Khi công nghệ thông tin là nền tảng của những sáng tạo mà từ đó điện thoại thông minh hay máy tính bảng ra đời rồi nhanh chóng trở thành hiện tượng bùng nổ trong nền kinh tế thì chúng ta có đủ lý do để hy vọng một ngày không xa, các thế hệ robot thông minh sẽ tham gia thị trường và thâm nhập nền kinh tế cũng như cuộc sống xã hội nhờ vào khả năng ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau.

Ý niệm biến điện tử thành động lực phát triển kinh tế song song với cơ khí đã được William Grey Walter thực hiện trong năm 1948 với việc chế tạo ra loại robot tự động điện tử. Sáu năm sau cỗ máy robot đầu tiên được lập trình kỹ thuật số ra đời và George Devol đặt tên cho sản phẩm của mình là Unimate. Năm 1961 Unimate được đem bán cho tập đoàn sản xuất xe hơi General Motors để thực hiện các thao tác trên kim loại nóng tại một nhà máy ở New Jersey. Các công ty và tập đoàn công nghệ như Microsoft đã nhanh chóng phát hiện robot sẽ lại trở thành một hiện tượng như smartphone hay tablet và họ nhanh chóng phát triển nên các nền tảng (platform) hay hệ điều hành robot ROS (robotics operation system), một mặt để giúp cho việc sản xuất robot được nhanh chóng, gọn nhẹ và rẻ tiền, mặt khác làm cho chúng hoạt động hữu hiệu, chính xác và thông minh hơn. Ba lĩnh vực đòi hỏi số lượng robot lớn nhất hiện nay là thay thế nhân công làm việc trong các nhà máy, phục vụ các công việc gia đình và tham gia vào các nhiệm vụ y tế, từ phẫu thuật đến chẩn đoán và chăm sóc bệnh nhân.

Kỹ nghệ sản xuất robot

Đã có lúc chúng ta biết đến robot dưới tên “người máy” qua các hình nhân như Asimo hay Topio, hoặc các cánh tay máy sử dụng trong các dây chuyền lắp ráp xe hơi. Nhưng trên thực tế robot có bất kỳ chất liệu nào và hình dạng hay kích cỡ nào, từ các cỗ máy cơ điện tử tự động mô phỏng những bộ phận hoạt động của con người hay con vật đến các dạng côn trùng biết bay hay những cấu trúc vi khuẩn li ti di chuyển dưới lực điện áp hay nhờ sức căng mặt ngoài của nước. Đơn giản, robot là các cấu trúc nhân tạo có thể tự động thực hiện một số công việc giới hạn trong nội dung thiết kế của người sản xuất ra nó. Ngày nay, kỹ nghệ robot phát triển rất nhanh, đi đầu là Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Mỹ và Đức. Ở nước ta, kỹ nghệ này cũng bắt đầu manh nha với một đội ngũ chuyên viên rất trẻ. Robot được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực, từ lắp ráp công nghiệp đến khảo sát không gian hay thám sát lòng đất, lòng biển, từ nghiên cứu thí nghiệm đến tham gia rà phá bom mìn hay thực hiện các chiến dịch quân sự, từ thay thế nhân công để đảm nhận các công việc nguy hiểm hay gia tăng năng suất hạ thấp giá thành đến trợ giúp các sinh hoạt con người. Sự phát triển nhanh chóng này làm cho kỹ nghệ robot ngày càng quan trọng trong nền kinh tế. Công nghệ robot bao gồm tất cả các công đoạn thiết kế, chế tạo, lắp đặt và vận hành.

