Nghiên cứu chim bay để chế tạo phi công robot

Trong những khu rừng rậm, chim vẫn có thể bay nhanh, luồn lách chính xác giữa vô số thân cây, nhánh cây và khoảng trống thay đổi liên tục trên đường di chuyển. Khả năng này khiến các nhà khoa học đặt câu hỏi về cách chim quan sát chướng ngại vật, lựa chọn hướng bay và kiểm soát cơ thể trong môi trường phức tạp. Từ câu hỏi đó, một nghiên cứu mới được triển khai nhằm tìm hiểu cơ chế bay tự nhiên, đồng thời mở đường cho việc chế tạo các phi công robot tự động điều khiển thiết bị bay. Nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Harvard, Mỹ, đã gắn những camera tí hon lên đầu các con chim bồ câu tham gia thí nghiệm. Những thiết bị nhỏ này ghi lại hình ảnh trong suốt quá trình chim bay qua các khu rừng nhân tạo do con người thiết lập. Dữ liệu thu được giúp tái tạo cách mắt chim nhận biết chướng ngại vật, đánh giá khoảng trống và điều chỉnh đường bay giữa một không gian giống mê cung. Các nhà nghiên cứu không chỉ quan sát những chuyển động lớn của chim, mà còn chú ý đến từng thay đổi nhỏ ở phần đầu trong lúc chúng định hướng. Một cú xoay đầu rất nhẹ cũng có thể mở rộng tầm nhìn, giúp chim thu thập thêm thông tin về không gian phía trước và hai bên. Cách xử lý hình ảnh nhanh, liên tục này được xem là chìa khóa giúp chim duy trì tốc độ mà vẫn tránh va chạm hiệu quả. Tiến sĩ Huai Ti Lin, người lãnh đạo nhóm nghiên cứu, cho rằng kết quả có thể hữu ích cho các phi công khi tự đánh giá đường bay và kiểm soát phương tiện từ xa. Thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào bản đồ chi tiết, hệ thống tương lai có thể học cách nhận diện môi trường trực tiếp từ hình ảnh khi phương tiện đang chuyển động. Ý tưởng này đặc biệt đáng chú ý trong những khu vực mà vật cản khó dự đoán hoặc thay đổi nhanh chóng theo từng vị trí. Chim bồ câu được lựa chọn vì chúng sở hữu khả năng quan sát toàn cảnh vào khoảng 300 độ, phạm vi rộng hơn đáng kể so với tầm nhìn thông thường của con người. Đôi mắt của chúng có thể đảo rất nhanh, hỗ trợ việc nhận biết các hướng khác nhau mà không cần dừng bay hoặc thay đổi quỹ đạo quá nhiều. Khi kết hợp với những chuyển động nhỏ của đầu, đặc điểm này tạo nên một hệ thống quan sát linh hoạt, phù hợp môi trường nhiều vật cản. Trong các khu rừng nhân tạo, những con chim được huấn luyện bay qua mạng lưới chướng ngại vật có cấu trúc phức tạp. Môi trường thử nghiệm mô phỏng tình huống các đường bay bị che khuất, khoảng trống không đồng đều và nhiều lựa chọn hướng đi xuất hiện cùng lúc. Qua từng lượt bay, camera cung cấp dữ liệu để nhóm nghiên cứu so sánh chuyển động của chim với vị trí vật cản và kết quả định hướng. Bản báo cáo cho thấy chim thường lựa chọn những tuyến đường ngắn nhất bằng cách bay theo các đường thẳng giữa những điểm có thể đi qua. Lựa chọn này giúp chúng tiết kiệm năng lượng, đồng thời rút ngắn thời gian hoạt động trong môi trường đòi hỏi nhiều lần điều chỉnh hướng. Đáng chú ý, dù khu rừng nhân tạo được bố trí phức tạp như một mê cung, chim vẫn có thể bay ra theo hướng chính xác khi tìm được lối thoát. Thành quả nghiên cứu được công bố tại Hội nghị sinh học thực nghiệm thường niên ở Glasgow, thu hút sự quan tâm vì liên quan trực tiếp đến công nghệ bay tự động. Trong tương lai, phi công robot hoặc máy bay không người lái có thể chỉ cần nhận tọa độ điểm đến, sau đó tự tìm đường mà không cần được cung cấp toàn bộ chi tiết chướng ngại vật. Cách tiếp cận lấy cảm hứng từ chim này hứa hẹn tạo ra thiết bị bay linh hoạt hơn, phản ứng nhanh hơn và thích nghi tốt hơn với những không gian phức tạp.