Tiến bộ công nghệ hỗ trợ vận động cơ thể người

Robot đeo được hứa hẹn giúp người già duy trì khả năng vận động và bệnh nhân liệt nửa người lấy lại được khả năng vận động của họ. Chúng giúp con người mạnh hơn và nhanh hơn. Nhưng, cho đến nay, chúng không giỏi trong việc giữ cho mọi người không bị ngã. Một nghiên cứu mới từ nhóm nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Georgia và Đại học Emory đang thực hiện bước đầu tiên để giải quyết vấn đề cân bằng.

Cảm biến đeo được giúp mở khóa tiềm năng exosuit

Mặc một bộ đồ ngoài (exosuit) có thể giúp mọi người phục hồi sau chấn thương hoặc thậm chí giúp tăng thêm sức mạnh nếu đang mang một vật nặng. Tuy nhiên, theo một nhóm nhà nghiên cứu Đại học Wisconsin-Madison (UW-Madison) và Đại học Harvard, không phải ai đeo robot đeo được ngày nay cũng có thể ngay lập tức thu được lợi ích từ sự hỗ trợ. Lần đầu tiên, nhóm nghiên cứu khai thác một cảm biến đeo độc đáo cho phép đo trực tiếp lực tác động lên gân Achilles của người đeo chiếc ba lô nặng trong khi mặc bộ đồ ngoài (exosuit).

image001.jpg -0
Bộ đồ ngoài exosuit (hay bộ ủng ngoài exo-boot) và máy đo độ căng của nhóm nhà nghiên cứu hoàn toàn có thể mang theo được, cho phép thử nghiệm trong môi trường thực tế.

Nhóm nhà nghiên cứu thực hiện loạt thí nghiệm cơ sinh học nghiêm ngặt trong phòng thí nghiệm, nhưng đáng chú ý là hệ thống này được đeo trên cơ thể và có thể di chuyển được. Điều này cho phép nhóm tiến hành thêm thử nghiệm ngoài trời đối với một người để chứng minh khả năng tồn tại trong thế giới thực.

Dylan Schmitz, kỹ sư cơ khí của UW-Madison, cho biết: “Thật thú vị khi chúng tôi có thể sử dụng exosuit ở ngoài trời và có được những phép đo trực tiếp về lực gân Achilles. Đó là bước tiến lớn để nhận ra toàn bộ tiềm năng exosuit trong môi trường thực tế. Có một số trường hợp mà việc có một bộ đồ ngoài exosuit giới hạn trong phòng thí nghiệm vẫn là một lợi ích - chẳng hạn như để làm việc với bệnh nhân trong môi trường lâm sàng. Nhưng nếu bạn muốn gửi thiết bị về nhà cho mọi người hoặc nếu một người muốn mua một thiết bị cho mục đích cá nhân sử dụng, thì việc hiểu cách bộ đồ ngoài exosuit hoạt động trong những môi trường đó thực sự quan trọng”.

Phát hiện của nhóm nhà nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tùy chỉnh bộ đồ ngoài exosuit cho người dùng để nó có thể hữu ích hơn trong môi trường thực tế. Exosuit gợi ra sự thay đổi cụ thể trong cơ chế sinh học của người mang - ví dụ: một thiết bị robot đeo trên mắt cá chân của một người có thể được lập trình đúng thời điểm trong khi đi bộ để có khả năng giảm tải cho cơ bắp chân và gân Achilles. Cho đến nay, việc tạo ra hiệu ứng mong muốn đối với cá nhân người mang vẫn còn là một thách thức - và không có cách nào tốt để đo lường trực tiếp những thay đổi về lực tác động lên mô cơ và gân xảy ra khi một người sử dụng bộ đồ ngoài exosuit.

Nhóm nghiên cứu UW-Madison và Harvard đã giải quyết thách thức đó - sử dụng một cảm biến đeo được độc đáo có tên là máy đo độ căng sóng biến dạng. Được phát triển bởi nhóm kỹ sư của UW Madison, thiết bị đơn giản không xâm lấn này dễ dàng gắn trên da qua một đường gân. Máy đo độ căng cho phép nhóm nhà nghiên cứu đánh giá trực tiếp lực của gân bằng cách xem xét đặc điểm rung động của gân thay đổi như thế nào khi nó chịu tải cũng như trong quá trình di chuyển.