Cũng như điện thoại thông minh hay máy tính bảng, một robot cũng gồm hai bộ phận: phần cứng và phần mềm. Phần cứng bao gồm bộ cung cấp nguồn điện, hệ thống trợ động, động cơ hay các dạng cấu trúc động lực, và những loại cảm biến khác nhau. Hệ thống trợ động giúp cho robot thực hiện chức năng vận động thường rất phức tạp và được ví như những cơ bắp đắp vào khung xương. Các cơ bắp được chế tạo bởi những chất liệu khác nhau và nhờ đó tạo nên những cách thức cử động khác nhau. Trên thực tế kỹ nghệ sản xuất robot là nơi tích lũy nhiều kiến thức sáng tạo vật liệu mới, đặc biệt những chất liệu có khả năng tự biến năng lượng thành cử động. Các robot có kích thước thông thường từ lớn đến nhỏ được lắp đặt loại động cơ điện từ. Nhưng với các robot rất nhỏ đến siêu nhỏ ở cấp độ nano thì động cơ được thay thế bằng nguồn động lực tạo nên bởi sức căng mặt ngoài của nước hay các chất liệu điện áp như hạt sứ thủy tinh li ti. Hệ thống cảm biến của robot có thể ví như những giác quan của con người. Có những cảm biến xúc giác nhờ tiếp xúc, cảm biến thị giác có thể nhìn thấy sự vật, hay cảm biến thính giác có thể nghe được các tần số âm thanh. Tiến bộ hơn, nhiều robot có khả năng phát ra các tần số radar, sonar hay lidar để nhận lại các sóng phản hồi khi tiếp xúc với đối tượng bên ngoài. Ranh giới giữa robot thông thường và robot thông minh là một bên chuyển tín hiệu cảm biến trực tiếp thành hành động, bên kia chuyển tín hiệu đến bộ xử lý thông tin gọi là phần mềm để trở thành các mệnh lệnh hành động.

Một robot được lập trình để tự học cách thao tác của công nhân

Phát triển hệ điều hành robot

Lúc đầu, phần mềm robot chỉ là những mệnh lệnh đơn giản được mã hóa để báo cho các phần cứng biết phải thi hành nhiệm vụ nào và kiểm tra các hành động đó. Nhưng khi kỹ nghệ robot tiến bộ hơn người ta thiết kế cho chúng hệ điều hành tiêu chuẩn máy tính. Hệ điều hành robot ROS (robotics operation system) do Đại học Stanford, Viện kỹ thuật Massachusetts và Đại học Munich ở Đức thiết lập là một bộ nguồn mở gồm những chương trình cho phép thiết kế các chuyển động, các mệnh lệnh bậc cao như nhận diện một bức ảnh hay mở một cánh cửa, và tính toán liên hệ giữa chiều dài cánh tay với tốc độ chuyển động. Trong các hệ điều hành robot nguồn mở sử dụng miễn phí đầu tiên có OROCOS, Player, Stage, Gazebo, OpenJAUS và CLARAty. Các phiên bản thương mại được biết đến nhiều nhất có AWARE của iRobot, ERSP của Evolution Robotics và đặc biệt MSRS của Microsoft. MSRS (Microsoft Robotics Studio) là một nền tảng phần mềm thuộc dòng Windows giúp cho việc lập trình các robot được dễ dàng cả trong hiện thực cũng như trên màn hình mô phỏng.

Được thành lập bởi Microsoft Research, Georgia Tech và trường Bryn Mawr College, MSRS nhắm tới cung cấp miễn phí cho giới học giả và các học sinh sinh viên, đồng thời dành các phiên bản thương mại với giá 399 USD cho các công ty khai thác. Nền tảng robot này thích hợp với cấu trúc phần cứng của nhiều dòng robot khác nhau như Roomba của iRobot và Tribot của Lego Mindstorms NXT. Hệ điều hành MSRS là một môi trường lập trình thị giác xuất hiện trên màn hình đồ họa. Nó cho phép người sử dụng chỉ cần kéo và thả các ký hiệu dạng hộp vào các hành vi yêu cầu hay dịch vụ mong muốn, rồi xâu chuỗi chúng lại thành các chương trình phức tạp. MSRS cũng sử dụng AGEIA PhysX như trong các trò chơi máy tính để thể hiện hình ảnh robot và môi trường chung quanh lên màn hình. Một đặc tính nữa của hệ điều hành robot do Microsoft thiết lập là có thể điều khiển robot qua mạng máy tính. Động tác sản xuất phần mềm robot và trò chơi mô phỏng robot đơn giản này đang thu hút rất nhiều học sinh, trong đó có các sinh viên Việt Nam, trở thành môi trường đào tạo nhân lực cho ngành công nghiệp robot sau này. Microsoft cũng kêu gọi thành phần thứ ba gồm các cá nhân, nhà sản xuất phần cứng và lập trình phần mềm tham gia vào chương trình phát triển công nghệ robot này.

