Tương lai của công nghệ định vị dưới nước

Một nhóm nhà nghiên cứu Đại học Illinois tại Urbana-Champaign (UIUC) đã phát triển phương pháp mới định vị địa lý dưới nước bằng cách sử dụng mạng lưới thần kinh sâu xử lý trên 10 triệu hình ảnh nhạy cảm với phân cực thu thập từ nhiều địa điểm trên khắp thế giới.

Nghiên cứu mới, dẫn đầu bởi giáo sư kỹ thuật điện và máy tính Viktor Gruev cùng với giáo sư khoa học máy tính David Forsyth, cho phép định vị địa lý dưới nước chỉ sử dụng dữ liệu quang học trong khi cung cấp một công cụ điều hướng dưới nước không có dây buộc.

Gruev cho biết: “Lần đầu tiên chúng tôi có thể định vị bản thân hoặc máy ảnh trong một số điều kiện khác nhau, cho dù ở vùng biển rộng, vùng nước trong hay vùng nước có tầm nhìn thấp, vào ban ngày, ban đêm hoặc ở độ sâu. Một khi biết mình đang ở đâu, thì bạn có thể bắt đầu khám phá và sử dụng thông tin đó để hiểu rõ hơn về thế giới dưới nước hoặc thậm chí là cách các loài động vật di chuyển”.

image001.jpg -0
Máy ảnh của nhóm nhà nghiên cứu khi đang hoạt động dưới nước

Gruev giải thích một trong những thách thức chính với điều hướng dưới nước và định vị địa lý là tín hiệu GPS không thể xuyên qua nước - chúng phản xạ khỏi bề mặt. “Chúng tôi mù tịt về tín hiệu GPS dưới nước. Chúng tôi cần sử dụng các phương tiện khác và công nghệ khác để định vị địa lý dưới nước”. Tiêu chuẩn định vị địa lý hiện tại là sử dụng thông tin âm thanh, chủ yếu thu được bằng công nghệ sonar. Điều này hoạt động bằng cách triển khai nhiều đèn hiệu sonar nhỏ gửi tín hiệu theo hình tam giác để xác định vị trí một vật thể dưới nước. Tuy nhiên, vấn đề là sonar chỉ hoạt động trong một khu vực nhỏ, đồng thời bị giới hạn bởi độ chính xác của nó.

Một phương pháp khác hiện đang được sử dụng là tàu lặn được buộc vào một tàu lớn hơn trên bề mặt có tín hiệu GPS. Mặc dù tàu lặn có thể hiệu quả, nhưng cuối cùng cũng bị giới hạn bởi chuyển động của tàu. Gruev giải thích: “Để có một phương tiện di chuyển tự do dưới nước là vấn đề cực kỳ khó khăn. Cách chúng tôi giải quyết vấn đề là phát triển máy ảnh chuyên dụng và thuật toán máy học. Bằng cách kết hợp chúng, chúng tôi thực sự có thể tìm ra vị trí của mặt trời và đây là nơi phân cực hình ảnh phát huy tác dụng”. Sóng ánh sáng từ mặt trời di chuyển theo mọi hướng - nó không bị phân cực. Khi những sóng đó đi qua một bộ lọc, giống như mặt nước, chúng buộc phải di chuyển theo một hướng duy nhất - ánh sáng đã bị phân cực. Các kiểu phân cực là kết quả của sự truyền ánh sáng từ không khí sang nước và tán xạ bởi phân tử nước và các hạt khác. Các mô hình dưới nước thay đổi suốt cả ngày và chúng phụ thuộc vào vị trí của cả người quan sát và mặt trời. Bằng cách phân tích các mẫu này cùng với thông tin ngày và giờ chính xác, sau đó có thể xác định vị trí.

Nhóm đã thu thập khoảng 10 triệu hình ảnh bằng máy ảnh dưới nước và ống kính đa hướng có khả năng ghi lại các kiểu phân cực từ 4 địa điểm tại Mỹ: một hồ nước ngọt ở Champaign thuộc bang Illinois (tầm nhìn xung quanh 0,3 mét), vùng nước biển ven biển ở quần đảo san hô Florida Key thuộc bán đảo Florida (tầm nhìn xung quanh 0,5-3 mét), nước biển ở vịnh Tampa thuộc bang Florida (tầm nhìn khoảng 0,5 mét) và một hồ nước ngọt ở Ohrid, Bắc Macedonia (tầm nhìn trên 10 mét). Hình ảnh được chụp trong nhiều điều kiện khác nhau (nước trong và nước đục), độ sâu và thời gian trong ngày - ngay cả vào ban đêm khi cường độ ánh sáng dưới nước yếu hơn đáng kể.

