Saturday, 31 January 2015

Phương pháp mới chế tạo động cơ đốt trong siêu nhỏ sử dụng hydro và oxy, vẫn còn nhiều thách thức

Nếu bạn muốn chế tạo cái gì đó giống như một chiếc xe hơi có kích thước bằng đầu viên pin, hoặc một chiếc máy bơm siêu nhỏ dùng trong y học, bạn cần phải có 1 động cơ ở kích thước siêu nhỏ tương ứng. Một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Twente ở Hà Lan, Viện hàn lâm khoa học Nga, và trường đại học Freiburg ở Đức đã phát triển một động cơ kích thước siêu nhỏ hoạt động bằng cách đốt cháy Hidro và Oxy. Tuy nhiên, 1 vấn để nhỏ nảy sinh ở đây là: Họ không chắc nó có hoạt động hay không.

Chế tạo một động cơ siêu nhỏ đồng nghĩa với việc tạo nên 1 hệ thống cung cấp năng lượng cũng có kích thước nhỏ tương ứng. Với sự phát triển của công nghệ nano hiện nay, hy vọng trên hoàn toàn có thể được thực hiện. Động cơ siêu nhỏ có giá thành sản xuất rẻ hơn so với bình thường và những cỗ máy nano này có thể làm được những điều mà động cơ lớn không thể làm được. Hơn nữa, động cơ nhỏ còn có thể hỗ trợ những động cơ lớn hoạt động hiệu quả hơn. Tuy nhiên, quá trình chế tạo động cơ siêu nhỏ, mạnh mẽ và vận hành nhanh vấp phải nhiều khó khăn so với dự tính ban đầu của các nhà khoa học.

Rào cản chính để chế tạo một mô tơ hoặc bộ truyền động chính là quá trình chuyển đổi năng lượng. Trên mặt lý thuyết, việc tạo ra một động cơ siêu nhỏ dưới hình thức động cơ điện là điều không khó, nhưng thách thức ở đây là tạo ra đủ dòng điện có thể hoạt động một cách hữu ích.

Điều này chính là vấn đề về kích thước. Động cơ điện càng nhỏ tạo ra năng lượng ít và công suất cũng vì thế mà ít hơn. Động cơ đốt trong siêu nhỏ cũng mắc phải vấn đề tương tự, thậm chí là tệ hơn. Động cơ đốt trong đòi hỏi phải có không gian đủ lớn cho buồng đốt. Nếu buồng đốt có kích thước quá nhỏ, nhiệt năng sinh ra sẽ nhanh chóng mất đi trước khi được chuyển hóa thành cơ năng. Mặc dù các nhà nghiên cứu có thể sử dụng một số biện pháp thay thế khác như polymer điện hóa hoặc động cơ hóa học. Dù vậy, các tùy chọn thay thế trên đều bị giới hạn về chức năng cũng như thời gian hoạt động quá chậm.

Gần đây, các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp chế tạo động cơ mới - một động cơ siêu nhỏ với kích thước 100x100x5 micro mét. Động cơ trên được chế tạo từ những mảnh cắt từ màng polymer dày 530 micro mét. Thế hệ động cơ mới dùng các điện cực để điện phân nước thành hidro và oxy chứa trong buồng đốt của động cơ. Như ta đã biết, khi 2 chất khi trên được trộn với nhau theo 1 tỷ lệ thích hợp, phản ứng hóa học xảy ra dưới dạng nổ. Nếu làm được như vậy, công sinh ra từ vụ nổ sẽ truyền lực đẩy tới piston và động cơ được vận hành.


Đây là 1 giả thuyết hoàn toàn tốt và hợp lý. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu vẫn không thể chắc chắn rằng động cơ sẽ vận hành như ý muốn hay không? Họ vẫn đang lúng túng về cụ thể động cơ sẽ hoạt động như thế nào? Hơn nữa, phương pháp tạo ra hỗn hợp khí đúng tỷ lệ và phát nổ đúng thời điểm vẫn là vấn đề các nhà khoa học phải tiếp tục giải quyết. Đây được ví như "nghịch lý ong vò vẽ" nổi tiếng: toán học cho rằng ong vò vẽ không thể bay, nhưng thực tế nó vẫn bay.

