Nhóm sinh viên chế tạo UAV tích hợp AI hỗ trợ cứu hộ sau bão lũ

Từ niềm đam mê công nghệ và máy bay không người lái từ nhỏ, Nguyễn Vũ Phong - học sinh trung học đã dành 6 tháng nghiên cứu và chế tạo thành công hệ thống UAV Hexacopter tích hợp trí tuệ nhân tạo, có khả năng tìm kiếm và hỗ trợ cứu nạn người gặp nạn trong điều kiện thiên tai khắc nghiệt. Dự án không chỉ thể hiện khát vọng ứng dụng công nghệ vào giải quyết vấn đề cấp bách của xã hội mà còn mở ra hướng đi mới cho công tác phòng chống thiên tai tại Việt Nam.

Từ thảm họa làng Nủ đến ý tưởng nghiên cứu UAV cứu hộ

Năm 2024, trận lũ quét kinh hoàng tại làng Nủ, Lào Cai đã để lại hậu quả nặng nề với 34 người thiệt mạng và 61 người mất tích. Hình ảnh hơn 500 cán bộ, chiến sĩ phải rời khỏi hiện trường vì nguy cơ "lũ chồng lũ" đã để lại ấn tượng sâu sắc trong lòng Nguyễn Vũ Phong - một học sinh trung học đầy nhiệt huyết với công nghệ.

Khi chứng kiến những hình ảnh đau lòng về thiệt hại do bão lũ gây ra, các bạn nhận ra rằng các phương pháp cứu hộ truyền thống còn nhiều hạn chế. Lực lượng cứu hộ khó tiếp cận khu vực nguy hiểm, tầm quan sát hạn chế và đặc biệt là nguy cơ cao cho chính những người làm nhiệm vụ cứu hộ

Với niềm đam mê máy bay không người lái từ nhỏ và mong muốn đem giải pháp từ máy bay không người lái giải quyết những vấn đề cấp bách cho xã hội, Phong quyết định nghiên cứu hệ thống UAV Hexacopter tích hợp AI với khả năng tự động tìm kiếm và hỗ trợ nạn nhân trong điều kiện thiên tai. Dự án được thực hiện với sự hỗ trợ của Trần Đỗ Thiên Bảo, người đồng hành phân tích dữ liệu và hoàn thiện báo cáo kỹ thuật.

Hệ thống UAV đa cánh chuyên biệt cho bão lũ

UAV được Nguyễn Vũ Phong khởi xướng và trực tiếp triển khai là một hệ thống bay đa cánh được thiết kế chuyên biệt cho điều kiện thiên tai khắc nghiệt tại Việt Nam, nơi mưa lớn, gió mạnh, sương mù và ngập sâu thường xuyên xảy ra. Với định hướng làm chủ toàn bộ hệ thống từ thiết kế nền tảng bay đến tích hợp phần cứng và xử lý dữ liệu, Phong đã dành 6 tháng nghiên cứu và thử nghiệm liên tục.

Điểm đặc biệt của dự án nằm ở cấu hình hexacopter với 6 động cơ, khác với các UAV thông thường chỉ có 4 động cơ. "Việc chọn cấu hình 6 động cơ không phải ngẫu nhiên. Trong điều kiện bão lũ, nếu một động cơ gặp sự cố do va phải cành cây hay dị vật, hệ thống vẫn có khả năng duy trì bay và hạ cánh an toàn. Đây là yếu tố sống còn khi hoạt động trong môi trường khắc nghiệt".

Sản phẩm kết hợp cấu hình hexacopter ổn định với hệ thống xử lý trí tuệ nhân tạo tích hợp trực tiếp trên UAV, cho phép thu thập và phân tích dữ liệu theo thời gian thực thay vì chỉ ghi nhận hình ảnh đơn thuần. Việc kết hợp camera RGB và camera nhiệt giúp mở rộng khả năng quan sát trong điều kiện ánh sáng kém, hỗ trợ phát hiện người và đánh giá nhanh khu vực ngập sau bão.

Bộ xử lý AI được tích hợp trực tiếp trên UAV sử dụng Raspberry Pi 5 kết hợp Kit AI Hailo 13 TOPS, cho phép nhận diện đối tượng theo thời gian thực với tốc độ 29-30 khung hình mỗi giây. "Điểm khác biệt lớn nhất của hệ thống là khả năng xử lý thông minh ngay trên UAV. Thay vì phải truyền toàn bộ video về trạm điều khiển rồi mới phân tích, AI của em có thể nhận diện người và đánh giá tình huống ngay lập tức, giúp tiết kiệm thời gian quý báu", Phong giải thích.

