Từ robot "trí tuệ vật lý" đến trái tim mềm: Bốn đột phá khoa học tái định hình tương lai con người

Sáng ngày 2/12/2025, tại Tuần lễ Khoa học - Công nghệ VinFuture 2025, sự kiện “Diễn thuyết truyền cảm hứng: Công nghệ đột phá tương lai” đã giới thiệu bốn câu chuyện đổi mới đang tái định hình thế giới - Từ y học và robot đến trí tuệ nhân tạo và nông nghiệp thông minh, những đổi mới mang tính tiên phong đang dần định hình diện mạo của một kỷ nguyên công nghệ mới.

Các nhà khoa học xuất sắc đã trực tiếp trình bày những nghiên cứu và ứng dụng đột phá trong bốn lĩnh vực mũi nhọn định hình tương lai của khoa học – công nghệ: robot và trí tuệ vật lý, y học tái tạo, vật liệu mềm, các công nghệ thần kinh – phục hồi chức năng và robot hỗ trợ, cùng nông nghiệp số được vận hành bởi trí tuệ nhân tạo.

HƯỚNG TIẾP CẬN HOÀN TOÀN MỚI TRONG ROBOTICS: TRÍ TUỆ VẬT LÝ

Trong thời đại công nghệ số và tự động hóa, robot được kỳ vọng sẽ đóng vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp chuyên môn hóa cao. Tuy nhiên, phần lớn robot hiện nay vẫn được thiết kế với cấu trúc cứng khiến chúng khó có thể tương tác tự nhiên và an toàn với con người.

Theo Báo cáo Robot Thế giới 2024 của Liên đoàn Robot Quốc tế, robot cộng tác (cobots) chỉ chiếm khoảng 10% tổng số robot công nghiệp được lắp đặt và đa phần vẫn phải làm việc tách biệt, chưa thể vận hành liền mạch bên cạnh con người.

Lấy cảm hứng từ thế giới tự nhiên, nơi đàn kiến có thể tạo thành cầu sống, sợi nấm tự định hướng để tìm nguồn dinh dưỡng, hay bạch cầu nhận diện và bao vây tác nhân lạ, Giáo sư Ho-Young Kim, Giáo sư Kỹ thuật Cơ khí tại Đại học Quốc gia Seoul, theo đuổi một hướng tiếp cận hoàn toàn mới trong robotics: trí tuệ vật lý.

Thay vì dựa vào chip xử lý hay thuật toán điều khiển, ông nghiên cứu cách vật liệu và hình thái của robot tự đảm nhiệm cảm biến, xử lý và phản hồi, nhờ đó hành vi thông minh có thể hình thành trực tiếp từ sự tương tác giữa robot và môi trường.

“Robot ngày nay được trang bị vô số cảm biến, mô-tơ, dây điện, pin và phần mềm phức tạp. Chúng rất mạnh mẽ nhưng đồng thời tiêu tốn nhiều năng lượng, đòi hỏi nhiều vật liệu và thường có chi phí rất cao”, Giáo sư Ho-Young Kim chia sẻ.

Ngược lại, tự nhiên lại tạo ra những cấu trúc thông minh và phức tạp bằng những cơ chế vô cùng đơn giản. Chim có thể bay thành đàn tạo thành những hình khối đẹp mắt mà không hề có “tín hiệu giao thông”. Kiến có thể tự xây cầu mà không cần kiến trúc sư. Nấm hay tế bào miễn dịch có thể di chuyển và xử lý thông tin mà không có bộ não hay bản đồ.

Theo Giáo sư Ho-Young Kim, dù con người đã đạt được nhiều tiến bộ trong lĩnh vực robot – đặc biệt là robot hình người hay robot bốn chân – chúng vẫn còn nhiều hạn chế khi bước vào đời sống thực, từ hỗ trợ người cao tuổi, tham gia cứu hộ thảm họa đến làm việc trong các môi trường chật hẹp như lòng mỏ hoặc đường ống.

“Đặc biệt, khi nói đến các nhóm robot phối hợp với nhau, độ phức tạp của từng robot sẽ khiến toàn bộ hệ thống trở nên khó triển khai và cực kỳ tốn kém”, ông nói. “Câu hỏi đặt ra là: Làm sao chúng ta có thể tạo ra những robot thật đơn giản nhưng vẫn có thể thực hiện những nhiệm vụ phức tạp, theo cách mà tự nhiên đã làm?”

Trong phần diễn thuyết, Giáo sư Ho-Young Kim đã mang tới một mô hình hoàn toàn mới trong lĩnh vực robot học, trong đó vật chất là tác nhân đảm nhiệm vai trò tính toán chứ không phải các vi mạch silicon, khiến trí tuệ được thể hiện ngay trong hình thái và vật liệu của những con robot.

