Góp phần giảm thiểu hậu quả ô nhiễm không khí

Dự đoán chất lượng không khí

Fi-Mi là một hệ thống quan trắc dựa trên các thiết bị nhỏ gọn đặt trên các xe buýt và sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) dự báo chất lượng không khí trong tương lai, cũng như chất lượng không khí ở các vùng không được quan sát bởi thiết bị đo. Đây là sản phẩm của dự án “Hệ thống di động quan trắc và dự đoán chất lượng không khí ứng dụng trí tuệ nhân tạo” do nhóm các nhà khoa học của Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Đại học Chiba (Nhật Bản) và Phòng Nghiên cứu và Phát triển hệ thống không dây - Toshiba (Nhật Bản) thực hiện, với sự tài trợ của Quỹ Đổi mới sáng tạo Vingroup (VinIF).

Tiến sĩ Nguyễn Phi Lê, Giám đốc Trung tâm Quốc tế nghiên cứu về trí tuệ nhân tạo (BKAI), Chủ nhiệm đề tài cho biết: “Ý tưởng nghiên cứu và triển khai Fi-Mi được nhen nhóm khi tôi dự một hội thảo về ứng dụng theo dõi và cảnh báo thiên tai tại Nhật Bản năm 2018. Về nước, tôi kết nối với bạn bè tại Nhật Bản và một số đồng nghiệp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, rồi quyết định bắt tay vào nghiên cứu một hệ thống ứng dụng trí tuệ nhân tạo để dự báo chất lượng không khí”.

Việc dự đoán chất lượng không khí thường do các chuyên gia môi trường thực hiện. Tuy nhiên, các phương pháp dự đoán chất lượng không khí truyền thống còn có những vấn đề về độ chính xác và độ tổng quát hóa. Theo Tiến sĩ Nguyễn Phi Lê, với sự ra đời của các mô hình học máy và nhờ nguồn dữ liệu phong phú, có thể xây dựng được các mô hình học sâu, thực hiện việc dự đoán với độ chính xác cao. Với những mô hình này, dù không phải là chuyên gia trong lĩnh vực môi trường cũng có thể dễ dàng dự đoán được chất lượng không khí. Đó là ý nghĩa của việc dùng AI, giúp những người không ở trong chuyên ngành về chất lượng không khí ở một mức độ nào đó cũng có thể làm được những việc mà trước đây chỉ chuyên gia mới có thể thực hiện.

Sau một thời gian làm việc, nhóm đã cho ra đời thiết bị Fi-Mi rất nhỏ gọn, có thể lắp trên các phương tiện di động để thu thập dữ liệu về chất lượng không khí, truyền thông tin về máy chủ để tổng hợp, tính toán, đưa ra các phân tích, dự đoán chính xác chất lượng không khí trong cả lĩnh vực không gian (vùng không quan trắc) và thời gian. Fi-Mi tận dụng tính di động của xe buýt (vì loại xe này có lộ trình cố định) để mở rộng phạm vi theo dõi môi trường của thiết bị, giảm đáng kể chi phí so với các phương pháp sử dụng trạm quan trắc tĩnh truyền thống. Bên cạnh đó, các mô hình học sâu, dự đoán dữ liệu theo không gian, thời gian được áp dụng để dự đoán chất lượng không khí tại những địa điểm mà xe buýt không đi qua, cũng như dự đoán dữ liệu trong tương lai.

Trong tháng 7-2022, nhóm dự án triển khai lắp các thiết bị Fi-Mi lên 30 tuyến xe buýt chạy trong nội đô của Tổng công ty Vận tải Hà Nội (Transerco). Trước đó, kết quả thử nghiệm cho thấy, việc truyền dữ liệu từ các thiết bị Fi-Mi về máy chủ (server) tương đối ổn định, hệ thống hoạt động trơn tru. Các thiết bị đáp ứng tốt với điều kiện thời tiết và rung lắc khi vận hành trên xe buýt. Thời gian tới, nhóm sẽ thực hiện các bài toán phân tích, xử lý dữ liệu và sử dụng trí tuệ nhân tạo để dự đoán chất lượng không khí theo không gian.

Theo Tiến sĩ Nguyễn Phi Lê, một trong những mục tiêu của dự án còn là xây dựng cơ sở dữ liệu thông tin chất lượng không khí được chuẩn hóa, công khai nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho các nghiên cứu liên quan.

Ứng dụng AI giải quyết bài toán cụ thể của Việt Nam

Điều khiến Tiến sĩ Nguyễn Phi Lê, Giám đốc Trung tâm Quốc tế nghiên cứu về trí tuệ nhân tạo (BKAI) tâm đắc với dự án Fi-Mi, là nhóm đã bước đầu thành công trong việc ứng dụng trí tuệ nhân tạo vào giải quyết một bài toán thực tế, cấp thiết, đúng lĩnh vực mà chị trăn trở nhất của Việt Nam là ô nhiễm không khí. Chị kể rằng, trước đây chỉ làm nghiên cứu thuần lý thuyết. Nghiên cứu lần này không chỉ là nghiên cứu lý thuyết hay dừng lại ở việc công bố các bài báo khoa học mà thực tế đã triển khai một hệ thống vận hành thật gồm cả phần cứng và phần mềm, chứng minh tính hiệu quả bước đầu của việc ứng dụng công nghệ vào đời sống. Từ đó, chị và các cộng sự hy vọng kết quả từ nghiên cứu lần này sẽ đóng góp thiết thực cho cộng đồng.

Được biết, Fi-Mi là một trong 22 dự án khoa học, công nghệ được Quỹ Đổi mới sáng tạo Vingroup (VINIF) tài trợ năm 2020. Sau 18 tháng triển khai, các thành viên trong nhóm đã có được những kết quả ấn tượng: Công bố 12 bài báo đăng tại các tạp chí ISI Q1, 3 bài báo được phát biểu tại các hội thảo rank A, 2 bằng phát minh sáng chế đăng ký tại Nhật Bản và Việt Nam, sản xuất 30 thiết bị quan trắc môi trường di động, xây dựng hệ thống web theo dõi chất lượng không khí thời gian thực (fi-mi.vn) và hệ thống theo dõi hoạt động của các thiết bị quan trắc...

“Dự án đã thu hút sự quan tâm của rất nhiều người. Trong quá trình thực hiện dự án, chúng tôi đã kết nối được với các nhóm nghiên cứu ở nhiều lĩnh vực khác nhau như môi trường, giao thông. Không chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu cơ bản, dự án đã bước đầu cho thấy tiềm năng ứng dụng của trí tuệ nhân tạo trong việc giải quyết các vấn đề cấp bách của Việt Nam. Từ đây, tạo động lực để thực hiện các nghiên cứu khác dựa trên ứng dụng của trí tuệ nhân tạo”, Tiến sĩ Nguyễn Phi Lê thông tin.