Giải Nhất Sáng kiến khoa học và thông điệp: quang học siêu phổ phải rẻ, phải gần đời sống
Quang học siêu phổ là công nghệ ghi nhận hình ảnh và dữ liệu ánh sáng trên một dải bước sóng rộng liên tục, cho phép mỗi vật thể tạo ra một “dấu vân tay phổ” riêng dựa trên tương tác giữa ánh sáng với cấu trúc vật lý và thành phần hóa học, từ đó phát hiện những khác biệt mà ảnh màu thông thường không thể nhìn thấy được. Chiến thắng của nền tảng C-HySI tại cuộc thi Sáng kiến khoa học diễn ra trong khuôn khổ Ngày hội Đổi mới sáng tạo quốc gia ngày 4/10 gửi đi một tín hiệu rõ ràng: thời của công nghệ quang phổ chi phí thấp đã đến. Tác giả Châu Khắc Bảo Chương, đang công tác tại Đại học RMIT – Thành phố Hồ Chí Minh, đã vượt qua gần 700 hồ sơ để giành giải Nhất nhóm chuyên với một giải pháp quang học siêu phổ tập trung vào tính rẻ, gọn và dễ ứng dụng. Đây không chỉ là một giải thưởng cá nhân mà là bước tiến tượng trưng cho khát vọng đưa khoa học quang học của Việt Nam ra khỏi phòng lab đắt đỏ, tiến vào ruộng đồng, xưởng sản xuất và phòng khám.
C-HySI hoạt động như thế nào: từ camera VNIR đến điện toán biên và học máy
Điểm mạnh nhất của nền tảng C-HySI là tư duy “all-in-one”: không bán một chiếc camera đơn lẻ, mà tạo ra cả hệ sinh thái gồm phần cứng, phần mềm và thuật toán quang phổ siêu phổ. Theo giới thiệu, nền tảng bao gồm camera C-HySI VNIR thu nhận dữ liệu từ vùng khả kiến đến cận hồng ngoại trong khoảng 390–800 nm; hệ thống C-scanner để quét và thu nhận dữ liệu siêu phổ; cùng nền tảng phần mềm C-Lab phục vụ xử lý và phân tích dữ liệu. Về cấu trúc quang học, camera sử dụng tổ hợp thấu kính, khe hẹp và phần tử phân tán, kết hợp linh hoạt giữa linh kiện thương mại và chi tiết thiết kế riêng nhằm giữ chi phí ở mức thấp mà vẫn đảm bảo độ chính xác. Quan trọng hơn, C-HySI tích hợp điện toán biên với AI nhúng, cho phép xử lý một phần dữ liệu ngay trong quá trình thu nhận, thay vì đổ tất cả lên máy chủ hay máy tính hiệu năng cao. Việc đưa phân tích ra “tuyến đầu” này là quyết định mang tính phản biện đối với lối tư duy ưa chuộng hệ thống lớn, đắt, khó tiếp cận.
Vì sao cần công nghệ quang phổ chi phí thấp: phá vỡ ba rào cản của quang học siêu phổ
Trong nhiều năm, quang học siêu phổ bị kẹt trong nghịch lý: càng mạnh mẽ về mặt khoa học thì càng xa rời thực tế sử dụng. Các hệ thống truyền thống đòi hỏi phần cứng phức tạp, phần mềm phân tích chuyên dụng và khối lượng dữ liệu khổng lồ, khiến giá thành đội lên và yêu cầu nhân lực trình độ cao. C-HySI tấn công trực diện vào cả ba rào cản này. Về chi phí, việc tối ưu phần cứng quang học bằng cách dùng linh kiện thương mại kết hợp thiết kế riêng đã biến một thiết bị vốn đắt đỏ trở nên dễ tiếp cận hơn với các doanh nghiệp và nhà nghiên cứu trong nước. Về dữ liệu, điện toán biên và học máy giúp xử lý gần thời gian thực, phù hợp các nhiệm vụ cần phản ứng nhanh như theo dõi cây trồng, kiểm soát chất lượng sản phẩm hay phát hiện bất thường trong dây chuyền sản xuất. Về nhân lực, một nền tảng tích hợp sẵn quy trình và thuật toán giảm đáng kể yêu cầu tự xây dựng năng lực phân tích từ đầu. Theo ban tổ chức cuộc thi Sáng kiến khoa học, chính những giải pháp phục vụ cộng đồng, giảm rào cản ứng dụng mới là trọng tâm được ưu tiên.
Ứng dụng thực tế: từ nông nghiệp chính xác đến y sinh và phân tích vật liệu
Nếu quang học siêu phổ chỉ dừng ở các bài báo khoa học thì giá trị xã hội rất hạn chế. C-HySI có ý nghĩa vì nó kéo công nghệ này về với người dùng bình thường. HSI vốn đã được chú ý trong nông nghiệp chính xác, kiểm soát chất lượng thực phẩm, phân tích vật liệu, sản xuất thông minh và y sinh. Nhờ chi phí thấp và khả năng xử lý tại biên, C-HySI mở ra cơ hội để nông dân, kỹ thuật viên hay các cơ sở sản xuất nhỏ trực tiếp dùng công nghệ quang phổ siêu phổ trong nông nghiệp chính xác, y sinh và vật liệu, thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào các phòng thí nghiệm lớn. Trong giám sát môi trường, camera VNIR có thể phát hiện thay đổi vi mô của thảm thực vật hoặc bề mặt nước; trong y sinh, “dấu vân tay phổ” của mô sinh học có thể hỗ trợ phát hiện sớm bất thường; còn trong phân tích vật liệu, những khác biệt nhỏ về cấu trúc hay thành phần đều trở nên có thể nhìn thấy. C-HySI, nếu được triển khai rộng, có thể biến quang học siêu phổ thành một công cụ làm việc quen thuộc như kính hiển vi hay máy siêu âm ở nhiều ngành.
Ý nghĩa với hệ sinh thái đổi mới sáng tạo và khoa học quang học tại Việt Nam
Cuộc thi Sáng kiến khoa học do cơ quan quản lý nhà nước về khoa học và công nghệ chỉ đạo, phối hợp cùng các đơn vị chuyên môn, đã phát triển thành một sân chơi quy tụ gần 700 hồ sơ, tăng gấp ba lần so với năm trước. Cấu trúc giải thưởng lên tới gần một tỷ đồng cho thấy nỗ lực xây dựng hệ sinh thái tôn vinh ý tưởng có giá trị ứng dụng cao. Nhưng điều đáng nói không phải là con số, mà là cách một sáng kiến như nền tảng C-HySI đáp ứng đúng tinh thần “Đổi mới sáng tạo vì cộng đồng”, đồng thời hưởng ứng chủ trương đột phá phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số quốc gia. C-HySI chứng minh rằng Việt Nam không chỉ mua công nghệ quang học siêu phổ từ bên ngoài, mà có thể tự thiết kế nền tảng công nghệ quang phổ chi phí thấp phù hợp với điều kiện địa phương. Đó là bước tiến quan trọng trong việc xây dựng năng lực nội sinh về quang học, dữ liệu và trí tuệ nhân tạo. Kết luận thẳng thắn là: nếu cộng đồng nghiên cứu và doanh nghiệp trong nước không tận dụng những nền tảng như C-HySI, chúng ta sẽ bỏ lỡ cơ hội hiếm có để đưa khoa học quang học vào đời sống thường ngày, từ cánh đồng, nhà máy đến bệnh viện.
