Hai nam sinh Hà Nội ứng dụng AI giải quyết bài toán rác thải

Chinh phục công nghệ

Ý tưởng về một hệ thống phân loại rác đã nảy ra trong đầu Thành Vinh từ gần một năm trước. “Em nhận thấy việc phân loại rác chưa thực sự được chú trọng trong đời sống hàng ngày, dẫn đến tình trạng các gia đình thường bỏ chung tất cả các loại rác vào một thùng. Điều này không chỉ gây lãng phí nguồn rác thải tái chế mà còn gây khó khăn trong việc xử lý rác và ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường”, Vinh chia sẻ.

Nung nấu ý tưởng tìm ra giải pháp giải quyết vấn đề trên, Vinh đã rủ Tuấn cùng bắt tay vào tìm hiểu và nghiên cứu. Sau khi tham khảo các sản phẩm đã có trên thị trường, hai nam sinh nhận thấy tiềm năng của AI trong việc cải thiện hiệu suất và tạo ra sự khác biệt cho một hệ thống phân loại rác.

Phó Bí thư Thành đoàn, Chủ tịch Hội đồng Đội thành phố Hà Nội Đào Đức Việt động viên hai em trong kỳ thi Tin học trẻ

Tuy nhiên, khái niệm AI còn khá mới với cả Tuấn và Vinh chưa nói đến cách sử dụng. Vì vậy, Tuấn không biết làm cách nào xây dựng mô hình AI có thể tự học, tự điều khiển dây chruyền phân loại rác thải theo như ý tưởng Vinh đề xuất.

"Làm sao tự mình chế tạo dây chuyền đảm bảo tính khoa học, hiện đại và tối ưu hóa trong thực tế xử lý phân loại nhiều rác thải trong cùng một lúc? Trước câu hỏi này, em đã nghiên cứu, tìm ra công nghệ, bảng mạch, chip phù hợp, cùng camera và các motor, nguyên liệu rẻ tiền phù hợp để chế tạo”, Tuấn cho biết.

Đặc biệt, để AI phân loại rác đúng nhóm, hai nam sinh đã huấn luyện công cụ này bằng khoảng 20.000 bức ảnh chụp. Theo Vinh, đây là công đoạn mất thời gian nhất. Suốt một tháng, hai nam sinh gần như chỉ tìm ảnh rác trên mạng hoặc tự chụp. Vinh cho rằng việc này thực sự rất cần thiết vì để phán đoán của AI chính xác, dữ liệu đầu vào phải đa dạng.

Đề tài của hai nam sinh cũng từng giành giải cao trong các cuộc thi nghiên cứu khoa học

Sau đó, Vinh và Tuấn tiến hành lắp ráp phần cứng của hệ thống. Tuấn chia sẻ, vật liệu chủ yếu là nhựa, tương đối đơn giản và dễ kiếm, nên quá trình này không mất nhiều thời gian. Sản phẩm đã được hoàn thành vào tháng 11/2024.

Phát triển kinh tế, bảo vệ môi trường

Với sự nỗ lực của bản thân và hỗ trợ từ thầy cô, đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Văn Ninh, sản phẩm “Hệ thống phân loại rác thải tái chế tự động bằng AI” đã được hai nam sinh hoàn thành vào tháng 11/2024. Trong đó, vật liệu tạo ra sản phẩm chủ yếu là nhựa nên dễ kiếm. Hệ thống phân loại rác thải sinh hoạt tái chế tự động của Vinh và Tuấn hoạt động theo quy trình tự động hóa với sự kết hợp của các công nghệ AI, cảm biến và cơ khí gồm các bước: Phát hiện rác thải; nhận diện và phân loại rác; điều khiển cơ chế phân loại; bước cuối cùng giám sát và phản hồi.

“Khi rác được đưa vào dây chuyền, cảm biến phía trên sẽ phát hiện và chụp ảnh, gửi tới mô hình AI được gắn trong bảng mạch. Công cụ này nhanh chóng phân loại chúng vào một trong các nhóm: Giấy và bìa carton, thủy tinh, kim loại, nhựa và rác khác. Từ đó, thanh gạt trên băng chuyền tự động gạt rác vào thùng tương ứng. Thời gian từ lúc cảm biến nhận tín hiệu, AI phân tích và phân loại rác chỉ trong khoảng 1-2 giây”, Vinh chia sẻ.

Hai học sinh Nguyễn Thành Vinh (thứ hai từ phải sang) và Trần Khải Tuấn (thứ hai từ trái sang) cùng người thân và thầy giáo hướng dẫn tại Hội thi Tin học trẻ thành phố Hà Nội

Vinh cho biết thêm, rác tái chế có nhiều loại và tái sử dụng với các mục đích khác nhau. Nếu không phân loại được triệt để sẽ gây lãng phí, thiệt hại về kinh tế, khó kiểm soát được hết chất độc hại gây ô nhiễm môi trường và sức khỏe con người khi đốt rác hỗn hợp không có sự phân loại.

Sử dụng dây chuyền phân loại rác thải sinh hoạt tự động sẽ giúp: Tiết kiệm được nguồn lực; phân loại chính xác; tiết kiệm được tài nguyên, mang lại nguồn lợi kinh tế lớn; tối ưu quy trình vận chuyển rác thải các loại; giảm lượng rác thải chôn lấp, từ đó giúp giảm ô nhiễm môi trường, hạn chế nhiều hệ lụy môi trường; hướng tới nền kinh tế tuần hoàn.

Hai em học sinh chạy thử nghiệm sản phẩm

Với thiết kế hợp lý và thông minh, hệ thống này có tiềm năng triển khai rộng rãi tại nhiều khu vực, đặc biệt phù hợp sử dụng ở các khu tập kết rác trong chung cư hoặc tổ dân phố.

Vì thế, thời gian tới, Tuấn và Vinh tiếp tục cải thiện sản phẩm để tham dự một số cuộc thi về Tin học, khoa học kỹ thuật. Hai nam sinh dự kiến dùng bảng mạch có tốc độ nhanh hơn, tiếp tục huấn luyện AI để mô hình này rút ngắn thời gian phán đoán và phân loại rác.

Quy trình hoạt động của dây chuyền phân loại rác thải

Cả hai cũng muốn dùng pin mặt trời để vận hành hệ thống, thay vì sử dụng nguồn điện gia đình như hiện tại để tiết kiệm điện và thân thiện với môi trường. Đặc biệt, hai nam sinh mong muốn được nâng cấp sản phẩm thành dây chuyền lớn và ứng dụng rộng rãi trong thực tế để góp phần giải quyết vấn đề môi trường không chỉ ở Hà Nội mà còn tại nhiều tỉnh, thành khác.