Vài điểm then chốt, khó khăn khoa học kỷ thuật, Việt Nam nên biết thêm chăng ? 

G S Tôn Thất Trình

I - Mắt nhìn trên trời và dưới biển

          Cả  hai biển Đông và Biển Tây  nước nhà đều có thể ngoại quốc xâm lấn. Vì vậy nước nhà cần ngòai tăng cường bảo vệ an ninh, định cư  cho đông đúc thêm ở các  quần đảo, đảo lớn, đảo nhỏ, gần biển hay xa bờ, phát triễn thêm kinh tế , xã hội v.v... các  vùng biển bị đe dọa này, cha ông đã dày công thám hiểm, khám phá và xây dựng phần nào . Sau đây là một kỷ thuật mới then chốt, phối hợp  những cái nhìn trên trời biển  va xuống đáy biển, chiếu theo  nguyệt báo Khám Phá - Hoa Kỳ đăng tải, tháng tư năm 2014.

       Các nhà đại dương học đã vẽ đồ bản sàn đáy biển và theo dấu các lòai biển đang bị hiểm nguy  mấy chục năm nay rồi , sử dụng  những  xe hơi dưới nước  tự quản AUV - atonomous under water vehicles  . Thế nhưng đại dương quá đồ sộ, là một hệ thống sinh thái  di động liên tục  3 chiều, khiến cho việc quan sát được chính xác, đúng thời gian thật sự,  đời sống biển và các điều kiện  đại dương, như nhiệt độ, dòng chảy và độ mặn… ,  thật  là thách đố  và quá ư tốn kém. Vì lý do này,không thể  nghiên cứu rành mạch hiện tựợng  thể khối  đại trà trên những  phạm vi  không gian lớn lao  và  nhất thời.  Theo  Kanna Rajan, một kỷ sư thuộc Viện  Khảo cứu  Bể Nuôi Cá - Aquarium Research  Institute Vịnh Monterey”  nghiên cứu   thông minh nhân tạo  có khả năng làm quyết định , “ bạn không thể làm việc này với một tàu thủy”.  Cho nên ông  muốn làm việc này với  rô bốt .

       Khi Rajan gặp Joao  Sousa, một kỷ sư thuộc Viện  Đại học Porto ở Bồ Đào Nha , một ý  tưởng  về cách nào nghiên cứu các đại dương  theo đúng thời gian thật sự - real time 3-D, đã nẩy sinh. Sousa vừa mới  diễn thuyết gợi ý rằng muốn  thật sự nghiên cứu đại dương , bạn cần có  một mạng lưới  to lớn  rô bốt, họat động cùng nhau , không khâu nối  thu thập dữ liệu.  Sousa đã có  hạ tầng cơ sở nối các AUV với nhau, nhưng ông lại cần một rô bốt  thông  minh để   xây đắp hạm đội mình .   Và Rajan đã biết  là ông có thể làm lập trình cho một rô bốt đủ thông minh  làm phận sự.  Cả  hai đồng ý mau lẹ hợp tác.           

 Sousa đã có một hạm đội  rô bốt  dưới nước, nhỏ, hình dáng thủy lôi, ông dùng  thám hiểm nhưng vùng biển cạn, ngòai khơi nước Bồ Đào Nha. Mỗi  rô bốt trang bị nhiều máy dò để đo lường tính dẫn điện, nhiệt độ, và bề sâu biển. Rajan thiết kế  một phần mềm  giúp các rô bốt làm quyết định một cách tự quản. Phần mềm giúp những xe hơi  có được “ thông minh - smarts” . Thay vì  phải nói:  quay phải và lặn xuống, tôi muốn anh làm nghiên cứu ở vùng này . Đúng  như một Roomba ở biển cả đại dương: bạn chỉ cần mở máy thả lỏng chúng và chúng lặn xuống, thu thập các đo lường, tự điều chỉnh đường đi  và trở về truớc khi bình điện hết điện.  

   Năm 2013,  hai ông đã  thử nghiệm các ý kiến này ở bờ biển miền Nam Bồ Đào Nha, hầu chứng minh là mạng lưới rô bốt  có thể  theo dõi một mục tiêu di động. Từ đuôi một tàu Hải quân Bồ đào Nha, hai nhà khoa học và nhóm họ đã phóng ra nhiều AUV vào nước. Rồi họ  ném  trên chúng một phao hình trụ lng thang,  để  phát thanh vị trí đến các AUV  và xem đó là một điểm nóng hổi - hotspot , giúp các xe dưới nước  liên lạc với các xe  trên  không và chiếc tàu hổ trợ .

