“Hồi bé, khi được nghe về công trình đường dây điện 500 KV Bắc-Nam trên vô tuyến truyền hình, tôi đã thích thú tự làm mô hình cột điện và đi dây trong vườn trồng rau của Bà Ngoại. Tôi hình dung các thanh tre, thanh nứa là khung và mô đất, luống rau là núi rừng. Sau này mới biết, Bách khoa Hà Nội cũng có nhiều đóng góp vào thành công đó”, PGS. Hà Duyên Trung, trưởng Khoa Kỹ thuật Truyền thông, Trường Điện-Điện tử, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội bồi hồi chia sẻ.
Đam mê nghiên cứu về hệ thống thông tin và truyền thông theo anh suốt những ngày sau đó. Sau hơn 12 năm miệt mài công tác và nghiên cứu tại Bách khoa Hà Nội, anh trở thành Giảng viên tiêu biểu trong hạng mục thu hút tài trợ và hợp tác nghiên cứu với đề tài ứng dụng Internet kết nối vạn vật (IoT) và Điện toán đám mây, những lĩnh vực trọng yếu trong đào tạo và nghiên cứu của trường Điện-Điện tử.
Đam mê nghiên cứu của thầy Trung nhen nhóm từ ngày còn học cấp 3 qua những đầu sách báo về khoa học và công nghệ. “Khi đó, các cuộc gọi bằng điện thoại cố định đã thôi thúc trong tôi mong muốn được trở thành một kỹ sư về hệ thống Viễn thông để khám phá cách thức thực hiện trao đổi thông tin giữa các thuê bao đầu cuối”, giảng viên trường Điện-Điện tử bồi hồi nói.
Bách khoa Hà Nội vẫn luôn nổi tiếng về độ khó, tính kỷ luật và tính rèn luyện cao. “Tôi luôn ao ước trở thành sinh viên của Trường để học về Điện tử – Viễn thông, dù biết rằng đây là môi trường đào tạo kỷ luật, cạnh tranh khốc liệt do quá nhiều sinh viên giỏi nhất ngày ấy đăng ký vào ngành này”, PGS. Trung nhớ lại.
Sau khi tốt nghiệp ngành Điện tử – Viễn thông, anh có cơ hội đi học sau đại học ở nước ngoài và trở về Trường, tiếp tục công việc đào tạo và nghiên cứu khoa học cùng các thế hệ người Bách khoa.
Công tác tại Bách khoa Hà Nội cho anh nhiều trải nghiệm trong nghiên cứu khoa học. Bên cạnh công việc giảng dạy, PGS. Trung đã từng chủ trì và tham gia nhiều đề tài các cấp khác nhau cũng như đề tài hợp tác quốc tế.
Theo anh, quá trình thu hút được nguồn kinh phí đề tài cho nhà nghiên cứu xuất phát từ nhu cầu ứng dụng của xã hội để từ đó đưa ra những ý tưởng cho đối tượng nghiên cứu. “Đề tài cần có tính ứng dụng cao nhưng phải đảm bảo được tính mới, tính thời sự và tính khả thi để thực hiện trong quy mô môi trường đại học nghiên cứu. Đề tài cũng cần kết hợp với các đối tác trong và ngoài nước nhằm tận dụng được thế mạnh của nhau”, giảng viên tiêu biểu khẳng định.
Chủ nhiệm đề tài cũng cho rằng những hỗ trợ về trang thiết bị và chính sách từ Viện Điện tử-Viễn thông trước đây, trường Điện-Điện tử bây giờ cũng góp phần khuyến khích nhóm nghiên cứu tập trung vào công việc chuyên môn.
Năm 2021, trường Điện-Điện tử được thành lập trên cơ sở tổ chức lại hai viện đào tạo và một viện nghiên cứu (Viện Điện, Viện Điện tử – Viễn thông; Viện Nghiên cứu quốc tế về Thông tin đa phương tiện, truyền thông và ứng dụng).
