TEDxPenn
Vijay Kumar: The future of flying robots
Vijay Kumar: Tương lai của những con robot bay
Filmed:
Readability: 4.9
1,780,679 views
Tại phòng thí nghiệm ở trường đại học Pennsylvania, Vijay Kumar và nhóm của mình đã tạo ra những robot bay tự động lấy cảm hứng từ loài ong mật. Bước đột phá mới đây nhất của họ là "Nông nghiệp chính xác", trong đó một nhóm các robot sẽ lập bản đồ, tái hiện và phân tích từng cây trồng và quả trong vườn để cung cấp thông tin thiết yếu cho nông dân nhằm cải thiện sản lượng và giúp quản lý nguồn nước hợp lý hơn.
Vijay Kumar - Roboticist
As the dean of the University of Pennsylvania's School of Engineering and Applied Science, Vijay Kumar studies the control and coordination of multi-robot formations. Full bio
As the dean of the University of Pennsylvania's School of Engineering and Applied Science, Vijay Kumar studies the control and coordination of multi-robot formations. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:13
In my lab, we build
autonomous aerial robots
autonomous aerial robots
0
1280
3656
Trong phòng thí nghiệm, chúng tôi chế tạo
những robot bay tự động
những robot bay tự động
00:16
like the one you see flying here.
1
4960
1880
như thiết bị bay mà bạn thấy ở đây.
00:20
Unlike the commercially available drones
that you can buy today,
that you can buy today,
2
8720
3696
Không như những máy bay không người lái
thương mại bạn có thể mua hiện nay,
thương mại bạn có thể mua hiện nay,
00:24
this robot doesn't have any GPS on board.
3
12440
2640
robot này không trang bị GPS.
00:28
So without GPS,
4
16160
1216
Vì không có GPS,
00:29
it's hard for robots like this
to determine their position.
to determine their position.
5
17400
3280
rất khó để những robot như thế này
xác định được vị trí của chúng.
xác định được vị trí của chúng.
00:34
This robot uses onboard sensors,
cameras and laser scanners,
cameras and laser scanners,
6
22240
4736
Robot này sử dụng các bộ cảm biến tích hợp,
máy quay và thiết bị quét laser,
máy quay và thiết bị quét laser,
00:39
to scan the environment.
7
27000
1696
để quét môi trường xung quanh.
00:40
It detects features from the environment,
8
28720
3056
Nó phát hiện ra những đặc điểm
của môi trường,
của môi trường,
00:43
and it determines where it is
relative to those features,
relative to those features,
9
31800
2736
và xác định vị trí tương đối của nó so với
những đặc điểm đó,
những đặc điểm đó,
00:46
using a method of triangulation.
10
34560
2136
bằng phương pháp đối chiếu tam giác.
00:48
And then it can assemble
all these features into a map,
all these features into a map,
11
36720
3456
Và sau đó nó có thể tập hợp
những đặc điểm đó lên trên bản đồ,
những đặc điểm đó lên trên bản đồ,
00:52
like you see behind me.
12
40200
1736
như cái các bạn thấy phía sau tôi.
00:53
And this map then allows the robot
to understand where the obstacles are
to understand where the obstacles are
13
41960
3936
Bản đồ này cho phép robot
biết được vị trí các chướng ngại vật
biết được vị trí các chướng ngại vật
00:57
and navigate in a collision-free manner.
14
45920
2720
và di chuyển mà không va vào chúng.
01:01
What I want to show you next
15
49160
2096
Điều tiếp theo tôi muốn chỉ cho các bạn
01:03
is a set of experiments
we did inside our laboratory,
we did inside our laboratory,
16
51280
3216
là một loạt các thí nghiệm mà chúng tôi
đã thực hiện trong phòng thí nghiệm,
đã thực hiện trong phòng thí nghiệm,
01:06
where this robot was able
to go for longer distances.
to go for longer distances.
17
54520
3480
nơi mà robot này có khả năng
xa hơn thế nữa,
xa hơn thế nữa,
01:10
So here you'll see, on the top right,
what the robot sees with the camera.
what the robot sees with the camera.
18
58400
5016
Ở đây các bạn sẽ thấy, góc trên bên phải
là những gì robot thấy qua camera.
là những gì robot thấy qua camera.
01:15
And on the main screen --
19
63440
1216
Và trên màn hình chính --
01:16
and of course this is sped up
by a factor of four --
by a factor of four --
20
64680
2456
hiển nhiên đây là hình ảnh
được tua nhanh 4 lần --
được tua nhanh 4 lần --
01:19
on the main screen you'll see
the map that it's building.
the map that it's building.
21
67160
2667
trên màn hình chính các bạn sẽ thấy
tấm bản đồ mà nó đang tạo ra.
tấm bản đồ mà nó đang tạo ra.
01:21
So this is a high-resolution map
of the corridor around our laboratory.
of the corridor around our laboratory.
22
69851
4285
Đây là một bản đồ có độ phân giải cao
của dãy hành lang quanh phòng thí nghiệm của chúng tôi.
của dãy hành lang quanh phòng thí nghiệm của chúng tôi.
01:26
And in a minute
you'll see it enter our lab,
you'll see it enter our lab,
23
74160
2336
Và sau đó quý vị sẽ thấy nó đi vào trong phòng thí nghiệm,
01:28
which is recognizable
by the clutter that you see.
by the clutter that you see.
