Trí tuệ bầy đàn: Từ đàn kiến đến xe hơi tự điều khiển

Bằng cách kết nối nhiều chiếc xe riêng lẻ lại với nhau, qua mạng lưới dữ liệu “trí tuệ bầy đàn” dưới dạng đám mây điện toán, chúng có thể nhường đường cho nhau, phân luồng hợp lý và tự điều tiết lưu lượng giao thông nhằm tránh tình trang kẹt xe hay tai nạn.

Ý tưởng từ thiên nhiên

Giáo sư Thomas Schmickl, thuộc Phòng thí nghiệm Đời sống Nhân tạo tại ĐH Graz, nước Áo, là 1 trong số ít các nhà khoa học nghiên cứu về robot và sinh vật tự nhiên. Ông lấy cảm hứng từ cách mà các loài động vật như cá, đom đóm, ong mật, gián và nấm mốc… giao tiếp và phối hợp với nhau.

Nhóm nghiên cứu của Schmickl tập trung vào khả năng ý thức và tự thay đổi hành vi của các nhóm sinh vật này để ứng dụng vào dự án Nhận Thức Tập Thể của Robot (Collective Cognitive Robots – CoCoRo), được EU tài trợ.

Trong tự nhiên, kiến di chuyển theo đường mòn đánh dấu bởi mùi hương của đồng loại. Ở đây Schmickl nghiên cứu cách các robot có thể bắt chước loài kiến để tìm đường quanh các vật cản, dùng thuốc nhuộm huỳnh quang làm đường dẫn.

Tuy nhiên, đem nghiên cứu này ứng dụng trong việc giải quyết giao thông là một việc khác. Những chiếc xe tự lái sẽ được lập trình để đưa ra nhiều quyết định gay go. Nó sẽ xử lý thế nào nếu đột nhiên gặp vật cản giữa đường? Nó sẽ đạp phanh hay bẻ lái? Và về hướng nào?

Trí tuệ bầy đàn (Swarm Intelligence)

Trong tự nhiên, các sinh vật có trí tuệ bầy đàn (TTBĐ) thường có khả năng thực hiện hành động như 1 thể thống nhất. Chúng giống như một khối thống nhất không thể tách rời và hành vi của chúng thể hiện 1 mục tiêu rõ ràng. Mỗi cá nhân đều phấn đấu vì mục đích chung mà không tính toán hơn thua với nhau.

Ngày nay, phần lớn các vấn đề giao thông xảy ra do sự thiếu kiên nhẫn hoặc thái độ tiêu cực của người tham gia giao thông. Các hành vi lạng lách, đánh võng, vượt mặt, giành đường khi điều khiển phương tiện giao thông là nguyên nhân chính tạo nên các sự cố nghiêm trọng và những tai nạn đáng tiếc.

Nếu trí tuệ nhân tạo có thể nắm quyền điều khiển PTGT thì liệu vấn đề này sẽ được giải quyết?

Nguyên lý của trí tuệ bầy đàn

Qua việc quan sát hành vi và cách phân bố lộ trình của đàn kiến, các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng TTBĐ hoạt động hiệu quả khi mỗi cá thể trong tổ chức kết hợp lại với nhau thành 1 hệ thống phi tập trung, dù là tự nhiên hay nhân tạo.

Ngoài kiến, cơ chế này còn được tìm thấy ở đàn chim, bầy cá hay các chủng loài đơn giản hơn như vi khuẩn và nấm mốc. Khi vô số các đơn vị đồng loại và đơn lẻ có thể tập hợp lại với nhau thành 1 thể thống nhất, thì mạng lưới trí tuệ được hình thành. Trong đó, mỗi đơn vị có thể tương tác cục bộ với nhau trong 1 môi trường giới hạn.

Chúng đều tuân thủ và hoạt động theo vài quy tắc đơn giản. Dù không có bộ phận trung ương (như hệ thần kinh của con người) để điều khiển hoạt động của cả nhóm, nhưng giữa các cá thể, 1 trật tự về ý thức đã được hình thành.

Khả năng tương tác cục bộ giữa các cá thể có thể là sự biểu hiện của trí thông minh. Khi mỗi thành viên đều hợp sức để cùng thực hiện 1 hành vi nào đó, như kiến kết thành bè để nổi trên nước, hoặc chim và cá thống nhất trong việc di chuyển và bẻ hướng… thì hiệu quả tổng thể đạt được sẽ cao hơn, bảo đảm sự sinh tồn cho cả đàn.

Ứng dụng vào phương tiện giao thông

Hy vọng với công nghệ này, ô tô tự vận hành sẽ có thể “giao tiếp” các các xe khác. Từ đó, chúng có thể đưa ra lộ trình di chuyển hợp lý nhất. Cụ thể, bằng các dữ liệu được chia sẻ, chúng có thể dự đoán tuyến đường nào đang bị tắc nghẽn hoặc cảnh báo trước các mối nguy hiểm tiềm tàng.

Ví dụ, nhờ vào bản đồ điện tử và bảng hướng dẫn định vị vệ tinh (satellite navigation), một chiếc xe tải sẽ biết mình sắp tiến đến một con dốc. Khi đó, nó liền lập tức giảm tốc độ, tránh rủi ro gây ra tai nạn. Tiếp theo, nó chia sẻ thông tin này cho các phương tiện giao thông nhỏ hơn trong vùng lân cận và nhường đường để chúng vượt qua trước. Sau đó, chiếc xe tải sẽ tiếp tục lộ trình và của mình.

Ngoài ra, các thông tin điện tử như đèn giao thông và điều kiện đường bộ cũng được chia sẻ cho các xe trong vùng, để giảm thiểu đến mức tối đa các rủi ro khi tham gia giao thông.

Thế giới đang trở thành 1 khối cảm biến điện tử

Tiến sĩ Joseph Reger, giám đốc công nghệ của Fujitsu, Đức cho biết: “Trí thông minh nhân tạo (AI) vẫn là một nụ hoa đang nở, nhưng nó đang trưởng thành nhanh chóng, chẳng mấy chốc sẽ trở thành một công cụ mạnh mẽ.”

Joseph đang nhìn thấy một viễn cảnh tương lai, nơi mà các thành phố thông minh (smart city) được đưa vào hoạt động. Mọi sinh hoạt, hành vi và giao dịch của con người đều được xử lý bằng một nền tảng AI tiêu chuẩn trên mạng lưới điện toán vạn vật – IoT (Internet of Things).

“Thế giới đang trở thành 1 khối cảm biến toàn cầu,” Reger giải thích, “bởi vì AI có thể thu thập thông tin mới từ các nguồn dữ liệu độc lập với các cảm biến và máy ảnh hiện nay. Hầu hết những điều này đều khả thi về mặt kỹ thuật.”

Tuy nhiên, dù sao đi nữa AI vẫn là 1 công cụ do con người chế tạo ra; khi nó càng mạnh mẽ thì có thể ảnh hưởng đến nhiều khía cạnh khác một cách tích cực lẫn tiêu cực.