Mặc dù bí ẩn vẫn chưa được giải quyết triệt để, nhưng các nhà khoa học nghĩ rằng hoàn toàn có thể tạo ra 1 buồng đốt kích thước 200 nano mét nhằm thực hiện phản ứng đốt nhằm sinh công cho động cơ. Đồng thời, buồng đốt có khả năng ngăn chặn nhiệt tỏa ra ngoài nhằm đảm bảo nhiệt năng sẽ được chuyển đổi hoàn toàn thành cơ năng. Các nhà khoa học cho rằng dù đây là 1 nghịch lý, nhưng hoàn toàn có thể thực hiện được.

Với hy vọng một ngày nào đó có thể chế tạo thành công loại động cơ nói trên, chúng ta có quyền hy vọng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung và công nghệ nano nói riêng, chúng ta có thể chứng kiến được những ứng dụng hữu ích đối với con người dựa vào loại động cơ siêu nhỏ này trong 1 tương lai không xa.

Theo Gizmag, Nature

Ý tưởng chế tạo thiết bị đeo tay giúp con người học vẽ


Nhà thiết kế, kỹ sư Saurabh Datta tại Viện thiết kế tương tác Copenhagen vừa giới thiệu ý tưởng chế tạo các thiết bị dạng cánh tay robot có khả năng điều khiển chuyển động của tay người dùng dựa theo các phản hồi haptic(cảm giác xúc giác). Bằng cách này, các cỗ máy có thể "dạy" con người đánh đàn piano, vẽ tranh, viết chữ,… hoặc thêm nhiều kỹ năng khác. Ý tưởng này có thể sẽ góp phần định hình cách mà con người tương tác với máy móc trong tương lai không xa.

Trước đây, Datta đã nghiên cứu nguyên tắc hoạt động của chiếc găng tay dạy đánh đàn piano. Khi đó, ông tự hỏi rằng: Nếu chúng ta tạo ra thêm nhiều cỗ máy trong cuộc sống, nó có thể giúp chúng ta cải thiện một số kỹ năng nhất định bằng cách xây dựng bộ nhớ cơ bắp. Thí dụ, giáo viên chính là một "cỗ máy" đã dạy vẽ cho bạn bằng cách cầm tay bạn và buộc nó phải thực hiện một số chuyển động. Khi các động tác được lặp đi lặp lại trong thời gian đủ lâu, cuối cùng thì bàn tay của bạn cũng tự "nhớ được" cách làm những tác vụ đó. Từ những ý nghĩ đó, Datta bắt đầu phát triển dự án Forced Finger, sử dụng các phản hồi haptic để điều khiển chuyển động của ngón tay. Một thiết bị đeo vào bàn tay, trong đó có tích hợp các đòn bẩy bắt ngón tay nâng lên hạ xuống trên những phím đàn.
Bằng cách tương tự, Datta đã phác thảo nên nguyên mẫu đầu tiên của thiết bị dạy vẽ. Dù đây chỉ mới là những mô hình đầu tiên và chưa chắc sẽ được thương mại hóa rộng rãi, nhưng Datta cho rằng ý tưởng của ông đã góp phần định hình cách mà con người và những cỗ máy tương tác với nhau trong tương lai. Ông chia sẻ: "Mục tiêu của hệ thống và phần mềm này là hiểu được cách con người thỏa thuận với những cỗ máy để cùng thực hiện một mục tiêu chung dì mỗi bên đều có bối cảnh khác nhau. Điều này sẽ trả lời được câu hỏi làm thể nào để con người và máy móc có thể bổ sung cho nhau."
Dù vậy, một số ý kiến đã tỏ ra không tán đồng ý tưởng của Datta. Người ta cho rằng những cỗ máy của Datta đã bỏ qua vai trò của con người và thậm chí là một phương pháp cực đoan, vô tình khiến con người luôn lệ thuộc và bị kiểm soát bởi máy móc. Một số nhà thiết kế cũng chỉ ra rằng hầu hết mọi người đều cảm thấy không thoải mái khi bị điều khiển hoàn toàn bởi máy móc. Khi đó họ sẽ chiến đấu chống lại những lực phản hồi haptic, điều chỉnh vị trí của cổ tay và bàn tay để khiến họ dễ chịu hơn. Trong một thử nghiệm khác, Datta đã bắt thiết bị ghi lại chuyển động tay của con người và sau đó lặp đi lặp lại để buộc tạo ra các lực phản hồi. Điều này có vẻ triển vọng hơn khi mà con người mới là trung tâm và các cỗ máy sẽ có vai trò như một công cụ hỗ trợ được "dạy" bởi con người.

