Robot sáu chân học đi từ một con bọ que

Bạn đã bao giờ ngồi nhìn một con kiến bò qua mặt bàn bếp chưa? Nó trèo qua vệt nước, lách qua cái thìa, vòng quanh hộp sữa, rồi tới đúng mẩu bánh vụn rơi từ lúc sáng. Suốt chuyến đi đó không ai chỉ đường cho nó. Bộ não của nó nhỏ hơn đầu kim. Vậy mà nó biết đặt chân vào đâu để không trượt, không lật ngửa.

Một nhóm nhà khoa học vừa lấy đúng cái tài đó của côn trùng đem dạy cho máy móc. Con robot sáu chân của họ tự học đi xong trong khoảng một giờ.

Nó là cái gì

Thứ được thử nghiệm là một robot có sáu chân gắn quanh thân, mỗi chân gồm nhiều khớp cử động được, giống bộ chân của một con côn trùng phóng to. Nó không có bánh xe. Muốn tiến lên, nó phải nhấc từng chân, đặt xuống, rồi đổi chân, đúng kiểu một con bọ bò trên đất.

Cỡ của nó thì bạn có thể hình dung bằng cách so với người thầy của nó: con robot lớn gấp khoảng năm lần con bọ que (stick insect) đã cung cấp dữ liệu. Bọ que là loài côn trùng thân dài, mảnh, trông y hệt một cành cây nhỏ, và từ lâu đã là loài mẫu quen thuộc trong các nghiên cứu về đi lại.

Còn lại thì bản tin của nhóm nghiên cứu không nói gì thêm: không cho biết robot nặng bao nhiêu, làm bằng vật liệu gì, đứng cao tới đâu. Nó nằm trong phòng thí nghiệm, không phải ngoài đường phố.

Nghiên cứu do một nhóm quốc tế thực hiện, dẫn đầu bởi Đại học Tohoku ở Nhật Bản và Viện Khoa học và Công nghệ Vidyasirimedhi (VISTEC) ở Thái Lan. Bài báo đăng trên tạp chí Bioinspiration & Biomimetics, tác giả chính là Yuchen Wang.

Trước đây người ta dạy robot đi kiểu gì

Đây là chỗ đáng chú ý nhất, và muốn hiểu thì bạn cần biết cách làm cũ.

Từ trước tới nay, dạy một robot đi nghĩa là con người ngồi xuống và viết ra thật chi tiết cách đi. Chân số một nhấc lên bao nhiêu độ, khớp giữa gập thế nào, chân số bốn hạ xuống vào lúc nào. Người ta cũng phải tự nghĩ ra "phần thưởng" (reward) cho robot, tức là cái đích mà máy được chấm điểm khi đạt tới, chẳng hạn đi được xa, đi mà không ngã.

Việc này chậm. Và tệ hơn, làm xong cho một con robot thì không dùng lại được cho con sau. Robot mới, hình dạng khác, số khớp khác, thế là làm lại gần như từ đầu.

Nhóm nghiên cứu lật ngược câu hỏi. Thay vì hỏi "làm sao để robot đi", họ hỏi "con bọ que đang cố đạt được điều gì khi nó bước". Rồi họ để robot tự mò lấy cách làm.

Cách này gọi là học tăng cường ngược (inverse reinforcement learning), theo hướng đối kháng (adversarial). Nói gọn: trí tuệ nhân tạo (artificial intelligence) được xem một ví dụ mẫu, rồi tự đoán ngược lại xem mẫu đó đang nhắm tới cái gì. Giống như bạn xem anh chị mình nấu một món ăn lạ, không ai đọc công thức cho bạn, nhưng nhìn một lúc bạn đoán ra người ta đang muốn món đó giòn chứ không muốn nó mềm. Đoán được mục tiêu rồi thì cách làm bạn tự tìm được.

"Chúng tôi chưa từng bảo robot cách đi", phó giáo sư Dai Owaki ở Đại học Tohoku giải thích. "Chúng tôi hỏi con côn trùng đang cố đạt được điều gì, rồi để robot tự mình theo đuổi đúng điều đó."

Nó hơn ở điểm nào

Có mấy con số cụ thể.

Thứ nhất, robot học đi trong khoảng một giờ, và nhanh gấp ba lần so với khi dùng phần thưởng do con người tự đặt ra theo lối cũ.

Thứ hai, lượng dữ liệu đầu vào ít đến mức khó tin. Cả nghiên cứu chỉ dựa trên một nguồn dữ liệu mở chứa vỏn vẹn ba tới bốn bước chân của con bọ que. Ba bốn bước, không phải ba bốn ngày quay phim.

"Thật đáng chú ý khi chỉ vài bước chân của một con bọ que là đủ để tìm ra một nguyên lý hoạt động được trên cỗ máy lớn gấp năm lần nó", ông Owaki nói.

Thứ ba, robot đi được trên mặt đất gồ ghề, và khi bị mất một chân thì nó vẫn xoay xở đi tiếp được.

Thứ tư, phần học được chia làm hai ngăn. Một ngăn giữ những gì đúng chung cho mọi cỗ máy, một ngăn giữ những gì chỉ riêng con robot này mới cần. Nhờ tách như vậy, robot tiếp theo không phải học lại từ số không, chỉ cần thay ngăn riêng.

Chỗ này liên quan tới đời thật hơn bạn tưởng. Sau động đất hay sập nhà, đống đổ nát toàn bê tông vỡ và sắt cong. Robot bánh xe vào không nổi. Robot sáu chân thì có thể trèo vào những khe đó để tìm người.

Còn vướng ở đâu

Đây là phần mà các bản tin về phát minh hay quên.

Con robot này là bản mẫu (prototype) trong phòng thí nghiệm. Nó chưa được bán, chưa có ai đem đi cứu hộ, và nguồn tin không nói giá thành, không nói bao giờ có bản dùng thật. Chuyện tìm người trong đống đổ nát mới là mục tiêu nhóm nghiên cứu hướng tới, chưa phải việc con robot này đã làm được.

Nó cũng chưa có trí nhớ. Học xong thì học xong, nó không tích luỹ được kinh nghiệm qua thời gian như bạn học đi xe đạp. Chính nhóm nghiên cứu nói bước tiếp theo của họ là thêm bộ nhớ cho robot.

Và bài học lấy từ đúng một loài. Nguồn tin nói các loài khéo léo khác cũng có thể làm mẫu, nhưng đó mới là dự tính, chưa ai làm.

Thử ở nhà

Ra sân tìm một con kiến hoặc con nhện đang bò. Nhìn kỹ xem nó nhấc chân theo thứ tự nào, hai bên có nhấc cùng lúc không. Rồi tự bạn bò bốn chân trên sàn, sau đó co một tay lên và bò tiếp bằng ba chi xem cách đi của mình đổi ra sao.

Cuối cùng, một câu để nghĩ: nếu được chọn một con vật làm thầy dạy robot, bạn chọn con gì, và bạn muốn dạy robot cái tài nào của nó?

Lưu ý

Bài viết dựa trên tin khoa học đã công bố, viết lại cho bạn đọc nhỏ tuổi. Có chỗ nào con muốn tìm hiểu thêm thì rủ bố mẹ đọc cùng nhé.