2a.jpg -0
Một người tham gia nghiên cứu mặc bộ đồ exosuit và máy đo độ căng khi đi ra ngoài.

Trong nghiên cứu của nhóm nhà nghiên cứu, 8 người tham gia mặc bộ đồ ngoài exosuit hoàn toàn di động ở mắt cá chân làm bằng vải mềm cùng với bộ truyền động, được phát triển bởi nhóm nhà nghiên cứu Harvard. Những người tham gia, tất cả đều là thanh niên khỏe mạnh, đi bộ trên máy chạy bộ có thiết bị với một số mức hỗ trợ áo khoác ngoài khác nhau, đồng thời mang theo nhiều trọng lượng ba lô. Trong loạt thử nghiệm này, nhóm nhà nghiên cứu đo một số thông số cơ sinh học và cũng sử dụng máy đo độ căng để đo trực tiếp tải trọng lên gân Achilles. Đúng như dự đoán, nhóm nhà nghiên cứu phát hiện khi tăng thêm trọng lượng cho chiếc ba lô, lực của gân Achilles sẽ tăng lên. Tuy nhiên, khi những người tham gia mặc bộ đồ ngoài exosuit để giúp mang vác, kết quả không thể đoán trước được. Đối với một số người tham gia, bộ đồ ngoài exosuit giúp giảm đáng kể lực tác động lên gân Achilles của họ trong khi đi bộ - trên thực tế, gần như thể họ không mang theo một chiếc ba lô nặng. Nhưng những người tham gia khác thấy lực gân Achilles thay đổi rất ít, trái ngược với những gì nhóm nhà nghiên cứu mong đợi. Schmitz cho biết những kết quả khác nhau này có thể một phần là do sự khác biệt giữa các cá nhân, vì mọi người phản ứng khác nhau với sự hỗ trợ được áp dụng.

Schmitz bình luận: “Những người khác nhau sẽ phản ứng với exosuit theo những cách khác nhau, vì vậy chúng tôi không thể cho rằng có một bộ điều khiển exosuit một kích cỡ phù hợp với tất cả mọi người sẽ hoạt động. Nghiên cứu này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc thực hiện các phép đo trực tiếp lực cơ và gân nhằm đảm bảo bộ đồ ngoài đang gây ra những thay đổi cơ sinh học dự kiến. Máy đo độ căng của chúng tôi cho phép thực hiện các phép đo in vivo này và nó có thể được sử dụng như một công cụ mạnh mẽ điều chỉnh hoạt động của bộ điều khiển bộ đồ ngoài hiệu quả cho người dùng cá nhân trong những môi trường khác nhau”.

4a.jpg -0
Lena Ting, giáo sư tại Khoa Y học Phục hồi chức năng tại Đại học Emory.

Exosuit giúp người mặc lấy lại thăng bằng

Max Shepherd, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Georgia Tech trong quá trình nghiên cứu và hiện là trợ lý giáo sư tại Đại học Northeastern (Mỹ), cho biết: “Tôi nghĩ đó là một kết quả rất thú vị”. Nhóm nghiên cứu sử dụng một đôi ủng khung xương ngoài đến mắt cá chân có bán trên thị trường để nghiên cứu. Những người tham gia mang bộ ủng ngoài (exo-boot) và đứng trên bục tùy chỉnh trong Phòng thí nghiệm cơ học thần kinh của Lena Ting tại Đại học Emory. Nhóm nhà nghiên cứu bắt đầu thay đổi nền tảng một cách đột ngột - cái mà họ gọi là nhiễu loạn - khiến các đối tượng mất thăng bằng và phục hồi.

