Da nhân tạo ‘biết đau’ như da thật

Theo kênh CNN, không ai muốn bị đau nhưng cảm nhận được điều đó rất cần thiết trong quá trình sinh tồn. Cảm giác đau là một cơ chế phòng vệ tinh vi và hiệu quả mà cơ thể dùng để nói cho chúng ta biết có điều gì không ổn và phải hành động ngay để tránh bị thương.

Da, bộ phận cơ thể lớn nhất, liên tục giám sát cảm giác đau. Da có thể giúp ta tự động có hành động tránh đau thông qua phản xạ. Ví dụ như ta rụt tay lại khi chạm vào thứ gì đó rất nóng.

Da nhân tạo mà các nhà khoa học Australia tạo ra có thể bắt chước cơ chế này. Bà Madhu Bhaskaran, Giáo sư kỹ thuật tại Đại học RMIT và là nhà nghiên cứu dẫn đầu dự án, cho biết da nhân tạo được làm từ cao su silicon, có đặc điểm của da thật và rất giống da thật về tính chất cơ học. Da nhân tạo này có thể dẫn tới những đổi mới đột phá trong ngành robot và sản xuất bộ phận cơ thể giả.

Giống như da thật, da nhân tạo có thể phản ứng khi bị áp lực, nóng hoặc lạnh quá ngưỡng đau. Các mạch điện tử gắn cảm biến nằm giữa các lớp ngoài của da, làm nhiệm vụ phản ứng với kích thích bên ngoài.

Bà Bhaskaran nói: “Điều thú vị về cơ thể con người là nó gửi tín hiệu điện tử tới hệ thần kinh trung ương. Các mạch điện tử hoạt động tương tự và cũng nhanh như vậy”.

Khi con người chạm vào thứ gì đó nóng, các thụ thể cảm nhận cơn đau trên da sẽ gửi tín hiệu qua dây thần kinh lên não. Não gửi tín hiệu để kích hoạt phản ứng như rụt tay khỏi vật nóng.

Tương tự, khi một cảm biến của da nhân tạo phát hiện ra kích thích gây đau, nó gửi tín hiệu điện tử cho các bộ phận bắt chước cơ chế não được lập trình để kích hoạt hành động. 

Vấn đề mấu chốt ở đây là ngưỡng đau. Mặc dù cơ thể cảm nhận ngay được kích thích gây đau nhưng chỉ phản ứng khi kích thích vượt quá ngưỡng chịu đựng. Não và da so sánh kích thích gây đau và xác định xem cái nào nguy hiểm. Khi tạo da nhân tạo, các nhà khoa học đã thiết lập ngưỡng đau cho thiết bị điện tử bắt chước não.

Kết quả là da nhân tạo có thể phân biệt giữa cái chạm nhẹ của đầu kim và một nhát đâm mạnh.

Da nhân tạo có thể giúp thiết kế các bộ phận cơ thể giả thông minh. Các bộ phận giả được bọc lớp da này có thể phản ứng khi bị đau như da thật, cho phép người sử dụng biết khi họ chạm vào cái gì đó có thể nguy hiểm.

Vì các bộ phận cơ thể giả truyền thống không có da nên chúng không cảm nhận được sự nguy hiểm bên ngoài. Do đó, nếu được bọc da nhân tạo biết đau, các bộ phận sẽ hoạt động giống thật hơn.

Ngoài ra, da nhân tạo cũng có tiềm năng được sử dụng làm da ghép. Da ghép nhân tạo có thể được dùng tạm thời và sau đó được thay bằng da thật, hoặc có thể được sử dụng lâu dài nếu sử dụng da thật không khả thi.

Da nhân tạo này còn có thể được dùng trong sản xuất găng tay phẫu thuật thông minh, giúp tay người có cảm nhận cho dù đang đeo găng tay.

Ứng dụng được mong chờ nhất vẫn là trong ngành robot. Da nhân tạo biết đau sẽ giúp robot có chức năng như thật. Robot có thể cảm nhận cơn đau không chỉ là bước tiến quan trọng về kỹ thuật mà còn về mặt triết học.