Robot biết múa hát, dạy tiếng Anh của giảng viên trường quân đội

Robot thông minh hình dáng giống người hỗ trợ dạy tiếng Anh cho học sinh tiểu học (Bonbon) là đề tài nghiên cứu thuộc Chương trình khoa học và công nghệ trọng điểm quốc gia đến năm 2025.

Đề tài do Học viện Kỹ thuật quân sự đề xuất, được Bộ Khoa học và Công nghệ tuyển chọn thực hiện. Đến nay, Hội đồng khoa học và công nghệ cấp quốc gia đã nghiệm thu, thông qua. Sản phẩm được Cục Sở hữu trí tuệ cấp Bằng độc quyền Giải pháp hữu ích vào tháng 10/2023.

“Chúng tôi vui mừng trước thành công của đề tài”, TS Lê Đình Sơn, chủ nhiệm đề tài, nói.

Theo ông, sản phẩm cho thấy các nhà khoa học trong nước có thể làm chủ kỹ thuật và công nghệ thiết kế robot; phát triển được công nghệ phần mềm nền tảng, đồng thời xây dựng và giải quyết các bài toán trí tuệ nhân tạo trong xử lý âm thanh, hình ảnh và ngôn ngữ tự nhiên.

Giảng viên trường quân đội sáng chế robot thông minh dạy tiếng Anh

Ông Sơn cho biết từ lâu đã mong muốn thiết kế, chế tạo robot thông minh dựa trên tích hợp các công nghệ tiên tiến để ứng dụng trong giáo dục.

“Nhiều nước như Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc đã đưa robot vào hỗ trợ dạy và học, trở thành trợ giảng đắc lực giúp trẻ tiếp cận tri thức thông qua công nghệ. Chúng tôi mong muốn Việt Nam có robot như vậy”, ông Sơn chia sẻ.

Được giao triển khai từ năm 2020, gần 20 giảng viên của Học viện Kỹ thuật quân sự và các đơn vị phối hợp đã chia thành ba nhóm, phụ trách công nghệ thông tin, điều khiển và cơ khí.

Bài toán đặt ra ngay từ đầu là phải tạo ra robot có thể tự ứng xử và tương tác với con người bằng lời nói, biểu cảm ánh mắt, hay cử chỉ vật lý thông qua các module xử lý thông minh.

Vấn đề chính là thiết kế, chế tạo hệ thống phần cứng, để tạo ra robot có hình dáng bên ngoài thân thiện, giống người, phù hợp với trẻ tiểu học. Ngoài ra, robot có thể di chuyển linh hoạt tự động hoàn toàn hoặc qua điều khiển bằng tay từ xa.

Về phần mềm, robot phải đáp ứng được các yêu cầu về khả năng nói, chuyển động, xử lý các bài toán tích hợp trên cơ sở ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong nhận dạng hình ảnh, âm thanh, cử chỉ và hoạt động.

Hệ điều hành cần hỗ trợ chạy ổn định các thuật toán xử lý và chương trình điều khiển, nhất là đảm bảo tính đồng bộ theo thời gian thực.

“Làm sao để robot có thể vừa nói chuyện, vừa cử động một cách tự nhiên là mục tiêu mà nhóm hướng tới”, ông Sơn nói.

Nhóm tập trung nghiên cứu theo hướng trên trong khoảng hai năm, có những lúc phải tính toán chi tiết từng chút một, như làm sao để cánh tay robot không gây mất an toàn với học sinh, hay nhận dạng chính xác lời nói của học sinh với những giọng điệu khác nhau. Việc nhận dạng cử chỉ của người tương tác để robot đưa ra ứng xử phù hợp cũng là bài toán khó.

Kết quả, nhóm đã tạo được robot cao khoảng 1,27m, nặng 40kg. Phần thân trên giống người với 21 bậc cử động, trong đó cánh tay có 6 bậc, mỗi bàn tay 3 bậc và đầu có 3 bậc. Phần thân dưới là module di động, có 3 bánh xe đa hướng để robot di chuyển tự do trên mặt phẳng nằm ngang.

“Các module phần mềm điều khiển chuyển động của robot được phát triển chủ yếu dựa trên hệ điều hành robot (ROS), tích hợp và quản lý khá linh hoạt các nguồn tài nguyên cũng như sự điều chỉnh của các khối chức năng”, ông Sơn chia sẻ.

Bonbon có thể thực hiện các tình huống trong giảng dạy, làm theo yêu cầu của giáo viên như trình bày nội dung, dạy và luyện tập từ vựng, dạy cấu trúc câu mới, giao tiếp tự do về một chủ đề nào đó hay múa hát.

Ví dụ, học sinh hỏi “Messi là ai”, robot sẽ trả lời bằng tiếng Anh: “Đó là một cầu thủ bóng đá nổi tiếng của Argentina”.

Ngoài ra, Bonbon có thể đưa ra vấn đề tranh luận, tổ chức trò chơi, cổ vũ khi học sinh làm đúng hoặc sai.

Ngoài thiết kế, chế tạo, nhóm nghiên cứu đã liên hệ với giáo viên các trường tiểu học, người nước ngoài để hỗ trợ số hóa tài liệu, lên kịch bản cho các bài giảng, các hoạt động trong buổi học… Để có dữ liệu giọng nói phù hợp với trẻ, họ cũng tìm và nhờ các học sinh người Việt tại Mỹ hỗ trợ.

“Việc này rất gian nan, mất nhiều công sức. Rất may mắn, nhóm đã được các thầy cô ủng hộ nhiệt tình”, ông Sơn nói.

Sau Covid-19, nhóm nghiên cứu đã đưa robot Bonbon đến một số trường tiểu học ở Hà Nội, Bắc Kạn để thử nghiệm, lấy góp ý để cải tiến sản phẩm.

Tại trường Tiểu học Nghĩa Tân, Hà Nội, robot Bonbon đã hỗ trợ giáo viên tiếng Anh dạy học sinh hát, chơi trò chơi, dạy từ vựng, cấu trúc câu, thực hành nói với học sinh…

Đại diện trường đánh giá robot có thể bổ sung những tiện ích mới, học liệu với giọng tiếng Anh bản địa chuẩn.

“Cả giáo viên và học sinh đều hào hứng với tiết học. Giáo viên được tiếp cận công nghệ hiện đại, học sinh tiếp thu bài tốt, tăng tương tác. Robot cũng giúp học sinh sử dụng tiếng Anh để giao tiếp trong giờ học”, bà nói.

Giảng viên trường quân đội sáng chế robot thông minh dạy tiếng Anh

Kết quả thử nghiệm cho thấy robot đáp ứng được các tính năng và tham số kỹ thuật đặt ra, theo ông Sơn, là động lực để nhóm tiếp tục nghiên cứu nâng cao khả năng thao tác, độ thông minh, các tính năng để có thể ứng dụng rộng rãi.

“Về tổng thể, robot có thể hỗ trợ các dịch vụ như lễ tân, du lịch, quảng bá sản phẩm, giải đáp thủ tục hành chính, chỉ dẫn. Đây sẽ là hướng nghiên cứu tiếp theo”, ông Sơn chia sẻ.

Dương Tâm