GPS, bạn của người lái xe
Người lái xe hơi ở Mỹ trong thế kỷ thứ 21 này thiệt sướng hết biết! Cho dù là chiếc Mercedes đắt tiền, hay chiếc Honda Civic bình dân, mọi chiếc xe đều được trang bị nhiều kỹ thuật mới, giúp cho người lái xe hơi trở nên dễ dàng hơn.
Ví dụ dễ thấy nhất là GPS (Global Positioning System) – thiết bị định vị, chỉ đường cho xe hơi. Cách đây chừng hơn chục năm, trong xe nào cũng có những cuốn bản đồ thành phố, tiểu bang dày cui. Đi đâu thì tài xế phải xem bản đồ trước, rồi mỗi người là một… GPS, tự vạch ra đường đi cho xe mình.
Sau đó, mọi thứ dễ thở hơn một chút, khi tài xế lên Internet, tự in một tờ hướng dẫn lộ trình để theo đó mà đi. Khi gần tới nơi, nếu lỡ có lạc, thì gọi cho chủ nhà nơi mình muốn tới để chỉ đường lại ở đoạn cuối.
Còn bây giờ? Ngay cả những người lớn tuổi, những người không có khái niệm về định hướng Đông-Tây, Nam-Bắc cũng không lo. Lên xe, mở GPS, nạp địa chỉ cần tới vào, thế là xong! Một giọng nói “thỏ thẻ oanh vàng” sẽ chỉ mình đi tới bất cứ nơi nào trên nước Mỹ. Mà GPS tiện nhất bây là cũng chính là chiếc điện thoại, cho nên cũng chẳng cần có thêm một thiết bị GPS riêng nữa. Tiện nghi đến thế là cùng!
Dù chỉ mới áp dụng khoảng hai thập niên, nhưng khoa học kỹ ứng dụng vào thiết bị GPS cho xe hơi đã tiến những bước thật dài, nên mới có thể làm cho người lái xe hài lòng như ngày nay.
Để giải thích hệ thống GPS hoạt động dựa trên nguyên lý nào, trên trang web của công ty sản xuất GPS Tom Tom có một ví dụ rất hay, dễ hiểu.
Hãy tưởng tượng, trong một chuyến du lịch đến Âu Châu, bạn giật mình thức dậy ở một khách sạn, mà không nhớ mình đang ở đâu. Bạn đi xuống sảnh tiếp tân, hỏi người nhân viên khách sạn. Anh ta trả lời: “Ông đang ở cách thành phố Copenhagen của Đan Mạch 593 dặm.”
Bạn mở bản đồ, dùng một compa quay một vòng tròn có tâm là thành phố Copenhagen, có bán kính là 593 dặm. Rồi bạn đi xuống phố uống cà phê, một anh bồi bàn cho bạn thêm một chi tiết: “Ông đang ở cách thành phố Paris của Pháp 375 dặm.” Bạn dùng compa quay vòng tròn thứ hai có tâm là Paris trên bản đồ. Hai vòng tròn này cắt nhau tại hai điểm, có nghĩa là bạn đang ở tại một nơi nằm trên một trong hai giao điểm này.
Và một ông già trên đường phố lại cho bạn thêm một chi tiết nữa: “Ông đang ở cách thành phố Prague của Tiệp 317 dặm.” Bạn quay compa vòng tròn thứ ba, thì thấy ba vòng tròn này giao nhau tại một điểm chung: Frankfurt. Nhớ ra rồi! Mình đang đi du lịch tại Đức, và đang nghỉ ở một khách sạn tại thành phố Frankfurt.
GPS hoạt động dựa trên nguyên tắc toán hình học căn bản này: Một điểm ở trên mặt phẳng có thể xác định được vị trí nhờ khoảng cách so với ba điểm khác. Có điều, để áp dụng được nguyên lý này thành hệ thống định vị toàn cầu, GPS sử dụng những kỹ thuật quan trọng vào bậc nhất của thế kỷ 20.
Nói một cách đơn giản, “ba điểm khác” này chính là ba vệ tinh nhân tạo, thuộc hệ thống 30 vệ tinh nhân tạo quay chung quanh trái đất ở độ cao vào khoảng 20,000 km. Bản chất của thiết bị GPS chính là một thiết bị nhận tín hiệu từ các vệ tinh. Và qua việc nhận tín hiệu này, nó tự tính toán để xác định vị trí của mình trên quả địa cầu.
Nhưng đó mới chỉ là việc xác định vị trí. Còn muốn chỉ đường đi thì sao? Bản thân mỗi thiết bị GPS còn có chứa những bản đồ kỹ thuật số (digital map), được cung cấp bởi các quốc gia trên toàn thế giới. Những bản đồ này bao gồm cả triệu triệu con đường tại các quốc gia. Do đó, bản đồ phải được cập nhật định kỳ, nếu không sẽ bị lạc hậu.