Gruev nói: “Nếu chúng ta có thể nhìn thấy đặc tính phân cực của ánh sáng, chúng ta có thể định vị địa lý, ngay cả trong vùng nước bùn. Và thực tế, cuộc sống là khá phong phú về mặt phân cực”. Những hình ảnh này được dùng để huấn luyện mạng lưới thần kinh - một phương pháp trí tuệ nhân tạo (AI) để học hỏi và cải thiện độ chính xác theo thời gian. Forsyth giải thích: “Cách chúng tôi làm là thu thập 10 triệu hình ảnh mặt trời từ dưới nước. Mỗi hình ảnh được gắn thẻ với nơi nó được chụp và độ cao của mặt trời. Những hình ảnh đó sau đó được chuyển vào một hệ thống học tập và được điều chỉnh cho đến khi nó đưa ra một vị trí chính xác”. Việc sử dụng kỹ thuật máy học giúp cải thiện độ chính xác của vị trí lên 40-50 km, với khả năng cải thiện độ chính xác hơn nữa. Công nghệ này mang đến những cơ hội mới cho con người và robot điều hướng dưới nước.

Đại dương chiếm hơn 70% diện tích bề mặt Trái đất, nhưng rất ít thông tin về nó được biết đến. Dữ liệu chúng ta biết về những vùng nước này đến từ việc giám sát qua vệ tinh. Robot lấy mẫu tự động tại chỗ có thể cung cấp khả năng giám sát chính xác hơn các đặc tính của nước như nhiệt độ nước, độ mặn, nồng độ oxy và các thông số liên quan khác. Các nỗ lực tìm kiếm và cứu nạn tàu lặn OceanGate Titan gần đây đã nhấn mạnh nhu cầu về khả năng định vị địa lý chính xác. Để xác định vị trí tàu lặn ở bất kỳ độ sâu nào có thể, các nỗ lực được chia thành hai khu vực riêng biệt, gần bề mặt đại dương và gần đáy biển, do những hạn chế của công nghệ hiện tại. Các nỗ lực ở vùng nước sâu khó khăn hơn đáng kể so với hoạt động gần bề mặt, vốn có nhiều lựa chọn công nghệ hơn và chủ yếu dựa vào sonar.

Sonar không chỉ không đáng tin cậy trên một khu vực rộng lớn mà còn thường tạo ra tiếng vang che giấu vị trí chính xác của vật thể. Gruev bình luận: “Công nghệ hình ảnh phân cực cho phép robot tự động nhỏ hơn đi lang thang trong khoảng 200-300 mét đầu tiên, nơi ánh sáng xuyên qua nước và nơi công nghệ của chúng tôi hoạt động rất hiệu quả và có thể hỗ trợ trong nhiệm vụ tìm kiếm và cứu hộ”. Forsyth nói thêm: “Thật khó để hiểu đại dương lớn đến mức nào, có bao nhiêu nước, bạn có thể ở cách xa mọi thứ bao nhiêu và khó tìm thấy bất cứ thứ gì ở đó. Vấn đề công nghệ lớn nhất, cho đến đầu thế kỷ 19, chỉ đơn giản là biết bạn đang ở đâu trên biển. Và điều đó vẫn thực sự khó khăn”.

Duy Minh (Tổng hợp)

Các tin khác

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.

Khi AI bước vào chiến trường

Khi AI bước vào chiến trường

Quân đội Mỹ đang phát triển các mô hình AI được huấn luyện dựa trên dữ liệu từ nhiệm vụ thực tế, với mục tiêu triển khai một chatbot AI (trí tuệ nhân tạo) dành riêng cho binh sĩ, cho thấy tham vọng đẩy nhanh ứng dụng AI trong quân sự.

Những bí mật không thể xóa trong dữ liệu ADN

Những bí mật không thể xóa trong dữ liệu ADN

Ngày 23/3/2025, công ty xét nghiệm gen 23andMe nộp đơn xin bảo hộ phá sản theo Chương 11 tại Tòa Phá sản Mỹ khu vực Đông Missouri. Trong vòng 24 giờ, lượng truy cập vào trang web của công ty tăng 526%. Không phải vì khách hàng muốn đọc thông báo phá sản, mà vì hàng triệu người đổ xô vào trang hỗ trợ với một mục đích duy nhất: xóa dữ liệu ADN của mình trước khi chúng bị chuyển giao trong một thương vụ phá sản. Nhưng câu hỏi mà không ai trong số họ có thể trả lời được là: liệu xóa có còn kịp không?

