Chương 260: Vậy thì tự chế tạo thôi

Vừa lướt chuột, tôi tách từng mảng lõi công nghệ của hệ thống Da Vinci ra nghiên cứu tỉ mỉ từng chi tiết. Sau khi đọc hết toàn bộ tài liệu thu thập được, tôi nghiêng đầu một tí.

Thú vị thật.

Dù không hiểu gì về công nghệ chế tác, nhưng bỏ qua tất cả những thiết kế vô nghĩa, đối diện với bản chất, độ chính xác vận hành của động cơ, lột bỏ lớp vỏ bọc kỹ thuật bên ngoài, cốt lõi không phải là một bài toán tối ưu hóa điều khiển hệ động lực biến thiên đa biến sao?

Quỹ đạo chuyển động khớp nối, cân bằng lực, bù trừ sai số, mỗi hạng mục đều có thể viết thành hàm hình học khả vi liên tục.

Mà vừa hay, lý thuyết đo lường trọng số và tối ưu đa tạp mà tôi nghiên cứu trước đây, cốt lõi chính là tìm ra một lộ trình tối ưu trong không gian hình học nhiều chiều dưới những điều kiện ràng buộc nhất định.

Nó cần giải quyết đúng loại vấn đề này.

Nói cách khác, chỉ cần nắm vững lý thuyết trước đây của tôi, hoàn toàn có thể giải quyết được vấn đề độ chính xác động cơ của Da Vinci.

Dùng cách nói quen thuộc hơn với tôi, bài toán điều khiển động cơ servo về bản chất là giải phương trình đường trắc địa trên nhóm Lie không giao hoán.

Con đường trắc địa ấy tương ứng với quỹ đạo chuyển động tối ưu của động cơ từ vị trí hiện tại tới vị trí mục tiêu, còn ma sát khớp nối, quán tính, sai lệch hồi sai, chỉ là thêm vài nhóm nhiễu loạn trên đường trắc địa mà thôi.

Thậm chí chẳng cần suy nghĩ nhiều, chỉ cần tính toán là xong.

Tôi lấy giấy bút ra ghi chép những định lý và phương pháp cần thiết, càng viết càng thấy nhiều thứ quen thuộc.

Cách xử lý nhiễu loạn thực ra cũng đã có giải pháp.

Tôi viết rất chi tiết trong bài luận văn "Phương trình tiến hóa của đối xứng trong chất lưu nhớt và cấu trúc tiêu hao" ấy. Chỉ cần tách nguồn tiêu hao thành các thành phần dải tần, lần lượt giới hạn băng thông, độ ổn định hệ thống sẽ được duy trì.

Tôi chau mày, thêm vài dòng nữa vào khoảng trống trên giấy nháp.

Tiếp tục xem xét, tôi phát hiện vấn đề xử lý tín hiệu phản hồi lực không khó như tưởng.

Bài luận "Khung phân đoạn đồ thị dựa trên lý thuyết nhóm Lie" tôi đăng trên TOIS trước đây, tư tưởng cốt lõi là chia mạng lưới quy mô lớn thành nhiều đồ thị con, khiến liên kết giữa các đồ thị con càng thưa thớt, liên kết bên trong đồ thị con càng chặt chẽ.

Công cụ toán học sử dụng hồi đó là biểu diễn nhóm Lie, tức là thông qua tác động nhóm hạn chế biên giới phân đoạn, đảm bảo tính ổn định cấu trúc tô pô.

Tư tưởng ấy chỉ cần xoay chuyển một chút, hoàn toàn có thể áp dụng vào đây.

Rốt cuộc, phản hồi lực cũng chỉ là một bài toán giải tức thời tín hiệu động trong vòng lặp kín.

Tín hiệu lấy mẫu cảm biến là một đống dữ liệu tần số cao, bên trong có thao tác chủ động của bác sĩ, rung sinh lý bàn tay, cùng tiếng ồn cơ học của bản thân máy móc.

Cần tách ba thứ ấy trong vòng mili giây, lọc bỏ rung và tiếng ồn, chỉ truyền tín hiệu phản hồi lực thật sự tới bác sĩ.

Chẳng phải đây chính là bài toán giải ràng buộc đặc trưng tín hiệu sao?

Bảy bài báo học tự giám sát tôi đăng trên SACI, đều xoay quanh vấn đề giải ràng buộc đặc trưng.

Dùng khung lý thuyết nhóm bóc tách từng lớp biểu diễn đặc trưng đang quấn lấy nhau, mỗi đặc trưng tương ứng một biểu diễn nhóm độc lập, không hề giao thoa.

Áp dụng tương tự, tín hiệu phản hồi lực cũng có thể được mô hình phân tách thành vài thành phần dải tần độc lập:

Dưới 1 hertz là ý đồ thao tác của bác sĩ, 8 đến 12 hertz là rung sinh lý, tần số càng cao là tiếng ồn cơ học.