24
76520
2856
nơi rất dễ nhận biết bởi
sự lộn xộn các bạn đang thấy.
sự lộn xộn các bạn đang thấy.
01:31
(Laughter)
25
79400
1016
(Cười)
01:32
But the main point I want to convey to you
26
80440
2007
Nhưng ý chính mà tôi muốn nói với các bạn
01:34
is that these robots are capable
of building high-resolution maps
of building high-resolution maps
27
82472
3584
đó là những robot này có khả năng vẽ
những tấm bản đồ có độ phân giải cao
những tấm bản đồ có độ phân giải cao
01:38
at five centimeters resolution,
28
86080
2496
với độ chính xác đến 5cm,
01:40
allowing somebody who is outside the lab,
or outside the building
or outside the building
29
88600
4176
điều đó cho phép ai đó ở ngoài phòng,
hoặc bên ngoài tòa nhà
hoặc bên ngoài tòa nhà
01:44
to deploy these
without actually going inside,
without actually going inside,
30
92800
3216
có thể biết được tường tận mọi thứ
mà không cần vào bên trong,
mà không cần vào bên trong,
01:48
and trying to infer
what happens inside the building.
what happens inside the building.
31
96040
3760
và cố sức suy đoán
điều gì xảy ra bên trong tòa nhà.
điều gì xảy ra bên trong tòa nhà.
01:52
Now there's one problem
with robots like this.
with robots like this.
32
100400
2240
Hiện nay có một vấn đề
với loại robot như thế này.
với loại robot như thế này.
01:55
The first problem is it's pretty big.
33
103600
2200
Vấn đề đầu tiên là nó tương đối lớn.
01:58
Because it's big, it's heavy.
34
106120
1680
Vì lớn, nên nó nặng.
02:00
And these robots consume
about 100 watts per pound.
about 100 watts per pound.
35
108640
3040
Và những robot thế này
tiêu thụ khoảng 100 watt mỗi pound.
tiêu thụ khoảng 100 watt mỗi pound.
02:04
And this makes for
a very short mission life.
a very short mission life.
36
112360
2280
Và điều đó rút ngắn tuổi thọ
hoạt động của chúng.
hoạt động của chúng.
02:08
The second problem
37
116000
1456
Vấn đề thứ hai
02:09
is that these robots have onboard sensors
that end up being very expensive --
that end up being very expensive --
38
117480
3896
là những robot này mang theo
những cảm biến rất đắt tiền --
những cảm biến rất đắt tiền --
02:13
a laser scanner, a camera
and the processors.
and the processors.
39
121400
3440
bộ quét laser, camera
và các bộ vi xử lý.
và các bộ vi xử lý.
02:17
That drives up the cost of this robot.
40
125280
3040
Điều này làm tăng giá thành của robot.
02:21
So we asked ourselves a question:
41
129440
2656
Vì thế chúng tôi tự hỏi:
02:24
what consumer product
can you buy in an electronics store
can you buy in an electronics store
42
132120
3776
sản phẩm nào chúng ta có thể mua
trong một cửa hàng điện tử
trong một cửa hàng điện tử
02:27
that is inexpensive, that's lightweight,
that has sensing onboard and computation?
that has sensing onboard and computation?
43
135920
6280
không mắc tiền lại nhẹ mà
có trang bị cảm biến và chức năng tính toán?
có trang bị cảm biến và chức năng tính toán?
02:36
And we invented the flying phone.
44
144080
2656
Và chúng tôi phát minh ra điện thoại bay.
02:38
(Laughter)
45
146760
1936
(Cười)
02:40
So this robot uses a Samsung Galaxy
smartphone that you can buy off the shelf,
smartphone that you can buy off the shelf,
46
148720
6176
Robot này sử dụng một smartphone
Samsung Galaxy mà ai cũng có thể mua ở cửa hàng,
Samsung Galaxy mà ai cũng có thể mua ở cửa hàng,
02:46
and all you need is an app that you
can download from our app store.
can download from our app store.
47
154920
4016
và tất cả những thứ bạn cần chỉ là một app
mà bạn có thể tải về từ app store.
mà bạn có thể tải về từ app store.
02:50
And you can see this robot
reading the letters, "TED" in this case,
reading the letters, "TED" in this case,
48
158960
4216
Và bạn thấy đấy, robot này
đang đọc chữ "TED",
đang đọc chữ "TED",
02:55
looking at the corners
of the "T" and the "E"
of the "T" and the "E"
49
163200
2936
nhìn vào góc của chữ "T" và "E"
02:58
and then triangulating off of that,
flying autonomously.
flying autonomously.
50
166160
3480
và sau đó dùng phép đối chiếu tam giác,
bay một cách tự động.
bay một cách tự động.
03:02
That joystick is just there
to make sure if the robot goes crazy,
to make sure if the robot goes crazy,
51
170720
3256
Cần điều khiển ở ngay kia để bảo đảm
nếu robot trở nên bất thường.
nếu robot trở nên bất thường.
03:06
Giuseppe can kill it.
52
174000
1416
Giuseppe có thể tiêu diệt nó.
03:07
(Laughter)
53
175440
1640
(Cười)
03:10
In addition to building
these small robots,
these small robots,
54
178920
3816
Bên cạnh việc chế tạo
những con robot nhỏ này,
những con robot nhỏ này,
03:14
we also experiment with aggressive
behaviors, like you see here.
behaviors, like you see here.