PGS trẻ tin tưởng, sự thành lập này mang lại nhiều cơ hội, đặc biệt là khi việc sáp nhập các Viện thành Trường sẽ mở rộng phạm vi kết hợp giữa các chuyên ngành, lĩnh vực trong Trường, đảm bảo tính liên ngành trong đào tạo và nghiên cứu khoa học.
Với tổng nguồn kinh phí khoảng 6,1 tỷ đồng, đề tài của PGS. Hà Duyên Trung nghiên cứu về nền tảng Internet kết nối vạn vật (IoT) ứng dụng trong quản lý các khu công nghiệp, khu công nghệ cao, thuộc chương trình “Nghiên cứu công nghệ và phát triển sản phẩm công nghệ thông tin phục vụ Chính phủ điện tử”. Lĩnh vực IoT cũng là lĩnh vực trọng yếu mà trường Điện-Điện tử đảm nhận nhiệm vụ đào tạo tại Trường Đại học Bách Khoa Hà nội.
IoT là quá trình kết nối hàng triệu, thậm chí là hàng tỷ thiết bị vật lý thông qua Internet. Thị trường IoT được dự báo có thể phát triển với tốc độ tăng trưởng hằng năm kép lên đến 25.4%, từ 381 tỉ đô từ năm 2021 đến 1,8 nghìn tỉ đô vào năm 2028, theo nghiên cứu từ công ty dữ liệu Fortune Business Insights.
IoT có rất nhiều ứng dụng khác nhau. “Một ‘vật’ trong IoT có thể là một người với trái tim cấy ghép, một động vật với bộ chip sinh học, một chiếc xe với bộ cảm ứng tích hợp cảnh báo tài xế khi bánh xe xẹp, một động cơ trong một nhà máy 4.0, một thiết bị gia dụng trong một ngôi nhà thông minh hoặc bất kỳ vật thể nào có khả năng truyền dữ liệu thông qua mạng thông tin”, thầy Trung giải thích.
Một xu hướng ứng dụng IoT nổi bật hiện nay là “Thành phố thông minh” với những ngôi nhà thông minh, bao gồm tất cả các thiết bị như điều hòa, hệ thống đèn chiếu sáng, hệ thống giám sát sức khỏe, khóa thông minh và hệ thống cảm biến thông minh,…
Trên thế giới có rất nhiều tổ chức, tập đoàn công nghệ lớn nghiên cứu phát triển kiến trúc tham chiếu cho IoT. Tuy nhiên, theo anh, thực trạng nghiên cứu và phát triển nền tảng IoT ở trong nước tại thời điểm thực hiện đề tài còn nhiều hạn chế, kể cả về số lượng và chất lượng.
“Nhóm nghiên cứu tại Trường Điện-Điện tử nhận thấy tiềm năng ứng dụng công nghệ IoT, cùng với làn sóng công nghệ điện toán biên/đám mây trong phát triển công nghệ tại Việt Nam”, PGS. Hà Duyên Trung nhận định.
Với sự tham gia của nhiều thành viên nghiên cứu trong và ngoài trường, cùng với các nhóm sinh viên chuyên ngành về Kỹ thuật Điện tử – Viễn thông, nhân sự thực hiện đề tài được chia thành ba nhóm hoạt động chuyên sâu về nghiên cứu phần cứng, phần mềm và triển khai thực nghiệm.
Hệ thống phần cứng bao gồm các thiết bị IoT thu thập thông số môi trường tại khu công nghiệp và cổng kết nối IoT (IoT gateway) với đầy đủ các giao thức truyền thông phổ biến hiện nay như: Wifi, Zigbee, Bluetooth, LoRa, Z-wave, và mạng di động 4G/NB-IoT.
Thiết bị IoT được đặt ở nhiều vị trí giám sát trọng yếu trong khu công nghiệp, sử dụng nguồn năng lượng mặt trời. Để giảm chi phí, các thiết bị này truyền dữ liệu thông qua băng tần không cần cấp phép thay vì sử dụng sim, và kết nối về trung tâm dữ liệu thông qua các cổng kết nối.
