Vật liệu mạch tích hợp có thể cảm nhận và phản ứng với tín hiệu đầu vào như lực cơ học. Ảnh : PSU
Khi ai đó vỗ vai bạn, các cơ quan cảm ứng có tổ chức trên da sẽ gửi một thông điệp đến não. Não sau đó sẽ xử lý thông tin và chỉ dẫn bạn nhìn sang trái hoặc phải theo hướng của người vỗ. Giờ đây, các nhà nghiên cứu từ Đại học Penn State (PSU) và Không quân Mỹ đã khai thác quá trình xử lý thông tin cơ học này và tích hợp nó vào một dạng vật liệu có khả năng "suy nghĩ và cảm nhận".
Theo nghiên cứu xuất bản trên tạp chí Nature hôm 24/8, vật liệu mới dựa trên các mạch tích hợp, thường gồm nhiều linh kiện điện tử đặt trên một vật liệu bán dẫn mềm duy nhất như silicon để xử lý thông tin theo cách tương tự vai trò của bộ não trong cơ thể người.
Phó Giáo sư cơ khí Ryan Harne tại PSU, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết hầu hết mọi vật liệu xung quang chúng ta đều có thể được sử dụng để tạo ra mạch tích hợp với khả năng thực hiện các hoạt động tính toán.
"Chúng tôi đã tạo ra ví dụ đầu tiên về một vật liệu kỹ thuật có thể đồng thời cảm nhận, suy nghĩ và hành động khi có căng thẳng cơ học mà không cần mạch bổ sung để xử lý các tín hiệu đó. Vật liệu polymer mềm hoạt động giống như bộ não: nhận các chuỗi thông tin kỹ thuật số, sau đó được xử lý và tạo ra các chuỗi thông tin kỹ thuật số mới để điều khiển các phản ứng", Harne giải thích.
Các mạch của vật liệu có thể cấu hình lại để nhận diện logic tổ hợp: khi vật liệu nhận kích thích từ bên ngoài, nó sẽ chuyển tín hiệu đầu vào thành thông tin điện, sau đó xử lý để tạo ra tín hiệu đầu ra.
Vật liệu thậm chí có thể dùng lực cơ học để thực hiện các phép tính phức tạp, hoặc phát hiện các tần số vô tuyến để gửi tín hiệu ánh sáng cho các ứng dụng như hệ thống tìm kiếm và cứu nạn tự động. Nó cũng có thể được đưa vào các vật liệu lai sinh học để xác định vị trí, phân tách và loại bỏ vật lây nhiễm trong không khí.
Trong giai đoạn tiếp theo, nhóm nghiên cứu muốn tiếp tục cải thiện chất liệu này để có thể giải mã dữ liệu hình ảnh tương tự cách nó "cảm nhận" các tín hiệu vật lý.
"Mục tiêu của chúng tôi là phát triển một vật liệu thể hiện khả năng điều hướng tự động trong môi trường bằng cách nhìn thấy các biển báo, theo dõi chúng và tránh xa các lực cơ học bất lợi, chẳng hạn như một thứ gì đó đè lên nó", Harne nói thêm.
Đoàn Dương (Theo Science Daily/Interesting Engineering)