Nhóm nghiên cứu thử nghiệm 3 điều kiện: không hỗ trợ bộ xương ngoài, hỗ trợ bị trì hoãn trùng với phản ứng tự nhiên của cơ thể và hỗ trợ nhanh hơn phản ứng sinh lý. Lena Ting, giáo sư và Chủ tịch Quỹ McCamish tại Khoa Kỹ thuật Y sinh Wallace H. Coulter tại Georgia Tech, đánh giá: “Rất nhiều bộ phận giả hoặc bộ xương ngoài được điều khiển bởi các tín hiệu sinh lý đến từ người đeo, hoạt động cơ bắp hoặc hoạt động não bộ của họ”.

3a.jpg -0
Dylan Schmitz, kỹ sư cơ khí của UW-Madison.

Việc không thể đơn giản theo dõi phản ứng của cơ thể để kích hoạt bộ xương ngoài khiến việc tạo ra một thiết bị có thể giúp mọi người lấy lại thăng bằng trong những tình huống thực tế trở nên khó khăn hơn. Nhưng nó cũng mở ra những con đường thú vị để nhóm nhà nghiên cứu theo đuổi - bao gồm sử dụng các phương pháp học máy để phát hiện và ứng phó với nhiễu loạn. Chỉ mất 150 mili giây hoặc lâu hơn cho cơ thể phản ứng với việc mất thăng bằng, vì vậy bộ xương ngoài ở mắt cá chân có một cửa sổ cực nhỏ để kích hoạt nếu chúng đánh bại phản ứng sinh lý.

Trong loạt thí nghiệm của mình, nhóm đã sử dụng gia tốc kế tương tự như gia tốc kế trong điện thoại thông minh để theo dõi gia tốc của bàn chân trong quá trình nhiễu loạn và kích hoạt exo-boot (bộ ủng mang ngoài). Cuối cùng, một bộ điều khiển thông minh hơn được tích hợp một số hình thức học máy có thể hứa hẹn. Nhưng thật thú vị, dữ liệu để cung cấp cho các thuật toán đó có thể sẽ cần phải đến từ xa hơn là mắt cá chân.

Nhóm nhà nghiên cứu báo cáo sự hỗ trợ nhanh giả tạo từ bộ xương ngoài đã làm gián đoạn chuyển động ban đầu của mắt cá chân, mặc dù hoạt động của cơ vẫn nhất quán cho dù ủng có kích hoạt hay không. Trên thực tế, tín hiệu cục bộ ở mắt cá chân sẽ khiến bộ xương ngoài cung cấp mô-men xoắn sai hướng, điều này sẽ gây mất ổn định hơn. Nhóm nghiên cứu cho biết điều đó ủng hộ quan điểm cho rằng các cơ được điều khiển không chỉ bởi thông tin cảm giác cục bộ ở mắt cá chân mà còn bởi thông tin từ khắp cơ thể.

5a.jpg -0
Thí nghiệm cân bằng nhiễu loạn và các biện pháp cơ học thần kinh.

Giáo sư Lena Ting bình luận: “Ý tưởng là trọng tâm của bạn, về cơ bản là chuyển động của toàn bộ cơ thể, điều khiển những gì cơ mắt cá chân cần làm. Điều tôi thích ở những phát hiện của chúng tôi là exo này hiện có khả năng là một thiết bị thử nghiệm cho phòng thí nghiệm của chúng tôi để thực sự chứng minh nên sử dụng tín hiệu nào khi một địa phương xung đột tín hiệu với tín hiệu toàn cầu”.

Shepherd phát biểu: “Một điều thực sự đặc biệt là chúng tôi có thể đặt câu hỏi rất cụ thể về sự tương tác giữa bộ xương ngoài và con người, và hiểu thêm một chút về cách bộ xương ngoài giúp hoặc phá vỡ những phản ứng sinh lý của con người. Nghiên cứu là một cách rất rõ ràng để cung cấp cái nhìn sâu sắc về việc cải thiện sự cân bằng”. Để hoàn thiện hiểu biết, nhóm nhà nghiên cứu sử dụng công nghệ ghi lại chuyển động và kết nối những người tham gia bằng máy ghi điện cơ (EMG) và cảm biến siêu âm để họ có thể theo dõi chi tiết không chỉ cách mắt cá chân và exo-boot hoạt động cùng nhau - hoặc chống lại nhau - mà còn cả cách cơ bắp hoạt động mạnh mẽ như thế nào.