Trong thời đại của dữ liệu lớn, cách tiếp cận về dữ liệu có nhiều thay đổi, đặc biệt là khi bài toán đang sử dụng các thiết bị IoT với khả năng thu thập đa dạng dữ liệu. Dữ liệu đầu vào phong phú sẽ yêu cầu một hệ thống chuẩn hóa dữ liệu theo tiêu chuẩn quản lý dữ liệu IoT.
Để giải quyết bài toán này, nhóm nghiên cứu sử dụng công nghệ điện toán đám mây dựa trên kiến trúc mở để xây dựng một hệ thống xử lý tập trung tất cả các chủng loại dữ liệu, từ đó cung cấp thông tin cho người dùng trên điện thoại. Công nghệ này có khả năng xử lý được lượng thông tin khổng lồ trong trường hợp số lượng thiết bị kết nối tăng.
“Hệ thống đám mây có thể đáp ứng được truy xuất thông tin của hàng chục nghìn thiết bị trong một giây”, chủ nhiệm đề tài Hà Duyên Trung cho biết.
Điều đặc biệt của dự án là toàn bộ dữ liệu được đặt trên máy chủ tại Trường. Sử dụng công nghệ và nền tảng phát triển mở sẽ giúp việc chia sẻ dữ liệu với bên thứ ba dễ dàng hơn.
“Đây là đề tài nghiên cứu làm chủ công nghệ”, PGS. Trung khẳng định, “chúng tôi đã thiết kế và tích hợp công nghệ phần cứng cho các thiết bị IoT, đồng thời làm chủ được quy trình, công nghệ để xây dựng phần mềm quản lý trung tâm trên nền tảng đám mây”.
Quá trình thử nghiệm gặp không ít khó khăn bởi đây là một hệ thống rất phức tạp bao gồm nhiều thiết bị đo các chỉ số môi trường, nước thải hay khí thải khu công nghiệp. “Lần đầu khảo sát thực tế, chúng tôi gần như không lắp đặt được nhiều”, PGS. Trung nói, “Thất bại thực tế cho ta nhiều bài học trải nghiệm. Nhóm thiết kế lại bản đồ bố trí. Lần thứ 2, thứ 3, rồi thứ 4, dần dần đi vào hoạt động ổn định.”
Một số thử nghiệm cũng bị trì hoãn do dịch bệnh Covid. Tuy nhiên, nhóm đã dự báo trước để huy động nguồn lực và đưa ra những phương pháp kịp thời. Theo anh, các cuộc thử nghiệm tại các đơn vị ứng dụng đã đem lại những kinh nghiệm quý báu trong nghiên cứu thiết kế chế tạo sản phẩm khoa học công nghệ ứng dụng.
Nhóm nghiên cứu đã làm ra sản phẩm mẫu đầu tiên và triển khai thực nghiệm ổn định trong thời gian dài. Anh Trung kỳ vọng sẽ tiếp tục triển khai các giai đoạn tiếp theo để sản phẩm tiếp cận rộng hơn tới người dùng, “khi đã làm chủ công nghệ và thiết kế, chúng tôi hi vọng có thể lên các đề án phát triển hoàn thiện sản phẩm hơn nữa”.
Trong giai đoạn sắp tới, nhóm sẽ tiếp tục nghiên cứu các ứng dụng phục vụ giám sát môi trường, đồng thời kết hợp với các doanh nghiệp vừa và nhỏ triển khai sản phẩm chuyển đổi số. “Làm dân nghiên cứu thì phải luôn nghĩ cái mới, đặc biệt là trong lĩnh vực công nghệ. Trong giai đoạn phát triển về hạ tầng mạng kết nối viễn thông băng rộng chúng ta cần những cách tiếp cận mới hướng tới hạ tầng số để phát triển kinh tế số, xã hội số”, PGS. Hà Duyên Trung chia sẻ.
Hà Kim. Thiết kế: Hà Kim. Ảnh: Tuấn Vũ
