AI của nhà thủy văn Việt Nam làm thay đổi dự báo lũ lụt của Mỹ

Nhà nghiên cứu của Đại học Michigan, người gốc Bắc Giang, đã nhận được giải thưởng hàng năm do Đoàn Thanh niên Cộng sản Hồ Chí Minh và Bộ Khoa học và Công nghệ trao tặng vào tháng 10 cho 10 nhà khoa học trẻ xuất sắc dưới 35 tuổi.

Vinh là người đồng phát minh ra 8 bằng sáng chế của Hàn Quốc, đã viết hàng chục bài báo tạp chí Q1 và đóng góp cho các sách chuyên ngành về thủy văn.

Con đường của anh bắt đầu tại Đại học Khoa học, Đại học Quốc gia Việt Nam, Hà Nội. Cậu đã trượt chương trình Toán–Tin học lựa chọn đầu tiên của mình vào năm 2009 và được xếp vào ngành Khí tượng, Thủy văn và Hải dương học. Anh ở lại với lý do rằng một lĩnh vực thích hợp có thể đồng nghĩa với những cơ hội tốt hơn.

Trong năm thứ hai, anh chọn Thủy văn thay vì ngành Khí tượng học đông đúc hơn. Các cuộc khảo sát thực địa ở các tỉnh miền Trung thường xuyên bị lũ lụt đã biến sự tò mò thành cam kết: dự báo thiên tai và giảm thiểu tổn thất sẽ quyết định sự nghiệp của anh.

Sau khi tốt nghiệp năm 2014, anh gia nhập Trung tâm Động lực học Chất lỏng Môi trường của trường đại học. Ba năm sau, anh được trao học bổng Tiến sĩ tại Đại học Ulsan (Hàn Quốc) về kỹ thuật dân dụng.

Như Vinh lưu ý, ở Hàn Quốc và hầu hết các quốc gia, thủy văn nằm trong ngành kỹ thuật dân dụng vì nó làm nền tảng cho việc xây dựng và phát triển bền vững. Những tháng đầu tiên ở nước ngoài thật khó khăn, ngôn ngữ, văn hóa và phòng thí nghiệm mới, nhưng trong hơn 5 năm, anh đã ổn định với nhịp độ làm việc không ngừng nghỉ 14–15 giờ mỗi ngày, được thúc đẩy bởi niềm yêu thích lập trình và nghiên cứu.

Năm 2022, Vinh nhắm đến Hoa Kỳ. Anh đã gửi gần 20 đơn đăng ký và nhận được lời mời từ hơn 10 trường đại học. Sau khi cân nhắc thứ hạng, mức độ phù hợp của nghiên cứu và chất lượng cuộc sống, anh đã chọn Đại học Michigan, một trong những tổ chức công lập hàng đầu của Mỹ.

Tại đây, anh lãnh đạo một nhóm ở Khoa Kỹ thuật Xây dựng và Môi trường. Dự án đầu tiên của ông với tư cách là người đứng đầu, "Trí tuệ nhân tạo để cải thiện độ chính xác, độ tin cậy và giá trị kinh tế của Dự báo lũ lụt tầm trung quy mô lục địa ", đã hoàn thành vào năm 2023.

Nhóm đã xây dựng một khung mới đưa AI vào Mô hình nước quốc gia của Hoa Kỳ (NWM), loại bỏ các lỗi mô hình hóa và tạo ra kết quả chính xác hơn dự báo.

Là tác giả chính, Vinh đã xử lý các thông tin đầu vào về khí tượng học (lượng mưa, nhiệt độ, gió), dữ liệu dòng chảy lũ và mô phỏng NWM; thiết kế khung nghiên cứu tổng thể; xây dựng kịch bản mô phỏng để đánh giá hiệu quả hoạt động; và dẫn dắt việc soạn thảo bản thảo và phản hồi bình duyệt. Ông cũng thiết kế, mã hóa và huấn luyện mô hình AI. Mô hình này đã được thử nghiệm trên hơn 42.000 trận lũ lụt trên toàn quốc.

Kết quả của nhóm đã xuất hiện trên 33 tạp chí quốc tế, hầu hết trong số đó là Q1, bao gồm AGU Advances, tạp chí hàng đầu của Hiệp hội Địa vật lý Hoa Kỳ.

Vinh cho biết mô hình này cải thiện các dự báo tầm trung (1–10 ngày), tăng cường lập kế hoạch, ứng phó và giảm thiểu tổn thất. Với khả năng tính toán nhanh, tiết kiệm tài nguyên, nó có thể tạo ra dự báo cho gần 5.500 địa điểm trong vòng vài phút.

Điều quan trọng là nó cung cấp các kịch bản xác suất, chìa khóa cho các quyết định có rủi ro cao và có thể chạy trên máy tính thông thường, không cần siêu máy tính.

Vinh cũng tự hào về nghiên cứu của Nature Cities về ngập lụt đô thị. Nghiên cứu này cho thấy thiết kế hệ thống thoát nước hiện tại không tối ưu, giúp giải thích tại sao việc giảm nhẹ thường kém hiệu quả.

Là một giải pháp Người được vinh danh Qua Cầu Vàng năm 2025, anh hy vọng có thể áp dụng những tiến bộ này ở Việt Nam: dự báo lũ lụt tốt hơn, các biện pháp phòng ngừa thiết thực, cơ sở hạ tầng chống chịu thiên tai và hệ thống thoát nước tối ưu ở Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh.

Về tình trạng ngập lụt ở Hà Nội, anh kêu gọi một cái nhìn mới về quản lý nước mưa: thu thập và tái sử dụng nước mưa một cách có chủ đích; tái phân phối luồng; và tạo ra nhiều "điểm nghẽn " trong hệ thống thay vì dựa vào một vài điểm nghẽn.

"Các giải pháp thường bắt đầu từ những ý tưởng có vẻ ngây thơ", Vinh nói. "Nhưng tôi tin rằng họ có thể thành công nếu theo đuổi đến cùng, với những dữ liệu và tính toán hợp lý chặt chẽ. "

Công việc hiện tại của Vinh tập trung vào dự báo lũ ven sông và đô thị. Sau khi trở về Việt Nam nhận giải, anh ở lại hơn một tháng để kết nối với các nhà khoa học và các dự án dự báo khí tượng thủy văn nhằm tìm kiếm cơ hội hợp tác. Về lâu dài, anh hy vọng sẽ ghi dấu ấn trên bản đồ nghiên cứu toàn cầu.

"Hiện tại, Hoa Kỳ đưa ra nhiều điều kiện thuận lợi hơn cho nghiên cứu," anh nói. "Tuy nhiên, nếu một ngày nào đó có cơ hội ở Việt Nam với điều kiện phù hợp, Tôi sẵn sàng quay lại và đóng góp. "

Ông hy vọng Việt Nam sẽ hạ thấp các rào cản đối với nghiên cứu, đặc biệt là về quyền truy cập dữ liệu. Ngày nay, các bộ dữ liệu được giữ kín bởi các cơ quan và không phải lúc nào cũng được mở cho các nhà nghiên cứu. Ông cũng kêu gọi hỗ trợ mạnh mẽ hơn cho khoa học cơ bản, đặc biệt là khoa học Trái đất, và trong đó, khí tượng và thủy văn, các lĩnh vực quan trọng nhưng lại thiếu vốn.