ThS. Lưu Hải Âu giới thiệu bộ thiết bị bay cất hạ cánh thẳng đứng do nhóm phát triển.

PV: Trong hành trình nghiên cứu swarm UAV-AGV-USV-ROV, nhóm nghiên cứu đã trải qua những khó khăn gì thưa ông?

ThS. Lưu Hải Âu:

Khó khăn thì nhiều, nhưng cũng chính những khó khăn ấy làm nên giá trị khoa học:

Ban đầu, chúng tôi không có mô hình tham khảo: Khi bắt đầu nghiên cứu, trong nước hoàn toàn chưa có hệ thống UAV–AGV–USV bày đàn; trên thế giới cũng rất ít tài liệu dân sự. Nhóm không có sẵn sản phẩm mẫu để học tập, mà chỉ có thể dựa vào kinh nghiệm triển khai thiết bị đơn lẻ ngoài thực địa và tham khảo tài liệu quốc tế để mày mò, thử nghiệm.

Chúng tôi đã mạo hiểm thử nghiệm: UAV swarm bay đội hình dễ va chạm, nhiễu GNSS, mesh Wi-Fi mất tín hiệu; USV gặp sóng lớn, thủy triều mạnh dễ lật; ROV lấy mẫu chất đáy ở nước đục thường bị kẹt cáp.

Không chỉ vậy, nguồn lực của nhóm chúng tôi cũng hạn chế: Nhân lực trẻ ngành trắc địa - bản đồ ngày càng ít, trong khi công việc lại gian nan, nguy hiểm. Về tài chính, kinh phí nghiên cứu hạn hẹp, các hệ thống nhập ngoại giá hàng trăm nghìn USD, nên con đường duy nhất là tự chế tạo, nội địa hóa.

Song song với đó là kỹ thuật phức tạp, phải đồng bộ GNSS–IMU–LiDAR–Camera–Sonar theo chuẩn PPS, phát triển thuật toán swarm. Bên cạnh đó, điều kiện khắc nghiệt, UAV thử nghiệm ở vùng núi, ven biển gió lớn; USV ở cửa sông nhiều sóng ngầm; AGV phải bám đường trong rừng rậm, địa hình phức tạp.

UAV bay chụp ảnh quét lidar phục vụ công tác thu nhận dữ liệu không gian địa lý được trưng bày tại Triển lãm thành tựu đất nước “80 năm - Hành trình Độc lập - Tự do - Hạnh phúc”

PV: Theo ông, để một sản phẩm robot chuyên dụng có thể ra đời và ứng dụng thực tiễn, phải trải qua những công đoạn nào?

ThS. Lưu Hải Âu:

Một sản phẩm robot chuyên dụng, đặc biệt là các hệ thống bày đàn, không thể có ngay mà chúng tôi phải đi qua một chuỗi công đoạn khoa học chặt chẽ, cụ thể:

Hình thành ý tưởng và khái niệm: Xác định nhu cầu thực tiễn và đề xuất giải pháp. Ở Việt Nam, giai đoạn này khó khăn hơn vì không có mô hình sẵn có, chỉ dựa vào kinh nghiệm và tài liệu quốc tế.

Thiết kế và tạo nguyên mẫu: Chế tạo prototype, kiểm chứng tính khả thi cơ khí, điện tử, điều khiển.

Thử nghiệm và cải tiến lặp: Mang prototype ra thực địa, thử trong điều kiện khắc nghiệt, liên tục cải tiến. Đây là giai đoạn mạo hiểm nhất nhưng quyết định chất lượng sản phẩm.

Xác thực kỹ thuật, thiết kế, sản xuất: (1) Thông qua các bước quốc tế: EVT (Engineering Validation Test): kiểm tra chức năng kỹ thuật. (2) DVT (Design Validation Test): kiểm tra thiết kế, độ bền, độ ổn định. (3) PVT (Production Validation Test): xác thực quy trình sản xuất, chuẩn bị ứng dụng thực tiễn.

Ứng dụng thực tế: Sau khi đạt chuẩn, sản phẩm mới có thể tham gia vào các dự án bản đồ địa hình, quan trắc môi trường, cứu hộ thiên tai.

Những quy trình này vừa mang tính khoa học, vừa đòi hỏi sự kiên trì, kết hợp lý thuyết, thử nghiệm mạo hiểm và cải tiến liên tục.

