Radhika Nagpal

1.1. Xuất thân và Bối cảnh

Radhika Nagpal là một nhà khoa học máy tính người Ấn Độ-Mỹ, sinh ra tại Amritsar, Ấn Độ. Những năm đầu đời của bà đã định hình niềm đam mê với khoa học và công nghệ, dẫn lối bà đến những thành tựu nổi bật trong lĩnh vực nghiên cứu của mình.

1.2. Học vấn

Nagpal theo học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), một trong những cơ sở giáo dục hàng đầu thế giới về khoa học và công nghệ. Bà đã hoàn thành bằng Cử nhân Khoa học (S.B.) và Thạc sĩ Khoa học (S.M.) về kỹ thuật điện và khoa học máy tính vào năm 1994. Sau đó, bà tiếp tục nghiên cứu và nhận bằng Tiến sĩ (Ph.D.) về kỹ thuật điện và khoa học máy tính cũng tại MIT vào năm 2001.

Luận án tiến sĩ của bà có tựa đề "Lắp ráp tự động có thể lập trình bằng cách sử dụng các tương tác cục bộ lấy cảm hứng từ sinh học và toán học Origami" (Programmable Self-Assembly using Biologically-Inspired Local Interactions and Origami Mathematics), được thực hiện dưới sự hướng dẫn của hai giáo sư danh tiếng là Gerald Sussman và Harold Abelson. Trong luận án này, Nagpal đã trình bày một ngôn ngữ lập trình cho phép một tập hợp các tác nhân được lập trình giống hệt nhau tự lắp ráp thành một hình dạng mong muốn, chỉ sử dụng các tương tác cục bộ. Phương pháp này đặc biệt chú trọng đến khả năng phục hồi của hệ thống trước các bất thường, lỗi giao tiếp và trục trặc của tác nhân, đặt nền móng cho các nghiên cứu sau này của bà về hệ thống tự tổ chức.

2.1. Sự nghiệp Ban đầu

Sau khi tốt nghiệp, Nagpal bắt đầu sự nghiệp nghiên cứu của mình tại Bell Labs ở Murray Hill, New Jersey, nơi bà làm thành viên của đội ngũ kỹ thuật từ năm 1994 đến 1995. Kinh nghiệm này đã cung cấp cho bà cái nhìn sâu sắc về ứng dụng công nghiệp của khoa học máy tính.

Từ năm 2001 đến 2003, bà giữ vai trò giảng viên sau tiến sĩ tại Phòng thí nghiệm Khoa học Máy tính và Trí tuệ Nhân tạo MIT (CSAIL), là thành viên của Nhóm Máy tính Vô định hình (Amorphous Computing Group). Giai đoạn này đã giúp bà tiếp tục phát triển các ý tưởng về hệ thống tự tổ chức. Từ năm 2003 đến 2004, bà là nghiên cứu viên tại Trường Y Harvard.

2.2. Hoạt động tại Đại học Harvard

Năm 2004, Radhika Nagpal gia nhập Trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng Harvard (Harvard SEAS) với tư cách là Trợ lý Giáo sư Khoa học Máy tính, một vị trí bà nắm giữ cho đến năm 2009. Trong thời gian này, bà cũng là thành viên liên kết tại Khoa Sinh học Hệ thống của Trường Y Harvard từ năm 2004, và là thành viên cốt cán tại Viện Wyss Harvard về Kỹ thuật Lấy cảm hứng từ Sinh học từ năm 2008.

Từ năm 2009 đến 2012, bà được bổ nhiệm làm Phó Giáo sư Khoa học Máy tính Thomas D. Cabot tại Harvard SEAS. Đến năm 2012, bà được thăng chức lên Giáo sư Fred Kavli về Khoa học Máy tính tại Harvard SEAS, một vị trí mà bà đã giữ cho đến năm 2019. Tại Harvard, bà đã điều hành Nhóm Nghiên cứu Hệ thống Tự Tổ chức (Self-Organizing Systems Research Group), nơi bà và các cộng sự đã thực hiện nhiều công trình nghiên cứu đột phá.