55
182760
4800
chúng tôi còn thực hiện thí nghiệm với các
động tác có phần dữ dội, như các bạn thấy đây.
động tác có phần dữ dội, như các bạn thấy đây.
03:19
So this robot is now traveling
at two to three meters per second,
at two to three meters per second,
56
187920
5296
Con robot này đang di chuyển với tốc độ
2-3 mét/giây,
2-3 mét/giây,
03:25
pitching and rolling aggressively
as it changes direction.
as it changes direction.
57
193240
3496
chao liệng và quay tròn liên tục
khi nó thay đổi hướng.
khi nó thay đổi hướng.
03:28
The main point is we can have
smaller robots that can go faster
smaller robots that can go faster
58
196760
4256
Điểm mấu chốt ở đây là chúng ta có thể có
những con robot chạy nhanh hơn
những con robot chạy nhanh hơn
03:33
and then travel in these
very unstructured environments.
very unstructured environments.
59
201040
2960
và di chuyển trong những môi trường
lộn xộn.
lộn xộn.
03:37
And in this next video,
60
205120
2056
Trong video tiếp theo này,
03:39
just like you see this bird, an eagle,
gracefully coordinating its wings,
gracefully coordinating its wings,
61
207200
5896
như bạn thấy con chim này, một con
đại bàng, phối hợp duyên dáng đôi cánh,
đại bàng, phối hợp duyên dáng đôi cánh,
03:45
its eyes and feet
to grab prey out of the water,
to grab prey out of the water,
62
213120
4296
mắt và chân để tóm lấy con mồi
ra khỏi mặt nước,
ra khỏi mặt nước,
03:49
our robot can go fishing, too.
63
217440
1896
robot của chúng tôi cũng có thể đi câu.
03:51
(Laughter)
64
219360
1496
(Cười)
03:52
In this case, this is a Philly cheesesteak
hoagie that it's grabbing out of thin air.
hoagie that it's grabbing out of thin air.
65
220880
4056
Trong trường hợp này, đây là một miếng sandwich Philly
mà nó tóm lấy bất ngờ từ trên không.
mà nó tóm lấy bất ngờ từ trên không.
03:56
(Laughter)
66
224960
2400
(Cười)
03:59
So you can see this robot
going at about three meters per second,
going at about three meters per second,
67
227680
3296
Thế nên bạn có thể thấy con robot này
đang di chuyển với tốc độ khoảng 3 mét/giây,
đang di chuyển với tốc độ khoảng 3 mét/giây,
04:03
which is faster than walking speed,
coordinating its arms, its claws
coordinating its arms, its claws
68
231000
5136
nhanh hơn tốc độ đi bộ, nó phối hợp tay,
móng vuốt,
móng vuốt,
04:08
and its flight with split-second timing
to achieve this maneuver.
to achieve this maneuver.
69
236160
4120
và khả năng bay của nó trong thời gian
tính bằng giây để thực hiện được động tác này.
tính bằng giây để thực hiện được động tác này.
04:14
In another experiment,
70
242120
1216
Trong một thí nghiệm khác,
04:15
I want to show you
how the robot adapts its flight
how the robot adapts its flight
71
243360
3656
tôi muốn cho các bạn thấy làm thế nào để
robot điều chỉnh cách bay
robot điều chỉnh cách bay
04:19
to control its suspended payload,
72
247040
2376
để kiểm soát gói hàng
treo bên dưới,
treo bên dưới,
04:21
whose length is actually larger
than the width of the window.
than the width of the window.
73
249440
3800
khi chiều dài của nó
lớn hơn độ rộng của cửa sổ.
lớn hơn độ rộng của cửa sổ.
04:25
So in order to accomplish this,
74
253680
1696
Để thực hiện được việc này,
04:27
it actually has to pitch
and adjust the altitude
and adjust the altitude
75
255400
3696
nó thật sự phải lao xuống,
điều chỉnh độ cao,
điều chỉnh độ cao,
04:31
and swing the payload through.
76
259120
2320
và đưa gói hàng qua.
04:38
But of course we want
to make these even smaller,
to make these even smaller,
77
266920
2296
Nhưng tất nhiên chúng tôi muốn làm
chúng nhỏ hơn nữa,
chúng nhỏ hơn nữa,
04:41
and we're inspired
in particular by honeybees.
in particular by honeybees.
78
269240
3016
và chúng tôi đã lấy cảm hứng
từ loài ong mật.
từ loài ong mật.
04:44
So if you look at honeybees,
and this is a slowed down video,
and this is a slowed down video,
79
272280
3256
Nếu các bạn quan sát loài ong mật,
và đây là một đoạn phim quay chậm
và đây là một đoạn phim quay chậm
04:47
they're so small,
the inertia is so lightweight --
the inertia is so lightweight --
80
275560
3720
chúng rất nhỏ,
lực quán tính rất nhỏ --
lực quán tính rất nhỏ --
04:51
(Laughter)
81
279960
1176
(Cười)
04:53
that they don't care --
they bounce off my hand, for example.
they bounce off my hand, for example.
82
281160
3536
đến mức chúng chẳng cần bận tâm --
chúng bay vụt ra khỏi tay tôi, ví dụ vậy.
chúng bay vụt ra khỏi tay tôi, ví dụ vậy.
04:56
This is a little robot
that mimics the honeybee behavior.
that mimics the honeybee behavior.