PV: Điều gì mang lại niềm vui và khích lệ cho nhóm ông tiếp tục nghiên cứu?

ThS. Lưu Hải Âu:

Tôi nhận thấy, chúng tôi có 03 niềm vui lớn, đó là:

Từ “đồ chơi” thành sản phẩm chiến lược: UAV RC “vô tri” nay trở thành UAV swarm tích hợp GNSS–IMU–LiDAR–Camera, có thể lập bản đồ tỷ lệ lớn chính xác cm.

Ứng dụng thực tế: Bộ 3 UAV–AGV–USV đã chứng minh hiệu quả khi lập bản đồ sau lũ miền Trung 2020; USV lấy mẫu môi trường lần đầu tiên vận hành thành công.

Ý nghĩa nhân văn, công nghệ thay thế sức người ở những nơi hiểm nguy, giảm bớt gánh nặng cho cán bộ đo đạc và mang lại sản phẩm dữ liệu real time phục vụ nông nghiệp, môi trường, thủy lợi, thiên tai.

PV: Vì sao ông cho rằng phải đổi mới sáng tạo mạnh mẽ, tập trung vào robot hóa và số hóa?

ThS. Lưu Hải Âu:

Theo tôi, có ba nguyên nhân khoa học và thực tiễn:

Yêu cầu dữ liệu ngày càng cao: Nông nghiệp chính xác, môi trường số, quản lý thiên tai đòi hỏi dữ liệu real time, độ phủ rộng, độ chính xác cao. Các phương pháp thủ công không thể đáp ứng.

Nguồn nhân lực suy giảm: Ngành trắc địa, bản đồ nhiều năm khó tuyển sinh, lực lượng kế cận ít, trong khi nghề khảo sát vốn vất vả, nguy hiểm. Nhân lực giảm, nhu cầu tang, buộc phải robot hóa.

Xu thế thời đại số: Cách mạng công nghiệp 4.0 thúc đẩy robot hóa, số hóa, AI. Nếu không đổi mới, chúng ta sẽ tụt hậu.

PV: Công nghệ swarm UAV–AGV–USV đem lại lợi ích cụ thể gì thưa ông?

ThS. Lưu Hải Âu:

Có một số lợi ích cụ thể: (1) Trong nông nghiệp, giám sát, hỗ trợ nông nghiệp chính xác, nhanh chóng. (2) Trong môi trường, quan trắc nước - không khí, cảnh báo sạt lở, giám sát rác thải, phục hồi rừng ngập mặn.(3) Trong thủy lợi - phòng chống thiên tai, đo đạc hồ chứa, lòng sông, giám sát ngập lụt, cung cấp dữ liệu trực tiếp cho chỉ huy ứng phó.

Và cuối cùng, điểm mấu chốt: swarm UAV-AGV-USV-ROV thay con người gánh vác công việc nặng nhọc, nguy hiểm, tạo ra sản phẩm dữ liệu real time - giá rẻ - chính xác - an toàn.

Hệ thống xuồng không người lái - bầy đàn phục vụ tự động hóa thành lập bản đồ địa hình dưới nước. với việc chế tạo xuồng tự hành (USV) để quan trắc và lấy mẫu môi trường. Chiếc xuồng này có thể hoạt động tại những khu vực nguy hiểm hoặc cấm con người tiếp cận như ao nuôi tôm, hồ thủy sản hay sông sâu. Nó có thể lấy mẫu nước, trầm tích, đo sâu hồi âm và gửi dữ liệu về trung tâm một cách chính xác.

PV: Nhìn lại hành trình, ông rút ra điều gì và kỳ vọng gì cho 5-10 năm tới?

ThS. Lưu Hải Âu:

Tôi rút ra rằng, nếu kiên định và làm thật, công nghệ nội địa có thể biến điều “bất khả thi” thành “khả thi”. Từ UAV RC (điều khiển bằng tay) vốn chỉ là đồ chơi, chúng tôi đã tiến tới UAV chuyên dụng, rồi phát triển cả hệ sinh thái swarm UAV–AGV–USV–ROV. Trong 5-10 năm tới, tôi tin hệ sinh thái này sẽ trở thành công cụ chiến lược của ngành nông nghiệp, môi trường và thủy lợi, góp phần giảm gánh nặng cho Nhà nước, tiết kiệm nguồn lực xã hội và quan trọng nhất là bảo đảm an toàn cho con người trong công tác đo đạc, cứu hộ và phòng chống thiên tai.