Loại “trí tuệ vật lý” này vốn rất phổ biến trong tự nhiên, giống như việc đàn kiến có thể xây cầu và bè thông qua những tương tác phối hợp giữa từng cá thể; ống mầm nấm xác định các lỗ khí khổng trên lá nhờ được định hướng bởi những đường gờ hoặc gân lá; hay các tế bào bạch cầu tiêu diệt các tác nhân xâm nhập dựa trên tính chất hóa học bề mặt. Tuy nhiên, cách tiếp cận này chỉ mới được thử nghiệm gần đây trong lĩnh vực robot học.

Những phát minh này mở ra những hướng tiếp cận bền vững và tiết kiệm cho các nhiệm vụ phức tạp - lĩnh vực mà những robot truyền thống phụ thuộc vào tính toán thường gặp khó khăn.

TRÁI TIM NHÂN TẠO MỀM CÓ NHỊP ĐẬP

Bệnh tim mạch từ lâu đã là một trong những mối đe dọa lớn nhất đối với sức khỏe con người. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), các bệnh lý tim mạch như bệnh hở van tim, suy tim và đột quỵ, luôn là những mối đe dọa tới sức khỏe, cướp đi hơn 20 triệu sinh mạng mỗi năm và chiếm gần 32% tổng số ca tử vong trên toàn cầu.

Dù hiện tại, các can thiệp phẫu thuật phức tạp bằng các thiết bị tim mạch đang đóng vai trò trung tâm trong việc điều trị những bệnh lý này, việc lựa chọn bệnh nhân vẫn thường dựa trên hình ảnh tĩnh, tiền sử y khoa hoặc mô phỏng - những phương pháp thiếu phản hồi động và cảm nhận xúc giác, dẫn đến việc đánh giá sai lệch, lập kế hoạch điều trị chưa tối ưu và nguy cơ biến chứng sau phẫu thuật. Điều này khiến cho việc đánh giá thiếu độ chính xác, phác đồ điều trị lập ra chưa được tối ưu và làm tăng nguy cơ biến chứng hậu phẫu thuật.

Trong khi đó, mỗi trái tim con người là duy nhất, chúng khác nhau về hình dạng, chuyển động và đặc tính cơ học của mô tim, khiến các mô hình hiện có chưa thể mô phỏng một cách hoàn chỉnh. Điều này buộc các bác sĩ phải đưa ra những quyết định mang tính sống còn với nhiều biến số khó xác định.

Tuy động vật vẫn được sử dụng trong nghiên cứu và thử nghiệm các thiết bị tim mạch, nhưng chúng lại có những khác biệt đáng kể so với con người về mặt sinh lý. Sự khác biệt này sẽ gây tốn kém, rủi ro trong quá trình phát triển và dẫn đến xác suất phê duyệt thiết bị tim của FDA còn thấp.

PGS. Đỗ Thanh Nhỏ, Đại học New South Wales (UNSW) Sydney, đã giới thiệu một “trái tim nhân tạo mềm có nhịp đập” được thiết kế riêng cho từng bệnh nhân, có thể tái hiện chính xác chuyển động, áp suất và dòng máu của một trái tim thật.

“Với công nghệ hình ảnh y học tiên tiến (CT, MRI, siêu âm), chúng tôi có thể tái dựng cấu trúc tim 3D và sau đó sử dụng công nghệ vật liệu mềm để tạo ra mô hình tim nhân tạo. Nhờ những điều khiển thông minh, chúng tôi có thể mô phỏng nhiều bệnh lý như suy tim, rối loạn huyết động hoặc các vấn đề ở van tim”, PGS. Đỗ Thanh Nhỏ cho biết.

Trái tim này sẽ giúp bác sĩ tìm ra chính xác những bệnh nhân phù hợp, tiến hành những cuộc thử nghiệm thiết bị tim mạch mới, diễn tập các ca phẫu thuật phức tạp và xác định được rủi ro trước khi vào phòng mổ, từ đó nâng cao đáng kể độ an toàn và tỷ lệ thành công trong việc điều trị bệnh. PGS. Đỗ Thanh Nhỏ cũng đề cập đến các cơ hội hợp tác nhằm phát triển những “trái tim robot mềm” thông minh và an toàn hơn, góp phần giảm gánh nặng bệnh tim mạch toàn cầu.