Dùng một bộ lọc băng tần dựa trên biến đổi sóng nhỏ tách ba thành phần ấy ra, tín hiệu thao tác của bác sĩ đi theo đường truyền nhanh, rung và tiếng ồn đi theo đường truyền lọc riêng, khi tổng hợp trở lại, độ trễ bị nén xuống mức lượng tử chu kỳ lấy mẫu.

Một khi bắt đầu suy nghĩ, đầu óc tôi hoạt động không ngừng.

Đêm hè tĩnh mịch yên bình, trong toàn bộ căn phòng, chỉ còn lại tiếng đầu bút chạm giấy xào xạc, rõ ràng và gấp gáp.

Anh ấy viết chữ nhanh như chớp, chỉ trong mười phút, mặt giấy đã đầy ắp những phương trình tính toán và những định lý liên quan, mực còn chưa khô hẳn, anh đã lật ngay tờ giấy khác, chăm chú viết tiếp.

Khi suy nghĩ của anh dừng lại ở hạng mục công nghệ cốt lõi thứ ba, nét bút trên tay Hiệu Túc chợt ngừng lại.

Phần lõi toán học của hạng mục công nghệ này, nhìn thế nào cũng quen quen. Sau khi suy nghĩ kĩ, anh phát hiện ra nó giống hệt phương pháp mình từng dùng khi chứng minh giả thuyết Goldbach.

Lúc đó, để khiến phương pháp sàng tầng và phương pháp điểm yên ngựa có thể dung hòa với nhau, anh đã thông qua việc “nâng” thông tin phân bố số nguyên tố hai chiều lên đa chiều hơn, tức là xử lý trên đa tạp cao hơn, từ đó kiến tạo nên một công cụ hình học mới.

Còn phương pháp chụp ảnh của Da Vinci cũng là một dạng khác của việc nâng chiều.

Nó thông qua việc đưa hai camera siêu nhỏ vào bên trong cơ thể người, ghép những hình ảnh hai chiều thu được theo thời gian thực, sau đó phóng đại mười lần, sẽ trở thành hình ảnh ba chiều trực quan mà bác sĩ có thể nhìn thấy.

Việc tái tạo hình học đa góc nhìn này, nói thẳng ra, chính là khôi phục cấu trúc không gian ba chiều từ nhiều hình chiếu hai chiều.

Nền tảng toán học của việc này chính là hình học symplectic, bởi vì hệ thống quang học có hàm Hamilton vốn dĩ đã mang cấu trúc symplectic, mối quan hệ thị sai giữa hai camera có thể được miêu tả bằng một ma trận symplectic.

Còn hình học symplectic...

Hiện nay, khuôn khổ thống nhất hoàn chỉnh nhất về hình học symplectic trên toàn thế giới, chính là do anh viết ra.

Chỉ cần đem ma trận symplectic của hệ thống quang học lắp vào đa tạp symplectic do anh kiến tạo, mối quan hệ chiếu xạ sẽ tự động được giải ra, hơn nữa có thể bỏ qua vài bước tính toán dư thừa trong thuật toán phẫu thuật trực quan của Intuitive Surgical, tốc độ tái tạo sẽ nhanh hơn, độ chính xác hình ảnh cũng cao hơn.

Anh nhìn chằm chằm vào nội dung trên màn hình, đặt bút xuống, im lặng vài giây.

Ba hạng mục công nghệ cốt lõi này, mỗi hạng mục tách riêng ra, nền tảng đều là những thứ anh đã giải quyết xong, tối ưu hóa hình học, giải kết nhóm, tái tạo hình học symplectic, tất cả những thứ này trong luận văn của anh đã được sử dụng qua đi sử dụng lại không biết bao nhiêu lần.

Hiệu Túc nhíu mày, không hiểu nổi độ khó của thứ này nằm ở chỗ nào.

Nhưng anh rõ ràng nhớ trong tài liệu vừa xem có viết, trên toàn thế giới chỉ có mỗi công ty Intuitive Surgical có thể chế tạo được loại robot phẫu thuật độ chính xác như vậy.

Từ năm 2000 đến nay, đã hai mươi sáu năm trôi qua, những công ty như Siemens của Đức, Olympus của Nhật, vài doanh nghiệp trong nước, đổ không biết bao nhiêu tiền vào, toàn bị kẹt ở ba điểm này không vượt qua nổi.

Thế thì thật kỳ lạ.

Bỗng nhiên, cảnh tượng Lã Minh cầm khung ảnh đến gõ cửa lại hiện lên trong mắt anh, có lẽ những nhà nghiên cứu kia cũng giống như Lã Minh vậy?

Hiệu Túc lắc đầu, không muốn nghĩ thêm nữa tại sao họ không thể vượt qua.

Anh thu gom bản thảo lại, định ngày mai nhờ Cao Trường An đi dò hỏi xem.

Nếu thật sự không có, thì tự mình chế tạo vậy.

Sau khi chỉ huy Tiểu Trí sắp xếp toàn bộ tài liệu vào kho lưu trữ, Hiệu Túc nằm xuống giường, từ từ chìm vào bóng tối mênh mông.