Nhóm nghiên cứu Mỹ thiết kế drone có khả năng xoay tròn để đạt được trạng thái gần như vô hình

Trước khi cất cánh và trong khi bay, mẫu drone "Phantom Twist" trông giống như một vệt mờ ảo, hòa lẫn vào môi trường xung quanh. Ảnh: IE.

Các nhà khoa học tại Đại học Northwestern (Mỹ) vừa giới thiệu một mẫu máy bay không người lái (drone) hoàn toàn mới mang tên Phantom Twist, được thiết kế để giảm khả năng bị con người phát hiện bằng một phương pháp khác thường: không ngụy trang, không phủ vật liệu tàng hình, mà khiến mắt người gần như không thể nhận diện nhờ tốc độ quay cực cao.

Khác với những công nghệ tàng hình truyền thống, Phantom Twist không biến mất hoàn toàn. Thay vào đó, khi toàn bộ thân máy quay tới 25 vòng mỗi giây, drone chỉ còn hiện lên như một vệt mờ bán trong suốt hòa lẫn vào khung cảnh xung quanh, khiến người quan sát rất khó xác định hình dạng thật của nó.

Theo nhóm nghiên cứu, đây là một hướng tiếp cận hoàn toàn mới trong lĩnh vực thiết kế UAV và có thể mở đường cho thế hệ drone hoạt động kín đáo hơn trong tương lai.

Không phải ngụy trang, mà đánh lừa thị giác con người

Trong nhiều năm qua, các nhà phát triển drone trên thế giới đã thử nhiều giải pháp nhằm giảm khả năng bị phát hiện, từ vật liệu trong suốt, lớp phủ ngụy trang cho đến các công nghệ điều khiển ánh sáng.

Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu tại Đại học Northwestern lại lựa chọn một cách tiếp cận khác: không cố che giấu drone, mà thay đổi cách mắt người nhìn thấy nó.

"Phần lớn các nghiên cứu trước đây đều tập trung vào việc khiến drone giống với môi trường xung quanh. Chúng tôi đặt ra câu hỏi ngược lại: liệu có thể thiết kế chính chiếc drone dựa trên cách mắt người cảm nhận chuyển động hay không?", giáo sư Michael Rubenstein, người đứng đầu dự án, cho biết.

Ý tưởng này khai thác giới hạn tự nhiên của thị giác con người. Khi một vật thể quay với tốc độ quá cao, não bộ không còn kịp xử lý từng chi tiết riêng lẻ mà chỉ ghi nhận một hình ảnh bị nhòe. Kết quả là vật thể gần như "tan" vào nền phía sau thay vì hiện lên với đường nét rõ ràng.

Phantom Twist vì thế không tàng hình theo nghĩa tuyệt đối, mà chỉ còn xuất hiện như một đám mờ rất nhạt, đủ để đánh lừa người quan sát trong phần lớn điều kiện hoạt động.

Thiết kế hoàn toàn khác drone truyền thống

Điểm khác biệt lớn nhất của Phantom Twist nằm ở cấu trúc khí động học.

Các drone bốn cánh quạt (quadcopter) hiện nay có phần thân trung tâm cố định, chỉ các cánh quạt quay để tạo lực nâng. Chính phần thân đứng yên này khiến drone vẫn rất dễ bị phát hiện từ xa.

Ngược lại, Phantom Twist chỉ sử dụng một động cơ, trong đó cả cánh quạt và toàn bộ thân máy đều quay theo hai hướng ngược nhau.

Nhờ vậy, toàn bộ kết cấu drone hoạt động giống như một chiếc quạt trần quay ở tốc độ cực cao. Khi toàn thân cùng chuyển động, các chi tiết trở nên mờ nhòe và gần như biến mất trước mắt người quan sát.

Emma Alexander, chuyên gia về thị giác máy tính và đồng tác giả nghiên cứu, cho biết mắt người hoạt động tương tự một chiếc máy ảnh có thời gian phơi sáng cố định.