Trong thời gian tới, Datta muốn sử dụng các nghiên cứu của ông để xây dựng nên một phương pháp thiết kế tương tác haptic. Theo ông, chúng ta đang sống trong thời kỳ mà máy móc đang dần thay mặt chúng ta đưa ra các quyết định. Trò chơi giành quyền kiểm soát này đã được thể hiện rõ qua những chiếc xe tự hành. Trên thực tế, công nghệ chỉ nên là một công cụ hỗ trợ chứ không thể hoàn toàn thay thế được con người. Do đó, cách tiếp cận của Datta có thể giúp nhiều nhà phát triển khác hiểu được mối quan hệ vật lý giữa con người và máy móc nhằm đưa ra quyết định thiết kế đúng đắn trong tương lai.
Tham khảo WiredDattasaurabh

Friday, 30 January 2015

NASA tiết lộ thiết kế mới nhất của tàu vũ trụ Warp Drive có thể đạt vận tốc nhanh hơn ánh sáng

Hồi năm 2012, Harold White, nhà vật lý học làm việc tại NASA, từng tiết lộ thông tin về dự án phát triển tàu không gian sử dụng động cơ Warp Drive chuyển động bằng cách làm biến dạng không gian nhằm đạt được vận tốc nhanh hơn cả ánh sáng. Và mới đây, đội ngũ nghiên cứu của White cùng các nhà thiết kế đã chính thức công bố những hình ảnh cụ thể của con tàu không gian mà theo ông, có thể bay đến hệ thống sao Alpha Centauri cách Trái Đất 4,3 năm ánh sáng chỉ trong thời gian 2 tuần.

Theo chia sẻ của White, ý tưởng tàu không gian dựa trên lý thuyết làm biến dạng không - thời gian do nhà vật lý học Miguel Alcubierre đề xuất vào năm 1994. Theo lý thuyết này, một thiết bị mang tên Warp Drive có nhiệm vụ tạo ra từ trường mang năng lượng âm nhằm làm thời gian - không gian ở cả phía trước và phía sau con tàu bị nén lại hoặc giãn ra, từ đó tạo nên một cái bọt. Và con tàu không gian sẽ cưỡi trên cái bọt như đang lướt sóng trong vũ trụ. Quá trình này mô phỏng lại diễn biến của vụ nổ Big Bang khiến cho vật chất di chuyển với tốc độ nhanh hơn cả ánh sáng.
Nhà vật lý lý thuyết người Mỹ Michio Kaku gọi mô hình của Alcubierre chính là "hộ chiếu để đi vào không gian". Nếu thành công, Warp Drive có thể uốn cong thời gian và không gian, mở ra triển vọng thực hiện những chuyến du hành liên sao giúp con người khám phá vũ trụ dễ dàng hơn. Theo ước tính của White, con tàu có thể bay đến hệ thống sao đôi Alpha Centauri trong vòng 2 tuần mặc dù cách Trái Đất tới hơn 4,3 năm ánh sáng. Về cơ bản, dù con tàu không sử dụng động cơ phản lực, nhưng phi hành gia bên trong con tàu vẫn cảm nhận được sự chuyển động mặc dù không hề có gia tốc được tạo ra.

