Các nhà khoa học Nhật Bản phát triển “hệ thống điều khiển robot dựa trên máy tính lượng tử”

Chuyển đổi số - chuyển đổi xanh
01/09/2025 15:15
Các nhà nghiên cứu cho biết, hệ thống mới cho phép robot thế hệ tiếp theo di chuyển mượt mà và thực hiện các động tác phức tạp hơn.
aa
Các nhà khoa học Nhật Bản phát triển “hệ thống điều khiển robot dựa trên máy tính lượng tử”

Các nhà khoa học Nhật Bản, hợp tác cùng Fujitsu, vừa công bố một phương pháp đột phá giúp điều khiển tư thế robot hiệu quả bằng công nghệ máy tính lượng tử.

Nhóm nghiên cứu gồm các chuyên gia từ Đại học Công nghệ Shibaura (PGS. Takuya Otani - Khoa Khoa học và Kỹ thuật Hệ thống, Phòng thí nghiệm Hệ thống Robot Con người) và Đại học Waseda (GS. Atsuo Takanishi - Khoa Khoa học và Kỹ thuật).

Phương pháp mới này cho phép tính toán nhanh và chính xác “nghịch động học” - tức là tìm góc xoay của các khớp dựa trên vị trí mong muốn của bộ phận chấp hành cuối cho robot nhiều khớp, nhờ biểu diễn vị trí bằng qubit và tận dụng hiện tượng rối lượng tử.

Khi kiểm chứng trên trình mô phỏng lượng tử của Fujitsu, hệ thống mới giúp giảm tới 43% sai số và cần ít phép tính hơn so với phương pháp truyền thống. Hiệu quả của hiện tượng rối lượng tử cũng được xác nhận thông qua thử nghiệm trên máy tính lượng tử 64 qubit do Riken (viện nghiên cứu khoa học quốc gia Nhật Bản) và Fujitsu đồng phát triển.

Các nhà khoa học Nhật Bản phát triển “hệ thống điều khiển robot dựa trên máy tính lượng tử”

Cụ thể, khi biểu diễn hướng và vị trí của từng “mắt xích” robot bằng qubit, và mô phỏng ảnh hưởng của chuyển động khớp cha lên khớp con thông qua rối lượng tử, số lượng phép tính cần thiết giảm đáng kể so với phương pháp cổ điển.

Với sự tiến bộ nhanh chóng của máy tính lượng tử, công nghệ này hứa hẹn sẽ đóng góp lớn vào việc tạo ra thế hệ robot mới có khả năng điều khiển thời gian thực và thực hiện các thao tác phức tạp.

Bước đột phá lượng tử trong tính toán tư thế robot phức tạp

Trong điều khiển tư thế robot, tính toán nghịch động học đóng vai trò then chốt. Với robot nhiều khớp, số lượng tổ hợp góc có thể xảy ra là cực lớn, đòi hỏi phải lặp đi lặp lại phép tính để giảm sai lệch so với vị trí mục tiêu - điều này tạo ra khối lượng tính toán rất nặng.

Với mô hình toàn thân gồm 17 khớp (tương đương số khớp ở cơ thể người), số phép tính cần thiết quá khổng lồ để giải trực tiếp. Thông thường, các nhà nghiên cứu chỉ mô phỏng khoảng 7 khớp để giảm tải, nhưng điều này lại giới hạn độ mượt của chuyển động.

Trong nghiên cứu này, nhóm đã đề xuất một phương pháp mới kết hợp sức mạnh của máy tính lượng tử. Hướng và vị trí của từng bộ phận robot được biểu diễn bằng qubit, và động học thuận (tính vị trí từ góc khớp) được xử lý trên mạch lượng tử.

Tính toán nghịch động học vẫn được thực hiện trên máy tính cổ điển, tạo nên cách tiếp cận lai lượng tử cổ điển, giúp điều khiển tư thế robot hiệu quả hơn.

Rối lượng tử giúp tăng tốc và nâng độ chính xác

Nhờ đưa hiện tượng rối lượng tử vào mô phỏng, cấu trúc “khớp cha ảnh hưởng tự nhiên đến khớp con” được tái tạo trên mạch lượng tử.

Điều này giúp tăng tốc độ hội tụ và nâng độ chính xác của phép tính nghịch động học. Thử nghiệm còn cho thấy, các phép tính cho mô hình 17 khớp có thể hoàn tất trong khoảng 30 phút.

Ứng dụng tiềm năng cho robot hình người và robot đa khớp

Phương pháp này có thể mô tả tư thế robot nhiều khớp với ít qubit, nên hoàn toàn khả thi ngay cả trên các máy tính lượng tử quy mô trung bình hiện tại (NISQ).

Trong tương lai, công nghệ này có thể được ứng dụng vào điều khiển thời gian thực cho robot hình người, tay máy đa khớp, tránh va chạm, tối ưu năng lượng, và còn có thể nâng hiệu suất hơn nữa nếu kết hợp với các thuật toán lượng tử tiên tiến như biến đổi Fourier lượng tử.