Bộ xương giả và 41 năm tự đánh lừa của khoa học Anh

Bộ xương giả và 41 năm tự đánh lừa của khoa học Anh

Suốt 41 năm, giới khoa học và công chúng đã đặt niềm tin vào một “sự thật” mang tên “Người Piltdown”. Vụ lừa đảo kinh điển này không chỉ phơi bày sự xảo quyệt của một cá nhân, mà còn là lời cảnh báo sâu sắc về những điểm mù của tri thức khi bị dẫn dắt bởi thiên kiến xác nhận và lòng tự tôn dân tộc thái quá.

Bom không nổ hủy diệt hệ thống điện

Bom không nổ hủy diệt hệ thống điện

Lực lượng Nga tại các khu vực tạm chiếm thuộc vùng Donetsk tuyên bố rằng, lực lượng Ukraine đã sử dụng máy bay không người lái (UAV) trang bị bom graphite (than chì) trong các cuộc tấn công ban đêm. Điều này làm dấy lên nhiều câu hỏi về loại vũ khí này, lý do tại sao chúng có thể hiệu quả, và loại máy bay không người lái nào của Ukraine có khả năng mang loại vũ khí này?

Vũ khí “Made in Japan” mở đường tiến ra thị trường toàn cầu

Vũ khí “Made in Japan” mở đường tiến ra thị trường toàn cầu

Sau nhiều thập kỷ tự ràng buộc bởi các chính sách hạn chế nghiêm ngặt, Nhật Bản đã chính thức dỡ bỏ rào cản xuất khẩu vũ khí sát thương. Bước ngoặt này mở ra vận hội mới cho ngành công nghiệp quốc phòng Nhật Bản và đưa các sản phẩm "Made in Japan" vào thị trường vũ khí toàn cầu - một thị trường mà Tokyo chưa từng thực sự đặt chân vào kể từ sau Thế chiến II.

Koral - Tên lửa đất đối không của Ukraine

Koral - Tên lửa đất đối không của Ukraine

Tên lửa đất đối không Koral (đôi khi cũng được viết là Coral) dường như đã ra mắt công chúng như một phần trong loạt hệ thống vũ khí nội địa mới của Ukraine được giới thiệu gần đây.

Những thử nghiệm độc đáo của NASA trong không gian

Những thử nghiệm độc đáo của NASA trong không gian

Các thí nghiệm trên tàu con thoi vũ trụ đã chỉ ra rằng vi khuẩn Salmonella, một nguồn gây ngộ độc thực phẩm phổ biến và đôi khi gây tử vong, trở nên độc hại hơn trong không gian. Đó là nghiên cứu được thực hiện trên chuyến bay STS-115 của tàu Atlantis năm 2006 và STS-123 của tàu Endeavour hai năm sau đó...

Báo động tình trạng ma túy xâm nhập học đường

Báo động tình trạng ma túy xâm nhập học đường

Những lọ tinh dầu nhỏ gọn, mang vẻ ngoài vô hại như dung dịch thuốc nhỏ mắt hay tinh dầu thuốc lá điện tử đang trở thành lớp vỏ ngụy trang tinh vi cho các chất ma túy thế hệ mới. Không chỉ dừng lại ở việc sử dụng, mà đau lòng hơn, nhiều em học sinh còn mua bán, tàng trữ ngay trong môi trường học đường, gióng lên hồi chuông cảnh báo về tình trạng mua bán ma túy ngày càng trẻ hóa.

Hiệu quả chuyển đổi số trong công tác tuyển sinh đầu cấp

Hiệu quả chuyển đổi số trong công tác tuyển sinh đầu cấp

Những ngày gần đây, các địa phương trên cả nước đang tất bật triển khai công tác tuyển sinh đầu cấp. Với thành phố đông dân, tập trung nhiều trường học như Thủ đô Hà Nội, công tác tuyển sinh càng được chú trọng thay đổi; từ khâu đăng ký dự thi, tra cứu thông tin đến công bố kết quả triển khai đồng bộ các nền tảng trực tuyến, mang lại sự thuận tiện và minh bạch hơn cho phụ huynh, học sinh.