83
284720
3160
Đây là một con robot nhỏ bắt chước
hành vi của loài ong mật.
hành vi của loài ong mật.
05:00
And smaller is better,
84
288600
1216
Và càng nhỏ thì càng tốt,
05:01
because along with the small size
you get lower inertia.
you get lower inertia.
85
289840
3536
vì kích thước nhỏ mang đến cho bạn
lực quán tính nhỏ hơn.
lực quán tính nhỏ hơn.
05:05
Along with lower inertia --
86
293400
1536
Cùng với lực quán tính nhỏ hơn --
05:06
(Robot buzzing, laughter)
87
294960
2856
(Robot kêu vo vo, khán giả cười)
05:09
along with lower inertia,
you're resistant to collisions.
you're resistant to collisions.
88
297840
2816
cùng với lực quán tính nhỏ hơn,
các bạn có thể tăng sức bền khi va chạm.
các bạn có thể tăng sức bền khi va chạm.
05:12
And that makes you more robust.
89
300680
1720
Điều đó khiến bạn trở cứng cáp hơn.
05:15
So just like these honeybees,
we build small robots.
we build small robots.
90
303800
2656
Dựa trên những con ong mật này,
chúng tôi tạo ra những con robot nhỏ.
chúng tôi tạo ra những con robot nhỏ.
05:18
And this particular one
is only 25 grams in weight.
is only 25 grams in weight.
91
306480
3376
Và đây là một con đặc biệt
chỉ nặng 25 gram.
chỉ nặng 25 gram.
05:21
It consumes only six watts of power.
92
309880
2160
Nó chỉ tiêu thụ 6 watt năng lượng.
05:24
And it can travel
up to six meters per second.
up to six meters per second.
93
312440
2536
Và nó có thể di chuyển
với tốc độ lên tới 6 mét/giây.
với tốc độ lên tới 6 mét/giây.
05:27
So if I normalize that to its size,
94
315000
2336
Vậy nếu như căn tỉ lệ tốc độ
với kích thước của chúng,
với kích thước của chúng,
05:29
it's like a Boeing 787 traveling
ten times the speed of sound.
ten times the speed of sound.
95
317360
3640
nó giống như một chiếc Boeing 787 với
vận tốc gấp 10 lần vận tốc âm thanh.
vận tốc gấp 10 lần vận tốc âm thanh.
05:36
(Laughter)
96
324000
2096
(Cười)
05:38
And I want to show you an example.
97
326120
1920
Tôi muốn cho các bạn xem một ví dụ.
05:40
This is probably the first planned mid-air
collision, at one-twentieth normal speed.
collision, at one-twentieth normal speed.
98
328840
5256
Đây có lẽ là va chạm trên không có chủ đích đầu tiên, với tốc độ bằng 1/20 tốc độ thường
05:46
These are going at a relative speed
of two meters per second,
of two meters per second,
99
334120
2858
Chúng đang bay với tốc độ tương đối
là 2 mét/giây
là 2 mét/giây
05:49
and this illustrates the basic principle.
100
337002
2480
và điều này minh họa cho
một nguyên tắc cơ bản.
một nguyên tắc cơ bản.
05:52
The two-gram carbon fiber cage around it
prevents the propellers from entangling,
prevents the propellers from entangling,
101
340200
4976
Chiếc lồng nặng 2 gram bằng sợi carbon
giúp các cánh quạt không mắc vào nhau,
giúp các cánh quạt không mắc vào nhau,
05:57
but essentially the collision is absorbed
and the robot responds to the collisions.
and the robot responds to the collisions.
102
345200
5296
nhưng quan trọng là cú va chạm được nhận biết và robot phản ứng lại sự va chạm ấy.
06:02
And so small also means safe.
103
350520
2560
Thế nên nhỏ cũng đồng nghĩa với an toàn.
06:05
In my lab, as we developed these robots,
104
353400
2016
Trong phòng thí nghiệm,
khi chúng tôi phát triển loại robot này,
khi chúng tôi phát triển loại robot này,
06:07
we start off with these big robots
105
355440
1620
chúng tôi bắt đầu với những con robot lớn,
06:09
and then now we're down
to these small robots.
to these small robots.
106
357084
2812
và sau đó giảm kích thước xuống thành
những con robot nhỏ này.
những con robot nhỏ này.
06:11
And if you plot a histogram
of the number of Band-Aids we've ordered
of the number of Band-Aids we've ordered
107
359920
3456
Và nếu các bạn vẽ một biểu đồ về số lượng
băng cá nhân chúng tôi đã đặt mua
băng cá nhân chúng tôi đã đặt mua
06:15
in the past, that sort of tailed off now.
108
363400
2576
thì nó sẽ giảm xuống thế này.
06:18
Because these robots are really safe.
109
366000
1960
Bởi vì những con robot này rất an toàn.
06:20
The small size has some disadvantages,
110
368760
2456
Kích thước nhỏ có một số bất lợi,
06:23
and nature has found a number of ways
to compensate for these disadvantages.
to compensate for these disadvantages.
111
371240
4080
và tạo hóa đã tìm ra một số cách để
bù đắp cho những bất lợi ấy.
bù đắp cho những bất lợi ấy.
06:27
The basic idea is they aggregate
to form large groups, or swarms.
to form large groups, or swarms.
