Bạn có biết khi đi xe bus của Tổng Công ty vận tải Hà Nội (Transerco) là bạn đang đồng hành cùng một thiết b�?thuộc h�?thống ứng dụng trí tu�?nhân tạo thu thập s�?liệu và d�?báo chất lượng không khí có tên viết tắt là Fi-Mi. H�?thống này do các nhà nghiên cứu người Việt nghiên cứu, thiết k�? xây dựng và vận hành. Đặc biệt hơn, 5/6 “cha đẻ�?của Fi-Mi là các thầy/ cô giáo đã và đang làm việc tại ngôi trường k�?thuật công ngh�?s�?một Việt Nam - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội!

Ứng dụng AI vào d�?báo chất lượng không khí

Fi-Mi là d�?án được tài tr�?bởi VinIF, bao gồm nhóm các nhà khoa học: TS. Nguyễn Phi Lê, ch�?nhiệm đ�?tài; PGS. Huỳnh Thanh Bình, đồng ch�?nhiệm; PGS. Đ�?Văn Thuận; TS. Lê Minh Thùy -Trường Đại học Bách khoa Hà Nội (HUST); PGS. Nguyễn Kiên - Đại học Chiba và TS. Nguyễn Cẩm Ly - Phòng nghiên cứu và phát triển H�?thống không dây �?Toshiba, Nhật Bản. 5/6 thành viên của nhóm nghiên cứu là Người Bách khoa: TS. Lê, PGS. Bình, PGS. Thuận, TS. Thùy hiện đang là giảng viên tại Đại học Bách khoa Hà Nội; PGS. Kiên là cựu sinh viên Bách khoa khóa 44, đã từng làm việc tại trung tâm mạng Đại học Bách khoa, trước khi sang Nhật. 

Ý tưởng nghiên cứu và triển khai Fi-Mi được nhen lên khi TS. Nguyễn Phi Lê d�?một hội thảo v�?ứng dụng theo dõi và cảnh báo thiên tai tại Nhật Bản năm 2018. Lúc đó, ch�?đã nghĩ mình s�?phải làm gì đó cho Việt Nam. V�?nước đúng thời điểm vấn đ�?ô nhiễm không khí, bụi mịn�?đang rất “nóng�? kết nối với bạn bè tại Nhật Bản và một s�?đồng nghiệp tại Bách khoa Hà Nội, TS. Lê quyết định bắt tay làm “một cái gì đó�?ứng dụng trí tu�?nhân tạo đ�?d�?báo chất lượng không khí. Fi-Mi đã được hình thành như th�? 

Hẳn người “ngoại đạo�?s�?thắc mắc: Tại sao các nhà khoa học với trí tu�?thật, sẵn có và rất ưu việt lại mất thời gian nh�?trí tu�?nhân tạo đ�?nghiên cứu?  TS. Nguyễn Phi Lê vui v�?giải thích: Trước đây, việc d�?đoán chất lượng không khí thường được thực hiện bởi các chuyên gia môi trường, và cần s�?dụng tới các kiến thức chuyên ngành.

Mặt khác, theo như tôi được biết, các phương pháp d�?đoán chất lượng không khí truyền thống có đ�?chính xác và đ�?tổng quát hóa không cao. Ngày nay, với s�?ra đời của các mô hình học máy, và s�?sẵn sàng của nguồn d�?liệu phong phú, chúng ta có th�?xây dựng được các mô hình học sâu, thực hiện việc d�?đoán với đ�?chính xác cao. Với những mô hình như vậy, thì k�?c�?những người không phải là chuyên gia trong lĩnh vực môi trường cũng có th�?d�?dàng d�?đoán được chất lượng không khí.

Đó là ý nghĩa của việc dùng trí tu�?nhân tạo (AI). AI có th�?phần nào thay th�?được chuyên gia trong các lĩnh vực khác nhau, giúp người thường cũng có th�?�?một mức đ�?nào đó, làm những việc mà trước đây ch�?có chuyên gia mới làm được. 

