Cánh tay này được điều khiển bằng trí óc nhưng có chi phí thấp hơn nhiều so với các sản phẩm trên thị trường.
Lấy cảm hứng từ phim
Năm 2020, khi đang học lớp 10, Choi đã tìm hiểu về nhôm tại một phòng nghiên cứu vào mùa hè. Nhưng khi đại dịch Covid-19 xảy ra, phòng thí nghiệm đóng cửa, khiến cậu bé có nhiều thời gian rảnh rỗi.
Lấy cảm hứng từ một bộ phim tài liệu từng xem gần 10 năm trước, Choi làm một bàn bóng bàn trong tầng hầm của nhà mình. Sau đó, cậu bắt tay vào việc chế tạo một cánh tay giả với chi phí thấp bằng máy in 3D trị giá 75 USD (khoảng 1,7 triệu đồng) và một số dây câu cá.
Choi đã tích lũy được một số kinh nghiệm chế tạo robot và viết mã từ việc tham gia một số giải thi đấu robot ở cấp tiểu học, THCS và THPT, thậm chí nhiều lần tham dự giải vô địch sáng tạo khoa học thế giới.
Bắt đầu từ năm lớp 9, cậu đã tự học ngôn ngữ lập trình Python và C++ bằng cách xem video trên trang web Stack Overflow dành cho các lập trình viên.
Cơ chế hoạt động
Máy in 3D theo ý tưởng của Choi có thể in các mảnh không lớn hơn 12cm. Vì vậy, Choi phải in cánh tay với nhiều mảnh nhỏ rồi gắn tất cả với nhau bằng dây chun. Với kinh nghiệm chế tạo và lập trình robot trước đó, cậu cũng đã viết mã để thiết bị này hoạt động.
Để tránh thực hiện các cuộc phẫu thuật não phức tạp vốn cần thiết khi tạo ra một sản phẩm như vậy, hệ thống của Choi sử dụng phương pháp ghi điện não (EEG) để lưu lại hoạt động điện của não bằng 2 cảm biến.
Một là cảm biến cơ bản kẹp vào tai và cảm biến còn lại đặt trên trán và thu thập dữ liệu trên não đồ. Thông tin thu được sau đó được gửi tới cánh tay giả qua bluetooth trước khi được mô hình AI gắn trong một con chíp trên cánh tay chuyển đổi thành hành động có ý nghĩa.
Phát minh này giúp Choi lọt vào danh sách 40 thí sinh tham gia chung kết của Cuộc thi Tìm kiếm Tài năng Khoa học Regeneron năm nay. Đây là cuộc thi khoa học và toán học lâu đời và uy tín nhất của Mỹ dành cho học sinh trung học.
Mô hình AI được xây dựng với sự giúp đỡ của 6 tình nguyện viên mà Choi đã làm việc cùng. Mô hình này thu thập dữ liệu não của họ khi họ tập trung vào việc nắm và không nắm chặt bàn tay.
Choi đã đào tạo AI để phân biệt giữa các sóng não và học từ sóng não của người dùng. Do các mô hình AI có kích cỡ tương đối lớn nên Choi đã thử dùng các đám mây lưu trữ. Tuy nhiên, phương pháp này làm chậm thời gian phản hồi của cánh tay và người dùng lúc nào cũng phải kết nối với Internet.
Vì vậy, Choi đã nén thuật toán của mình với 23 nghìn dòng mã vào một con chíp được gắn trong cánh tay. 6 tháng thực hiện dự án của mình, Choi đã đăng một video về cánh tay giả trên YouTube.
Video này đã thu hút sự chú ý của một người bị cụt chi sống ở bang Pennsylvania tên là Joseph Dunn và ông đã đóng góp những ý tưởng cho cậu về thiết kế chân tay giả. Trong khi đó, nhà tài trợ và giám sát kỹ thuật của Choi là Viện Công nghệ Massachusetts.
Sản phẩm vượt trội
2 năm thực hiện dự án, sản phẩm cánh tay giả của Choi đã trải qua hơn 75 lần nâng cấp sửa đổi và hiện nó được làm từ vật liệu nhựa cao cấp, có thể chịu được tải trọng lên đến 4 tấn. Choi tuyên bố, thiết bị hoạt động bằng AI trên có độ chính xác 95%, trong khi các thiết kế thương mại khác có độ chính xác tối đa là 73,8%.
Ngay cả với những tính năng này, cánh tay của Choi chỉ tốn 300 USD (khoảng 6,9 triệu đồng) để chế tạo trong khi những sản phẩm khác trên thị trường có giá hàng nghìn USD.
Tính đến năm 2015, chân tay giả đã được chế tạo rất tiên tiến. Loại có tới 26 khớp, hàng trăm cảm biến và có thể nâng được trọng lượng 20kg của hãng Modular Prosthetic Limb có giá khoảng 500 nghìn USD (khoảng 11,5 tỷ đồng).
Tay giả này phải đi kèm với một ca phẫu thuật để định hướng lại các dây thần kinh từng điều khiển cánh tay, cho phép bệnh nhân điều khiển tay bằng suy nghĩ và thậm chí có cảm nhận thông qua nó.
Hiện, Choi muốn cải tiến thiết kế của mình và thực hiện các thử nghiệm lâm sàng với những bệnh nhân cụt tay. Cậu muốn thuật toán của mình mở rộng ra ngoài cánh tay giả và hữu ích cho các thiết bị hỗ trợ được điều khiển như xe lăn và giúp bệnh nhân mất giọng có thể giao tiếp được.
Giáo sư Ji Liu của khoa kỹ thuật điện và máy tính, Đại học Stony Brook (Mỹ) cho biết, điểm mới lạ sau dự án của Choi là cậu đã “áp dụng các kỹ thuật máy móc hiện đại vào hệ thống cánh tay robot của mình”. Bên cạnh đó, hiệu suất của cánh tay giá rẻ có thể so sánh với máy móc tiên tiến và đắt tiền hơn.
“Cậu ấy không chỉ rất thông minh mà còn làm việc rất chăm chỉ và độc lập. Điều đó cũng khá nổi bật so với các sinh viên đã tốt nghiệp”, ông Liu nói.
Ngoài lĩnh vực kỹ thuật, Choi còn là một vận động viên bóng quần (squash) được xếp hạng quốc gia, đảm nhận chức chủ tịch hội sinh viên tại trường học của mình, từng đạt giải cao trong một số cuộc thi violin và là tác giả của một truyện ngắn đã được xuất bản.