Sawicki giải thích: “Điều này không chỉ đơn thuần là hỗ trợ con người bằng sức mạnh của robot và xem điều gì sẽ xảy ra. Chúng tôi cũng cố gắng giải thích tại sao và điều gì xảy ra dưới da. Đó là một con đường quan trọng phía trước cho thiết kế kỹ thuật”.

Trang Thuần (Tổng hợp)

Các tin khác

AI và mặt trận an ninh phi truyền thống

AI và mặt trận an ninh phi truyền thống

Nếu động cơ hơi nước thúc đẩy cách mạng công nghiệp, Internet mở ra kỷ nguyên kết nối toàn cầu thì trí tuệ nhân tạo (AI) đang định hình nền văn minh số của thế kỷ XXI. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích to lớn, công nghệ này cũng bị các tổ chức tội phạm, mạng lưới lừa đảo và các nhóm cực đoan lợi dụng để gia tăng quy mô, mức độ tinh vi của các cuộc tấn công mạng, gian lận tài chính hay thậm chí là khủng bố.

Cuộc chiến của niềm tin

Cuộc chiến của niềm tin

Có những thứ vũ khí không phát ra tiếng nổ. Nó không để lại hố bom, không làm rung cửa kính, cũng không hiện lên trên bản đồ quân sự. Nhưng, nó âm thầm đi vào điện thoại, bảng tin, nhóm chat, những cuộc tranh luận gia đình và cả lá phiếu của cử tri. Tin giả, trong hình hài mới của thời trí tuệ nhân tạo (AI), đang trở thành một thứ vũ khí như thế.

Phát động cao điểm thi đua 70 ngày đêm lập thành tích xuất sắc chào mừng kỉ niệm 70 năm Ngày truyền thống lực lượng Cảnh sát kinh tế

Những người gác cửa vùng kinh tế Đông bắc

Suốt hơn 45 năm xây dựng và trưởng thành, từ 14 cán bộ, chiến sĩ đầu tiên đến đơn vị Anh hùng Lực lượng vũ trang nhân dân thời kỳ đổi mới, Phòng Cảnh sát điều tra tội phạm về tham nhũng, kinh tế, buôn lậu và môi trường Công an tỉnh Quảng Ninh đã lặng lẽ giữ vững trận tuyến bảo vệ nền kinh tế, đấu tranh với tham nhũng, buôn lậu, hàng giả và tội phạm kinh tế, góp phần giữ gìn kỷ cương pháp luật, môi trường đầu tư và sự bình yên của nhân dân đất mỏ.

Kỳ I: Pháo đài “Mắt cáo” và “Tam giác vàng” hợp phì

Kỳ I: Pháo đài “Mắt cáo” và “Tam giác vàng” hợp phì

Trong thế giới lượng tử, luật chơi của các điệp viên truyền thống hoàn toàn bị phá sản. Hãy tưởng tượng một bức thư mật được viết bằng các hạt ánh sáng. Chỉ cần một cái nhìn lén lút của mật thám, bức thư sẽ ngay lập tức tự hủy và phát tín hiệu báo động về trung tâm đầu não. Đó không phải là phép thuật, đó là Phân phối khóa lượng tử (QKD) - thứ đang giúp Bắc Kinh xây dựng một hệ thống thông tin liên lạc quốc phòng mà không một siêu máy tính nào của phương Tây có thể giải mã.