Được biết, trong nhóm không có chuyên gia v�?môi trường nhưng các thành viên đều có tham vấn, thảo luận với các chuyên gia lĩnh vực này. Như TS. Lê thường xuyên hỏi ý kiến PGS. Nguyễn Th�?Thủy �?Viện Khoa học và Công ngh�?Môi trường, Đại học Bách khoa Hà Nội. Có th�?nói Fi-Mi là kết qu�?của nghiên cứu liên ngành với s�?kết hợp của các ngành thuộc Bách khoa Hà Nội:  Môi trường, CNTT, Điện �?Điện t�? Cơ khí.

Sau một thời gian làm việc, nhóm đã cho ra đời thiết b�?Fi-mi rất nh�?gọn (kích thước ch�?khoảng trên dưới 10cm mỗi chiều) với giá thành thấp hơn hàng trăm lần so với các trạm quan trắc tĩnh truyền thống, có th�?lắp trên các phương tiện di động như xe buýt. Fi-Mi tận dụng tính di động của xe buýt nhằm m�?rộng phạm vi theo dõi môi trường của thiết b�? giảm đáng k�?chi phí so với các phương pháp s�?dụng trạm quan trắc tĩnh truyền thống.

Bên cạnh đó, các mô hình học sâu, d�?đoán d�?liệu theo không-thời gian được áp dụng đ�?d�?đoán chất lượng không khí tại những địa điểm mà xe buýt không đi qua, cũng như d�?đoán d�?liệu trong tương lai.

Sinh viên Bách khoa lắp đặt thiết b�?Fi-Mi trên nóc xe buýt dưới s�?hướng dẫn của PGS. Đ�?Phan Thuận (người đeo khẩu trang xanh)

Vấp chân bức tường�?xe bus

Theo k�?hoạch ban đầu, Fi-Mi s�?được gắn chắc chắn trên nóc xe buýt chạy theo tuyến (l�?trình c�?định), thu thập các d�?liệu v�?chất lượng không khí, truyền thông tin v�?máy ch�?đ�?tổng hợp, tính toán, đưa ra các phân tích, d�?báo theo không-thời gian (1 gi�? 1 tuần, 1 tháng�?tiếp theo).

Tại sao phải là xe buýt mà không phải là xe taxi hay xe ô tô bình thường? TS. Nguyễn Phi Lê cho biết: Xe buýt có l�?trình c�?định, tại một v�?trí s�?lấy được nhiều mẫu, d�?x�?lý khi giải bài toán d�?đoán theo không gian và thời gian. Còn với xe taxi, xe ô tô nói chung, thường mỗi v�?trí ch�?lấy rất ít mẫu, do đó s�?khó khăn trong bài toán d�?đoán không-thời gian. 

Khi đã hoàn thành xong thiết b�?Fi-Mi, điều nhóm nghiên cứu không ng�?tới là việc vấp vào bức tường�?xe bus. Nhiều đơn v�?xe buýt t�?chối ngay đ�?ngh�?xin lắp đặt của nhóm. H�?e ngại, không hiểu thiết b�?lắp trên xe buýt là cái gì, nh�?đâu b�?theo dõi, b�?phá hoại thì sao�? chưa k�?đến thời gian rất dài ảnh hưởng dịch Covid, xe buýt không hoạt động. 

TS. Nguyễn Phi Lê (th�?hai t�?trái sang) và PGS. Đ�?Phan Thuận (th�?nhất t�?phải sang) cùng các sinh viên mừng vui sau khi lắp đặt xong thiết b�?Fi-Mi trên nóc xe buýt

TS. Lê nh�?lại: Chúng tôi đã nghĩ tới phương án lắp các thiết b�?Fi-Mi �?v�?trí tĩnh và trên xe gia đình. Nhưng rất may phút cuối cùng, với s�?kết nối của các thầy cô trong trường Điện-Điện t�? chúng tôi đã kết nối được với Tổng Công ty vận tải Hà Nội (Transerco). Anh Tổng giám đốc khi nghe nhóm trình bày d�?án đã rất ủng h�? đồng ý hợp tác, tạo điều kiện đ�?nhóm nghiên cứu lắp 30 thiết b�?lên nóc xe buýt.

