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

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.

Một quyết định tháo gỡ

Một quyết định tháo gỡ

Chiều 5/12/2025, với 439/443 đại biểu biểu quyết tán thành, Quốc hội đã thông qua thông Luật Giám định tư pháp sửa đổi, sẽ có hiệu lực từ ngày 1/5/2026. Luật này đã khôi phục “quyền” giám định pháp y thương tích trên người sống của các bác sĩ pháp y CAND…

Một vụ mạo danh và sự ra đời của pháp lý về danh tính

Một vụ mạo danh và sự ra đời của pháp lý về danh tính

Giữa thế kỷ XVI, tại một ngôi làng nhỏ miền Nam nước Pháp, một người đàn ông trở về sau nhiều năm mất tích và được cả cộng đồng thừa nhận là Martin Guerre. Ông được vợ chấp nhận, được gia đình đón nhận, thậm chí tham gia các tranh chấp tài sản như một chủ hộ thực sự. Chỉ có một sự thật mà không ai nhận ra trong nhiều năm: ông không phải Martin Guerre. Vụ án sau đó không chỉ là câu chuyện về một kẻ mạo danh, mà còn trở thành một trong những hồ sơ đầu tiên đặt nền móng cho tư duy pháp lý về danh tính con người - một vấn đề mà hơn 4 thế kỷ sau vẫn còn nguyên tính thời sự.

Chúng ta quá dễ bị tổn thương khi dữ liệu trở thành vũ khí

Chúng ta quá dễ bị tổn thương khi dữ liệu trở thành vũ khí

Cuộc tấn công bằng máy bay không người lái của Iran mới đây nhắm vào trung tâm dữ liệu của các hãng công nghệ lớn tại Trung Đông bất ngờ gióng lên hồi chuông cảnh báo đối với thế giới: cơ sở hạ tầng dữ liệu đã chuyển từ tài sản thương mại thành mục tiêu chiến lược.

Cuộc chạy đua tên lửa dẫn đường chính xác

Cuộc chạy đua tên lửa dẫn đường chính xác

Các cường quốc hàng đầu hiện đang bắt đầu hiểu được những thay đổi mang tính cách mạng do tiềm năng sử dụng rộng rãi các loại vũ khí chính xác tầm xa mang lại. Ở quy mô mà tên lửa chiến thuật có thể được sản xuất và triển khai hàng nghìn chiếc, tên lửa hành trình hàng chục nghìn chiếc và máy bay không người lái cảm tử tầm xa hàng triệu chiếc mỗi năm, tác động của chúng sẽ tương đương với vũ khí hạt nhân, ít nhất là ở cấp độ chiến thuật. Tất nhiên, giải pháp tối ưu sẽ luôn là sự kết hợp của cả hai, nhưng hoàn toàn có thể trong vòng 5 đến 10 năm tới, chính các loại vũ khí tầm xa, độ chính xác cao sẽ có khả năng giải quyết nhiệm vụ chính là đánh bại kẻ thù từ xa mà không cần sử dụng máy bay có người lái.

Những vũ khí mới Mỹ tấn công Iran được nâng cấp từ chính vũ khí nổi tiếng của Tehran

Những vũ khí mới Mỹ tấn công Iran được nâng cấp từ chính vũ khí nổi tiếng của Tehran

Cuộc chiến với Iran đang trở thành nơi thử nghiệm cho các loại vũ khí mới nhất của Mỹ. Quân đội Hoa Kỳ đã sử dụng một số loại vũ khí mới để thực hiện các cuộc tấn công chống lại Tehran. Chúng bao gồm tên lửa đạn đạo tầm ngắn và máy bay không người lái (UAV) tấn công giá rẻ. Loại này được Mỹ cải biên từ công nghệ UAV của Iran. Các nhà quan sát cũng phát hiện ra một biến thể mới của tên lửa hành trình phóng từ tàu chiến.