PV: Ngoài hệ sinh thái swarm UAV–AGV–USV–ROV, hiện nay nhóm nghiên cứu còn triển khai thêm những hướng nghiên cứu nào thưa ông?

ThS. Lưu Hải Âu:

Bên cạnh việc phát triển thiết bị, chúng tôi tập trung hoàn thiện quy trình công nghệ và báo cáo thực nghiệm:

Với swarm UAV-Lidar-camera-gnss-imu, xây dựng kịch bản bay bầy đàn, quy trình điều hành - phân công, thử nghiệm thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn trên cạn.

Với swarm USV-Multibeam-Sonar, hoàn thiện quy trình đo sâu hồi âm phục vụ thành lập bản đồ thủy văn - địa hình đáy sông, hồ, ven biển.

Nghiên cứu UAV-lidar-camera-imu bay trong hầm, hang động, khu vực không có GNSS, tích hợp LiDAR, cảm biến môi trường để thu thập dữ liệu ô nhiễm và địa hình 3D không gian ngầm.

Thiết kế bước đầu cho robot bày đàn trồng rừng ngập mặn - đề tài KHCN cấp Bộ giai đoạn 2026-2029, nhằm phục hồi hệ sinh thái ven biển và ứng phó biến đổi khí hậu.

Chúng tôi không chỉ chế tạo thiết bị, mà còn hướng tới xây dựng quy trình công nghệ toàn diện - từ khảo sát trên không, mặt đất, dưới nước, trong không gian ngầm, đến ứng dụng trực tiếp cho nông nghiệp và môi trường.

PV: Các nghiên cứu của nhóm có gắn với chủ trương, chính sách lớn nào của Nhà nước không, thưa ông?

ThS. Lưu Hải Âu:

Chúng tôi luôn xác định, mọi sản phẩm nghiên cứu không chỉ để phục vụ khoa học mà còn phải gắn với chủ trương, chiến lược phát triển quốc gia. Cụ thể, các công trình swarm UAV-AGV-USV-ROV, mobile mapping, USV lấy mẫu nước - chất đáy, UAV bay trong hầm… đều được định hướng triển khai để hưởng ứng Nghị quyết số 57/NQ-CP của Chính phủ. Đây là nghị quyết quan trọng với ngành Nông nghiệp và môi trường, về phát triển nông nghiệp bền vững, bảo vệ môi trường và chủ động ứng phó với biến đổi khí hậu.

Những sản phẩm mà chúng tôi đang phát triển: Từ hệ thống UAV bầy đàn giám sát rừng ngập mặn, đo đạc bản đồ địa hình, hệ thống Swarm-USV-echo sounder nâng cao hiệu quả công tác thành lập bản đồ địa hình dưới nước, quan trắc môi trường nước, đến robot trồng rừng ngập mặn - đều nhằm mục tiêu tăng cường khả năng quản lý tài nguyên, bảo vệ môi trường, phục hồi hệ sinh thái ven biển và giảm thiểu tác động của thiên tai. Nói cách khác, đây là cách chúng tôi cụ thể hóa tinh thần Nghị quyết số 57, biến nó thành giải pháp công nghệ nội địa phục vụ phát triển bền vững của Việt Nam.

PV: Trong hành trình nghiên cứu swarm UAV-AGV-USV-ROV, nhóm nghiên cứu đã trải qua những khó khăn gì thưa ông?

ThS. Lưu Hải Âu:

Khó khăn thì nhiều, nhưng cũng chính những khó khăn ấy làm nên giá trị khoa học:

Ban đầu, chúng tôi không có mô hình tham khảo: Khi bắt đầu nghiên cứu, trong nước hoàn toàn chưa có hệ thống UAV–AGV–USV bày đàn; trên thế giới cũng rất ít tài liệu dân sự. Nhóm không có sẵn sản phẩm mẫu để học tập, mà chỉ có thể dựa vào kinh nghiệm triển khai thiết bị đơn lẻ ngoài thực địa và tham khảo tài liệu quốc tế để mày mò, thử nghiệm.

Chúng tôi đã mạo hiểm thử nghiệm: UAV swarm bay đội hình dễ va chạm, nhiễu GNSS, mesh Wi-Fi mất tín hiệu; USV gặp sóng lớn, thủy triều mạnh dễ lật; ROV lấy mẫu chất đáy ở nước đục thường bị kẹt cáp.