Lần theo những “mắt xích tử thần”

Lần theo những “mắt xích tử thần”

Ma túy đá hay các chất ảo giác, muốn đưa vào cơ thể, người nghiện ngập luôn cần đến những “dụng cụ trung gian” - đó là những chiếc nỏ thủy tinh uốn lượn, những chiếc bình khò tinh vi. Lâu nay, dư luận thường chỉ chú ý đến các đường dây mua bán ma túy mà ít ai biết rằng, phía sau dòng chảy đen tối đó là một thị trường ngầm cung cấp “đồ chơi” cho việc sử dụng ma túy vô cùng béo bở. Những kẻ núp bóng sản xuất, cung cấp các vật dụng này đang trở thành nguồn tiếp tay cho làn sóng tội phạm ma túy biến tướng.

UAV Ukraine đã xuyên thủng phòng không của Moscow như thế nào?

UAV Ukraine đã xuyên thủng phòng không của Moscow như thế nào?

Hàng trăm UAV Ukraine tấn công Moscow đã khiến hệ thống phòng không Nga rơi vào tình thế quá tải. Đằng sau đó là một hệ sinh thái UAV tấn công tầm xa đang được Kiev phát triển, với chi phí thấp hơn tên lửa hành trình nhưng đủ sức buộc Moscow phải phân tán, tiêu hao và liên tục điều chỉnh năng lực phòng thủ.

Công nghệ “biến” những ông bố “vô tinh” thực hiện giấc mơ làm cha

Công nghệ “biến” những ông bố “vô tinh” thực hiện giấc mơ làm cha

Đi khám phát hiện không có tinh trùng (vô tinh) người đàn ông bật khóc ngay khi bước ra cửa phòng khám. Anh nghĩ rằng cuộc đời mình không thể có con được nữa. Thất vọng, hoang mang khiến anh sợ làm lỡ duyên của vợ. Trước đây, y học đã nghiên cứu và tìm ra phương pháp nuôi cấy tinh tử thành tinh trùng, mang lại hy vọng có con cho những người đàn ông vô tinh. Nhưng hiện nay, nhờ sự tiến bộ của y học, công nghệ đã “biến” những ông bố “vô tinh” thực hiện được giấc mơ làm cha bằng mổ vi phẫu tinh hoàn tìm tinh trùng.

Đại tá Ngô Thuận Lăng, Trưởng Phòng Cảnh sát kinh tế Công an TP Hồ Chí Minh chia sẻ về vụ án.

Điều gì đẩy người trẻ vào vòng lao lý?

Những cuộc gọi, những buổi tư vấn trong vụ án "hợp đồng kỳ nghỉ" không chỉ khiến hàng nghìn người mất tiền mà còn đẩy nhiều nhân viên telesale ngoài 20 tuổi vướng vào vòng lao lý. Đằng sau những bản án là áp lực kiếm tiền, sự thiếu định hướng và những ranh giới pháp lý, đạo đức bị xóa nhòa, khiến không ít người trẻ trở thành mắt xích trong các đường dây lừa đảo.

Chợ tương tác ảo và hệ lụy khôn lường

Chợ tương tác ảo và hệ lụy khôn lường

Phía sau những tài khoản viral (mức độ nổi tiếng) tạo sóng gây bão trên mạng xã hội, là đội quân đếm like, câu view thời vụ. Ít ai ngờ, chợ like “ảo” và view “ma” này đã tiếp tay cho những chiêu trò lừa đảo tinh vi của tội phạm trên không gian mạng...

Cảm biến lượng tử truy tìm tín hiệu vô tuyến

Cảm biến lượng tử truy tìm tín hiệu vô tuyến

Giữa môi trường tác chiến điện từ ngày càng phức tạp, nơi hàng trăm nguồn phát tín hiệu có thể xuất hiện đồng thời trên chiến trường, quân đội Mỹ đang tìm kiếm những công cụ mới để nâng cao năng lực nhận thức tình huống. Trong nỗ lực đó, các nhà khoa học thuộc Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Lục quân Mỹ (ARL) vừa trình diễn một cảm biến lượng tử thế hệ mới có khả năng xác định hướng của trường điện từ tần số vô tuyến trong không gian ba chiều.

