Robot AI ‘nhìn’ xuyên tường và khói

[Romano]

Các nhà nghiên cứu Đại học Pennsylvania đang sử dụng tín hiệu vô tuyến để trang bị cho robot tầm nhìn siêu phàm.

Hệ thống PanoRadar của họ chuyển đổi sóng vô tuyến cơ bản thành hình ảnh 3D, cho phép robot “nhìn” vượt ra ngoài giới hạn cảm biến truyền thống. Thiết bị còn cải thiện hình ảnh độ phân giải thấp bằng cách dùng thuật toán trí tuệ nhân tạo (AI) xử lý tín hiệu sóng.

Theo các nhà nghiên cứu, công nghệ này giúp robot điều hướng chính xác dưới tình huống khó khăn hay nhiều chướng ngại vật như khói, kính, tường - điều mà cảm biến thông thường không làm được.
Vượt ra ngoài giới hạn

Một vấn đề thường gặp trong phát triển robot là làm thế nào đảm bảo thiết bị hoạt động tốt trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt hay môi trường nguy hiểm. Ví dụ ở nơi khói hoặc sương mù dày đặc, cảm biến thị giác dựa trên ánh sáng thông thường như máy ảnh hoặc LiDAR (công nghệ phát hiện và định vị bằng ánh sáng) đều vô dụng.

Tuy nhiên thiên nhiên đã chứng minh tầm nhìn không nhất thiết phải bị giới hạn bởi ánh sáng. Nhiều động vật tìm ra cách nhận thức môi trường xung quanh vốn thiếu ánh sáng của chúng. Chẳng hạn cá mập ghi nhận trường điện từ chuyển động để xác định con mồi, dơi sử dụng tiếng vang sóng âm để định hướng.

Không như tầm nhìn, tín hiệu vô tuyến có thể xuyên qua một số vật liệu, khói cùng sương mù hiệu quả hơn ánh sáng vì bước sóng của chúng dài hơn nhiều. Tuy nhiên lâu nay robot chỉ được trang bị radar cổ điển “nhìn” xuyên chướng ngại vật nhưng cho hình ảnh độ phân giải thấp, hoặc LiDAR cung cấp hình ảnh độ phân giải cao nhưng hoạt động kém trong điều kiện khó khăn.

Tầm nhìn 3D

PanoRadar - công nghệ mới chuyển đổi sóng vô tuyến cơ bản thành hình ảnh 3D phức tạp - được tạo ra nhằm giải quyết vấn đề nêu trên. Cảm biến của hệ thống hoạt động như ngọn hải đăng, dùng sóng vô tuyến quét toàn bộ khu vực xung quanh theo hình tròn rồi thu lại phản xạ.

AI giúp nâng cấp kỹ thuật quét. PanoRadar kết hợp thông minh các phép đo từ mọi góc để cải thiện độ phân giải, cho hình ảnh tương đương LiDAR dù cảm biến rẻ tiền hơn nhiều.

Theo giáo sư khoa học máy tính Mingmin Zhao (Đại học Pennsylvania): “Đổi mới quan trọng nằm ở phương pháp chúng tôi xử lý phép đo sóng vô tuyến. Các thuật toán xử lý tín hiệu và máy học của chúng tôi có thể trích xuất thông tin 3D từ môi trường”.

Quá trình xây dựng thuật toán gặp không ít thách thức. Muốn đạt độ phân giải cao như LiDAR với sóng vô tuyến thì cần đo rất nhiều vị trí và đảm bảo độ chính xác nhỏ hơn milimet. Ngoài ra cũng cần đào tạo hệ thống làm thế nào diễn giải dữ liệu.

Trong tương lai, các nhà nghiên cứu dự định bổ sung camera cùng LiDAR cho robot, đem lại khả năng nhận thức đa phương thức qua đó tăng độ tin cậy. Họ cũng muốn mở rộng phạm vi thiết bị thử nghiệm.