112
375960
4000
Ý tưởng cơ bản là chúng tập hợp lại thành
những nhóm lớn, hay bầy đàn.
những nhóm lớn, hay bầy đàn.
06:32
So, similarly, in our lab,
we try to create artificial robot swarms.
we try to create artificial robot swarms.
113
380320
3976
Tương tự như vậy, trong phòng thí nghiệm, chúng tôi cố gắng tạo ra những bầy robot nhân tạo.
06:36
And this is quite challenging
114
384320
1381
Và điều này khá cam go
06:37
because now you have to think
about networks of robots.
about networks of robots.
115
385725
3320
bởi vì lúc này bạn phải nghĩ đến
mạng lưới các robot.
mạng lưới các robot.
06:41
And within each robot,
116
389360
1296
Và bên trong mỗi con robot,
06:42
you have to think about the interplay
of sensing, communication, computation --
of sensing, communication, computation --
117
390680
5616
bạn phải nghĩ về sự tương tác
của cảm biến, thông tin, khả năng tính toán --
của cảm biến, thông tin, khả năng tính toán --
06:48
and this network then becomes
quite difficult to control and manage.
quite difficult to control and manage.
118
396320
4960
và hệ thống này trở nên khá khó
để kiểm soát và quản lý.
để kiểm soát và quản lý.
06:54
So from nature we take away
three organizing principles
three organizing principles
119
402160
3296
Thế nên, từ tự nhiên, chúng tôi
học được 3 nguyên tắc tổ chức
học được 3 nguyên tắc tổ chức
06:57
that essentially allow us
to develop our algorithms.
to develop our algorithms.
120
405480
3160
cần thiết để cho phép chúng tôi
phát triển thuật toán của mình.
phát triển thuật toán của mình.
07:01
The first idea is that robots
need to be aware of their neighbors.
need to be aware of their neighbors.
121
409640
4536
Ý tưởng đầu tiên là các robot cần phải
biết được những robot lân cận chúng.
biết được những robot lân cận chúng.
07:06
They need to be able to sense
and communicate with their neighbors.
and communicate with their neighbors.
122
414200
3440
Chúng cần phải có khả năng cảm nhận
và thông tin với các robot lân cận.
và thông tin với các robot lân cận.
07:10
So this video illustrates the basic idea.
123
418040
2656
Video này minh họa ý tưởng cơ bản này.
07:12
You have four robots --
124
420720
1296
Chúng tôi có 4 robot --
07:14
one of the robots has actually been
hijacked by a human operator, literally.
hijacked by a human operator, literally.
125
422040
4240
một trong số chúng bị kiểm soát bởi
một người điều khiển.
một người điều khiển.
07:19
But because the robots
interact with each other,
interact with each other,
126
427217
2239
Thế nhưng bởi vì các robot
tương tác với nhau,
tương tác với nhau,
07:21
they sense their neighbors,
127
429480
1656
chúng cảm nhận được nhau,
07:23
they essentially follow.
128
431160
1296
nên chúng di chuyển theo.
07:24
And here there's a single person
able to lead this network of followers.
able to lead this network of followers.
129
432480
5360
Và ở đây, có một người có khả năng dẫn dắt
mạng lưới các robot đi theo.
mạng lưới các robot đi theo.
07:32
So again, it's not because all the robots
know where they're supposed to go.
know where they're supposed to go.
130
440000
5056
Một lần nữa, không phải bởi vì tất cả
robot biết nơi chúng cần đi.
robot biết nơi chúng cần đi.
07:37
It's because they're just reacting
to the positions of their neighbors.
to the positions of their neighbors.
131
445080
4320
Nhưng là bởi vì chúng phản ứng lại vị trí
của những robot lân cận.
của những robot lân cận.
07:43
(Laughter)
132
451720
4120
(Cười)
07:48
So the next experiment illustrates
the second organizing principle.
the second organizing principle.
133
456280
5240
Thí nghiệm tiếp theo mô phỏng
nguyên tắc tổ chức thứ hai.
nguyên tắc tổ chức thứ hai.
07:54
And this principle has to do
with the principle of anonymity.
with the principle of anonymity.
134
462920
3800
Và nguyên tắc này vận hành theo
nguyên tắc nặc danh.
nguyên tắc nặc danh.
07:59
Here the key idea is that
135
467400
4296
Ý tưởng chính ở đây là
08:03
the robots are agnostic
to the identities of their neighbors.
to the identities of their neighbors.
136
471720
4240
những con robot không biết được danh tính
của những con lân cận chúng.
của những con lân cận chúng.
08:08
They're asked to form a circular shape,
137
476440
2616
Chúng được yêu cầu thiết lập một
vòng tròn,
vòng tròn,
08:11
and no matter how many robots
you introduce into the formation,
you introduce into the formation,
138
479080
3296
và bất kể bạn muốn có bao nhiêu con robot
cho việc thiết lập này,
cho việc thiết lập này,
08:14
or how many robots you pull out,
139
482400
2576
hay có bao nhiêu con robot bạn lấy ra,
08:17
each robot is simply
reacting to its neighbor.
reacting to its neighbor.
140
485000
3136
mỗi robot chỉ đơn thuần phản ứng lại với
những con lân cận.
những con lân cận.