White cho biết: "Nên nhớ rằng, không một vật thể cục bộ nào có thể vượt quá vận tốc ánh sáng, nhưng không gian thì có thể có giãn ra hoặc co lại ở bất cứ tốc độ nào. Dù vậy, không - thời gian thật sự "cứng", do đó, để tạo nên sự co giãn đủ để đưa con tàu chúng ta di chuyển liên hành tinh cần phải dùng một nguồn năng lượng rất lớn. Tuy nhiên, dựa trên phân tích của tôi trong suốt 18 tháng qua, chìa khóa của vấn đề nằm ở cấu trúc hình học của hệ thống Warp Drive."
Ông tiết lộ thêm rằng: "Tôi chợt nhận ra rằng nếu bạn tạo nên một chiếc vòng có hình dạng như bánh donut bao quanh thân con tàu. Chuyển động dọc của chiếc vòng sẽ tạo ra lượng năng lượng âm cần thiết để hình thành nên cái bọt. Thiết kế nói trên có thể giảm đáng kế lượng năng lượng cần thiết và ý tưởng cũng tiến gần tới thực tế hơn." Theo White, mức năng lượng mà con tàu của ông sử dụng thậm chí còn ít hơn so với tàu vũ trụ Voyager 1.

Trong một thử nghiệm, nhóm nghiên cứu của White đã tạo nên mô hình chiếc vòng với các tụ điện trong phòng thí nghiệm và cung cấp điện thế lên tới hàng chục ngàn volt. Những gì mà nhóm nghiên cứu quan sát được chính là thế năng vô cùng lớn và chuyển động màu xanh tương tự như ánh đèn.

Cho tới hiện nay, những gì mà các nhà nghiên cứu tại NASA đạt được mới chỉ là những thí nghiệm dựa trên lý thuyết. Các nhà vật lý vẫn cần phải thực hiện nhiều nghiên cứu hơn nữa để các giả thuyết có thể tiệm cận với thực tế hơn. Dù vậy, hy vọng rằng nghiên cứu sẽ sớm đạt được thành công trong thực tế và giấc mơ khám phá vũ trụ của con người sẽ hoàn toàn khả thi trong tương lai.


Theo io9 (1), (2), NYTimes, Newscientist, BIN


Honda nâng cấp robot ASIMO: nhanh hơn và thông minh hơn



Honda vẫn đang liên tục nghiên cứu và phát triển thế hệ robot hình người ASIMO và họ đã bắt đầu đạt được những cột mốc quan trọng. Phiên bản mới nhất của ASIMO dù có hình dáng không thay đổi nhiều so với cách đây chừng hai năm, tuy nhiên nó lại được nâng cấp khá nhiều, bao gồm hai chân mới có thể đi được ở những địa hình gập ghềnh, đi lùi, và thậm chí là chạy ở tốc độ 6km/h. Đôi tay của ASIMO cũng được thiết kế lại, với độ mở tự do 13 độ, cho phép nó có thể cầm nắm các đồ vật mà không khiến nó bị bóp méo hay làm rơi.


Bên cạnh các nâng cấp về vật lý, Honda cũng làm việc cật lực để cải thiện trí thông minh nhân tạo của ASIMO. Chẳng hạn, ASIMO giờ đây có thể đi bộ vòng quanh mà không cần người hướng dẫn, có thể theo dõi các thói quen của con người và dự đoán kết quả. Ví dụ như nếu ASIMO thấy có ai đó có thể va chạm với hành lang, nó sẽ tự biết là nó phải tránh đường.

ASIMO cũng có thể nhận biết nhiều giọng nói và khuôn mặt từ đám đông, và xác định nhiều giọng nói khi nói cùng lúc. Ấn tượng hơn, giờ đây nó còn có thể giao tiếp bằng ngôn ngữ cử chỉ với đôi bàn tay đã được thiết kế lại. ​

Theo: EngadgetHONDA