THỤY SĨ – Ý tưởng về những robot có thể ăn được (edible robot), mới nghe qua có vẻ chẳng kém gì cỗ máy huyền thoại mà nhà văn Ephraim Kishon từng mô tả: “It plants potatoes, waters them, harvests them, washes them, cooks them, and… eats them” (tạm dịch là “robot tự trồng khoai tây, tưới nước, thu hoạch, rửa sạch, nấu chín và rồi … tự mình ăn luôn”).

Tuy nhiên, những hệ thống đang dần xuất hiện trên thế giới với tên gọi “robot học ăn được” (edible robotics) đã được các chuyên gia thảo luận một cách nghiêm túc thay vì xem như một trò đùa. Lý do là bởi hình thái robot kỳ lạ này không chỉ dừng lại ở sự thú vị về mặt khoa học, mà còn mang lại những giá trị kinh tế thiết thực.

Được cấu tạo hoàn toàn từ các vật liệu thực phẩm hoặc vật liệu phân hủy sinh học, loại robot này đang dần trở thành một công nghệ mở ra những triển vọng mới cho y học, công nghiệp thực phẩm, trong sản xuất và cả lĩnh vực môi trường. Nhiều dự án thực tế hiện nay đã chứng minh rằng lĩnh vực nghiên cứu vốn mang tính viễn tưởng này đang trở nên khả thi hơn bao giờ hết.

Tiến sĩ Bokeon Kwak thuộc viện công nghệ liên bang Thụy Sĩ EPFL

Khía cạnh “ngọt” của robot
Các nhà nghiên cứu định nghĩa robot ăn được là hệ thống robot mà cấu trúc, bộ truyền động, cảm biến và cả nguồn năng lượng (nếu có) đều được làm từ vật liệu ăn được hoặc có khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn. Trong đó, gelatin (*) có thể thay thế cho các loại nhựa dẻo; Gạo phồng (puffed rice) và bánh gạo được dùng làm cấu trúc chịu lực siêu nhẹ; Sô-cô-la hoặc dung dịch đường được cải tiến để trở thành thành phần của pin và các đường dẫn điện.
(*) Gelatin: là một loại protein không mùi, không vị, được chiết xuất từ collagen có trong da và xương của động vật. Gelatin được dùng làm kẹo dẻo, thạch rau câu hoặc các loại kem mousse để tạo độ đông đặc.

Kẹo dẻo hình gấu: sứ giả của công nghệ mới
Công nghệ này lần đầu tiên thu hút sự chú ý rộng rãi của công chúng với chiếc bánh cưới robot mang tên “robocake”. Đây là sản phẩm thuộc dự án RoboFood của liên minh châu Âu (EU), được trưng bày tại gian hàng quốc gia (pavilion) Thụy Sĩ ở hội chợ triển lãm thế giới Expo 2025 tại Nhật Bản. Trên chiếc bánh, những chiếc kẹo dẻo hình gấu có thể cử động nhờ các bộ truyền động hoàn toàn ăn được. Nguồn năng lượng cung cấp cho chúng đến từ những viên pin sạc làm bằng socola đen, được tích hợp trực tiếp vào bánh. “Công thức” của chiếc bánh công nghệ cao này được phát triển bởi viện công nghệ liên bang Thụy Sĩ (EPFL – École Polytechnique Fédérale de Lausanne) và các đối tác. Họ phát triển robocake như một mô hình trình diễn nhằm khẳng định rằng các chức năng phức tạp như chuyển động, chiếu sáng và cung cấp năng lượng đều có thể thực hiện được bằng thực phẩm.