"Khi một vật thể quay đủ nhanh, mắt sẽ không còn phân biệt được các chi tiết riêng lẻ. Vì Phantom Twist gần như trong suốt, những bộ phận không thể làm trong suốt sẽ được hòa trộn với màu nền phía sau, khiến toàn bộ drone chỉ còn giống như một lớp sương mỏng," bà giải thích.

Trí tuệ nhân tạo giúp tạo ra chiếc drone "khó nhìn thấy"

Ý tưởng nghe có vẻ đơn giản nhưng việc chế tạo Phantom Twist lại cực kỳ phức tạp.

Khi toàn bộ thân máy cùng quay, chỉ cần một sai lệch nhỏ trong phân bố khối lượng cũng đủ khiến drone rung lắc dữ dội hoặc mất ổn định khi bay.

Để giải quyết bài toán này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI).

Đầu tiên, hệ thống tự động tạo ra khoảng 20.000 cấu hình có khả năng bay ổn định về mặt toán học. Sau đó, thuật toán AI liên tục thay đổi vị trí của các linh kiện nặng như pin, bảng mạch điện tử và đối trọng để tìm ra phương án tối ưu nhất.

Mục tiêu không chỉ là giữ cho drone cân bằng khi quay, mà còn bảo đảm các linh kiện không chồng lên nhau trong trường nhìn, từ đó giảm tối đa khả năng bị phát hiện.

Tiếp theo, AI mô phỏng từng thiết kế trong hơn 100 bối cảnh thực tế, từ bầu trời, cây cối đến các công trình xây dựng, rồi đánh giá mức độ dễ nhìn thấy bằng một mô hình mô phỏng chính thị giác của con người.

Theo kết quả thử nghiệm, Phantom Twist khó bị phát hiện gấp khoảng 10 lần so với các mẫu quadcopter thông thường.

Có thể thay đổi cách drone hoạt động trong tương lai

Các nhà nghiên cứu cho rằng công nghệ này đặc biệt hữu ích trong những nhiệm vụ yêu cầu hạn chế tối đa việc làm xáo trộn môi trường.

Hiện nay, drone được sử dụng rộng rãi để đếm số lượng chim làm tổ, khảo sát các vùng đất ngập nước, theo dõi động vật hoang dã hay kiểm tra cầu đường và công trình hạ tầng.

Tuy nhiên, tiếng động cơ và hình dáng cơ khí đặc trưng của drone thường khiến động vật hoảng sợ hoặc thay đổi hành vi, làm giảm độ chính xác của các nghiên cứu.

Một chiếc drone gần như hòa lẫn vào bầu trời có thể quan sát các loài động vật trong trạng thái tự nhiên mà không gây ảnh hưởng đáng kể đến chúng.

Bên cạnh đó, Phantom Twist cũng có tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực kiểm tra hạ tầng, nơi các UAV cần tiếp cận gần các công trình mà không gây mất tập trung cho con người.

Vẫn chưa hoàn toàn "tàng hình"

Dù đạt được bước tiến đáng kể, Phantom Twist vẫn chưa phải là một chiếc drone vô hình đúng nghĩa.

Âm thanh phát ra từ cánh quạt vẫn có thể bị nghe thấy. Nếu quan sát ở khoảng cách gần, người xem vẫn có khả năng nhận ra các thanh đỡ bằng sợi carbon của thân máy.

Nhóm nghiên cứu cho biết thế hệ tiếp theo sẽ tập trung vào việc giảm tiếng ồn của động cơ, đồng thời sử dụng thêm các vật liệu trong suốt để tiếp tục giảm khả năng bị phát hiện.

Kết quả nghiên cứu đã được trình bày tại hội nghị Robotics: Science and Systems 2026 diễn ra ở Sydney (Australia), đánh dấu một trong những hướng tiếp cận mới đáng chú ý nhất trong lĩnh vực robot bay và công nghệ UAV hiện nay.