Một nhóm nhà khoa học quốc tế đang phát triển thế hệ phần cứng trí tuệ nhân tạo (AI) mới có khả năng co giãn như da người và học hỏi tương tự não bộ, mở đường cho việc tích hợp lâu dài giữa con người và máy móc.
Nghiên cứu công bố trên tạp chí International Journal of Extreme Manufacturing cho thấy xu hướng thay thế các linh kiện AI dựa trên silicon cứng bằng các hệ thống điện tử thần kinh mô phỏng (neuromorphic electronics) mềm dẻo, có thể uốn cong, kéo giãn và thích nghi với mô sinh học.
Theo các nhà nghiên cứu, dù AI hiện vượt trội con người trong nhiều lĩnh vực như nhận dạng hình ảnh hay phân tích dữ liệu y tế, phần cứng hiện nay vẫn gặp khó khăn khi hoạt động bên trong hoặc trên cơ thể người. Các vi mạch silicon truyền thống quá cứng so với những mô mềm và liên tục chuyển động như da, cơ, tim hay phổi, khiến thiết bị dễ gây kích ứng hoặc mất khả năng hoạt động theo thời gian.
Để khắc phục hạn chế này, các nhà khoa học phát triển các vật liệu mềm như polymer linh hoạt hoặc ionogel – vật liệu dạng gel chứa chất lỏng ion. Không giống các mạch điện truyền thống chỉ dựa vào dòng electron, các vật liệu này có thể vận chuyển đồng thời electron và ion, mô phỏng gần hơn cách hệ thần kinh truyền tín hiệu điện hóa.
Nhờ đó, một transistor mềm có thể tái hiện hiện tượng “tính dẻo của khớp thần kinh” (synaptic plasticity) – cơ chế giúp não bộ học tập và ghi nhớ bằng cách tăng cường hoặc làm suy giảm các kết nối thần kinh. Nói cách khác, bản thân phần cứng có thể thể hiện những đặc tính tương tự quá trình học hỏi của não người.
Các thử nghiệm cho thấy một số linh kiện có thể kéo giãn tới 140% chiều dài ban đầu, vượt khả năng co giãn tự nhiên của da người. Đồng thời, chúng tiêu thụ rất ít năng lượng, có thể thực hiện các tác vụ như phân loại nhịp tim ở điện áp dưới 0,5 volt, giúp giảm nhiệt lượng và hạn chế tác động lên mô sinh học.
Công nghệ này có thể mở đường cho các thiết bị đeo thông minh thế hệ mới, da điện tử và robot mềm có khả năng cảm nhận, lưu trữ và xử lý dữ liệu ngay trên vật liệu co giãn thay vì phụ thuộc vào máy tính bên ngoài.
Tuy nhiên, công nghệ vẫn đối mặt với nhiều thách thức trước khi được ứng dụng rộng rãi trong y học. Một trong những trở ngại lớn nhất là khả năng lưu trữ dữ liệu dài hạn. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đang phát triển kiến trúc “đảo – cầu nối”, kết hợp các bộ phận lưu trữ cứng siêu nhỏ với các kết nối mềm có khả năng co giãn cao.
Nhóm nghiên cứu cho rằng việc kết hợp kiến trúc mới với các vật liệu ổn định và không độc hại có thể tạo ra thế hệ thiết bị thần kinh mô phỏng đủ bền để hoạt động lâu dài trong cơ thể người.
Thiết bị thần kinh mô phỏng là hệ thống tính toán lấy cảm hứng từ não bộ. Khi được tích hợp vào các vật liệu mềm và co giãn, chúng có thể hỗ trợ nhiều ứng dụng tiên tiến như thiết bị đeo AI, da điện tử sinh học và vải thông minh. Ảnh: SciTechDaily
