Nhóm học sinh trung học Hà Nội xuất sắc giành giải thưởng quốc tế với sản phẩm Chậu cây thông minh

Nhóm nghiên cứu bao gồm 3 thành viên trẻ là: Nguyễn Anh Đức, lớp 10A1 Tin, THPT chuyên Đại học Khoa học Tự nhiên; Trần Vũ Phương Uyên, lớp 8D, THCS chuyên Hà Nội Amsterdam và Trần Hà Nhật Minh, lớp 6, THCS Nguyễn Trường Tộ. Người hướng dẫn của các em là giảng viên Ngô Ngọc Thành, Đại học Điện Lực.

Thầy trò hội ngộ

Là học sinh đến từ các trường học khác nhau, ở những độ tuổi cách biệt, tuy nhiên với sự yêu thích về công nghệ và sáng tạo, các em đã cùng nhau tạo thành một nhóm nghiên cứu trẻ tuổi nhưng tràn đầy khát vọng.

Trong đó, vai trò dẫn dắt nhóm nghiên cứu đến từ bậc phụ huynh, những người đã tìm kiếm, kết nối và giúp các em tập hợp thành một nhóm với chung niềm đam mê công nghệ và sáng tạo. Bên cạnh đó, họ cũng quyết tâm tìm một người thầy để có thể dìu dắt, dẫn bước các em trong việc nghiên cứu và phát triển khoa học công nghệ.

Bố của Phương Uyên, PGS.TS Trần Văn Nam, Đại học Kinh tế quốc dân chia sẻ: “Khi biết được các con có mong muốn được tiếp cận với những nghiên cứu mới, nhóm phụ huynh chúng tôi đã tìm kiếm các đề tài nghiên cứu trước đó và may mắn tìm được đề tài nghiên cứu phù hợp được công bố vào tháng 7/2017 của thầy Ngô Ngọc Thành – người sau này trở thành giáo viên hướng dẫn của nhóm nghiên cứu”.

Các phụ huynh đã liên hệ với thầy Thành đề nghị cho các em được theo thầy học hỏi. “Niềm đam mê lớn nhất của một người thầy là được truyền cảm hứng nghiên cứu, sáng tạo cho các bạn trẻ. Do đó, khi gặp được 3 bạn đều rất nhiệt tình, ham học hỏi, sau một thời gian làm việc, nhận thấy các bạn có đủ khả năng nghiên cứu và sáng tạo, có thể biến những ý tưởng thành sản phẩm, tôi rất vui và sẵn sàng giúp đỡ”, thầy Thành chia sẻ.

Từ đây, dưới sự dìu dắt của thầy Thành, các em đã cùng nhau nghiên cứu và hoàn thiện sản phẩm chậu cây thông minh có khả năng đo nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ bụi và chất lượng không khí. Đồng thời, sản phẩm còn có thể sạc điện và kết nối với thiết bị di động bằng công nghệ Internet kết nối vạn vật (IoT). Điểm đặc biệt của nó là khả năng “tự cung tự cấp” một cách tối ưu hoá năng lượng. Hiện nay tại Việt Nam và ở nước ngoài chưa có sản phẩm nào có chức năng tương tự.

Bắt tay vào nghiên cứu

Nói về ý tưởng nghiên cứu, thầy Thành chia sẻ: “Tôi giúp các em định hướng về mục đích nghiên cứu lấy từ những yêu cầu, thực tiễn bức thiết hiện nay. Cụ thể, đứng trước vấn đề ô nhiễm môi trường trong thời đại kỹ thuật số, việc kiểm soát, xử lý ô nhiễm và cảnh báo, quan trắc môi trường cũng như sản xuất năng lượng tái tạo và vận dụng các ứng dụng IoT đang là vấn đề được đặc biệt quan tâm”.

Thực tế, hiện nay, có rất nhiều hệ thống quan trắc môi trường (đo độ ồn, độ ẩm không khí, nhiệt độ, bụi...) nhưng chúng thường được sử dụng một cách đơn lẻ. Nếu tích hợp nhiều chức năng trong cùng một hệ thống thì kích cỡ của nó sẽ rất lớn, hạn chế tính cơ động.

