Robot giúp việc nhà: Mấu chốt ở công nghệ pin hơn là AI

Ở nhiều gia đình, robot đã bắt đầu giúp dọn dẹp, nấu nướng và xử lý những công việc "không tên". Tại các bệnh viện và chốn công sở, robot cũng xuất hiện ngày càng nhiều để đảm nhận những vai trò đòi hỏi tương tác có ý nghĩa với con người, chứ không chỉ thực hiện các thao tác tự động đơn giản. Nhưng vẫn có một giới hạn khó vượt qua ở đây.

Giới hạn lớn nhất của robot không phải trí tuệ, mà là pin. Phần lớn robot ngày nay chỉ hoạt động được trong thời gian khá ngắn trước khi buộc phải quay về trạm sạc. Các robot tối tân thường cũng chỉ hoạt động được khoảng 1-2 tiếng, rồi phải mất gần hai tiếng để sạc lại. Với thời gian biểu như vậy, robot giống một cỗ máy dành nửa thời gian ngồi chờ ở góc nhà hơn là một giúp việc thực thụ.

Dù phần mềm có tinh vi đến đâu, một cỗ máy liên tục phải quay về trạm sạc vẫn chưa thể trở thành người giúp việc đáng tin cậy cho gia đình. Chính thực tế đó buộc ngành robot phải tập trung vào những yếu tố cơ bản hơn, như mật độ năng lượng của pin (lượng năng lượng mà pin có thể lưu trữ so với trọng lượng hoặc thể tích) và khả năng sạc nhanh.

Có thể nói, mặc dù AI quyết định robot có thể làm gì, nhưng năng lượng mới là thứ quyết định liệu chúng có thực sự hữu ích trong đời sống hằng ngày hay không.

Sự phát triển của thị trường robot gia dụng

Thị trường robot gia dụng toàn cầu phát triển trước hết nhờ các thiết bị chuyên tự động hóa một tác vụ cụ thể.

Các báo cáo phân tích thị trường của Fortune Business Insights cho thấy robot hút bụi, cắt cỏ, lau cửa kính hay giám sát nhà cửa vẫn chiếm ưu thế hiện nay. Lý do rất dễ hiểu: chúng giải quyết những công việc lặp đi lặp lại, có giá thành không quá cao và phù hợp với không gian sống ngày càng nhỏ gọn và kết nối.

Song song với đó, thị trường cũng đang dịch chuyển sang những ứng dụng phức tạp hơn. Thế hệ robot mới bao gồm robot chăm sóc, bầu bạn (chẳng hạn nhắc uống thuốc hoặc trò chuyện với người cao tuổi) cùng các hệ thống thông minh kết hợp AI với cảm biến để theo dõi chất lượng không khí, giám sát camera phát hiện nguy cơ an ninh.

Một số startup còn đặt mục tiêu táo bạo hơn là phát triển robot hình người đa năng, có thể làm những việc như giặt đồ hoặc mang vác hàng hóa. Chúng không chỉ thực hiện thao tác cơ học, mà còn có khả năng nhận biết, học hỏi và tự đưa ra quyết định - ví dụ như thấy áo cotton có đồ bỏ quên trong túi sẽ lấy đồ ra và để chế độ giặt phù hợp - khiến chúng thông minh hơn rõ rệt so với thế hệ trước

Nhưng rốt cuộc, mức độ hữu dụng của chúng vẫn bị chi phối bởi thành phần hóa học của pin.

Khoảng cách giữa phần mềm và năng lượng

Sự chênh lệch giữa tốc độ phát triển của AI và tiến bộ trong công nghệ pin đang ngày càng rõ rệt.

Lấy ví dụ, robot Spot của Boston Dynamics, một trong những robot tiên tiến và được biết đến nhiều nhất trên thị trường, chỉ hoạt động được khoảng 90 phút trước khi cần sạc lại. Các mẫu robot hình người hướng tới thương mại hóa cũng đối mặt với giới hạn tương tự, chỉ hoạt động được từ 1,5 đến 4 tiếng sau mỗi lần sạc.

Nguyên nhân chính là do chuyển động vật lý tốn rất nhiều năng lượng. Điều này bộc lộ rõ trong bối cảnh gia dụng. Một robot hình người được mua về để xách giỏ quần áo hay lau dọn nhà không chỉ cần năng lượng để tính toán. Nó phải liên tục di chuyển, nâng/hạ và cảm nhận môi trường xung quanh thông qua cảm biến và bộ truyền động. Mỗi cử động nhỏ đều ngốn pin. Thực tế, động cơ ở tay và chân tiêu thụ năng lượng nhiều hơn rất nhiều so với "bộ não" máy tính của robot.

Nguyên tắc vật lý về khối lượng đặt ra một sự đánh đổi khá khắc nghiệt: gắn pin lớn hơn thì robot nặng hơn, mà nặng hơn thì lại cần nhiều năng lượng hơn chỉ để tự di chuyển. Chính điều này khiến việc kéo dài thời gian hoạt động trở nên cực kỳ khó khăn nếu không có đột phá căn bản trong cách chế tạo pin.

