Các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford vừa qua đã phát triển được loại da kỹ thuật số có khả năng chuyển các cảm giác về nhiệt độ và áp lực thành tín hiệu điện được tiếp thu tại điện cực cấy vào não.
Da điện tử mềm, đàn hồi, có khả năng giả lập xúc giác, và chỉ cần lượng nhỏ điện năng để vận hành - Ảnh: Lại Kiến Thành và Vương Vĩ Thần, Nhóm Nghiên cứu của Bào Triết Nam tại Đại học Stanford
Mặc dù phương pháp chuyển đổi tín hiệu đã được phát hiện ra từ trước, các linh kiện điện tử cần thiết khi ấy vẫn rất cồng kềnh. Trong khi đó, loại da điện tử mới này rất mềm, rất giống da thật. Các bộ phận chuyển đổi, có kích thước chỉ khoảng vài chục nanomet, được tích hợp vừa vặn vào miếng da.
Sản phẩm này mở ra hy vọng giúp các bộ phận nhân tạo tương tác được với não bộ, cũng như giúp robot có thể “cảm thấy” đau đớn, nóng lạnh, hay áp lực vật lý như con người. Với phát minh này, các robot cứu hộ cứu nạn có thể nhận biết nhanh và chính xác liệu nạn nhân đang thoải mái hay có gặp khó khăn gì không.
Bào Triết Nam, Giáo sư kỹ thuật hóa học tại Đại học Stanford tham gia dự án, cho biết: “Chúng tôi mong có thể chế tạo cả bàn tay với các cảm biến có thể cảm nhận nhiệt độ, xung động, áp lực, và sức căng. Khi đó, chúng tôi sẽ có những sản phẩm điện tử có xúc giác gần như chân thật.”
Nhóm nghiên cứu cũng cho biết lý do chính khiến nhiều người không lắp các bộ phận giả là vì họ không cảm giác được gì từ bộ phận đó, và nó khiến họ khó chịu.
Nhóm nghiên cứu có phát biểu: “Da điện tử sẽ xóa nhòa khoảng cách giữa cơ thể sống và bộ phận máy móc.” Báo cáo “The disappearing boundary between organism and machine” (tạm dịch: “Xóa nhòa lằn ranh giữa sinh vật sống và máy móc”) đã được công bố trên tạp san Science số ra tuần thứ 3 của tháng 5.
Da điện tử lúc đầu được thí nghiệm với tế bào não chuột. Chúng co giật chân khi vỏ não được kích thích; cường độ co giật tăng giảm tương ứng với áp lực tác động.
Vấn đề đầu tiên họ gặp phải là tạo được da điện tử có thể vận hành với điện thế thấp, ở mức chỉ 30V. Nhờ tạo được transistor trường có khả năng đàn hồi và transistor xi-náp thể rắn, nhóm nghiên cứu đã hạ được mức điện thế cần để hoạt động, đồng thời tăng hiệu suất.
Vương Vĩ Thần, tác giả chính của dự án, đã miệt mài nghiên cứu suốt 3 năm, cho biết: “Loại da điện tử mới này có thể vận hành với hiệu điện thế 5V mà lại cảm nhận được các kích thích hệt như da thật. Hiệu điện thế thấp, ít tiêu thụ điện năng, và mạch tích hợp không quá rối rắm khiến sản phẩm này không khác nhiều so với các loại transitor silic đa tinh thể.”
Trước đó, vào tháng 3/2023, nhóm nghiên cứu tại Đại học Edinburg đã tổng hợp được lớp silicon mỏng có tích hợp dây dẫn và cảm biến nhạy. Dương Vân Kiệt, chủ nhiệm nhóm nghiên cứu cho biết: “Phát minh có thể cảm nhận được các vật đặt cách xa vài milimet ở bất cứ hướng nào trong thời gian rất ngắn.” Thông cáo từ Đại học Edinburgh nhận định đây là “lần đầu tiên robot có thể nhận thức được thế giới vật chất xung quanh bằng cảm giác giống như người và động vật”.
Huỳnh Trọng Nhân
(Lược dịch)