• Thứ Ba, 16/11/2010 06:55 (GMT+7)

    Kỷ nguyên người máy và nút thắt hệ điều hành

    Hồng Anh
    Hiện có gần 9 triệu người máy (robot) trên thế giới. Sự thực là chúng có thể làm được nhiều thứ, thậm chí rất nhiều, ngoại trừ việc chia sẻ một hệ điều hành chung.

    Người máy, hay thường gọi là robot, hiện không còn là nhân vật trong những bộ phim giả tưởng. Chúng đang dần bước ra khỏi phòng thí nghiệm và hiện diện trong nhiều lĩnh vực - dễ thấy nhất là trong các dây chuyền lắp ráp xe hơi và thiết bị điện tử. Robot có thể phân loại bưu kiện một cách dễ dàng, nâng những vật dụng có trọng lượng lớn, hay thực hiện các vi phẫu thuật vốn dĩ quá nhỏ bé để quan sát bằng mắt thường. Thậm chí, robot còn được sử dụng vào chiến tranh như là các chiến binh sắt để thực hiện các nhiệm vụ nguy hiểm như phá bom mìn, đột kích đường hầm v.v… Tuy nhiên, điều mà mọi robot không thể thực hiện, tính đến thời điểm này, chính là chia sẻ một hệ điều hành (HĐH).

    Theo Hiệp hội quốc tế robot (IFR World Robotics), thế giới hiện có khoảng 8,6 triệu robot - con số này xấp xỉ với dân số của tiểu bang New Jersey - 1 trong 4 tiểu bang nhỏ nhất của Hoa Kỳ. Và hầu hết robot đều được cấu tạo nên từ con số không tròn trĩnh. Trong nhiều năm qua, từ người thợ sửa xe, giáo sư đại học, cho đến nhà khoa học tại các hãng, tập đoàn công nghệ hàng đầu đều sử dụng thành tựu cũ mỗi khi phát triển một thế hệ robot mới. Bên cạnh khâu thiết kế kiểu dáng, việc lập trình "bộ não" của robot để điều khiển hành động thông qua các thành phần phần cứng cũng không kém phần quan trọng. Có thể thấy, ngành công nghiệp robot đã sẵn sàng nhập cuộc.

    Nhiều hãng chờ đợi một khoản lợi nhuận khổng lồ đang kỳ vọng trở thành một Microsoft thứ 2 trong thế giới robot. Theo ông Ryan Calo, Giám đốc trung tâm nghiên cứu Internet và xã hội tại ĐH Stanford (Hoa Kỳ) thì hiện có sự ganh đua để xác định xem ai sẽ thống trị thế giới HĐH dành cho robot. Các chuẩn (standard) trong lĩnh vực robot về cơ bản là sự phát triển và áp dụng của công nghệ. Các chuẩn cạnh tranh với nhau vô hình trung sẽ gây hoang mang cho người dùng và làm cảm trở quá trình phát triển. Ví dụ, sự đối đầu giữa hệ thống Blu-ray DVD của Sony và HD DVD của Toshiba đã làm sụt giảm doanh số của cả hai hãng. Sự bế tắc chỉ được giải quyết vào năm 2008 khi Toshiba cho biết ngưng sản xuất các hệ thống HD DVD. "Có nhiều hãng muốn tạo ra HĐH chiếm thế thượng phong và đó thực sự là vấn đề", Calo nhìn nhận.

    Nguồn mở?

    Robot có khả năng phản hồi với con người, ra quyết định và vận hành trực tiếp bởi các yêu cầu được xây dựng bên trong một phần mềm hết sức phức tạp - dù chỉ đơn giản là hành động robot cầm một ly nước hay nhoẻn miệng cười khi được đặt một câu hỏi cũng cần vô số mã lệnh lập trình (và cả trí tuệ nhân tạo nữa). Nhiều hãng đã công bố HĐH riêng dành cho robot, như HĐH và bộ công cụ phát triển phần mềm Microsoft Robotics Studio (phát hành năm 2007) hay Evolution Robotics. Hãng sản xuất máy hút bụi sàn tự động Mint cũng có HĐH riêng mang tên Evolution Robotics Software Architecture (tham khảo tại http://mintcleaner.com/).

    Trong khi đó, hãng Willow Garage, do Scott Hassan - một cựu nhân viên Google -  thành lập năm 2006, đang cố gắng tạo ra một HĐH dành cho robot (ROS) dưới dạng nguồn mở. Hãng này bắt đầu bằng việc tạo ra một robot mang tên PR2 với phần mềm nguồn mở. Năm nay, hãng đã bán 11 robot PR2 cho các viện nghiên cứu và công ty khác với tổng doanh thu 4 triệu USD. Được biết, vào thời điểm tháng 10/2010, PR2 có giá bán chính thức là 400.000 USD và giảm giá còn 280.000 USD với các công ty và viện nghiên cứu có lịch sử phát triển các dự án nguồn mở. Cũng theo chuyên gia Calo, HĐH dành cho robot cần linh hoạt để sử dụng, không phân biệt phần mềm và có tính ghép nối (modular) trong thiết kế.