08:20
It's aware of the fact that it needs
to form the circular shape,
to form the circular shape,
141
488160
4976
Nó biết rằng nó cần phải thiết lập
một vòng tròn,
một vòng tròn,
08:25
but collaborating with its neighbors
142
493160
1776
và cộng tác với những con robot kế cận nó
08:26
it forms the shape
without central coordination.
without central coordination.
143
494960
3720
để tạo hình mà không cần đến
sự điều phối trung tâm.
sự điều phối trung tâm.
08:31
Now if you put these ideas together,
144
499520
2416
Giờ đây nếu các bạn kết hợp
những ý tưởng đó lại,
những ý tưởng đó lại,
08:33
the third idea is that we
essentially give these robots
essentially give these robots
145
501960
3896
ý tưởng thứ ba là chúng tôi đưa
cho những con robot này
cho những con robot này
08:37
mathematical descriptions
of the shape they need to execute.
of the shape they need to execute.
146
505880
4296
những mô tả hình học của hình dạng
mà chúng cần thực hiện.
mà chúng cần thực hiện.
08:42
And these shapes can be varying
as a function of time,
as a function of time,
147
510200
3496
Và những hình dạng này có thể
thay đổi theo thời gian,
thay đổi theo thời gian,
08:45
and you'll see these robots
start from a circular formation,
start from a circular formation,
148
513720
4496
và các bạn sẽ thấy những con robot này
bắt đầu từ việc tạo thành một vòng tròn,
bắt đầu từ việc tạo thành một vòng tròn,
08:50
change into a rectangular formation,
stretch into a straight line,
stretch into a straight line,
149
518240
3256
rồi sau đó đổi thành hình tam giác,
kéo dài thành một đường thẳng,
kéo dài thành một đường thẳng,
08:53
back into an ellipse.
150
521520
1375
và trở lại hình ê-líp.
08:54
And they do this with the same
kind of split-second coordination
kind of split-second coordination
151
522919
3617
Và chúng làm điều này với cùng
một kiểu phối hợp tính theo giây
một kiểu phối hợp tính theo giây
08:58
that you see in natural swarms, in nature.
152
526560
3280
mà các bạn nhìn thấy ở những bầy đàn
trong tự nhiên.
trong tự nhiên.
09:03
So why work with swarms?
153
531080
2136
Tại sao phải nghiên cứu
những bầy đàn?
những bầy đàn?
09:05
Let me tell you about two applications
that we are very interested in.
that we are very interested in.
154
533240
4120
Để tôi kể cho các bạn nghe hai ứng dụng
mà chúng tôi đang rất quan tâm.
mà chúng tôi đang rất quan tâm.
09:10
The first one has to do with agriculture,
155
538160
2376
Đầu tiên là thứ liên quan đến nông nghiệp,
09:12
which is probably the biggest problem
that we're facing worldwide.
that we're facing worldwide.
156
540560
3360
có thể là một vấn đề lớn nhất mà
chúng ta đang đối mặt khắp thế giới.
chúng ta đang đối mặt khắp thế giới.
09:16
As you well know,
157
544760
1256
Như các bạn cũng biết,
09:18
one in every seven persons
in this earth is malnourished.
in this earth is malnourished.
158
546040
3520
trên trái đất, cứ 7 người thì có 1 người
bị suy dinh dưỡng.
bị suy dinh dưỡng.
09:21
Most of the land that we can cultivate
has already been cultivated.
has already been cultivated.
159
549920
3480
Hầu hết đất đai mà chúng ta có thể
trồng trọt đều đã được sử dụng.
trồng trọt đều đã được sử dụng.
09:25
And the efficiency of most systems
in the world is improving,
in the world is improving,
160
553960
3216
Và độ hiệu quả của hầu hết các hệ thống
trên thế giới đang được cải thiện,
trên thế giới đang được cải thiện,
09:29
but our production system
efficiency is actually declining.
efficiency is actually declining.
161
557200
3520
thế nhưng hiệu suất sản lượng thật sự
lại đi xuống.
lại đi xuống.
09:33
And that's mostly because of water
shortage, crop diseases, climate change
shortage, crop diseases, climate change
162
561080
4216
Và hầu hết là bởi việc thiếu nước,
bệnh cây trồng, biến đổi khí hậu
bệnh cây trồng, biến đổi khí hậu
09:37
and a couple of other things.
163
565320
1520
và một vài nguyên nhân khác.
09:39
So what can robots do?
164
567360
1480
Vậy các robot có thể làm được gì?
09:41
Well, we adopt an approach that's
called Precision Farming in the community.
called Precision Farming in the community.
165
569200
4616
À, chúng ta ứng dụng một phương pháp có
tên là Nông nghiệp Chính xác
trong cộng đồng.
tên là Nông nghiệp Chính xác
trong cộng đồng.
09:45
And the basic idea is that we fly
aerial robots through orchards,
aerial robots through orchards,
166
573840
5376
Ý tưởng cơ bản là chúng ta cho các robot
bay qua các vườn cây,
bay qua các vườn cây,
09:51
and then we build
precision models of individual plants.
precision models of individual plants.
167
579240
3120
và sau đó xây dựng những mô hình chính xác
của từng cây một.
của từng cây một.