Data “nóng” lên sàn “chợ đen”

Data “nóng” lên sàn “chợ đen”

Bỗng một ngày nào đó, người ta bàng hoàng khi phát hiện hình ảnh của mình bị rao bán trên mạng với cảnh nhạy cảm, bị cắt ghép, chắp vá thành những món hàng “nóng” và bị trao đổi, mua bán như mớ rau, cân cá trên “chợ đen”. Đây là thực trạng đáng báo động, ảnh hưởng nghiêm trọng đến danh dự và nhân phẩm con người, gây ra nhiều hệ lụy xấu cho cộng đồng và xã hội...

DNA và vụ án “giết người chưa từng gặp”

DNA và vụ án “giết người chưa từng gặp”

DNA của một người vô gia cư Mỹ được tìm thấy dưới móng tay một nạn nhân bị giết, nhưng anh chưa từng gặp người đó trong đời, và từ nghịch lý này, một sự thật lộ ra: thứ được coi là bằng chứng chắc chắn nhất lại có thể đẩy một người vô tội đến sát bờ vực bị kết án.

Công nghệ kỹ thuật số tham chiến tại Trung Đông

Công nghệ kỹ thuật số tham chiến tại Trung Đông

Khi công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) và các công cụ kỹ thuật số ngày càng được sử dụng nhiều trong hoạt động quân sự, chiến sự giữa Mỹ, Israel và Iran cho thấy cách thức tiến hành chiến tranh đang thay đổi nhanh chóng. Khi dữ liệu trở thành mục tiêu và AI trở thành công cụ ra quyết định, ranh giới giữa chiến tranh truyền thống và chiến tranh công nghệ cao gần như bị xóa nhòa.

AI tái định nghĩa ưu thế quân sự?

AI tái định nghĩa ưu thế quân sự?

Mới đây, một công ty công nghệ quốc phòng Trung Quốc tuyên bố hệ thống AI của họ đã phát hiện tín hiệu từ máy bay ném bom tàng hình B-2 của Mỹ và dấu hiệu huy động quân sự nhiều tuần trước khi cuộc xung đột với Iran leo thang.

Tên lửa bí ẩn từ vũ trụ của Israel

Tên lửa bí ẩn từ vũ trụ của Israel

Việc Israel sử dụng tên lửa Blue Sparrow đã thu hút sự chú ý toàn cầu vì quỹ đạo bay bất thường, tốc độ cao và khả năng tấn công các vị trí được phòng thủ kiên cố mà không cần nhiều cảnh báo.

Vụ rò rỉ hơn 16 tỷ mật khẩu lớn nhất lịch sử

Vụ rò rỉ hơn 16 tỷ mật khẩu lớn nhất lịch sử

Hơn 16 tỷ mật khẩu và thông tin đăng nhập bị phơi bày trên không gian mạng đã tạo ra cú sốc lớn đối với giới an ninh toàn cầu. Vượt ra ngoài con số kỷ lục, vụ rò rỉ đã phơi lộ một thực tế đáng lo ngại: các lỗ hổng an ninh đang âm thầm kết nối, và chuyển hóa thành mối đe dọa có tính hệ thống.

Cuộc chiến quyền lực kỹ thuật số

Cuộc chiến quyền lực kỹ thuật số

Việc kiểm soát các tuyến cáp quang ngầm dưới biển, huyết mạch của mạng Internet toàn cầu, đã trở thành chiến tuyến mới trong cuộc chiến giành quyền lực kỹ thuật số. Trong các vùng biển tranh chấp, sức mạnh thường được coi là một màn trình diễn.

ChatGPT - vũ khí của nữ sát thủ

ChatGPT - vũ khí của nữ sát thủ

Một phụ nữ 21 tuổi ở Hàn Quốc vừa bị cáo buộc đã sử dụng phần mềm ChatGPT để giúp trả lời các câu hỏi khi cô ta lên kế hoạch cho một loạt vụ giết người khiến hai người đàn ông thiệt mạng và một người khác bất tỉnh trong giây lát.