Robot xâm nhập nền kinh tế

Sự ra đời của các nền tảng hay hệ điều hành ROS giúp cho kỹ nghệ robot phát triển nhanh hơn với hàng loạt sản phẩm robot thông minh có khả năng xử lý tốt các tình huống. Nếu vài năm trước, điện thoại thông minh và máy tính bảng mới chỉ cung cấp cho con người những phương tiện sử dụng thì nay robot thông minh đem đến cho nền kinh tế một lực lượng lao động. Nhà tỉ phú Terry Guo, Giám đốc Điều hành tập đoàn Foxconn cho biết sẽ đầu tư một triệu robot trong 3 năm tới để thay thế lực lượng công nhân trên những dây chuyền lắp ráp. Foxconn đặt trụ sở tại Đài Loan, là nhà sản xuất linh kiện và điện tử hàng đầu thế giới. Tại nhà máy Longhua ở Bắc Kinh, nơi sản xuất phần cứng cho các sản phẩm Apple, hiện có khoảng 300.000 công nhân, phần lớn là dân nhập cư ăn ở tại đó. Nhân công giá rẻ mà nhiều nước đang phát triển dùng để thu hút đầu tư nước ngoài nay đang trở thành vấn đề, và Foxcon cũng như nhiều công ty công nghiệp khác đang tính đến việc thay thế công nhân bằng thế hệ robot sản xuất hàng loạt với giá rẻ hiện nay. Một robot có thể làm việc tốt 160 giờ mỗi tuần thay vì 48 giờ của một công nhân, và các robot sản xuất hàng loạt có thể được lập trình để đảm nhận các công việc khác nhau nhờ vào hoạt động chung trong một nền tảng, hoặc được trực tiếp điều khiển từ xa thông qua mạng máy tính nội bộ hay Internet.

Từ lúc Unimate được Hãng General Motors đưa vào sử dụng năm 1961, các robot thường được sắp xếp để hoạt động độc lập cách ly với con người. Nhưng nay với các robot có chất liệu mềm dẻo hơn và lập trình thông minh hơn, làn sóng đưa robot vào làm việc chung với công nhân đồng nghiệp đã bắt đầu. Tại cuộc triển lãm tháng Sáu năm nay, người ta thấy một cậu robot của Viện Kỹ thuật Massachusetts đang học cách làm việc của một công nhân, rồi lặp lại các thao tác tương tự một cách độc lập. Trong bộ phim Avatar của đạo diễn James Cameron, Hollywood đã hình dung ra một Jake Sully có thể làm các công việc khác nhau thông qua một robot ở cách xa hàng dặm. Ngày nay, nhiều công ty công nghệ đã bắt đầu sản xuất các loại robot điều khiển từ xa như Vgo, hay Ava của iRobot, Texai của Willow Garage. Trong dự án RP-7 của Touch Health, các bác sĩ đã có thể thăm khám bệnh nhân từ xa thông qua hệ thống hiện diện robot (robotic telepresence system). Robot đang nhanh chóng thâm nhập vào nền kinh tế. Một mặt tạo nên một ngành kinh tế mới và nhu cầu đào tạo đội ngũ chuyên viên, mặt khác tạo nên lực lượng lao động mới cho nền kinh tế. Với nước ta, đây là một cơ hội, nhưng cũng là một thách thức.

» Tin mới nhất:

• Một hứa hẹn trong điều trị bệnh bạch cầu cấp tính (24/04/2013)
• Brazil - nguồn nhiên liệu sinh học khổng lồ từ vỏ cam (06/09/2012)
• Thành công từ những điều không thể (20/08/2012)

» Các tin khác:

• Không ai muốn đem con ra làm trò cười! (06/06/2012)
• Mũ bảo hiểm làm bằng ... không khí (16/05/2012)
• Người nhìn thấy được khối ung thư, giấc mơ và cái chết... (17/04/2012)
• KIM TỰ THÁP - bí ẩn ngàn đời (10/04/2012)
• Đại hồng thủy trong tương lai (04/04/2012)
• Thi hài 44 năm không phân hủy (04/04/2012)
• Áo giáp mô phỏng... vảy cá (27/03/2012)
• Có hay không sáng chế máy phát điện chạy bằng nước lã? (18/03/2012)
• THUỐC CHỐNG PHÓNG XẠ (17/03/2012)
• PHÁT HIỆN GIỐNG NGƯỜI LẠ (17/03/2012)