C-HySI: Khi quang học siêu phổ bước ra khỏi “xa xỉ phẩm”
Nền tảng quang học siêu phổ C-HySI là một hệ thống “tất cả trong một” gồm phần cứng, phần mềm và thuật toán, cho phép thu nhận, xử lý và phân tích hình ảnh quang học trên dải bước sóng liên tục với chi phí thấp hơn so với các hệ thống siêu phổ truyền thống, hướng tới người dùng nghiên cứu, giáo dục và doanh nghiệp nhỏ.
Điểm đáng nói không phải ở chỗ Việt Nam vừa có thêm một sản phẩm công nghệ mới, mà ở chỗ C-HySI đặt lại câu hỏi: quang học siêu phổ có nhất thiết phải là sân chơi của các phòng thí nghiệm giàu có và thiết bị đắt tiền hay không. Quang học siêu phổ (HSI) vốn là công nghệ thu nhận thông tin vật thể trên dải bước sóng rộng và liên tục, tạo ra “dấu vân phổ” riêng cho từng vật liệu. Nhờ vậy, nó phát hiện được những khác biệt mà hình ảnh màu thông thường không thấy. Khi một nền tảng chi phí thấp như C-HySI giành giải Nhất Cuộc thi Sáng kiến khoa học, thông điệp rất rõ ràng: nếu giảm được rào cản giá và độ phức tạp, HSI có thể trở thành hạ tầng nghiên cứu phổ biến, chứ không chỉ là công cụ niềm mơ ước.
Giải Nhất giữa gần 700 hồ sơ: Ý nghĩa vượt ra ngoài một cuộc thi
Ngày 4/10, C-HySI – nền tảng quang học siêu phổ chi phí thấp, tích hợp điện toán biên và học máy do kỹ sư Châu Khắc Bảo Chương (Đại học RMIT – Thành phố Hồ Chí Minh) phát triển – đã giành giải Nhất Cuộc thi Sáng kiến khoa học trong khuôn khổ Ngày hội Đổi mới sáng tạo quốc gia. Cuộc thi năm nay khởi động từ ngày 9/2 và thu hút gần 700 hồ sơ, con số cao nhất kể từ khi tổ chức. Ban tổ chức trao tổng cộng 15 giải thưởng ở các hạng mục.
Việc một nền tảng quang học siêu phổ vượt lên gần 700 sáng kiến không chỉ là thắng lợi cá nhân. Cuộc thi mang chủ đề “Đổi mới sáng tạo vì cộng đồng”, nhằm tìm kiếm những sáng kiến tạo giá trị thực tiễn và thúc đẩy nghiên cứu khoa học – công nghệ. Đối tượng dự thi còn được mở rộng tới người Việt Nam ở nước ngoài để kết nối kết quả nghiên cứu trên thế giới với nhu cầu ứng dụng tại Việt Nam. Nói cách khác, C-HySI là câu trả lời thuyết phục cho yêu cầu: sáng kiến khoa học Việt Nam không chỉ cần thông minh mà phải hữu ích, có khả năng bước vào đời sống thay vì dừng lại ở bài báo hay báo cáo hội nghị.
Kiến trúc C-HySI: Một nền tảng quang học siêu phổ thay vì chỉ một camera
Giải pháp C-HySI xuất phát từ việc công nghệ ảnh siêu phổ hiện tại vấp phải hai rào cản lớn: chi phí thiết bị và xử lý dữ liệu phức tạp. Thay vì chỉ làm một camera, nhóm tác giả chọn hướng xây dựng cả một nền tảng quang học siêu phổ chi phí thấp tích hợp điện toán biên và học máy. C-HySI được thiết kế như một hệ sinh thái “tất cả trong một”, kết nối chặt chẽ phần cứng, phần mềm và thuật toán xử lý, với mục tiêu giảm rào cản tiếp cận HSI cho các nhóm nghiên cứu, cơ sở giáo dục và doanh nghiệp vừa và nhỏ có nguồn lực hạn chế.