    Yếu tố thứ 3 là một con mắt trên trời: một máy bay cánh cố định ra khỏi giá, dài 1.80 m, có một máy chụp hình GoPro  ráp  nhẹ nhàng sau mũi máy bay.  Khi máy bay không nguời lái- một drone trên không  chấm  nhận ra phao, các xe  dưới và  trên mặt nước  tụ về  vùng này  để đo lường  môi trường  đại dương chung quanh đó:  hướng các dòng, tốc độ, uy lực, nhiệt độ và tỉ trọng nước biển.

    Tháng 5 năm 2014, đòan thám hiểm sẽ  làm thí nghiệm 3 chiều ở  mức  cao hơn. Thay vì một phao nổi, drone bay và các xe dưới nước, sẽ theo dấu một con cá tên gọi là Mola mola hay cá mặt trời đại dương -  ocean sunfish, một lọai cá nặng đến 5000 cân Anh (  4 tấn rưỡi ) có một thói quen xấu xa  là hay mắc lưới các lồng nuôi cá ngừ thương mãi.  Các nhà sinh học biển họat động cùng Rajan và Sousa, sẽ đóng  thẻ GPS  vào 20 con cá  khổng lồ hiền lành này,  gửi các drone và xe dưới nước  đuổi theo cá  nhiều ngày, để học hỏi  hơn nữa về  chu kỳ đời sống chúng, cùng thói quen chúng ăn.

    Khi hai cặp kỷ tuật biển và phần mềm cải thiện, họ hy vọng là sẽ làm cho  các xe  dưới nước, trên mặt nước và trên không thật sự tự quản- tự trị, đủ khả năng vừa liên lạc với nhau, vừa làm quyết định tự mình, theo lờI Rajan. Như thế, đây là lần đầu tiên có thể điều nghiên  hiện tượng kích thước lớn, tỉ như các tiền tuyến đại dương, các xóay lốc -  eddies và  các nở rộ, cũng như nghiên cứu di chuyễn và môi trường các động vật  biển, có cơ lặn sâu đến mức độ con người không chịu đựng nổi.

     “ Bước tiến xau đó là  họ  sẽ đặt một  tổng thể xe và  nói với chúng là  tự hình dung ra những gì cần làm .

     II- Cách nào  lưu tâm đến ánh sáng ?

      Ở  một la bô Cambridge, bang Massachussetts- Hoa Kỳ, một phòng chân không, kích thước một hộp đựng giày, đang tạo lịch sử. Tại đây, nhà vật lý học Harvard Ofer Firstenberg đã tạo ra một chất liệu dạng mới:  một cặp quang tử- photons dính vào nhau.  “ Phân tử ánh sáng- light molecule” này có tiềm năng làm thành những khối xây dựng, sử dụng vài lọai ánh sáng sờ mó được,   tỉ như các  chạm trỗ ánh sáng - light sculptures   hay gươm giáo  ánh sáng- light sabers đến ( có thể thực tiễn hơn ) các computers , làm được những tính tóan   phức tạp rộng lớn hơn nhiều máy  tính ngày nay .

    Khác  các nguyên tử  và chất liệu làm ra chúng, hai photon  này trên đường đụng độ nhau, sẽ đơn giản đi xuyên  ngang qua nhau mà không hề  tương tác nhau. Hầu giúp cho các photon dính nhau, bước đầu tiên của mọi kỷ thuật vừa kể ra, Fistenberg và nhóm ông dùng một sắp đặt  họ đã mất nhiều năm hòan  thiện. Họ thiết bị một hộp kim lọai đặc thù bằng laser một phía bên, để  cho chỉ có một photon  lọt ra ngòai một  lúc nào đó.  Photon thứ nhất trượt trên một đám mây các nguyên tử rubidium, đã được lựa chọn vì làm lạnh chúng dễ dàng đến một cực điểm  chúng gần như bất động. Rồi photon thứ hai đi vào đám mây. Cuối cùng hai photons dính nhau và di chuyễn tiến tới, như thể là một phân tử  gồm hai nguyên tử.

     Tương tác giữa hai photons  giúp cho một photon thay đổi thông tin hạt lượng - quantum information  photon kia mang theo, bằng cách thay đổi những đặc tính nó (  tỉ như động năng - momentum  và tính phân cực - polarisation ). Cách kiểm sóat trên ánh sáng này sẽ giúp các nhà khảo cứu  họat động ở máy computers hạt lượng, những máy thế hệ kế tiếp sử dụng photons  thay vì điện tử âm - electrons ở tính toán.  Chúng có  thể dựa vào ưu điểm của các luật rỡm, không chắc chắn cơ học hạt lượng, mà thành quả sẽ là những  linh kiện  thổi bay trong bụi bặm những computers hiện hửu.  

