Áo choàng tàng h́nh đă không c̣n là thứ chỉ xuất hiện trong những tác phẩm viễn tưởng, những tiến bộ gần đây trong công nghệ quang học đă đưa chúng ta đến gần hơn với những chiếc áo choàng tàng h́nh ngoài đời thực.
Áo choàng tàng h́nh hoạt động như thế nào?
Về cốt lơi, công nghệ tàng h́nh dựa vào việc điều khiển sóng ánh sáng, thứ chịu trách nhiệm cho nhận thức thị giác của chúng ta. Các nhà nghiên cứu đă phát triển các phương pháp sáng tạo giúp uốn cong và chuyển hướng ánh sáng, che giấu các vật thể khỏi tầm nh́n một cách hiệu quả.
Tuy nhiên, để có thể chế tạo ra một chiếc áo choàng tàng h́nh trên toàn bộ phổ thị giác là một thách thức không hề nhỏ. Trước đây, các nhà khoa học đă chế tạo máy bay chiến đấu tàng h́nh trước radar và chế tạo áo khoác tàng h́nh nhiệt để che giấu binh lính khỏi máy tầm ảnh nhiệt của đối phương. Nhưng để che giấu một thứ ǵ đó khỏi mắt thường như thể nó chưa từng tồn tại th́ cần phải có một số kỹ thuật tân tiến và phức tạp.
Thông thường, khi ánh sáng tương tác với một vật thể, nó sẽ bị hấp thụ hoặc phản xạ lại ánh sáng, làm cho vật thể đó có thể nh́n thấy được. Trong khi đó "tàng h́nh" sẽ yêu cầu ánh sáng đi qua một vật thể mà không bị xáo trộn, như thể nó không có ở đó. Để đạt được điều này, một thiết bị che giấu cần phải chuyển hướng ánh sáng từ mọi hướng xung quanh vật thể, để nó có vẻ vô h́nh từ mọi góc độ.
Metamaterial là một loại vật chất nhân tạo, mà tính chất của nó phụ thuộc cấu trúc nhiều hơn là thành phần cấu tạo.
Metamaterial, vật liệu được dùng sẽ có các đặc tính độc đáo không có trong tự nhiên, đóng vai tṛ then chốt trong việc tạo ra áo choàng tàng h́nh. Bằng cách thiết kế những vật liệu này với cấu trúc nano được sắp xếp cẩn thận, các nhà khoa học có thể kiểm soát hành vi của sóng ánh sáng, cho phép điều khiển ánh sáng xung quanh một vật thể, làm cho vật thể đó có vẻ như vô h́nh.
Mặt khác, Metamaterial cũng là những thấu kính mỏng có thể hội tụ ánh sáng có nhiều bước sóng khác nhau vào cùng một điểm, khắc phục những hạn chế của thấu kính truyền thống.
Một phương pháp khác được sử dụng để chế tạo áo choàng tàng h́nh là chuyển hướng của ánh sáng. Những kỹ thuật này yêu cầu kiểm soát chính xác tốc độ, hướng và cường độ của sóng ánh sáng để đạt được hiệu quả mong muốn.
Ví dụ về áo choàng tàng h́nh
Mặc dù áo choàng tàng h́nh thực sự vẫn đang là lĩnh vực trong quá tŕnh nghiên cứu và phát triển khoa học, nhưng đă có những tiến bộ và minh chứng đáng chú ư trong lĩnh vực này.
Tàng h́nh lượng tử - Quantum Stealth
Bằng cách xếp nhiều lớp dạng thấu kính với các phân bố thấu kính khác nhau, vật liệu này có thể khúc xạ ánh sáng ở nhiều góc độ, tạo ra các "điểm chết" ngăn ánh sáng đi qua và che giấu chủ thể một cách hiệu quả trong khi vẫn giữ cho hậu cảnh không bị ảnh hưởng.
Vào năm 2019, Hyperstealth Biotechnology, một nhà sản xuất đồng phục ngụy trang cấp quân sự của Canada đă cho ra mắt nguyên mẫu "tàng h́nh lượng tử", một loại vật liệu mỏng như tờ giấy có thể bẻ cong ánh sáng xung quanh. Hơn nữa, lớp áo tàng h́nh không chỉ hoạt động đối với ánh sáng khả kiến mà nó c̣n có thể chống lại tia hồng ngoại và tia hồng ngoại sóng ngắn, khiến cho nó trở thành một chiếc áo choàng tàng h́nh băng thông rộng.
Áo choàng Rochester
Được phát triển vào năm 2014 tại Đại học Rochester, nó có thể hoạt động ở nhiều hướng trong môi trường 3 chiều, nhờ vào hệ thống gồm 4 thấu kính.
Điều này có nghĩa là thiết bị có thể ẩn đối tượng khỏi tầm mắt từ bất kể vị trí của người xem so với đối tượng đó. Nhóm đă hoàn thành kỳ tích này bằng cách lựa chọn cẩn thận loại thấu kính, công suất và khoảng cách giữa các thấu kính.
Mặc dù thiết bị hiện tại cho thấy những tiến bộ đáng kể nhưng vẫn c̣n những điểm cần cải thiện. Trước hết, không thể biến thiết lập này thành một bộ đồ tàng h́nh v́ hệ thống quang học phức tạp và không linh hoạt.