Công nghệ pin hiện tại vẫn đang giới hạn phạm vi hoạt động của robot. Chỉ khi có những bước tiến mới về pin trong tương lai, robot mới có thể vận hành hiệu quả như một trợ thủ đắc lực hằng ngày cho con người.

Những giới hạn của công nghệ pin hiện nay

Giống như điện thoại thông minh, xe điện hay thậm chí tàu ngầm, phần lớn robot ngày nay sử dụng pin lithium-ion. Đây là công nghệ đáng tin cậy, chi phí thấp, nhưng cũng có giới hạn rõ ràng: pin lithium‑ion không thể tích trữ đủ năng lượng cho một ngày làm việc dài mà vẫn giữ được trọng lượng nhẹ để robot di chuyển hiệu quả.

Dù tiện lợi và có chi phí hợp lý, công nghệ pin lithium‑ion thực tế chỉ tiến bộ khá chậm. Mật độ năng lượng có cải thiện trong hơn một thập kỷ qua, nhưng đó là những bước tiến nhỏ, mang tính tích lũy hơn là những cú nhảy vọt mang tính đột phá.

Ngay cả các cải tiến gần đây, như pin lithium‑ion chứa silicon đã xuất hiện trong nhiều thiết bị điện tử tiêu dùng, cũng chỉ giúp tăng mật độ năng lượng ở mức khiêm tốn, chưa đủ để làm thay đổi căn bản những giới hạn mà ngành robot đang đối mặt.

Với các gia đình, tuổi thọ pin mới là "điểm yếu chí tử" thực sự. Pin cũng giống con người – bị lão hóa đi theo thời gian. Mỗi chu kỳ sạc lại làm pin yếu đi một chút và việc sạc nhanh càng có thể khiến quá trình này diễn ra nhanh hơn. Đến một lúc nào đó, robot sẽ không còn đủ năng lượng để hoàn thành trọn vẹn những công việc được giao mà không phải dừng lại để sạc.

Chi phí thay pin cho một chiếc điện thoại thông minh nhỏ đã đủ khiến nhiều người phải đắn đo. Bây giờ hãy thử tưởng tượng chi phí thay pin cho một robot gia dụng với bộ pin lớn hơn gấp nhiều lần. Khi ấy, sự tiện lợi ban đầu rất dễ biến thành một khoản chi đáng kể – một chi phí ẩn mà người dùng thường chỉ nhận ra khi robot bắt đầu "đuối sức".

Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm nhiều hướng đi khác, như pin thể rắn hay pin natri-ion. Tuy nhiên, những công nghệ này vẫn chưa sẵn sàng cho sản xuất hàng loạt. Pin bán rắn và pin thể rắn được xem là bước tiếp theo, nhưng với robot, các công nghệ pin này vẫn đang ở giai đoạn đầu của thương mại hóa. Trong tương lai gần, tuổi thọ thực tế của robot vẫn sẽ bị giới hạn bởi phần cứng pin hiện có.

Đáng chú ý, động lực lớn nhất trong cuộc đua pin hiện nay đến từ khu vực Đông Á. Các công ty Hàn Quốc như Samsung SDI, các nhà sản xuất Nhật Bản như Toyota và Panasonic, hay các “ông lớn” pin Trung Quốc như CATL đều đang tìm cách vượt qua giới hạn của lithium-ion truyền thống.

Công nghệ pin thể rắn (thay thế chất điện phân lỏng bằng vật liệu rắn) đang thu hút được nhiều sự chú ý nhất. Về lý thuyết, công nghệ này giúp tăng độ an toàn, nâng mật độ năng lượng và rút ngắn thời gian sạc.

Samsung SDI cho biết mẫu pin thể rắn của họ đạt mật độ 900 watt-giờ/lít (Wh/L), cao hơn khoảng 40% so với pin thương mại hiện nay. Toyota cũng công bố pin thể rắn đầu tiên của hãng có thể tăng quãng đường di chuyển khoảng 20% và sạc trong chưa đầy 10 phút. Trung Quốc thì đẩy mạnh pin natri-ion, chẳng hạn CATL báo cáo pin natri-ion thế hệ đầu của hãng có thể sạc lên 80% trong vòng 15 phút.

Và chính ở đây, khoảng cách giữa những gì được nói trên mặt báo và những gì các gia đình thực sự trải nghiệm bắt đầu lộ rõ. Các công nghệ pin mới rõ ràng đầy tiềm năng, nhưng hiện vẫn còn khá đắt đỏ, khó sản xuất ổn định ở quy mô lớn, và trong một số trường hợp còn gặp vấn đề về độ bền sau nhiều chu kỳ sạc.

Nói cách khác, đột phá thì có thật, nhưng điểm nghẽn cũng không hề biến mất. Ít nhất trong giai đoạn này, robot gia dụng vẫn bị giới hạn không phải bởi trí tưởng tượng của phần mềm, mà bởi lượng năng lượng mà pin thực sự có thể cung cấp.

Hình đại diện: Olena - stock.adobe.com | Hình đầu trang: YanaIskayeva - stock.adobe.com

-----

Bài viết được đăng tải lại với sự cho phép của CafeF. Xem bài viết gốc tại đây.