ROBOT CÓ THỂ “ĐỌC” ĐƯỢC Ý ĐỊNH VẬN ĐỘNG CỦA NGƯỜI BỆNH VÀ HỖ TRỢ HỌ CỬ ĐỘNG

Đột quỵ có thể khiến bệnh nhân khó, thậm chí không thể thực hành những cử chỉ thường ngày nhất như nắm tay, ăn uống hay thể hiện tình yêu thương.

Trong phần diễn thuyết của mình, Giáo sư Raymond Tong, Đại học Trung văn Hồng Kông (Trung Quốc), đã chia sẻ hành trình từ một kỹ sư trở thành một nhà phát minh, lần đầu công bố công trình “Bàn tay Hy vọng” (Hand of Hope), một bộ khung xương robot có thể “đọc” được ý định vận động của người bệnh và hỗ trợ họ cử động trở lại, tái đào tạo não bộ thông qua hành động.

“Tôi nhận ra rằng sau đột quỵ, những vùng não bị tổn thương không thể hồi phục, nhưng não bộ con người chỉ sử dụng khoảng 10% khả năng tại một thời điểm. 90% còn lại không hề vô dụng, mà vô cùng linh hoạt: chúng có thể đảm nhận lại những chức năng đã mất. Nói cách khác, vẫn còn cơ hội để tổ chức lại mạng lưới thần kinh và khôi phục vận động nếu có phương pháp đúng”, Giáo sư Raymond Tong nói.

Để khai thác tiềm năng này, bệnh nhân không chỉ cần robot hỗ trợ cử động, mà còn cần hệ thống có thể kết nối trực tiếp với ý định vận động của não, giúp bộ não nhận phản hồi theo thời gian thực và học cách kích hoạt lại chức năng. Từ đó, nhóm của ông đã phát triển robot “dựa trên ý định” – robot chỉ cử động khi não bệnh nhân phát ra tín hiệu đúng. Điều này buộc não phải nỗ lực học, khiến quá trình phục hồi hiệu quả hơn nhiều.

Ông cũng giới thiệu XoMuscle, một loại cơ nhân tạo lấy cảm hứng từ sinh lý tự nhiên, mềm mại, mạnh mẽ và có thể mang mặc được, tái định nghĩa quá trình phục hồi chức năng - nơi sự thoải mái và phẩm giá của bệnh nhân được đặt ở trung tâm.

Đáng chú ý, khi được hỏi về thách thức lớn nhất để phổ cập công nghệ, ông cho biết: “Chúng tôi đóng gói thiết bị thành hệ thống dễ dùng, có thể triển khai tại bệnh viện và trung tâm phục hồi chức năng. Nhưng quan trọng nhất là thay đổi tư duy của các bác sĩ trị liệu – họ cần hiểu rằng não bộ vẫn còn tiềm năng và kết hợp công nghệ đúng cách”.

ĐỒNG HÀNH CÙNG NÔNG DÂN QUA TRÍ TUỆ NHÂN TẠO, KIẾN TẠO TƯƠNG LAI TÁI SINH BỀN VỮNG

Tại Tuần lễ Khoa học - Công nghệ VinFuture 2025, ông Nguyễn Đỗ Dũng, CEO Enfarm (Việt Nam) đã chia sẻ cách trí tuệ nhân tạo đang biến nông nghiệp thành một chủ thể tái tạo cho trái đất. Thông qua hai nền tảng SaaS sáng tạo - Enfarm App và Enfarm FM - công ty đã tạo cơ hội cho cả nông dân và doanh nghiệp đưa ra những lựa chọn thông minh hơn, bền vững hơn.

Enfarm App giúp nông hộ nhỏ theo dõi sức khỏe đất đai, tối ưu hóa việc sử dụng phân bón và nâng cao năng suất nhờ các khuyến nghị cá nhân hóa từ AI, giúp tăng năng suất lên tới 30%, đồng thời cũng giúp giảm lượng phân bón sử dụng tới 30%. Điều này không chỉ giảm chi phí và phát thải, mà còn giúp nông dân đáp ứng các tiêu chuẩn bền vững, có thể đạt được các chứng chỉ nhờ vào việc thương mại công bằng và sản xuất có trách nhiệm.

Trong khi đó, Enfarm FM cung cấp cho các doanh nghiệp nông nghiệp bộ công cụ mạnh mẽ để quản lý vùng nguyên liệu, giám sát hiệu suất và báo cáo các chỉ số ESG một cách minh bạch. Bằng cách kết nối dữ liệu từ nông trại đến doanh nghiệp, Enfarm đang xây dựng một hệ sinh thái số đáng tin cậy, hỗ trợ khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu và thúc đẩy tăng trưởng tái tạo.