    Điều này  còn lâu lắm mới thực hiện xong. Nay, Firstenberg và các đồng nghiệp đang từ từ xây dựng hiểu biết của họ về chất liệu mới mẽ lạ lùng này và cách nào chúng họat động bằng bước tiến  kế tiếp hợp lý : họ  đang cố gắng làm ra một phân tử ánh sáng  gồm 3 photon.

    III-  Câu hỏi của Gary D . Pogoler, Chicago : Thế vướng mắc hạt lượng - quantum entanglement, giúp hiểu biết  vị trí cùng lúc và tốc độ các hạt tử phụ nguyên tử, có làm mất hiệu lực nguyên tắc không chắc chắn không ?              

        Câu trả lời  của Adam  Hadhazy, báo Khám Phá

        Trước tiên,  hãy lùi một phút. Khi hai hạt tử, gọi chúng là photon A và photon B “vướng mắc”  nhau, điều này có nghĩa là đo lường  đặc tính của photon A  ( chẳng hạn, vị trí của nó  ) tiết lộ giá trị  của cùng một đặc tính  cho photon B. Tuy nhiên, theo nguyên tắc không chắc chắn,  các nhà vật lý học chỉ có thể biết nhiều như vậy về  hai đặc tính liên hệ nhau của một hạt tử cùng  một lúc . Chẳng hạn, càng chắc chắn  thêm lên về vị trí của một photon ( nơi nó đang ở )  thì lại càng ít biết hơn tính chất động năng  của nó ( nơi  nó đang tiến tới ) .

         Bạn nghĩ rằng, theo lý thuyết, ai đó có thể  làm những đo lường riêng rẽ cho các photon A và B bị vướng mắc (tỉ như  vị trí của A  và động năng của B )   và như vậy biết rỏ cả hai giá trị cho mỗi một photon, và có vẽ như là vi phạm  nguyên tắc không chắc chắn . Nhưng bước tiến đo lường  một đặc tính nào đó ( có cơ  tiết lộ  thật sự là chúng bị vướng mắc )  sẽ phá vỡ  trước hết  các vướng mắc hạt tử  cho bất cứ đặc tính nào khác.  Cho nên,ai đó có thể biết vị trí dứt khóat của B xuyên qua vị trí của A,  rồi động năng của B  cũng sẽ không có ảnh hưởng nào  trên giá trị động năng của  A. Tính chất không chắc chắn vẫn duy trì.  

  IV . Tại sao công Randy lại  gáy - húyt lên ?

      Trong một chuyến du hành  đến công viên  Tây Bắc Ấn Độ Keoladeo National Park, năm 2011,  Jessica  Yorzinski   một nhà sinh học hậu tiến sĩ  Viện đại học Duke  ngồi bên trong một vải bạt săn bắn. Nhiệt độ chai sạn mặt mày làm cho máy chụp hình ghi chép - camrecorder  hư hỏng. Các động vật có lẽ là chó rừng gầm gừ và  cào vải bạt, trong khi một loa phát ra một  tiếng  gáy- húyt ồn ào, lạ lùng.  Bà ta đang quan  sát các con công mái - peahens lại gần.

       Chúng  lại gần,  thường xuyên hơn những lần Jessica huýt lên những tiếng gọi công trống - peacocks đặc biệt đến đạp mái -mating call , gọi là  một gáy - húyt phô trương - hoot dash  hơn là khi bà im lặng.  Các động vật đực  thường dùng tiếng gọi kêu cái  để  hút dẫn động vật cái, nhưng tiếng húyt phô trương thật là đặc thù :  công trống Ấn Độ màu xanh dương phát ra một tiếng  gáy húyt mê ly trước khi đổ xô  ít hơn một mét,  đến các công mái  để đạp mái .  Yorzinski  nói rằng  rất ít lòai vật phát ra những tiếng gọi cầu hôn  trực tiếp trước khi giao cấu. Nhưng tiếng gọi này không những tốn hơi sức,  mà còn có thể hút dẫn các thú bắt mồi như  chó rừng, cọp  và báo - beo. Trong thời gian Jessica thử nghiệm khảo cứu, vài thú bắt mồi  đến gần, nhưng không một thú nào tấn công cả .