2.3. Hoạt động tại Đại học Princeton

Năm 2022, Giáo sư Nagpal chuyển đến Đại học Princeton, nơi bà hiện là Giáo sư Augustine về Kỹ thuật, với các vị trí đồng thời tại Khoa Kỹ thuật Cơ khí và Hàng không Vũ trụ, và Khoa Khoa học Máy tính. Việc chuyển đổi này cũng bao gồm việc di chuyển phòng thí nghiệm SSR của bà đến Trung tâm Robot học Princeton (Princeton Robotics), tiếp tục mở rộng phạm vi nghiên cứu của bà trong một môi trường mới.

2.4. Lĩnh vực Nghiên cứu Chính

Nhóm nghiên cứu của Giáo sư Nagpal tập trung vào các hệ thống đa tác nhân lấy cảm hứng từ sinh học. Các lĩnh vực nghiên cứu cốt lõi của bà bao gồm:

• Thuật toán tập thể: Nghiên cứu các cách thức mà các tác nhân đơn lẻ có thể phối hợp để đạt được mục tiêu chung.
• Mô hình lập trình: Phát triển các ngôn ngữ và phương pháp để lập trình hành vi của các hệ thống tự tổ chức.
• Robot học mô-đun và bầy đàn: Thiết kế và thử nghiệm các hệ thống robot được tạo thành từ nhiều đơn vị nhỏ, hoạt động cùng nhau như một thể thống nhất.
• Hệ thống đa tác nhân sinh học: Nghiên cứu các mô hình phát sinh hình thái đa bào và hành vi tập thể của côn trùng xã hội, như kiến và ong.

Công việc của bà nằm ở giao điểm của khoa học máy tính (đặc biệt là trí tuệ nhân tạo và robot học) và sinh học. Bà nghiên cứu các thuật toán, mô hình lập trình và thiết kế phần cứng lấy cảm hứng từ sinh học cho các hệ thống robot bầy đàn/mô-đun và vật liệu thông minh, chủ yếu lấy cảm hứng từ côn trùng xã hội và sinh học đa bào. Bà cũng điều tra các mô hình tự tổ chức trong sinh học, đặc biệt là cách các tế bào hợp tác trong quá trình phát triển của các sinh vật đa bào.

2.5. Phương pháp Luận Nghiên cứu và Thành tựu

Các nghiên cứu của Giáo sư Nagpal được đặc trưng bởi sự kết hợp độc đáo giữa lý thuyết và thực nghiệm, luôn tìm cách rút ra bài học từ thế giới tự nhiên để giải quyết các thách thức kỹ thuật phức tạp.

2.6. Phát triển và Thành tựu KiloBots

Một trong những thành tựu nổi bật nhất của Giáo sư Radhika Nagpal là việc phát triển hệ thống robot siêu nhỏ mang tên KiloBots cùng với các đồng nghiệp. KiloBots là sự kết hợp giữa "kilo" (nghĩa là 1000) và "robot", ám chỉ khả năng hoạt động của hàng nghìn robot cùng lúc.

Mỗi KiloBot là một robot siêu nhỏ, được trang bị hai động cơ rung và bộ thu phát hồng ngoại. Đặc điểm nổi bật của chúng là khả năng di chuyển tập thể và tự tổ chức thành các hình dạng phức tạp mà không cần sự điều khiển trung tâm. Giáo sư Nagpal cho biết, nguồn cảm hứng cho KiloBots đến từ hành vi tập thể của kiến và ong trong tự nhiên, nơi các cá thể đơn lẻ với khả năng đơn giản có thể tạo ra các cấu trúc và hành vi phức tạp ở cấp độ bầy đàn.