Bên cạnh đó, chúng ta đang bước vào kỷ nguyên 4.0, kỷ nguyên của năng lượng sạch, do đó, yêu cầu về thiết bị tích hợp nhiều chức năng có thể được di chuyển, đặt ở nhiều nơi một cách linh hoạt nhằm cung cấp, chia sẻ nguồn dữ liệu khổng lồ cho mục đích quan trắc, có khả năng tự tạo ra và sử dụng năng lượng sạch là hết sức bức thiết. Xuất phát từ những thực tế đó, nhóm nghiên cứu đã bắt tay vào nghiên cứu để làm ra sản phẩm chậu cây thông minh.

Quá trình nghiên cứu, phát triển chậu cây thông minh của nhóm được thực hiện liên tục trong 9 tháng, trong đó, 5 tháng đầu tiên là thời gian dành cho việc làm và thử nghiệm để cho ra sản phẩm mẫu đầu tiên.

Trước đó, công nghệ lõi - hệ thống tái cấu trúc giúp tăng hiệu suất hệ thống năng lượng mặt trời là sản phẩm đã được nghiên cứu từ 6 năm trước. Do đó, có thể cho rằng, sản phẩm chậu cây thông minh chính là sự kế thừa và ứng dụng một cách linh hoạt những công nghệ hiện đại hiện có.

“Mốc thời gian đáng nhớ nhất trong việc nghiên cứu là khi sản phẩm demo (mẫu) thành hình, bộ tái cấu trúc và các thiết bị đo cảm biến cho kết quả chính xác, đó là cột mốc quan trọng giúp nhóm nghiên cứu quyết tâm làm tiếp mà không chọn một đề tài khác”, thầy Thành chia sẻ.

Từ lúc hoàn thành mẫu đầu tiên cho đến khi hoàn thành sản phẩm để tham gia cuộc thi, nhóm nghiên cứu phải gấp rút hoàn thành chỉ trong 4 tháng với rất nhiều áp lực. “Khó khăn nhất đối với chúng em là về mặt kỹ thuật và thời gian. Dù có niềm yêu thích với công nghệ nhưng kiến thức của chúng em còn chưa nhiều. Mặt khác, vì vẫn đang tham dự đầy đủ các lớp học tại trường nên việc sắp xếp thời gian để nhóm nghiên cứu cùng nhau làm việc là khá khó khăn”, Nguyễn Anh Đức chia sẻ.

Những ngày đầu, trong quá trình làm sản phẩm, nhiều khi mắc mạch các thiết bị không chạy, hoặc kết quả đo không chính xác do có thiết bị dùng  không đúng đúng điện áp nên bị cháy, hỏng, cả nhóm đã rất căng thẳng và chịu nhiều áp lực.

Một khó khăn nữa mà nhóm nghiên cứu gặp phải chính là việc trên thị trường hiện nay, các bộ phận, thiết bị phù hợp với chậu cây không nhiều, chẳng hạn như tấm NLMT được sử dụng dù nhóm nghiên cứu muốn có kích thước lớn hơn nhưng khó tìm trên thị trường.

Song nhờ gia đình và nhà trường hỗ trợ nên cuối cùng nhóm nghiên cứu cũng vượt qua được các khó khăn đó. Nhà trường tạo điều kiện thời gian học tập cho các em, hỗ trợ các công cụ để nghiên cứu. Ngoài ra, còn có thêm các thầy cô giáo khác có kinh nghiệm tư vấn tận tình trong quá trình làm sản phẩm.

Thành quả nghiên cứu

Về cấu tạo của chậu cây, Phương Uyên cho biết: "Chậu cây thông minh được thiết kế với 9 cây tương ứng với 9 tấm pin NLMT, toả ra các hướng khác nhau, giúp cho việc tiếp nhận ánh sáng tốt tại các hướng".

