Cloud Robotics là gì? Tầm quan trọng và thách thức của Robot đám mây

Cloud Robotics là gì?

Cuộc Cách mạng Công nghiệp đã đẩy nhanh việc áp dụng các quy trình công nghiệp rộng rãi từ thế kỷ 19 và đẩy nhanh tốc độ của các quá trình này trong thế kỷ 20, cho phép truy cập từ xa vào các phòng thí nghiệm và trung tâm nghiên cứu. 

Cuộc cách mạng người máy đạt đến đỉnh cao nhờ các lĩnh vực điện tử, tự động hóa và điện toán mới. Thực tế, người máy đang có ảnh hưởng không nhỏ đến đời sống của chúng ta.

Cloud Robotics (Robot đám mây, người máy đám mây) đề cập đến việc sử dụng các tài nguyên máy tính ở xa để cung cấp cho các ứng dụng người máy nhiều bộ nhớ hơn, khả năng xử lý, học tập và khả năng kết nối lẫn nhau. Khi nhu cầu tính toán hoặc lưu trữ của robot vượt quá khả năng tích hợp sẵn của chúng, các nhu cầu đó sẽ được chuyển tải lên đám mây.

Robot đám mây là một bước tiến lớn trong việc học robot. Trong khi một robot đơn lẻ có thể mất 150 giờ để học một nhiệm vụ bằng cách sử dụng tài nguyên AI của chính nó, sự kết hợp của 150 robot, cùng nghiên cứu các khía cạnh khác nhau của công việc, có thể hoàn thành nhiệm vụ ấy chỉ trong một giờ.

Robot có thể sử dụng một thư viện đồ sộ gồm các mục đã được nhận dạng để xác định mọi thứ trong môi trường của nó thông qua kết nối Wi-Fi với các dịch vụ dựa trên đám mây. Nhận dạng đối tượng hỗ trợ hiệu suất của robot trong các hoạt động như phân loại, dọn dẹp và vận hành các thiết bị. 

Việc dựa vào đám mây để lấy tài nguyên cũng cho phép robot trở nên đơn giản hơn, vì nó loại bỏ nhu cầu về sức mạnh tính toán đắt tiền, cũng như mức tiêu thụ năng lượng điện và làm mát đi kèm. Robot được kết nối với đám mây sử dụng ít pin hơn, nhẹ hơn và nhờ đó ít tốn kém hơn. Cloud Robotics thường được sử dụng cho các hoạt động không cần thực thi theo thời gian thực, đồng thời cho phép lưu trữ tài nguyên cục bộ cho các ứng dụng có thời hạn.

Tầm quan trọng của Cloud Robotics

Chúng ta thường nghĩ rằng người máy có thể hoàn thành mọi nhiệm vụ mà không cần đến tác động từ phía con người. Tuy nhiên khái niệm này chỉ đúng trong những bộ phim viễn tưởng. Nó chỉ đúng trừ khi các nhiệm vụ đó đã được lập trình sẵn trong robot. Thế nhưng giới hạn này có thể được phá vỡ nhờ Cloud Robotics!  

Trước khi điện toán đám mây xuất hiện, robot cần có một nhóm chuyên gia để tối ưu hóa các tác vụ. Tài nguyên, máy chủ… mọi thứ đều hạn chế. Tuy nhiên, với robot đám mây, một nhóm mạng và máy chủ chung sẽ được chia sẻ. Các dịch vụ này có thể được truy cập bất cứ lúc nào mà không cần bất kỳ sự can thiệp nào từ các chuyên gia. 

Mặc dù so với rô bốt công nghiệp, rô bốt được lập trình sẵn có hiệu suất và độ chính xác cao trong thời gian thực, nhưng khi phải đối mặt với một môi trường khắc nghiệt không xác định, robot được lập trình sẵn không thể đáp ứng được nhu cầu. Và Robot đám mây có thể đáp ứng điều đó. 