Công trình về KiloBots đã được công bố trên tạp chí khoa học danh tiếng Science vào ngày 15 tháng 8 năm 2014, thu hút sự chú ý rộng rãi từ cộng đồng khoa học và công chúng. Thành tựu này được đánh giá là sẽ đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của trí tuệ nhân tạo tập thể và công nghệ nano trong tương lai. Nhờ công trình này, Giáo sư Radhika Nagpal đã được tạp chí Nature vinh danh là một trong "10 người có ảnh hưởng nhất năm" 2014, xếp thứ 3 trong danh sách này. Sự công nhận này không chỉ khẳng định tầm vóc khoa học của bà mà còn đưa công trình của bà đến gần hơn với công chúng.

3.1. Thành lập Root Robotics

Với mong muốn đưa khoa học máy tính và lập trình đến gần hơn với mọi người, đặc biệt là thế hệ trẻ, vào năm 2017, Giáo sư Radhika Nagpal đã đồng sáng lập một công ty công nghệ robot mang tên Root Robotics. Công ty này tập trung vào việc tạo ra các cơ hội học lập trình cho những người chưa có kinh nghiệm, nhằm nâng cao khả năng tiếp cận giáo dục lập trình và mở rộng cơ hội giáo dục STEM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học) cho một đối tượng rộng lớn hơn. Root Robotics là một minh chứng cho cam kết của bà trong việc biến nghiên cứu học thuật thành các giải pháp thực tiễn có lợi cho xã hội.

5.1. Tầm ảnh hưởng Học thuật và Công nghệ

Các nghiên cứu của Giáo sư Nagpal đã tạo ra những tiến bộ đáng kể trong việc phát triển các hệ thống tự tổ chức và robot học lấy cảm hứng từ sinh học. Công trình của bà về thuật toán tập thể và hệ thống đa tác nhân đã mở ra những hướng đi mới trong trí tuệ tập thể và trí tuệ nhân tạo, đặc biệt là trong việc thiết kế các hệ thống có khả năng phục hồi và thích ứng cao. Việc phát triển các mô hình lập trình mới cho hành vi tập thể, như đã thể hiện qua dự án KiloBots, không chỉ là một thành tựu kỹ thuật mà còn là một bước tiến quan trọng trong việc hiểu và mô phỏng các hệ thống phức tạp trong tự nhiên. Những đóng góp này đã thúc đẩy sự phát triển của robot học, trí tuệ tập thể và trí tuệ nhân tạo, đồng thời cung cấp nền tảng cho các ứng dụng tiềm năng trong công nghệ nano và các lĩnh vực khác.

5.2. Đóng góp Xã hội và Tầm ảnh hưởng Giáo dục

Ngoài những thành tựu học thuật, Giáo sư Nagpal còn được biết đến với những đóng góp tích cực cho xã hội thông qua các nỗ lực thúc đẩy hòa nhập xã hội và mở rộng cơ hội giáo dục. Việc đồng sáng lập Root Robotics là một minh chứng rõ ràng cho cam kết của bà trong việc đưa giáo dục lập trình và STEM đến gần hơn với mọi người, đặc biệt là những đối tượng có thể gặp khó khăn trong việc tiếp cận các nguồn tài nguyên này. Thông qua Root Robotics, bà đã góp phần tạo ra một môi trường học tập dễ tiếp cận và hấp dẫn, khuyến khích thế hệ trẻ khám phá niềm đam mê công nghệ và phát triển các kỹ năng cần thiết cho tương lai.

5.3. Sự Công nhận của Công chúng và Phản ánh Truyền thông

Các thành tựu nghiên cứu của Giáo sư Nagpal đã nhận được sự công nhận rộng rãi từ giới khoa học và công chúng. Công trình về KiloBots của bà đã được giới thiệu trên các tạp chí khoa học hàng đầu như Science và Nature, cũng như các phương tiện truyền thông lớn như Hankyoreh của Hàn Quốc. Việc được vinh danh là một trong "10 người có ảnh hưởng nhất năm" của Nature vào năm 2014 đã củng cố vị thế của bà như một nhà khoa học hàng đầu và giúp công chúng nhận thức rõ hơn về tầm quan trọng của công việc của bà trong các lĩnh vực khoa học và công nghệ tiên tiến.