    Từ gấp khăn và chơi bida

    "Chúng tôi muốn PR2 trở thành ROS cho toàn ngành", người phát ngôn của Willow Garage, ông Tim Smith cho biết. Tham vọng của Willow Garage hoàn toàn dễ hiểu khi các nhà nghiên cứu tại Georgia Tech đã lập trình PR2 để làm việc trong lĩnh vực chăm sóc người cao tuổi, trong khi các nhà khoa học tại ĐH Berkeley đã thành công trong việc dạy PR2 gấp khăn. Cạnh đó, PR2 gần đây cũng đã được lập trình để chơi bida bằng cách sử dụng một engine nguồn mở được cung cấp trên Internet.

    "Bạn phải là người am tường về robot để muốn một trong số chúng [PR2]", ông Smith cho biết, "Chúng là những nền tảng. Chúng sẽ không làm được nhiều thứ cho đến khi được đặt lên tay của các nhà nghiên cứu - những người quyết định chúng sẽ làm những gì".

    ROS chỉ thực sự cần thiết với một robot cần hiệu năng xử lý ở mức cao; còn với robot đơn giản, sử dụng các máy tính nhỏ hơn trên bo mạch thì một ROS phức tạp không nhất thiết tạo ra sự thông minh. Giáo sư Ronald Fearing tại ĐH Berkeley lên tiếng ủng hộ giải pháp robot nguồn mở dù rằng ROS mã nguồn mở không mang lại lợi ích cho thế hệ robot "ruồi" mà ông đang thiết kế. "Chúng tôi cũng hy vọng có thể tạo ra phần cứng cho robot nguồn mở", ông Fearing cho biết.

    ...cho đến đi bộ

    Rõ ràng là ngành robot vẫn còn trong giai đoạn thơ ấu, không có công nghệ nào tạo ra xu hướng chi phối hay không hãng sản xuất nào thể hiện được sự nổi trội. Robot hiện nay hầu hết thể hiện các chuyển động quá đơn giản như đi, xoay, lăn hay thực hiện các thao tác hàn, gắp, thả, phân loại trong dây chuyền sản xuất công nghiệp. Ví dụ, 2 robot được thiết kế chỉ với mục đích đi bộ có thể sử dụng kiến trúc hoàn toàn khác nhau. Và đó là trường hợp của Cornell Ranger, vừa phá kỷ lục về quãng đường bước đi liên tục đối với một robot có chân. Theo giáo sư cơ khí chế tạo máy Andy Ruina tại ĐH Cornell - cha đẻ của Ranger, hiện có quá nhiều robot chỉ được kết nối [các thành phần] bởi bản lề, và góc xoay của khớp bản lề lại được kiểm soát bởi các hàm thời gian. Do đó, giáo sư này cho rằng, robot nên có nhiều chuyển động tự nhiên và nhịp nhàng hơn - không cần điều khiển bằng máy - để có thể tiết kiệm điện năng. Tuy nhiên, giáo sư Ruina cũng cho rằng, một bo mạch thì không đủ để lưu trữ HĐH và phần mềm điều khiển cho Ranger hoạt động. "HĐH cần đủ linh hoạt để tích hợp các chuyển động không được điều khiển như là một phần của chuyển động đối với robot, tuy nhiên chúng không nên quá linh hoạt để trở nên cồng kềnh", Ruina nhấn mạnh.

    Robot quân sự và tình báo

    Thực tế cho thấy, phần mềm và HĐH nguồn mở có thể đơn giản hóa khâu thiết kế, tuy nhiên cái giá phải trả là chúng làm cho các hệ thống của chúng ta trở nên dễ bị tổn thương hơn. Sự thông dụng của Windows đã khiến cho hệ điều hành này trở thành đích ngắm yêu thích của tin tặc. Vấn đề này vốn được bàn cãi lâu nay trong cộng đồng phần mềm lại trở nên đặc biệt quan trọng hơn bởi vì nhiều robot đang được thiết kế cho mục đích quân sự và do thám tình báo. Năm 2007, một mẫu robot mang tên Talon từng được quân đội Mỹ đưa vào cuộc chiến Iraq để vô hiệu hóa các thiết bị gây nổ. Cạnh đó, Talon còn được trang bị súng máy và khả năng đi trên dây xích với tốc độ chạy của một người bình thường. Cùng với hàng loạt robot quân sự khác, Talon giúp giảm thiểu thương vong cho binh sĩ, cũng như thực thi các nhiệm vụ nguy hiểm và đòi hòi tính chính xác cao. Tuy nhiên, theo nhiều báo cáo, cũng có trường hợp Talon "tịt ngòi" khi sử dụng trong thực tế. Do đó, theo ông Calo, một robot không thể hoạt động chính xác 100% theo thiết kế ban đầu và điều cần nghĩ đến là việc sửa lỗi phần mềm điều khiển.

    Cũng có nhiều ý kiến cho rằng, với "lính máy" như Talon hay robot tải thương BEAR, không nên quá tin tưởng vào phần mềm cũng như khả năng bảo mật. Thay vào đó, nên có nhiều cơ chế kiểm soát an toàn và không nên dựa vào duy nhất một phần mềm hay HĐH.

    Bởi vì hiện có nhiều robot được thiết kế cho mục tiêu do thám, do đó, không nhất thiết phải phải sử dụng chung một nền tảng HĐH. Thậm chí, nhiều robot có khả năng điện toán thấp hơn nhiều so với các robot khác như PR2. Tuy nhiên, để tạo ra những robot phức tạp và thông minh hơn, HĐH cần linh hoạt hơn và hành xử với trí não hệt như con người.