Thành phần tạo nên Cloud Robotics

Cấu tạo của robot đám mây bao gồm hai phần chính:  

• Nền tảng đám mây: gồm các máy chủ có hiệu suất cao và cơ sở dữ liệu rộng
• Cơ sở dưới cùng: gồm tất cả các máy móc, robot di động và thiết bị

Các ứng dụng của Cloud Robotics

Robot đám mây ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm:

Chăm sóc sức khỏe

Cơ sở hạ tầng đám mây y tế bao gồm các dịch vụ như lưu trữ bệnh, hồ sơ y tế điện tử, hệ thống quản lý sức khỏe bệnh nhân, dịch vụ thực hành, dịch vụ phân tích và giải pháp phòng khám. Ví dụ: người máy chăm sóc sức khỏe truy cập cơ sở hạ tầng đám mây y tế để cung cấp dịch vụ lâm sàng cho bệnh nhân và hỗ trợ bác sĩ phẫu thuật trong các ca phẫu thuật trực tiếp.

Công nghiệp/Sản xuất

Khi các thiết bị robot công nghiệp và sản xuất ngày càng trở nên phức tạp, dữ liệu cần thiết để vận hành các máy robot vượt quá dung lượng trong bộ nhớ tích hợp. Các hệ thống robot dựa trên đám mây có khả năng thực hiện kết hợp nhiều nhiệm vụ. Ví dụ: một loạt thiết bị rô-bốt công nghiệp có thể xử lý đơn đặt hàng tùy chỉnh, sản xuất đơn đặt hàng và tự vận chuyển mà không cần người vận hành.

Giao hàng/Vận chuyển

Các thiết bị robot có thể truy cập vào cơ sở dữ liệu bản đồ dựa trên đám mây như Google Streetview hoặc Mapbox để tìm ra đường đi. Sau đó, khi mỗi người máy di động tự động thực hiện giao hàng, nó có thể chia sẻ dữ liệu chúng thu thập được về môi trường và điều kiện đường xá lên đám mây, giúp cải thiện hiệu suất của các dịch vụ và thiết bị robot khác.

Ví dụ về sự phát triển của Cloud Robotics

Cho đến nay, những ví dụ nổi tiếng nhất về robot đám mây mà bạn có thể bắt gặp là ô tô tự lái và robot hỗ trợ.

Ví dụ, hãy xem xét các phương tiện tự lái của Tesla hoặc Uber. Thực tế là những phương tiện này sử dụng đám mây để lưu trữ dữ liệu cho phép chúng di chuyển an toàn và chính xác xung quanh các phương tiện và vật thể khác. 

Chúng sẽ có khả năng "giao tiếp" với nhau và phối hợp theo các kiểu và điều kiện giao thông. Điều này giúp giảm các sự cố trên đường và tăng cường an toàn đường bộ. 

Các robot hỗ trợ như Roomba đi kèm với các khả năng hỗ trợ đám mây giúp tăng hiệu suất của chúng. Mặc dù thực tế là chúng không làm sạch bằng bàn chải sàn, chúng không thể nhấc đồ vật lên để quét bụi bẩn hoặc sử dụng tránh làm sạch chất lỏng… Nhưng tất cả đều là những việc mà robot hỗ trợ trong tương lai sẽ có thể làm thông qua sử dụng robot đám mây.

Một số dự án Cloud Robotics:  

• SLAM : là một cơ sở hạ tầng điện toán đám mây được xây dựng bởi các nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm ASORO ở Singapore. Cơ sở hạ tầng này nhằm tạo ra các mô hình 3D của môi trường, sửa đổi vị trí của môi trường cũng như tác tử. Quá trình này có thể được thực hiện trên đám mây nhanh hơn nhiều so với sử dụng máy tính tích hợp.
• GostaiNet : Một công ty chế tạo người máy của Pháp có tên là Gostai đã xây dựng cơ sở hạ tầng người máy đám mây GostaiNet. Cơ sở hạ tầng này cho phép robot thực hiện các tác vụ từ xa như nhận dạng giọng nói và nhận diện khuôn mặt. Đám mây được sử dụng để quay video và tổng hợp giọng nói.
• iCub : Giulio Sandini, giáo sư người máy tại Viện Công nghệ Ý cho biết, “Dự án này là “tiền thân” của ý tưởng về người máy đám mây”. iCub là một nền tảng hình người hoạt động như một “nơi chứa các hành vi”. Sử dụng công nghệ đám mây, rất nhiều hành vi có thể được phát triển như làm bánh pizza hoặc làm bánh crepe. Tất cả những gì chúng ta sẽ làm là thêm một “ứng dụng hành vi” vào robot và nó sẽ làm bánh pizza và bánh crepe cho bạn!

