Tại sao tôi lại chế tạo rô bốt nhỏ bằng hạt gạo?

Thông qua nghiên cứu về hoạt động và cơ thể của những loài côn trùng như kiến, Sarah Bergbreiter và đội ngũ của mình đã chế tạo mô phỏng cơ học siêu nhỏ nhưng siêu mạnh của loài động vật biết bò rợn người này ... thêm vào cả tên lửa nữa. Cùng theo dõi quá trình phát triển đầy kinh ngạc của rô bốt siêu nhỏ và lắng nghe ba cách mà ta có thể khai thác nó trong tương lai.

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)