Hướng tới các ứng dụng có giá trị công nghiệp
Một robot hoạt động trong nước có thể ăn được (edible water robot), cũng do một nhóm nghiên cứu của viện EPFL giới thiệu trong năm 2025, đang tiến gần hơn tới các ứng dụng có ý nghĩa thực tiễn trong công nghiệp. Thiết bị có hình dạng như một chiếc thuyền, chỉ dài vài centimet, được chế tạo từ thức ăn cho cá (được nén lại) và các thành phần đạt chuẩn an toàn thực phẩm khác. Robot hoạt động nhờ vào phản ứng hóa học giữa axit citric và natri bicacbonat, tạo ra khí CO2. Cơ chế vận hành của loại robot này mô phỏng một hiện tượng trong tự nhiên, được gọi là “hiệu ứng marangoni” (*), đã giúp một số loài bọ nước di chuyển trên mặt hồ. Phản ứng hóa học diễn ra trong một buồng siêu nhỏ có thể tháo rời, sinh ra khí CO2, tạo áp lực đẩy nhiên liệu ra ngoài. Quá trình này làm sụt giảm đột ngột sức căng bề mặt của nước, tạo ra một lực đẩy mạnh đưa robot di chuyển về phía trước.
(*) Hiệu ứng marangoni: là hiện tượng chất lỏng tự chuyển động do sự chênh lệch sức căng bề mặt giữa các vùng khác nhau. Khi nhiệt độ hoặc nồng độ chất hòa tan thay đổi, sức căng bề mặt cũng thay đổi, tạo ra lực kéo khiến chất lỏng dịch chuyển từ vùng có sức căng bề mặt thấp sang vùng cao hơn.

Nghiên cứu sinh tiến sĩ Shuhang Zhang của viện EPFL chia sẻ: “Mặc dù việc phát triển các robot bơi siêu nhỏ cho môi trường tự nhiên đã đạt được nhiều tiến bộ nhanh chóng, nhưng chúng thường được chế tạo bằng vật liệu nhựa, pin và các linh kiện điện tử khác, điều này gây khó khăn cho việc triển khai trên diện rộng trong các hệ sinh thái nhạy cảm. Trong nghiên cứu này, cho thấy những vật liệu đó có thể được thay thế hoàn toàn bằng các thành phần có khả năng phân hủy sinh học và ăn được.”

Ông Zhang cùng nhóm nghiên cứu thuộc phòng thí nghiệm hệ thống thông minh (Intelligent systems laboratory), do giáo sư Dario Floreano đứng đầu tại trường kỹ thuật (School of engineering), đã công bố công trình này trên tạp chí Nature Communications. Robot mini được thiết kế như một nền tảng phục vụ các phép đo môi trường tại hồ, ao hoặc các hệ thống nuôi trồng thủy sản. Trong tương lai, các cảm biến có thể ăn được và phân hủy sinh học được sử dụng để đo các thông số nước như độ pH, nhiệt độ và mức độ ô nhiễm. Nếu không được thu hồi, robot sẽ không trở thành rác thải điện tử mà có thể làm thức ăn cho cá và thậm chí đóng vai trò như một nguồn dinh dưỡng.

Phân tích các quy trình sinh trưởng và biến dạng
Trong giai đoạn 2023-2024, viện EPFL, đại học Bristol và viện công nghệ Ý (Istituto Italiano di tecnologia) đã giới thiệu một loại mực in có thể ăn được, có khả năng dẫn điện và phun phủ. Loại mực này bao gồm carbon hoạt tính (than hoạt tính) đóng vai trò chất dẫn điện, kẹo dẻo hiệu Haribo làm chất kết dính, cùng hỗn hợp nước – ethanol làm dung môi. Khi được phun lên thực phẩm hoặc các bề mặt ăn được, lớp vật liệu này hoạt động như một cảm biến biến dạng, cho phép đo lường các quá trình tăng trưởng hoặc sự biến dạng mà không cần tháo bỏ. 