Trong thiết bị GPS có nhu liệu (software) như một máy tính, để giúp cho việc xác định đúng vị trí của nó vào trong bản đồ. Từ đó, khi có yêu cầu chỉ đường đến một địa điểm nào đó, GPS sẽ tính toán ra con đường để dẫn đến đích. Nói thì đơn giản, nhưng hãy tưởng tượng bao nhiêu chất xám đã đổ vào để thiết kế, sản xuất một thiết bị nhỏ gọn như thế!
Lịch sử của GPS cách nay hơn nửa thế kỷ. Khởi đầu là từ vấn đề quân sự, an ninh quốc gia của Hoa Kỳ vào thời kỳ Chiến Tranh Lạnh với khối Cộng Sản Liên Xô hồi thập niên 1960 của thế kỷ trước.
Vào năm 1957, các nhà khoa học ở Mỹ “nóng mặt” khi bị Liên Xô vượt qua mặt trong cuộc đua bay vào không gian. Liên Xô đã phóng thành công vệ tinh nhân tạo đầu tiên – Sputnik 1 – vào quỹ đạo quanh trái đất.
Hai nhà bác học Mỹ quyết định tìm cách theo dõi những tín hiệu vô tuyến phát ra từ vệ tinh này. Và họ đã thành công trong việc xác định vị trí của Sputnik 1, do hiện tượng tín hiệu vô tuyến từ nó phát ra ở những vị trí khác nhau cũng nhận được sau những thời gian khác nhau.
Chỉ một năm sau đó, Hải Quân Hoa Kỳ đặt hàng cho các nhà khoa học Mỹ tìm ra sự ứng dụng ngược lại: Làm sao để tàu ngầm nhận được tín hiệu từ vệ tinh, và nhờ vậy xác định được vị trí của nó trên đại dương. Ứng dụng này quan trọng trong việc phóng hỏa tiễn đi từ tàu ngầm.
Transit là hệ thống vệ tinh đầu tiên của Mỹ được phóng lên không gian, và được Hải Quân Hoa Kỳ thử nghiệm lần đầu vào năm 1960. Kể từ đó, những hệ thống GPS của Hoa Kỳ tiếp tục được cải tiến để phục vụ cho quốc phòng, biến nước Mỹ thành cường quốc số 1 về không gian mãi cho đến tận ngày hôm nay, trước sự ganh tị của cả Liên Xô và Trung Quốc.
Mãi cho đến năm 1983, vào thời Tổng Thống Ronald Reagan, thì GPS mới được đặt vấn đề sử dụng cho dân sự.
Năm đó có một sự kiện chấn động thế giới: Liên Xô bắn rơi chiếc máy bay hành khách của Nam Hàn, vì bay lạc vào vùng cấm của họ! Chính phủ Reagan đề nghị nước Mỹ phải mở cửa cho phép ứng dụng GPS vào mục đích dân sự đối với máy bay, tàu bè đi lại trên toàn thế giới, giúp cho chúng được hướng dẫn di chuyển trên những lộ trình an toàn, không vào… “vùng địch.”
Đến năm 1993, hệ thống GPS dân sự đầu tiên mới hình thành với 24 vệ tinh. Và hệ thống này được tuyên bố là hoàn thiện vào năm 1995. Như vậy, hóa ra là Tổng Thống Reagan đã “làm cho nước Mỹ vĩ đại” bằng cách phát triển khoa học kỹ thuật, và mở cửa ra với thế giới, chứ không phải là cách đóng cửa, co cụm lại như ngày hôm nay!
Và cho đến hiện tại, GPS có hàng chục ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau: Hướng dẫn máy bay, tàu bè, dẫn đường cho người lái xe, vẽ bản đồ, nghiên cứu động đất, nghiên cứu khí hậu, đến cả các trò chơi đi săn kho báu ngoài trời nữa. Trò chơi “Đi bắt Pokemon” không phải dùng kỹ thuật GPS thì là dùng cái gì?
Trở lại với ứng dụng của GPS cho người lái xe hơi, có thể thấy rằng những ai lái xe ngày hôm nay mà không sử dụng GPS là một thiệt thòi. Tiện ích của nó đem lại vô cùng to lớn. Đặc biệt là khi GPS được sử dụng trong điện thoại với Google Map, giúp cho việc cập nhật tình hình giao thông, tìm đường đi đỡ kẹt xe một cách vô cùng hiệu quả.
Tuy nhiên, cũng có một lời khuyên nữa đi kèm: GPS suy cho cùng vẫn là một thiết bị máy móc. Nó vẫn không thể thông minh hơn con người. Và chính nó đôi khi cũng có những trục trặc kỹ thuật bất ngờ. Nhắm mắt đi theo GPS một cách mù quáng đôi khi không phải là cách đi thông minh nhất.
Nhiều người có thói quen định hướng tốt cho rằng đi đâu cũng nên xem phương hướng đi trước, và GPS sẽ giúp đỡ thêm hữu hiệu hơn khi mình đã nắm vững được phương hướng của lộ trình.
Tư Mỏ Lết
