Da nhân tạo ‘biết đau’ như người: Bước tiến ngoạn mục trong chế tạo robot biết cảm xúc

Da được làm từ vật liệu dẫn điện, gốc gelatin có thể đúc thành nhiều hình dạng khác nhau. Khi được trang bị một loại điện cực đặc biệt, vật liệu có thể phát hiện tín hiệu từ hàng trăm nghìn đường dẫn kết nối tương ứng với các cảm giác chạm và áp suất khác nhau.

Các nhà khoa học cho biết vật liệu này có thể được sử dụng trong robot hình người hoặc chân tay giả của con người, nơi xúc giác rất quan trọng. Họ đã công bố phát hiện này trên tạp chí Science Robotics .

Cảm biến xúc giác đã trở thành một cột mốc lớn tiếp theo của ngành robot khi các nhà khoa học tìm cách chế tạo những cỗ máy có thể phản ứng với thế giới theo cách tương tự như sự nhạy cảm của con người.

Da điện tử thường hoạt động bằng cách chuyển đổi thông tin vật lý, như áp suất hoặc nhiệt độ, thành tín hiệu điện tử. Trong hầu hết các trường hợp, cần có các loại cảm biến khác nhau cho các loại cảm giác khác nhau; ví dụ, một loại để phát hiện áp suất, một loại khác để phát hiện nhiệt độ…

Tuy nhiên, các nhà khoa học cho biết, tín hiệu từ các cảm biến khác nhau này có thể gây nhiễu và các vật liệu nhúng vào chúng, thường là silicon mềm hoặc vật liệu đàn hồi giống cao su, rất dễ bị hư hỏng.

Loại da điện tử mới này sử dụng một loại cảm biến “đa phương thức” có khả năng phát hiện nhiều loại kích thích khác nhau như chạm, nhiệt độ và tổn thương.

Mặc dù vẫn còn nhiều thách thức để phân tách và xác định chính xác nguyên nhân của từng tín hiệu, các nhà khoa học cho biết vật liệu cảm biến đa phương thức dễ chế tạo hơn và bền hơn. Chúng cũng ít tốn kém hơn khi sản xuất, khiến chúng phù hợp và tiết kiệm chi phí để sử dụng rộng rãi.

Để thử nghiệm da điện tử, các nhà nghiên cứu đã nấu chảy một loại hydrogel mềm, co giãn và dẫn điện dựa trên gelatin và đúc nó thành hình dạng bàn tay người.

Sau đó, họ trang bị cho bàn tay robot các cấu hình điện cực khác nhau để xem cấu hình nào thu thập được dữ liệu hữu ích nhất từ các tương tác vật lý, đưa nó vào một loạt các thử nghiệm. Quá trình thử nghiệm khốc liệt này bao gồm việc dùng súng nhiệt để bắn vào, dùng ngón tay và cánh tay robot để chọc vào, rồi dùng dao mổ để cắt mở.

Tổng cộng, các nhà nghiên cứu cho biết họ đã thu thập được hơn 1,7 triệu thông tin từ hơn 860.000 đường dẫn truyền của da. Họ đã sử dụng dữ liệu thu thập được từ các thử nghiệm này để đào tạo một mô hình học máy, nếu được tích hợp vào hệ thống robot, có thể cho phép nó nhận dạng các loại chạm khác nhau.

Đồng tác giả nghiên cứu Thomas George Thuruthel, giảng viên về robot và trí tuệ nhân tạo (AI) tại University College London (UCL), cho biết: “Chúng tôi chưa đạt đến trình độ mà da robot tốt như da người, nhưng chúng tôi nghĩ rằng nó tốt hơn bất kỳ thứ gì hiện có trên thị trường”.