Theo Robotics & Automation News

tudonghoangaynay.vn
tan-hoang-minh
Tin bài khác
COP31 tại Thổ Nhĩ Kỳ tập trung vào an ninh năng lượng và giao thông xanh

COP31 tại Thổ Nhĩ Kỳ tập trung vào an ninh năng lượng và giao thông xanh

Ngày 10/11, Hội nghị Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu lần thứ 31 (COP31) tại Antalya, Thổ Nhĩ Kỳ bước sang ngày làm việc thứ hai, tập trung thảo luận về an ninh năng lượng, điện khí hóa và giao thông bền vững.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/11/2026: Tuổi Tuất vận trình khởi sắc, tuổi Thân cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/11/2026: Tuổi Tuất vận trình khởi sắc, tuổi Thân cần thận trọng

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 12/11/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Thị trường chứng khoán ngày 11/11: Áp lực bán lấn lướt, VIC và VHM gồng gánh VN Index

Thị trường chứng khoán ngày 11/11: Áp lực bán lấn lướt, VIC và VHM gồng gánh VN Index

VN Index kết phiên trong sắc xanh với mức tăng 3,83 điểm, tuy nhiên diễn biến chung lại không mấy tích cực khi số mã giảm áp đảo và thanh khoản hụt hơi. Riêng VIC và VHM đóng góp xấp xỉ 9 điểm cho chỉ số, cho thấy thị trường vẫn đang phải trông chờ vào nhóm cổ phiếu trụ để duy trì đà hồi phục.
Yêu cầu then chốt trong các đợt dừng bảo dưỡng nhà máy

Yêu cầu then chốt trong các đợt dừng bảo dưỡng nhà máy

Trong các đợt dừng hoạt động để bảo dưỡng, nhà máy thường có nhiều thay đổi về nhân sự, thiết bị, hệ thống cảnh báo và tuyến đường di chuyển. Sự tham gia đồng thời của chủ đầu tư, nhiều nhà thầu và lực lượng ứng phó bên ngoài khiến công tác xử lý tình huống khẩn cấp trở nên phức tạp hơn. Vì vậy, kế hoạch ứng phó không thể chỉ dựa trên quy trình vận hành thông thường mà cần được điều chỉnh theo đúng trạng thái thực tế của nhà máy.
Yamaha và Honda mở rộng dây chuyền sản xuất xe máy điện tại Việt Nam

Yamaha và Honda mở rộng dây chuyền sản xuất xe máy điện tại Việt Nam

Tối ưu hóa khung gầm và hệ truyền động điện, Yamaha và Honda chọn Việt Nam làm trung tâm sản xuất xe máy điện chiến lược để cung ứng cho thị trường toàn cầu.
Đạo pháp trong kỷ nguyên số từ “chùa ảo” đến cơ hội nhập thế và chuyển hoá

Đạo pháp trong kỷ nguyên số từ “chùa ảo” đến cơ hội nhập thế và chuyển hoá

Sự xuất hiện của các phần mềm mô phỏng không gian chùa chiền, những buổi giảng pháp trực tuyến và các hình thức thực hành tâm linh trên mạng đang làm nảy sinh nhiều câu hỏi. Công nghệ giúp Phật pháp đến gần hơn với con người, hay khiến việc tu tập bị giản lược thành những thao tác trên màn hình? “Tu online” là một hình thức tiếp cận mới, hay là sự thay thế không thể có cho sinh hoạt tại cơ sở tu học?
Tích hợp robot giúp doanh nghiệp sản xuất quy mô vừa nâng cao độ chính xác

Tích hợp robot giúp doanh nghiệp sản xuất quy mô vừa nâng cao độ chính xác

Những tiến bộ trong tích hợp robot và sản xuất tự động đang giúp các doanh nghiệp quy mô vừa và nhỏ tiếp cận công nghệ tiên tiến, nâng cao hiệu quả vận hành và tăng khả năng cạnh tranh.
Tối ưu hóa quỹ đạo bay của UAV dạng quadcopter sử dụng thuật toán A cải tiến với chiến lược heuristic thích ứng

Tối ưu hóa quỹ đạo bay của UAV dạng quadcopter sử dụng thuật toán A cải tiến với chiến lược heuristic thích ứng

Nghiên cứu này đề xuất giải pháp lập kế hoạch quỹ đạo toàn cục cho UAV bốn cánh quạt (Quadcopter), nhằm tối ưu hóa thời gian thực hiện, giảm số lượng nút cần mở rộng, đồng thời bảo đảm tính khả thi và an toàn của nhiệm vụ bay.
Nhận định phiên giao dịch ngày 11/11: Chưa nên sử dụng đòn bẩy cao

Nhận định phiên giao dịch ngày 11/11: Chưa nên sử dụng đòn bẩy cao

VN-Index phục hồi mạnh trong phiên 10/11, tăng gần 29 điểm và tiến sát vùng kháng cự 1.750-1.760 điểm. Tuy nhiên, áp lực chốt lời ngắn hạn có thể gia tăng sau nhịp tăng mạnh, khiến thị trường xuất hiện những đợt rung lắc. Nhà đầu tư được khuyến nghị duy trì tỷ trọng cổ phiếu hợp lý, tận dụng các nhịp điều chỉnh để giải ngân từng phần và chưa nên sử dụng đòn bẩy cao.
Gỡ điểm nghẽn năng lượng, tạo động lực tăng trưởng hai con số

Gỡ điểm nghẽn năng lượng, tạo động lực tăng trưởng hai con số

Mục tiêu tăng trưởng GDP từ 10%/năm trở lên đặt ra yêu cầu cấp thiết về bảo đảm nguồn cung năng lượng ổn định, an toàn và bền vững. Dù vượt qua nhiều cú sốc trong năm 2026, Việt Nam vẫn cần tháo gỡ những điểm nghẽn về nguồn cung, dự trữ, hạ tầng và đầu tư để đáp ứng nhu cầu phát triển trong giai đoạn tới.
master