Ba thành phần chính gồm: camera siêu phổ C-HySI VNIR Camera, hệ thống quét C-scanner và nền tảng phần mềm C-Lab. Camera hoạt động trong vùng khả kiến đến cận hồng ngoại (390–800 nm) với cấu trúc thấu kính, khe hẹp và phần tử tán sắc, kết hợp linh kiện thương mại với chi tiết tùy chỉnh. Việc tích hợp máy tính nhúng AI ngay trên thiết bị giúp xử lý một phần dữ liệu siêu phổ trong quá trình thu nhận, thay vì phải lưu toàn bộ khối dữ liệu lớn để xử lý hậu kỳ. Đây không chỉ là giải pháp kỹ thuật, mà là quan điểm thiết kế: ưu tiên thời gian phản hồi nhanh và giảm phụ thuộc vào hạ tầng dữ liệu lớn.
Từ phòng thí nghiệm đến cánh đồng: HSI phục vụ cộng đồng như thế nào?
Nền tảng C-HySI không dừng ở việc tạo ra hình ảnh quang học đẹp hơn; nó hướng tới các bài toán rất cụ thể ngoài phòng thí nghiệm. Các cấu hình hệ thống quét được thiết kế cho nhiều điều kiện, từ phân tích mẫu trong phòng, thu thập dữ liệu tại nhà kính, ngoài thực địa đến lắp trên thiết bị bay không người lái tầm thấp. Trong nông nghiệp, khả năng phát hiện biến đổi nhỏ về đặc tính phổ giúp nhận biết sớm suy giảm chất lượng hoặc stress của cây trồng trước khi mắt thường nhìn thấy.
Trong kiểm soát chất lượng, dữ liệu siêu phổ có thể phân biệt các vật thể có màu sắc giống nhau nhưng khác bản chất vật lý, hỗ trợ phát hiện lỗi hoặc tạp chất mà hệ thống kiểm tra màu thông thường bỏ qua. Việc tích hợp điện toán biên mở ra khả năng xử lý gần thời gian thực, phù hợp các bài toán cần phản hồi nhanh như giám sát cây trồng, kiểm tra chất lượng sản phẩm hoặc phát hiện bất thường trong sản xuất. Điểm đáng chú ý là C-Lab hỗ trợ đầy đủ quy trình từ đọc dữ liệu, tái tạo hình ảnh, phân tích phổ, chuẩn hóa tới các phương pháp phân tích nâng cao, đồng thời có trợ lý C-Copilot dựa trên mô hình ngôn ngữ lớn để giúp người dùng diễn giải dữ liệu siêu phổ. Nếu nói quang học siêu phổ là ngôn ngữ phức tạp của vật liệu, thì C-HySI đang cố gắng cung cấp “từ điển” và “phiên dịch viên” cho cộng đồng.
Khoảng cách hạ tầng quang học và cơ hội cho khoa học Việt Nam
Thực tế lâu nay, các hệ thống quang học siêu phổ quốc tế có chi phí rất cao và yêu cầu vận hành, phân tích dữ liệu phức tạp. Với nhiều phòng thí nghiệm và doanh nghiệp Việt Nam, chúng là những bộ công cụ xa tầm với. C-HySI chọn đi vào đúng “điểm nghẽn”: giải quyết rào cản chi phí thiết bị và xử lý dữ liệu. Mục tiêu tuy giản dị nhưng táo bạo: làm cho HSI trở nên khả dụng với hạ tầng nghiên cứu trong nước, chứ không chỉ là công nghệ được nhắc đến trong hội thảo.
Cuộc thi Sáng kiến khoa học được triển khai thường niên từ năm 2022, do Bộ Khoa học và Công nghệ chỉ đạo, với sự phối hợp của các cơ quan chuyên trách về sở hữu trí tuệ và đổi mới sáng tạo. Chủ đề “Đổi mới sáng tạo vì cộng đồng” cùng định hướng triển khai Nghị quyết 57 về đột phá khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số quốc gia chỉ ra rằng các sáng kiến như C-HySI không phải hiện tượng đơn lẻ mà là một mắt xích trong chiến lược dài hạn. Nếu được tiếp tục hoàn thiện và phổ biến, C-HySI có thể trở thành ví dụ tiêu biểu cho cách một sáng kiến khoa học Việt Nam vừa đạt chuẩn công nghệ quang học quốc tế, vừa gắn chặt với nhu cầu địa phương – từ giảng đường, phòng thí nghiệm tới cánh đồng, nhà máy.