      Vậy tại sao công trống lại vô tâm liều lĩnh như thế ?  các quan sát của  Yorzinski cho thấy    là   tiếng gáy phô trương hút dẫn các con mái khác, tăng thêm cơ hội  con trống  làm tình.  Dù công trống  trưng bày  đuôi nổi bật  và  khệnh khạng bất hủ, loài công cần giúp đở  để tìm nhau trong  rừng rậm và lùm bụi um  tùm. Yorzinski tin là  công mái  có thể đủ khả năng giải mã  tiếng gáy của công trống để có thông tin hửu ích, tỉ như kích thước và tình trạng chủ trì của công trống. Và những con thường hay gáy -húyt  có thể dùng ưu điểm của hiện tượng gọi là sao chép  lựa chọn bạn tình, trong đó con mái  thích thú những con trống được nhiều ưa chuộng hơn.  Yorzinski thêm:  những công mái cần biết rỏ  là những công trống  thỉnh thỏang  sản xuất tiếng gáy  khi chúng không muốn đạp mái, tung ra một cảm tưởng  dối trá  là  chúng đang đạp mái. Những nghiên cứu tương lai sẽ giải thíchtại sao công trống lại không giả bộ  thường xuyên hơn nữa. Hai giả thuyết:  con mái  có thể xua đuổi con trống,nếu chúng biết là con trống đang bịp bợm hay các con trống khác sẽ tấn công, nếu chúng tỏ ra là những đối thủ lớn hơn .                

   V-   Nước nhớt -nhờn của sên

       Đây là một thế giới  động vật ăn thực vật,  nơi  kẻ tiêu thụ và  kẻ bị tiêu thụ  khai chiến trong một cuộc đua tiến trào  liên tục tranh xem ai đi trước.  Các nhà khoa học Viện đại học Wisconsin- Madison  đã khám phá một vặn tréo mới trên một chiến lược cỏ mọc  bên vệ đường: cỏ  tự làm cho mình trở nên ít ngon lành hơn, khi chúng cảm giác là một lòai ăn cỏ đến gần, thay vì chờ đợi bị tấn công .   

      Nhà sinh học John Orrock, nghiên cứu cách nào động vật cân bằng  nhu cầu  bảo vệ chúng khỏi nanh vuốt thú bắt mồi  cùng với những nhu cầu khác, tỉ như ăn hay làm tình, sanh ra ý kiến cho khảo cứu này  khi ông nghiên cứu các con sên ở đồng cỏ bang California. Ông đã biết là cây cối - thực vật ,  có thể thay đổi cấu tạo hóa học để  tự bảo vệ lấy  mình, khi bị tấn công, hay  chỉ bị sờ mó  của một lòai ăn cỏ đang đói lòng – hungry herbivore.  Thế nhưng  nếu kẻ tấn công  chỉ luẩn quẩn xung quanh, tìm kiếm những lựa chọn ? Sự  kiện là các con sên  nhả ra một chất nhớt chứng tỏ  hiện diện chúng làm ra  những  tiêu đề  hòan tòan, hầu nghiên cứu cách nào thực vật  có cơ giải đáp  chống lại một kẻ thù lẫn vẩn, nhưng lại chưa tấn công ?

     Orrock và các bạn đồng nghiệp tuơi vào các cây cải con mù tạt- mustard seedlings , mộy lòai cây hàng niên thông thường  tìm thấy khắp thế giới, dùng nước pha thêm cặn bả  nhờn nhớt của các con sên vườn tượt  thông thường, một thú bắt mồi thiên nhiên. Cách chửa trị này tưới 5 lần suốt hai tuần lễ , bắt chước các sên bò trên cây cỏ , lựa chọn lá xanh nào ngon nhất để ăn và  đặt các chất nhờn,   khi chúng bỏ đi. Các nhà khảo cứu đặt những cây này , song song vói các cây không tưới chất nhờn , vào trong các hộp với những sên đói lòng. Các cây mù tạt liên tiếp nhận  nước pha nhờn đều ít khi bị sên ăn.

     Cái gì  trong chất  nhớt của sên đã kích động  phản ứng các cây và chính xác hơn cách nào các cây cỏ đã tự làm chúng ít ngon miệng hơn  cho sên thì còn chưa rỏ ràng gì cả thảy.  Orrock nói:  Ai đó họat động trên động vật  nhận thức  thế giới là một nơi giàu có thông tin, và các động vật  chú tâm đến các thông tin này.  Nhưng như khảo cứu của ông cho thấy, đông vật không là những kẻ duy nhất  hòa điệu  theo điều này.  Thế giới thực vật  còn nhiều thích thú hơn là chúng ta tưởng đến !    

( Irvine, ngày 15 tháng 4 năm 2014, phỏng theo nguyệt san Khám Phá số tháng 4- 2014 )