Bên cạnh việc giải quyết được vấn đề góc nh́n, “áo choàng Rochester” cho phép duy tŕ trạng thái tự nhiên cho bối cảnh nền, không làm biến dạng quang cảnh xung quanh vật thể.
Áo choàng tàng h́nh trước camera an ninh
Một nhóm sinh viên Trung Quốc đă t́m cách vượt qua các camera an ninh bằng một phát minh đột phá. Và kết quả là họ đă tạo ra được một chiếc áo được thiết kế để khiến người mặc nó gần như vô h́nh trước các camera do AI giám sát - InvisDefense.
InvisDefense sở hữu khả năng hiến người mặc tàng h́nh trước camera giám sát trong khi vẫn có thể nh́n thấy bằng mắt thường.
"Camera an ninh sử dụng công nghệ AI có ở khắp mọi nơi. Chúng tràn ngập cuộc sống của chúng ta," Wei Hui, sinh viên tốt nghiệp ngành khoa học máy tính tại Đại học Vũ Hán, người đă thiết kế thuật toán cốt lơi của chiếc áo choàng, cho biết.
"Chúng tôi đă thiết kế sản phẩm này để chống lại khả năng phát hiện mă độc, nhằm bảo vệ quyền riêng tư và sự an toàn của mọi người trong một số trường hợp nhất định".
Vào ban ngày, camera chủ yếu dựa vào nhận dạng chuyển động và đường viền để xác định cơ thể người. Bằng cách trang trí bề mặt của InvisDefense bằng hoa văn ngụy trang được thiết kế đặc biệt, chiếc áo có thể phá vỡ thuật toán nhận dạng của thị giác máy một cách hoàn hảo, khiến camera không thể phân biệt người mặc là người.
Khi bóng tối buông xuống, thách thức tăng lên khi máy ảnh chuyển sang chụp ảnh nhiệt hồng ngoại. Để chống lại điều này, InvisDefense tích hợp các mô-đun kiểm soát nhiệt độ có h́nh dạng bất thường trên bề mặt bên trong của nó, tạo ra một mô h́nh nhiệt độc đáo có thể đánh lừa camera hồng ngoại.
Tàng h́nh kim loại
Metalens phẳng này là thấu kính đơn đầu tiên có thể hội tụ toàn bộ phổ ánh sáng nh́n thấy được - kể cả ánh sáng trắng - vào cùng một điểm và ở độ phân giải cao. Nó sử dụng các mảng sợi nano titan dioxit để tập trung đồng đều các bước sóng ánh sáng và loại bỏ quang sai màu.
Một bước đột phá vào năm 2018 liên quan đến việc sử dụng các sợi nano titan trong các ống kim loại, cho phép chúng uốn cong ánh sáng ở mức cần thiết để đạt được khả năng tàng h́nh. Trong khi các siêu vật liệu trước đây không thể bao phủ các bước sóng ánh sáng khả kiến, th́ sự kết hợp giữa Metalens và siêu vật liệu cho thấy hứa hẹn trong việc mở rộng khả năng tàng h́nh đối với quang phổ ánh sáng khả kiến.
Sự tiến bộ này trong công nghệ kim loại mang đến khả năng tạo ra các thiết bị che giấu ánh sáng khả kiến, trong đó ánh sáng có các bước sóng khác nhau có thể được điều khiển để khiến các vật thể trở nên vô h́nh. Mặc dù công nghệ này vẫn chưa được phát triển đầy đủ, nhưng nó là một bước quan trọng để đạt được những chiếc áo choàng tàng h́nh ngoài đời thực trong tương lai gần.
Khiên tàng h́nh
Khiên tàng h́nh sử dụng một dăy thấu kính được thiết kế chính xác để điều khiển ánh sáng một cách khéo léo. Bằng cách chuyển hướng phần lớn ánh sáng phản xạ từ đối tượng ra xa người quan sát, nó có thể ngụy trang hiệu quả cho người đứng sau nó. Sau đó, ánh sáng được chuyển hướng này sẽ lan sang một bên trên mặt của tấm chắn, tạo ra ảo giác về hậu cảnh.
Tương lai của áo choàng tàng h́nh
Trong lĩnh vực quân sự, công nghệ tàng h́nh có thể cách mạng hóa các hoạt động tàng h́nh, khiến các tài sản quân sự trở nên vô h́nh trước radar hoặc các hệ thống giám sát. Ngoài ra, trong lĩnh vực quang học, kỹ thuật tàng h́nh có thể nâng cao hiệu quả của kính viễn vọng, kính hiển vi và các thiết bị h́nh ảnh khác.
Mặc dù chúng ta có thể không sớm chứng kiến những chiếc áo choàng tàng h́nh giống như trong Harry Potter, nhưng không thể phủ nhận những bước tiến đạt được trong lĩnh vực này là vô cùng ấn tượng.
Nghiên cứu và hợp tác đang diễn ra giữa các nhà khoa học, kỹ sư và chuyên gia vật liệu hứa hẹn những bước đột phá hơn nữa trong tương lai. Công nghệ tàng h́nh một ngày nào đó có thể trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta, cách mạng hóa các ngành công nghiệp khác nhau và thay đổi cách chúng ta nh́n nhận thế giới.
VietBF@ Sưu tập