Những thử nghiệm cam go và kết quả ấn tượng

Sau 6 tháng nghiên cứu và thử nghiệm, Phong đóng vai trò trung tâm trong quá trình hình thành và hoàn thiện UAV đa cánh, từ xây dựng cấu trúc, lựa chọn cấu hình vận hành cho đến tổ chức các đợt bay thử nhằm thích ứng với điều kiện gió lớn và môi trường ẩm ướt đặc trưng của bão lũ. Mỗi lần thử nghiệm là một bài học quý giá về độ ổn định, khả năng chịu đựng thời tiết và hiệu suất nhận diện.

Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống đạt độ chính xác nhận diện trung bình 77.67% trong 3 kịch bản khác nhau, với độ ổn định lên đến 93.33%. Đặc biệt, trong điều kiện ánh sáng yếu vào ban đêm, UAV vẫn duy trì tỷ lệ phát hiện đúng đối tượng đạt 80% nhờ camera nhiệt. Ngay cả khi nạn nhân bị che khuất 80% bởi tán cây, hệ thống vẫn có thể phát hiện với độ chính xác trên 81%.

"Có những đêm em phải thức đến 2-3 giờ sáng để điều chỉnh các thông số, tối ưu thuật toán nhận diện. Mỗi lần bay thử là một lần em học được thêm điều gì đó về cách hệ thống phản ứng với môi trường thực tế". Phong chia sẻ về quá trình làm việc không ngừng nghỉ.

Trong quá trình đó, Trần Đỗ Thiên Bảo tham gia dự án với vai trò hỗ trợ, tập trung vào việc phân tích dữ liệu thử nghiệm, góp ý về mô hình xử lý và hỗ trợ hoàn thiện báo cáo kỹ thuật. Sự phối hợp này giúp dự án được trình bày theo chuẩn nghiên cứu, đồng thời làm rõ dấu ấn cá nhân của Nguyễn Vũ Phong trong việc dẫn dắt và phát triển giải pháp UAV phục vụ bão lũ.

Không chỉ là công cụ giám sát, mà là hệ thống hỗ trợ toàn diện

Khác với các UAV giám sát thông thường, hệ thống của Phong được trang bị cơ cấu thả phao cứu sinh hoặc túi y tế, cho phép hỗ trợ trực tiếp nạn nhân ngay khi phát hiện. Module phát sóng wifi di động tích hợp trên UAV có thể phát tín hiệu trong bán kính 100-200m, giúp người dân ở khu vực mất kết nối có thể gửi vị trí cầu cứu.

Phần mềm Rus-SAR được tích hợp cho phép lập kế hoạch bay tự động, quét toàn bộ khu vực ngập lụt một cách có hệ thống mà không bỏ sót. Khi phát hiện nạn nhân, hệ thống tự động xác định tọa độ GPS chính xác và hiển thị vị trí trên bản đồ, giúp đội cứu hộ tiếp cận nhanh chóng.

Nhờ đó, UAV không chỉ đóng vai trò giám sát từ trên cao mà còn trở thành công cụ hỗ trợ ra quyết định cho công tác chỉ huy, tìm kiếm và cứu nạn, hướng tới ứng dụng thực tế trong phòng chống và giảm nhẹ thiệt hại do bão lũ.

Kết luận

Dự án UAV Hexacopter tích hợp AI của Nguyễn Vũ Phong không chỉ là thành quả nghiên cứu khoa học ấn tượng của một học sinh trung học, mà còn là minh chứng cho tinh thần sáng tạo và trách nhiệm với cộng đồng của thế hệ trẻ Việt Nam. Từ niềm đam mê công nghệ và khát vọng giải quyết vấn đề thực tiễn, Phong đã chứng minh rằng giới trẻ hoàn toàn có thể làm chủ công nghệ tiên tiến để phục vụ xã hội. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu khiến thiên tai ngày càng khốc liệt, những giải pháp như UAV cứu hộ thông minh hứa hẹn sẽ đóng góp quan trọng vào công tác phòng chống và giảm thiểu thiệt hại do bão lũ gây ra.