UAV cải tiến có thể tự “săn mồi” trong vùng gây nhiễu

UAV cải tiến có thể tự “săn mồi” trong vùng gây nhiễu

Chiến trường tương lai có thể không còn được quyết định bởi số lượng UAV, mà bởi khả năng chúng tiếp tục chiến đấu khi bị "làm mù" và "cắt đứt liên lạc". Một công bố mới từ Trung Quốc về thuật toán AI HG-STR đang thu hút sự chú ý của giới quân sự khi tuyên bố giúp bầy UAV tự phối hợp truy tìm mục tiêu trong môi trường tác chiến điện tử phức tạp.

Bóng đen sau cánh cửa 37 quốc gia

Bóng đen sau cánh cửa 37 quốc gia

Tháng 2/2026, khi Palo Alto Networks công bố báo cáo về một chiến dịch gián điệp mạng quy mô toàn cầu, Pete Renals, Giám đốc Chương trình An ninh quốc gia của Unit 42, đã dùng một so sánh rất nặng. Ông nói với Recorded Future News rằng đây có thể là vụ xâm phạm hạ tầng chính phủ toàn cầu nghiêm trọng nhất do một nhóm được nhà nước hậu thuẫn thực hiện kể từ SolarWinds. So sánh ấy không ồn ào. Nhưng ai từng theo dõi SolarWinds năm 2020 đều hiểu nó nặng đến mức nào.

EU sẽ gia nhập “mặt trận” chip AI

EU sẽ gia nhập “mặt trận” chip AI

EU dự kiến tham gia sáng kiến chip AI do Mỹ khởi xướng, đánh dấu bước dịch chuyển đáng chú ý trong nỗ lực của phương Tây nhằm kiểm soát chuỗi cung ứng công nghệ chiến lược và kiềm chế tham vọng công nghệ của Trung Quốc.

Gián rít Madagascar - trinh sát toàn năng trong tương lai?

Gián rít Madagascar - trinh sát toàn năng trong tương lai?

Công nghệ điện tử - tự động hóa và trí tuệ nhân tạo phát triển, nhiều sản phẩm viễn tưởng bước ra khỏi phim ảnh để vào đời thực. Tiên phong có gián rít Madagascar “côn trùng người máy” đầu tiên của các nhà khoa học Đức.

Số phận của chiếc MQ1-Predator

Số phận của chiếc MQ1-Predator

Nhiệm vụ chính của máy bay không người lái MQ-1 Predator là ngăn chặn và tiến hành trinh sát vũ trang chống lại mục tiêu quan trọng, dễ bị phá hủy. Khi không thực hiện nhiệm vụ chính, MQ-1 sẽ cung cấp hoạt động trinh sát, giám sát và xác định mục tiêu để hỗ trợ chỉ huy Lực lượng Liên hợp.

Thế giới không thể lơ là trước cuộc chiến chống Ebola

Thế giới không thể lơ là trước cuộc chiến chống Ebola

Một “con bệnh” từ những cánh rừng châu Phi lại trỗi dậy, gióng lên hồi chuông cảnh báo về sự mong manh của an ninh y tế toàn cầu. Virus Ebola, với tỷ lệ tử vong cao và khả năng gieo rắc nỗi kinh hoàng đang bùng phát trở lại. Một cuộc chiến mới với ngành y tế thế giới lại bắt đầu.

Nhân tố con người trong kỷ nguyên AI quân sự

Nhân tố con người trong kỷ nguyên AI quân sự

Xu hướng đưa trí tuệ nhân tạo (AI) vào lĩnh vực quân sự ngày càng tăng, nhưng cơ chế quản lý vẫn chưa rõ ràng. Dù mang lại nhiều lợi ích cho ngành tình báo và hậu cần, việc quá phóng đại năng lực AI dễ đẩy cao căng thẳng toàn cầu và gây ra những sai sót hệ thống. Trước thực trạng đó, bà Jacquelyn Schneider, Giám đốc Sáng kiến Mô phỏng Chiến tranh và Khủng hoảng tại Viện Hoover (Đại học Stanford), nhận định rằng kiểm soát an toàn từ khâu phát triển và nâng cao tư duy phản biện cho quân nhân là giải pháp cốt lõi.