Ngoài ra, chậu cây còn tích hợp hệ thống tái cấu trúc giúp tăng hiệu suất làm việc của hệ thống NLMT giúp cho chậu cây có thể hoạt động suốt ngày đêm mà không cần sự can thiệp của các nguồn điện khác. Các sensor cảm biến thông minh là các thiết bị tốt, cung cấp các thông số đo nhanh và chính xác. Mỗi 10 giây cập nhật kết quả một lần lên lưu trữ đám mây thông qua công nghệ IoT là công nghệ giúp vạn vật kết nối internet.

Sản phẩm được tạo dáng như một vật trang trí, đẹp mắt, được sử dụng trong văn phòng, quán cafe, để các bàn trang trí ngoài trời, góc học tập… Khu vực có thể sử dụng hiệu quả nhất là đặt tại các bàn cafe hoặc bàn uống nước ngoài trời, để có thể cập nhật thông tin về độ ẩm, nhiệt độ, nồng độ bụi, chất lượng không khí một cách chính xác. Ngoài ra chậu cây còn có chức năng sạc cho điện thoại di động, rất tiện lợi cho người dùng.

Với chi phí sản phẩm thấp (khoảng 1-2 triệu VND). khả năng thương mại hoá của sản phẩm cao do tính thẩm mỹ, các công nghệ và tính ứng dụng đi kèm, thầy Thành cho biết.

Ngày 8/4/2018 bằng công văn số 388/BGĐT-GDTrH, Bộ Gíáo dục và Đào tạo đã thống nhất cho phép Sở Gíáo dục và Đào tạo TP. Hà Nội cử 4 nhóm học sinh tham gia Triển lãm quốc tế lần thứ 8 về sáng chế và phát minh khoa học kỹ thuật tại Malaysia (gọi tắt là i-ENVEX 2018). Sản phẩm chậu cây thông minh do nhóm ba bạn trẻ Anh Đức, Phương Uyên, Nhật Minh trình bày đã nhận được Huy chương Vàng tại Triển lãm i-ENVEX 2018.

Tại đây, ban giám khảo đánh giá cao tính ứng dụng thực tế của sản phẩm, cùng giá trị thông tin dữ liệu quan trọng mà các sensor cảm biến trong chậu cây đo được. Các lá cây được thiết kế bằng các tấm pin năng lượng mặt trời, vừa đảm bảo tính thẩm mỹ, vừa mang tính sáng tạo cao. Trong thời gian 2 ngày diễn ra triển lãm, nhóm nghiên cứu đã tiếp nhận hàng trăm lượt khách và các đội thi tham quan gian hàng và giao lưu. Cũng từ thành tích này, nhóm nghiên cứu đã vinh dự nhận Bằng khen của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo ngày 3/7/2018.

Về dự định trong tương lai, nhóm nghiên cứu chia sẻ: Nhóm sẽ tiếp tục nghiên cứu, cải tiến sản phẩm chậu cây thông minh để có thể có sản phẩm tốt hơn, chạy ổn định, thân thiện với môi trường hơn và tiếp tục nghiên cứu ứng dụng các công nghệ lõi vào các sản phẩm khác để có một mạng lưới sản phẩm đa dạng, có thể triển khai rộng khắp.

Đoàn Việt Nam gồm 4 đội dự thi do Trường THPT Đào Duy Từ làm đầu mối tổ chức đã xuất sắc giành 2 Huy chường Vàng và 2 Huy chương Bạc.

Triển lãm được tổ chức vào ngày 13 – 15/4/2018, tại Malaysia do Đại học Malaysia Perlis (UniMAP), Hiệp hội Nghiên cứu và đổi mới sáng tạo (MyRIS) và Bộ Giáo dục Đại học Malaysia phối hợp tổ chức với sự bảo trợ chuyên môn từ các tổ chức WIIFA và UIFIA. Đây là cơ hội để các nhà sáng tạo trẻ chia sẻ ý tưởng sáng tạo với nhau và giới thiệu tiến bộ công nghệ trong các lĩnh vực khác nhau.

Triển lãm thu hút hơn 500 người tham gia, bao gồm cả các nhà sáng tạo trẻ thuộc các lứa tuổi từ 12-25 đến từ nhiều quốc gia, vùng lãnh thổ tham gia khác nhau.