Khởi đầu, nhóm lắp 1 thiết b�?trên tuyến xe bus 18 đ�?kiểm tra tính ổn định. Sau hai tuần theo dõi và chỉnh sửa, nhóm lắp tiếp thiết b�?th�?hai trên tuyến xe bus 38.  Thiết b�?th�?hai đã chạy được 3 tuần, các s�?liệu chuyển v�?máy ch�?rất ổn định, h�?thống hoạt động trơn tru, đúng như d�?định ban đầu của các thành viên trong nhóm. Hiện nhóm nghiên cứu đang hoàn thành các thiết b�?còn lại, d�?kiến trong tháng 6-7/2022 s�?phối hợp cùng Transerco, chuyển 28 thiết b�?lên các tuyến xe bus. 

Hiện nhà các thầy/cô giáo Bách khoa trong nhóm nghiên cứu đều đang đặt thiết b�?Fi-Mi. Tại Trường Bách khoa Hà Nội cũng đặt nhiều thiết b�?Fi-Mi, đặc biệt �?khu C5, đ�?đối sánh kết qu�?Fi-Mi thu được với một thiết b�?rất đắt tiền của Viện Khoa học và Công ngh�?Môi trường Bách khoa.

“Những cam kết với VinIF chúng tôi đều đã cơ bản hoàn thành. Khoảng thời gian còn lại, nhóm s�?dành đ�?triển khai h�?thống thật, đánh giá hiệu qu�?d�?án�?�?TS. Nguyễn Phi Lê.

TS. Nguyễn Phi Lê (hàng ngồi, th�?ba t�?trái sang) và các sinh viên Bách khoa nhóm cô hướng dẫn tham gia d�?án Fi-Mi

Sinh viên Bách khoa “đắm�?mình trong môi trường nghiên cứu chuyên nghiệp

Điều khiến TS. Nguyễn Phi Lê tâm đắc nhất với d�?án Fi-Mi là nhóm đã bước đầu thành công trong việc ứng dụng trí tu�?nhân tạo vào giải quyết một bài toán c�?th�?của Việt Nam. Nghiên cứu của nhóm không ch�?là nghiên cứu lý thuyết hay dừng lại �?việc công b�?các bài báo khoa học mà thực t�?đã triển khai một h�?thống chạy thật gồm c�?phần cứng và phần mềm, chứng minh tính hiệu qu�?bước đầu của việc ứng dụng công ngh�?vào đời sống. 

Dưới s�?hướng dẫn của các thầy cô, sinh viên Bách khoa được “đắm�?mình trong môi trường nghiên cứu chuyên nghiệp, đóng góp lớn cho d�?án: Sinh viên nhóm cô Thùy ph�?trách phần lắp ráp thiết b�? lập trình phần cứng của thiết b�?Fi- Mi; sinh viên nhóm cô Lê làm sâu v�?h�?thống: Xây dựng h�?thống web, ứng dụng trên di động, toàn b�?phần AI; sinh viên nhóm thầy Thuận, cô Bình ph�?trách phần thuật toán�?/p>

T�?năm 2021, Bách khoa Hà Nội có Trung tâm BKAI �?Trung tâm quốc t�?nghiên cứu v�?Trí tu�?nhân tạo. BKAI có một không gian rất rộng rãi đ�?sinh viên có th�?nghiên cứu, làm việc chung c�?ngày. Sinh viên Bách khoa vốn rất giỏi, bên cạnh đấy chương trình đào tạo của trường có nhiều môn học liên quan đến AI, tạo cho các sinh viên một nền tảng vững chắc. Thông qua kết nối với các chuyên gia �?nước ngoài, các em có thêm nhiều cơ hội tốt hơn đ�?học lên cao.

