Origami là nghệ thuật xếp giấy thành những hình khác nhau, được phát triển như một phần của văn hóa dân tộc Nhật Bản. Ở Trung Quốc và Tây phương cũng có nghệ thuật cổ truyền ấy, chẳng hạn ở nhiều nước Âu Châu có cách xếp khăn để trang trí bàn ăn, nhưng ít được nghiên cứu để có thêm kỹ thuật mới.
Origami truyền thống từ thời đại Edo (1603-1867) trong lịch sử Nhật Bản không có những quy định chặt chẽ. Ngày nay người ta thường coi origami là nghệ thuật chỉ dùng một tờ giấy không cắt và không sử dụng keo dính, nếu phải dùng đến kỹ thuật cắt giấy được gọi là kirigami.
Bây giờ nghiên cứu origami là một đề tài được diễn giải cặn kẽ bằng hình học không gian trong môn toán học. Kỹ thuật origami có thể ứng dụng cho việc căng một khung vải, gói một món hàng, xếp gọn nệm khí an toàn trong xe hơi, hay làm một trái banh trong các giải FIFA World Cup. Những hình giấy xếp origami từng được coi là đã gợi ý cho các nhà thiết kế hàng không làm loại máy bay tàng hình như F-117 và B-2.
Từ lâu các khoa học gia của NASA và những quốc gia khác đã dùng origami để giải quyết một vấn nạn lớn cho các nhà chế tạo phi thuyền không gian: Làm thế nào xếp một vật lớn vào trong một thùng nhỏ lúc phóng hỏa tiễn đi, rồi sau đó khi đã lên tới không gian mở rộng trở lại dạng bình thường, mà không có bộ phận nào bị gẫy bể trong quá trình đó.
Bằng kỹ thuật origami, NASA hợp tác với các nhà nghiên cứu của trường đại học BYU (Brigham Young University) ở Utah, để đưa tấm bảng thu năng lượng ánh sáng mặt trời đường kính 82 feet khi mở ra trên không gian, được xếp gọn trong một ống chỉ dài 9 feet lúc phóng lên. Kỹ sư Shannon Zirbel, sinh viên tiến sĩ BYU nói: “Dùng nguyên tắc của origami, chúng ta có thể xếp gọn những tấm bảng rất rộng mà khỏi tốn kém phải có những hỏa tiễn lớn.”
Phương pháp sắp xếp này, được gọi là “Miura fold” do nhà vật lý không gian Koryo Miura đề xuất năm 1995, có ưu điểm không có những góc cạnh và tránh rủi ro gẫy rách, nhưng chỉ có một mức tự do duy nhất là đóng hay mở không có các vị trí trung gian.
Các nhà nghiên cứu nói rằng một ngày kia những tấm bảng thu năng lượng mặt trời đặt trên quỹ đạo sẽ rất quan trọng, thay thế cho việc thu từ mặt đất nhờ công suất lớn hơn và có thể chuyển về liên tục bằng vi ba (microwaves). Những tấm bảng thu năng lượng rất lớn như thế dễ dàng đưa lên không gian như đã nói trên, chỉ cần hỏa tiễn và sẽ tự động mở rộng ra mà không cần phải có sự lắp ráp nào khác.
Trong tương lai các phi thuyền liên hành tinh cũng cần được che chở chống bức xạ vũ trụ. Một tấm che được xếp gọn vào một thùng khi phóng hỏa tiễn lên sẽ mở ra khi ra ngoài không gian và bao bọc phi thuyền. Hồi cuối Tháng Bảy và đầu Tháng Tám năm nay, NASA đã mở cuộc thi để tuyển lựa sáng kiến về kiểu mẫu để thực hiện mục đích ấy.
Ngày nay với tiến bộ của người máy (robot), kỹ thuật origami được nghiên cứu ứng dụng vào việc làm y phục cho những ngưới máy thông minh nghĩa là biết làm nhiều công việc khác nhau chứ không phải một động tác duy nhất. Người máy cũng cần có y phục giống như các phi hành gia để bảo vệ hoạt động của những bộ phận. Một nhu cầu khác là mỗi bộ phận của người máy thường là đã được chế tạo cố định cho một mục đích định sẵn, khó có thể thi hành nhiều sứ mạng khác nhau khi cần.
Những động vật không xương sống như côn trùng, ốc, cua,… được che chở bởi bộ xương ngoài hay là vỏ cứng. Nhưng động vật có thể biến hóa theo tình huống để phát triển, chẳng hạn cua có thể tự lột và thay vỏ, sâu bọ có thể biến thành bướm để gieo rắc trứng đi nơi khác. Một người máy nếu mặc một bộ đồ cố định thì được bảo vệ, nhưng chỉ có thể làm những việc hạn chế ấn định trước, không thể làm những việc khác vì bị y phục cản trở. Do đó y phục cần phải biến đổi sao cho hợp với việc mà người máy làm.
Cách giải quyết cũng lả bằng kỹ thuật origami. Tiến sĩ Shuguang Li thuộc phòng thí nghiệm khoa học điện toán và thông minh nhân tạo MIT (học viện kỹ thuật Massachusetts), nói rằng robot có thể thi hành nhiều công tác với những y phục khác nhau. Do đó theo lời ông: “Chúng ta có thể đưa một robot với một bộ y phục duy nhất dưới hình thức xếp gọn lên Hỏa Tinh. Bộ y phục này sẽ biến đổi trong từng tình huống phù hợp với điều kiện robot làm việc.”
Giám đốc phòng thí nghiệm của MIT, Giáo Sư Daniela Rus giải thích: “Chúng tôi muốn robot làm được nhiều việc, như vậy sẽ không có hiệu quả nếu với mỗi việc cần một bộ y phục khác. Bằng cách biến hình này có thể dùng một robot duy nhất cho nhiều tình huống.”
Phòng thí nghiệm dùng một tờ giấy thiếc được hâm nóng và điều khiển bằng từ trường, làm thành những y phục khác nhau cho một robot nhỏ tên là Primer. Chỉ trong vòng mấy phút, tấm giấy thiếc biến thành y phục để Primer có thể bước đi, hoặc có bánh xe để dễ di chuyển, thành hình một chiếc thuyền chở Primer đi trên nước và kể cả có cánh cho Primer bay liệng.
Để tăng cường thêm khả năng, một robot cũng có thể mang nhiều lớp y phục lồng vào nhau, tương tự như các búp bê đặc trưng của dân tộc Nga, Matryoshka hay Babushka.
Tạp chí Sience Robotic số ra ngày 27 Tháng Chín nói rằng như thế trong tương lai các robot có thể thi hành tất cả mọi công tác chinh phục và khai phá Hỏa Tinh.
—————–
Liên lạc tác giả: [email protected]