09:54
So just like personalized medicine,
168
582829
1667
Giống như một loại thuốc được cá nhân hóa,
09:56
while you might imagine wanting
to treat every patient individually,
to treat every patient individually,
169
584520
4816
khi các bạn có thể tưởng tượng ra việc
chữa cho từng bệnh nhân một,
chữa cho từng bệnh nhân một,
10:01
what we'd like to do is build
models of individual plants
models of individual plants
170
589360
3696
thì điều chúng tôi muốn làm là tạo ra
mô hình của từng cây một,
mô hình của từng cây một,
10:05
and then tell the farmer
what kind of inputs every plant needs --
what kind of inputs every plant needs --
171
593080
4136
và sau đó cho người nông dân biết
nhu cầu của từng cây --
nhu cầu của từng cây --
10:09
the inputs in this case being water,
fertilizer and pesticide.
fertilizer and pesticide.
172
597240
4440
có thể là nước, phân bón,
hay thuốc trừ sâu.
hay thuốc trừ sâu.
10:14
Here you'll see robots
traveling through an apple orchard,
traveling through an apple orchard,
173
602640
3616
Ở đây, các bạn sẽ thấy những con robot
đang di chuyển qua một vườn táo
đang di chuyển qua một vườn táo
10:18
and in a minute you'll see
two of its companions
two of its companions
174
606280
2256
và trong 1 phút bạn sẽ thấy
2 người bạn của nó
2 người bạn của nó
10:20
doing the same thing on the left side.
175
608560
1810
cũng đang làm điều tương tự ở phía tay trái.
10:22
And what they're doing is essentially
building a map of the orchard.
building a map of the orchard.
176
610800
3656
Điều chúng đang làm là xây dựng
bản đồ của mảnh vườn.
bản đồ của mảnh vườn.
10:26
Within the map is a map
of every plant in this orchard.
of every plant in this orchard.
177
614480
2816
Và bên trong bản đồ đó là bản đồ của
từng cây trong vườn.
từng cây trong vườn.
10:29
(Robot buzzing)
178
617320
1656
(Tiếng robot kêu)
10:31
Let's see what those maps look like.
179
619000
1896
Hãy xem thử những bản đồ ấy
trông như thế nào.
trông như thế nào.
10:32
In the next video, you'll see the cameras
that are being used on this robot.
that are being used on this robot.
180
620920
4296
Ở video tiếp theo, các bạn sẽ thấy
các camera đang được robot sử dụng.
các camera đang được robot sử dụng.
10:37
On the top-left is essentially
a standard color camera.
a standard color camera.
181
625240
3240
Bên phía góc trái bên trên là
một camera màu chuẩn.
một camera màu chuẩn.
10:41
On the left-center is an infrared camera.
182
629640
3296
Góc trái, ở giữa là một camera hồng ngoại.
10:44
And on the bottom-left
is a thermal camera.
is a thermal camera.
183
632960
3776
Và góc trái dưới cùng là một camera nhiệt.
10:48
And on the main panel, you're seeing
a three-dimensional reconstruction
a three-dimensional reconstruction
184
636760
3336
Và trên màn hình chính,
các bạn đang thấy một cấu trúc 3D tái lập
các bạn đang thấy một cấu trúc 3D tái lập
10:52
of every tree in the orchard
as the sensors fly right past the trees.
as the sensors fly right past the trees.
185
640120
6120
mỗi cây trong vườn khi các cảm biến
bay ngang qua các cây.
bay ngang qua các cây.
10:59
Armed with information like this,
we can do several things.
we can do several things.
186
647640
4040
Khi được trang bị những thông tin thế này,
chúng ta có thể làm được nhiều thứ.
chúng ta có thể làm được nhiều thứ.
11:04
The first and possibly the most important
thing we can do is very simple:
thing we can do is very simple:
187
652200
4256
Đầu tiên và có thể là thứ quan trọng nhất
chúng ta có thể làm, rất đơn giản là
chúng ta có thể làm, rất đơn giản là
11:08
count the number of fruits on every tree.
188
656480
2440
đếm số lượng quả trên mỗi cây.
11:11
By doing this, you tell the farmer
how many fruits she has in every tree
how many fruits she has in every tree
189
659520
4536
Bằng cách này, chúng ta có thể cho người
nông dân biết số lượng trái trên từng cây,
nông dân biết số lượng trái trên từng cây,
11:16
and allow her to estimate
the yield in the orchard,
the yield in the orchard,
190
664080
4256
và cho phép họ ước tính
sản lượng của vườn,
sản lượng của vườn,
11:20
optimizing the production
chain downstream.
chain downstream.
191
668360
2840
tối ưu mạch sản xuất.
11:23
The second thing we can do
192
671640
1616
Điều thứ hai chúng ta có thể làm
11:25
is take models of plants, construct
three-dimensional reconstructions,
three-dimensional reconstructions,
193
673280
4496
là lấy mô hình của cây trồng,
thiết lập hình ảnh 3D,
thiết lập hình ảnh 3D,
11:29
and from that estimate the canopy size,
194
677800
2536
từ đó ước tính kích thước vòm lá,
11:32
and then correlate the canopy size
to the amount of leaf area on every plant.
to the amount of leaf area on every plant.
195
680360
3776
và độ tương quan giữa kích thước vòm lá
với diện tích lá của mỗi cây,
với diện tích lá của mỗi cây,
11:36
And this is called the leaf area index.
196
684160
2176
Cái này được gọi là chỉ số diện tích lá.
