spot làm vũ khí hay gắn vũ khí vào Spot. Là một doanh nghiệp, chúng tôi mong robot sẽ duy trì khả năng thương mại lâu dài, chỉ khi đó mọi người mới có thể xem robot là một công cụ hữu ích, tiện lợi, không cần phải lo liệu chúng có gây hại hay không".
Năm 2016, để ngăn chặn một tay súng bắn tỉa, cơ quan thực thi pháp luật địa phương sử dụng một robot để kích nổ từ xa, giết chết tên tội phạm. Người này đã sát hại 5 cảnh sát trước đó.
Sự kiện này khiến nhiều người tự hỏi cảnh sát lấy robot từ đâu. Dư luận ước tính cảnh sát Dallas có ít nhất 3 robot đánh bom trong năm 2016. Theo Reuters, hai robot được mua lại từ nhà thầu quốc phòng Northrop Grumman. Robot thứ ba đến từ chương trình 1033 của chính phủ liên bang, cho phép chuyển giao các thiết bị quân sự dư thừa cho các sở cảnh sát địa phương. Từ năm 1997, có hơn 8.000 sở cảnh sát nhận được hơn 7 tỉ USD trang thiết bị.
Nghiên cứu năm 2016 của Đại học Bard cho thấy hơn 280 cơ quan cảnh sát ở Mỹ tiếp nhận robot thông qua hệ thống 1033. Một sĩ quan Colorado nói với báo chí địa phương, bộ phận của anh mua hàng chục robot quân sự sau đó sử dụng loại nào hoạt động tốt nhất.
Cựu Tổng thống Barack Obama từng đặt giới hạn về các loại thiết bị mà sở cảnh sát có thể tiếp cận thông qua hệ thống, nhưng sau đó cựu Tổng thống Donald Trump bỏ luật này.
Do đó, số lượng nhà cung cấp robot cho cảnh sát ngày càng tăng khiến các chuyên gia tư pháp ngày càng quan ngại. Peter Asaro - giáo sư tại New School cho biết: "Hầu như lúc nào các viên cảnh sát cũng biện hộ rằng họ đang tự vệ bằng cách dùng vũ khí gây chết người. nhưng robot không có quyền tự vệ. Tại sao nó lại được biện minh khi sử dụng để giết người?". Asaro lo rằng những lần dùng robot giải cứu con tin hiếm hoi có thể được dùng để biện minh cho việc quân sự hóa robot nói chung.
Không lâu sau vụ việc ở Dallas, cảnh sát Delaware mua loại robot đánh bom và huấn luyện các sĩ quan theo một kịch bản tương tự. Năm 2018, cảnh sát ở Maine đã sử dụng một robot đặt bom để kích nổ và đột nhập nhà của một người đàn ông đang bắn cảnh sát từ mái nhà.
Melissa Hamilton - học giả về Luật và Tư pháp Hình sự tại Đại học Surrey ở Anh cho biết nhiều sở cảnh sát ở Mỹ đang tiến hành các cuộc tập trận tương tự như vụ việc năm 2016 ở Dallas, sử dụng robot để kích hoạt chất nổ không chỉ để vô hiệu hóa nghi phạm mà còn để đột nhập các tòa nhà hoặc chấm dứt tình trạng bế tắc.
Bà cho biết: "Tôi lo rằng nền dân chủ đang biến cảnh sát trong nước thành một khu quân sự". Việc quân sự hóa, vũ khí hóa robot là một phần lý do tại sao ủy viên hội đồng New York Ben Kallos muốn đưa ra luật mới, tránh đầu tư vào một cuộc chạy đua vũ trang và dùng số tiền đó cho những mục đích tốt hơn.
Robot bắt chước Celine Dion Người máy Cleo có thể thực hiện các chuyển động của tay và vai để truyền tải cảm xúc khi hát. Một số công ty như Boston Dynamics đã cho ra đời robot leo cầu thang, chạy parkour, đi giật lùi... Mới đây, công ty thiết kế và chế tạo robot Engineered Arts tiếp tục giới thiệu Cleo - người máy có thể...