Những thách thức mà Cloud Robotics phải đối mặt

Có rất nhiều thách thức mà Robot đám mây phải đối mặt , một vài trong số đó có thể là:

Quyền riêng tư và bảo mật trong Hệ thống đám mây - Robot

Việc sử dụng ngày càng nhiều công nghệ dựa trên robot đám mây đặt ra các vấn đề về quyền riêng tư và bảo mật. Dữ liệu robot được lưu trữ và các hoạt động được thực hiện từ xa trên đám mây thông qua các dịch vụ dựa trên đám mây, khiến các hệ thống này dễ bị tin tặc tấn công.  

Tin tặc có thể truy cập trái phép, kiểm soát hoặc phá hủy dữ liệu nhạy cảm nếu dữ liệu đó được lưu trữ từ xa trên đám mây. Tin tặc có thể truy cập và thay đổi các dịch vụ robot trên đám mây, thay đổi hành vi của các tác vụ robot theo những cách có hại. 

Các công ty hiện đang sử dụng các quy trình xác minh thích hợp bằng cách sử dụng công cụ mã hóa phân lớp để truy cập vào các dịch vụ và dữ liệu đám mây nhằm đánh giá các vấn đề về bảo mật và quyền riêng tư liên quan đến robot đám mây.

Độ trễ kết nối trên đám mây

Về hệ thống robot đám mây, kết nối giữa robot và dịch vụ đám mây có thể có sự chậm trễ đáng kể. Sự chậm trễ trong kết nối càng trầm trọng hơn khi lượng dữ liệu trở nên khổng lồ.

Thách thức kỹ thuật cản trở hoạt động hiệu quả của robot đám mây

• Tốc độ nhanh chóng: Chúng ta đã quen với việc sử dụng các ứng dụng hiển thị kết quả một cách nhanh chóng. Tuy nhiên, khi nói đến robot đám mây, sư nhanh chóng được kỳ vọng ở một cấp độ không tưởng. Ví dụ, một rô-bốt nhanh được cho là sẽ di chuyển cánh tay của nó với tốc độ của các khớp thần kinh trong não. 
• Vị trí xa:  Có thể có những lúc rô-bốt không thể kết nối với mạng vì lý do liên quan đến địa lý. Trong những thời điểm như vậy, robot phải dự đoán được các kết quả gần, thay vì hoàn toàn dựa vào đám mây.
• Internet: Hãy tưởng tượng một người máy mất kết nối với mạng hoặc đám mây khi thực hiện một nhiệm vụ như trong chiến tranh hoặc phẫu thuật. Tình hình có thể trở nên nguy hiểm nếu chúng dừng hoạt động. Giải pháp cho vấn đề nan giải này được giới thiệu dưới dạng công nghệ mới được gọi là 5G. Một giải pháp khác là tạo một mạng lưới các đám mây nhỏ để ngay cả khi người máy mất kết nối với mạng, nó vẫn có thể chạy qua các cụm tài nguyên này. Giống như một chiếc điện thoại di động khi mất kết nối mạng, chúng vẫn có thể thực hiện một nhóm tác vụ được lập trình sẵn, nhưng đương nhiên sẽ không thể bằng một phần nhỏ khi chúng có Internet.

Cloud Robotics không chỉ là tương lai của robot mà nó đã trở thành hiện thực. Dù thực tế là còn một số trở ngại cản trở khả năng phát triển của chúng. Nhưng ngành công nghiệp đã và đang tiếp tục xây dựng các giải pháp để giải quyết mọi thách thức. Robot đám mây được kỳ vọng sẽ biến đổi ngành công nghiệp và tạo ra những người máy đa năng hơn trong tương lai gần.