11:38
So if you know this leaf area index,
197
686360
1936
Nếu các bạn biết chỉ số diện tích lá,
11:40
you essentially have a measure of how much
photosynthesis is possible in every plant,
photosynthesis is possible in every plant,
198
688320
5456
về cơ bản bạn có thể tính được khả năng
quang hợp của mỗi cây,
quang hợp của mỗi cây,
11:45
which again tells you
how healthy each plant is.
how healthy each plant is.
199
693800
2880
từ đó bạn biết được sức khỏe của cây.
11:49
By combining visual
and infrared information,
and infrared information,
200
697520
4216
Bằng việc kết hợp thông tin hình ảnh
và hồng ngoại,
và hồng ngoại,
11:53
we can also compute indices such as NDVI.
201
701760
3296
chúng ta cũng có thể tính được
các chỉ số như NDVI.
các chỉ số như NDVI.
11:57
And in this particular case,
you can essentially see
you can essentially see
202
705080
2816
Và trong trường hợp cụ thể này,
bạn có thể thấy được rằng
bạn có thể thấy được rằng
11:59
there are some crops that are
not doing as well as other crops.
not doing as well as other crops.
203
707920
3016
có một số cây trồng hiện không phát triển tốt
như các cây khác.
như các cây khác.
12:02
This is easily discernible from imagery,
204
710960
4056
Điều này có thể dễ dàng nhận ra từ
các hình ảnh,
các hình ảnh,
12:07
not just visual imagery but combining
205
715040
2216
không chỉ là hình ảnh trực quan,
nhưng còn là kết hợp
nhưng còn là kết hợp
12:09
both visual imagery and infrared imagery.
206
717280
2776
của cả hình ảnh trực quan và
hình ảnh hồng ngoại.
hình ảnh hồng ngoại.
12:12
And then lastly,
207
720080
1336
Và cuối cùng,
12:13
one thing we're interested in doing is
detecting the early onset of chlorosis --
detecting the early onset of chlorosis --
208
721440
4016
có một thứ chúng tôi đang quan tâm là
việc phát hiện ra bệnh vàng lá giai đoạn đầu --
việc phát hiện ra bệnh vàng lá giai đoạn đầu --
12:17
and this is an orange tree --
209
725480
1496
và đây là một cây cam --
12:19
which is essentially seen
by yellowing of leaves.
by yellowing of leaves.
210
727000
2560
có thể nhận biết bởi độ vàng của lá.
12:21
But robots flying overhead
can easily spot this autonomously
can easily spot this autonomously
211
729880
3896
Tuy nhiên, các robot bay phía trên có thể
dễ dàng phát hiện ra chúng một cách tự động
dễ dàng phát hiện ra chúng một cách tự động
12:25
and then report to the farmer
that he or she has a problem
that he or she has a problem
212
733800
2936
và báo cho người nông dân rằng
họ đang gặp vấn đề
họ đang gặp vấn đề
12:28
in this section of the orchard.
213
736760
1520
ở khu vực này trong vườn cây.
12:30
Systems like this can really help,
214
738800
2696
Những hệ thống như thế này rất có ích,
12:33
and we're projecting yields
that can improve by about ten percent
that can improve by about ten percent
215
741520
5816
và chúng tôi đang hướng đến mục tiêu
có thể tăng năng suất khoảng 10%
có thể tăng năng suất khoảng 10%
12:39
and, more importantly, decrease
the amount of inputs such as water
the amount of inputs such as water
216
747360
3216
và, quan trọng hơn, là giảm
các chỉ số đầu vào, như lượng nước
các chỉ số đầu vào, như lượng nước
12:42
by 25 percent by using
aerial robot swarms.
aerial robot swarms.
217
750600
3280
xuống 25% bằng cách sử dụng
những đám robot bay.
những đám robot bay.
12:47
Lastly, I want you to applaud
the people who actually create the future,
the people who actually create the future,
218
755200
5736
Cuối cùng, tôi muốn các bạn hoan nghênh
những người đã thật sự tạo ra tương lai,
những người đã thật sự tạo ra tương lai,
12:52
Yash Mulgaonkar, Sikang Liu
and Giuseppe Loianno,
and Giuseppe Loianno,
219
760960
4920
Yash Mulgaonkar, Sikang Liu
và Giuseppe Loianno,
và Giuseppe Loianno,
12:57
who are responsible for the three
demonstrations that you saw.
demonstrations that you saw.
220
765920
3496
những người phụ trách cho
ba màn minh họa mà các bạn đã xem.
ba màn minh họa mà các bạn đã xem.
13:01
Thank you.
221
769440
1176
Cảm ơn.
13:02
(Applause)
222
770640
5920
(Vỗ tay)
ABOUT THE SPEAKER
Vijay Kumar - RoboticistAs the dean of the University of Pennsylvania's School of Engineering and Applied Science, Vijay Kumar studies the control and coordination of multi-robot formations.
Why you should listen
At the General Robotics, Automation, Sensing and Perception (GRASP) Lab at the University of Pennsylvania, flying quadrotor robots move together in eerie formation, tightening themselves into perfect battalions, even filling in the gap when one of their own drops out. You might have seen viral videos of the quads zipping around the netting-draped GRASP Lab (they juggle! they fly through a hula hoop!). Vijay Kumar headed this lab from 1998-2004. He's now the dean of the School of Engineering and Applied Science at the University of Pennsylvania in Philadelphia, where he continues his work in robotics, blending computer science and mechanical engineering to create the next generation of robotic wonders.
Vijay Kumar | Speaker | TED.com