Kỹ sư Mỹ đã phát triển một bàn tay sinh học tích hợp trí tuệ nhân tạo, giúp người khuyết tật cầm nắm chính xác như tay thật.

Bằng cách kết hợp hệ thống cảm biến hiện đại và mạng nơ-ron nhân tạo vào chi giả, nhóm nghiên cứu tại Đại học Utah đã tạo ra một "bộ não" cho bàn tay robot, giúp người sử dụng thực hiện các thao tác cầm nắm tinh tế mà không tốn quá nhiều sức lực hay trí óc.

Với mục tiêu thu hẹp khoảng cách giữa máy móc và cơ thể người, các kỹ sư tại Đại học Utah (Hoa Kỳ) mới đây đã công bố một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực phục hồi chức năng. Họ đã nâng cấp thành công bàn tay sinh học thương mại, mang lại khả năng "cảm nhận" và tự điều chỉnh linh hoạt gần như một bàn tay tự nhiên.

Khi chi giả có "trí tuệ" riêng

Các hoạt động thường ngày như cầm cốc, nhặt bút chì hay bắt tay đều dựa vào khả năng kiểm soát ngón tay một cách bản năng của não bộ. Tuy nhiên, đối với người sử dụng tay giả, sự khéo léo tự nhiên này hầu như không còn. Dù cho các thiết bị đắt tiền nhất, người dùng vẫn phải tập trung cao độ vào việc điều khiển từng ngón tay, tạo ra một "gánh nặng nhận thức" không nhỏ.

Marshall Trout, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Phòng thí nghiệm Thần kinh Robot thuộc Đại học Utah, chia sẻ về thực trạng này: "Dù cánh tay sinh học ngày càng trở nên giống thật, việc điều khiển chúng vẫn chưa hề dễ dàng hay trực quan. Gần một nửa số người sử dụng sẽ từ bỏ chi giả của họ vì lý do khả năng điều khiển kém và gánh nặng nhận thức."

Để khắc phục vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã hợp tác với hãng TASKA Prosthetics để tích hợp công nghệ mới vào sản phẩm của họ.

Dữ liệu từ các cảm biến được xử lý bởi một mạng nơ-ron nhân tạo (AI). Hệ thống AI này được huấn luyện trên một tập hợp lớn dữ liệu về chuyển động cầm nắm tự nhiên của con người, giúp bàn tay robot tự động điều chỉnh vị trí của từng ngón tay một cách độc lập nhưng vẫn phối hợp nhịp nhàng, tạo ra tư thế cầm nắm chắc chắn nhất cho mỗi vật thể.

Sự cộng hưởng giữa ý người và tính toán của máy

Điểm đột phá của nghiên cứu nằm ở cơ chế "kiểm soát chia sẻ". Các nhà nghiên cứu đã phát triển một hệ thống lấy cảm hứng sinh học để cân bằng giữa ý định của người dùng và sự hỗ trợ từ AI. Khi người dùng ra lệnh, AI sẽ tinh chỉnh các chuyển động để đảm bảo độ chính xác, đồng thời hệ thống đủ thông minh để nhận ra khi người dùng muốn thay đổi ý định, như khi nhả vật thể.

Hiệu quả của công nghệ này đã được kiểm chứng qua thử nghiệm thực tế với bốn người tham gia bị cắt cụt chi từ cổ tay đến khuỷu tay. Kết quả cho thấy họ không chỉ đạt điểm cao trong các bài đánh giá tiêu chuẩn mà còn thực hiện các tác vụ đòi hỏi vận động tinh tế một cách trôi chảy.

Một ví dụ điển hình là việc uống nước từ cốc nhựa mỏng - một hành động tưởng chừng đơn giản nhưng lại là thách thức lớn đối với người sử dụng tay giả, vì rất dễ bóp nát cốc. Với công nghệ mới, việc này trở nên dễ dàng và tự nhiên hơn nhiều.

Jacob A. George, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học Utah, cho biết: "Bằng cách tích hợp một chút trí tuệ nhân tạo, chúng tôi đã giúp giảm tải khía cạnh cầm nắm cho chính bản thân bộ phận giả. Kết quả là khả năng kiểm soát trở nên trực quan hơn và khéo léo hơn, giúp những công việc đơn giản trở lại đúng nghĩa của chúng: đơn giản".

Hướng tới tương lai "điều khiển bằng suy nghĩ"

Thành tựu này của Đại học Utah không phải là điều duy nhất trong xu thế công nghệ hiện nay. Trước đó, vào tháng 5 năm 2025, các nhà nghiên cứu Hàn Quốc đã trình làng một mẫu bàn tay robot siêu nhẹ với khả năng cầm nắm linh hoạt. Điều này chứng tỏ xu hướng toàn cầu đang tập trung mạnh mẽ vào việc phát triển các chi giả thông minh và linh hoạt hơn.

Trong giai đoạn tiếp theo, nhóm nghiên cứu tại Utah đặt ra mục tiêu đầy tham vọng: tích hợp các giao diện thần kinh cấy ghép. Công nghệ này hứa hẹn sẽ cho phép người dùng điều khiển chi giả trực tiếp qua suy nghĩ, đồng thời khôi phục lại cảm giác thực sự, xóa nhòa ranh giới giữa bộ phận cơ thể sinh học và máy móc nhân tạo.