Được biết, Qu�?VINIF đầu tư cho d�?án gần 6 t�?đồng, trong vòng 2 năm. Một h�?thống như của d�?án Fi-Mi cần một s�?đầu tư rất lớn đ�?mua các linh kiện v�?lắp ráp thiết b�?quan trắc. Bên cạnh đó, nghiên cứu v�?trí tu�?nhân tạo cần có h�?thống máy ch�?rất mạnh đ�?huấn luyện các mô hình. Đây là hai thiết b�?phần cứng tốn kém nhất. Bên cạnh đó, đ�?có th�?làm nghiên cứu trong 2 năm, cần có kinh phí h�?tr�?cho các sinh viên tham gia d�?án. 

Trực tiếp cùng thầy cô tham gia d�?án Fi-Mi, nhiều sinh viên trước đây chưa có định hướng đi học sau đại học đã chuyển hướng suy nghĩ, có nhiều em quyết tâm học sau đại học. TS. Nguyễn Phi Lê hạnh phúc k�? Tôi thật s�?vui khi nghe sinh viên tâm s�? Sau này học xong em s�?v�?Bách khoa đi dạy, tr�?thành đồng nghiệp của cô!

Nhóm nghiên cứu d�?án Fi-Mi họp nhóm

M�?rộng hợp tác trên nhiều lĩnh vực

Có rất nhiều chuyên gia, nhà hoạt động môi trường hứng thú với d�?án của nhóm, kết nối và mời nhóm tham gia vào nhóm nghiên cứu v�?môi trường của h�?đ�?dùng công ngh�?AI áp dụng vào bài toán phân tích, d�?đoán chất lượng không khí. Một trong những mạng lưới lớn nhất Việt Nam v�?theo dõi chất lượng không khí đã đ�?ngh�?nhóm hợp tác dùng trí tu�?nhân tạo d�?đoán chất lượng không khí dựa trên d�?liệu h�?thu thập được. 

Vậy đ�?thương mại hóa phần cứng thì sao? TS. Phi Lê tr�?lời đơn giản: Đó một bài toán lâu dài, phải có k�?hoạch bài bản. Chúng tôi là những nhà khoa học nên ch�?tập trung nghiên cứu, tạm thời chưa nghĩ đến điều này�?

Song hành với Fi-Mi, các nhà khoa học còn trao đổi, hợp tác, m�?rộng ra các nghiên cứu khác. Hiện tại, TS. Lê, PGS. Thuận và PGS. Kiên đang hợp tác, m�?rộng hướng nghiên cứu cho mạng 5G, 6G; TS. Lê, TS. Thùy và PGS. Kiên đang hợp tác đ�?làm các nghiên cứu v�?mạng IoT; TS. Lê và PGS. Bình vẫn song song làm các nghiên cứu v�?mạng cảm biến, tối ưu hóa. Qua thời gian làm việc 1,5 năm với nhau, mọi người đã tạo dựng được một mối liên h�?vững chắc, t�?Fi-Mi, nhóm đã tiếp tục có các hợp tác nghiên cứu nối tiếp. 

Trang web fi-mi.vn

Nếu bạn có k�?hoạch đi chơi xa, hãy truy cập vào trang fi-mi.vn đ�?xem d�?báo v�?chất lượng không khí nhé! Không ch�?vào đ�?xem chất lượng không khí màu gì, xanh, đ�? vàng hay tím cho “vui mắt�? mà đ�?còn đ�?có cái nhìn trực diện hơn v�?tình trạng môi trường xung quanh chúng ta, t�?đó có những hành động thiết thực góp phần cải thiện môi trường, không khí.

Còn các nhà hoạch định chính sách cũng rất cần công c�?thiết thực này đ�?biết thông tin chất lượng không khí, t�?đó có những chính sách kịp thời, hiệu qu�?trong tương lai. Đó chính là mục đích cuối cùng của d�?án Fi-Mi, d�?án của người Việt, do người Việt nghiên cứu, sáng ch�?và vận hành. 

Sau 18 tháng triển khai d�?án Fi-Mi, các thành viên trong nhóm đã có 11 bài báo được đăng tại các tạp chí ISI Q1, 3 bài báo được phát biểu tại các hội thảo rank A, hoàn thành việc nộp hai bằng sáng ch�? Một tại Nhật Bản và một tại Việt Nam.

Gia Hân