Những vật liệu như vậy đặt nền tảng để robot ăn được vượt ra khỏi vai trò những sản phẩm mang tính giải trí, qua đó có thể thực hiện các chức năng đo lường và điều khiển một cách chính xác. Bên cạnh đó, viện EPFL và các nhóm nghiên cứu khác cũng đã trình bày các mẫu kẹp được làm từ gelatin, có khả năng gắp những loại thực phẩm mỏng và sau đó có thể ăn được hoặc thải bỏ. Ngoài ra, các màng cảm biến ăn được làm từ gelatin và than hoạt tính cũng đã được phát triển, hứa hẹn ứng dụng trong chẩn đoán y tế hoặc giám sát môi trường.

Ba lĩnh vực trọng tâm trong ứng dụng công nghiệp
Giá trị công nghiệp của robot thực phẩm tập trung vào ba phân khúc chiến lược:
– Sản xuất thực phẩm và thức uống: Các cảm biến ăn được có thể được thả trực tiếp vào bột bánh, nước uống hoặc sản phẩm lên men để giám sát chính xác nhiệt độ, độ pH và quá trình lên men. Ưu điểm vượt trội là nhà sản xuất không cần thực hiện công đoạn lọc bỏ dị vật sau khi kết thúc quy trình.
– Giám sát môi trường: Minh chứng điển hình là loại robot làm từ thức ăn cho cá. Thiết bị này cho phép thực hiện các chiến dịch đo lường tại các hệ sinh thái nhạy cảm mà không để lại rác thải điện tử trong nguồn nước.
– Hậu cần (logistics) và cứu trợ thiên tai: Các hệ thống robot ăn được (hoặc phân hủy sinh học phần lớn) đang mở ra hướng đi mới cho thiết bị bay không người lái (drone). Những chiếc drone này vận chuyển lương thực đến các vùng sâu vùng xa và sau đó, chính thân máy cũng trở thành một phần của khẩu phần tiếp tế, một ý tưởng dù nghe có vẻ viễn tưởng nhưng đang dần trở thành hiện thực.

Những ví dụ trên cho thấy “robot ăn được” không còn chỉ là lý thuyết. Dù là những chiếc kẹo dẻo hình gấu khiêu vũ trên chiếc bánh cưới tại Nhật Bản, những tàu đo lường thân thiện với môi trường làm từ thức ăn chăn nuôi, hay drone bánh gạo phục vụ cứu hộ; tất cả các dự án này đều đã được thử nghiệm và công bố trên các tạp chí khoa học uy tín. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cũng thừa nhận rằng việc tạo ra một robot ăn được với hệ thống điện tử phức tạp vẫn là một thách thức lớn. Hiện nay, đối với các bộ phận như đơn vị xử lý trung tâm (chip) và nguồn cung cấp năng lượng hiệu suất cao, giới khoa học vẫn chưa tìm ra vật liệu ăn được nào có thể thay thế hoàn hảo cho pin và chip truyền thống.

Robot ăn được: sự giao thoa giữa phát triển bền vững, an toàn và công năng
Mặc dù còn những rào cản kỹ thuật, ngày càng có nhiều minh chứng cho thấy các nguyên mẫu sơ khai này đang dần hình thành một phân khúc công nghệ hoàn toàn mới. Robot học ăn được là sự kết hợp hài hòa giữa tính bền vững, độ an toàn và công năng thực tế, mở ra những triển vọng mang tính đột phá: từ những robot kiểm tra đường ống tự phân hủy, các cảm biến ăn được trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi, cho đến các loại “thực phẩm thông minh” có khả năng tương tác với môi trường xung quanh.

Do đó, những mô hình trình diễn đã được ghi nhận hiện nay không đơn thuần là những sản phẩm mới lạ, mà chính là những viên gạch nền móng cho một kỷ nguyên robot học mới. Đây là một bước tiến công nghệ giúp con người dễ dàng “hấp thụ” hơn theo đúng nghĩa đen, mang lại lợi ích cho môi trường, thúc đẩy công nghiệp và trong những trường hợp đặc biệt, phục vụ trực tiếp cho chính sức khỏe của con người.

Để xem các tin bài khác về “Robot”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Hannover Messe