Không chỉ vậy, nguồn lực của nhóm chúng tôi cũng hạn chế: Nhân lực trẻ ngành trắc địa - bản đồ ngày càng ít, trong khi công việc lại gian nan, nguy hiểm. Về tài chính, kinh phí nghiên cứu hạn hẹp, các hệ thống nhập ngoại giá hàng trăm nghìn USD, nên con đường duy nhất là tự chế tạo, nội địa hóa.

Song song với đó là kỹ thuật phức tạp, phải đồng bộ GNSS–IMU–LiDAR–Camera–Sonar theo chuẩn PPS, phát triển thuật toán swarm. Bên cạnh đó, điều kiện khắc nghiệt, UAV thử nghiệm ở vùng núi, ven biển gió lớn; USV ở cửa sông nhiều sóng ngầm; AGV phải bám đường trong rừng rậm, địa hình phức tạp.

PV: Theo ông, để một sản phẩm robot chuyên dụng có thể ra đời và ứng dụng thực tiễn, phải trải qua những công đoạn nào?

ThS. Lưu Hải Âu:

Một sản phẩm robot chuyên dụng, đặc biệt là các hệ thống bầy đàn, không thể có ngay mà chúng tôi phải đi qua một chuỗi công đoạn khoa học chặt chẽ, cụ thể:

Hình thành ý tưởng và khái niệm: Xác định nhu cầu thực tiễn và đề xuất giải pháp. Ở Việt Nam, giai đoạn này khó khăn hơn vì không có mô hình sẵn có, chỉ dựa vào kinh nghiệm và tài liệu quốc tế.

Thiết kế và tạo nguyên mẫu: Chế tạo prototype, kiểm chứng tính khả thi cơ khí, điện tử, điều khiển.

Thử nghiệm và cải tiến lặp: Mang prototype ra thực địa, thử trong điều kiện khắc nghiệt, liên tục cải tiến. Đây là giai đoạn mạo hiểm nhất nhưng quyết định chất lượng sản phẩm.

Xác thực kỹ thuật, thiết kế, sản xuất: (1) Thông qua các bước quốc tế: EVT (Engineering Validation Test): kiểm tra chức năng kỹ thuật. (2) DVT (Design Validation Test): kiểm tra thiết kế, độ bền, độ ổn định. (3) PVT (Production Validation Test): xác thực quy trình sản xuất, chuẩn bị ứng dụng thực tiễn.

Ứng dụng thực tế: Sau khi đạt chuẩn, sản phẩm mới có thể tham gia vào các dự án bản đồ địa hình, quan trắc môi trường, cứu hộ thiên tai.

Những quy trình này vừa mang tính khoa học, vừa đòi hỏi sự kiên trì, kết hợp lý thuyết, thử nghiệm mạo hiểm và cải tiến liên tục.

PV: Điều gì mang lại niềm vui và khích lệ cho nhóm ông tiếp tục nghiên cứu?

ThS. Lưu Hải Âu:

Tôi nhận thấy, chúng tôi có 03 niềm vui lớn, đó là:

Từ “đồ chơi” thành sản phẩm chiến lược: UAV RC “vô tri” nay trở thành UAV swarm tích hợp GNSS–IMU–LiDAR–Camera, có thể lập bản đồ tỷ lệ lớn chính xác cm.

Ứng dụng thực tế: Bộ 3 UAV–AGV–USV đã chứng minh hiệu quả khi lập bản đồ sau lũ miền Trung 2020; USV lấy mẫu môi trường lần đầu tiên vận hành thành công.

Ý nghĩa nhân văn, công nghệ thay thế sức người ở những nơi hiểm nguy, giảm bớt gánh nặng cho cán bộ đo đạc, và mang lại sản phẩm dữ liệu real time phục vụ nông nghiệp, môi trường, thủy lợi, thiên tai.

PV: Vì sao ông cho rằng phải đổi mới sáng tạo mạnh mẽ, tập trung vào robot hóa và số hóa?

ThS. Lưu Hải Âu:

Theo tôi, có ba nguyên nhân khoa học và thực tiễn:

Yêu cầu dữ liệu ngày càng cao: Nông nghiệp chính xác, môi trường số, quản lý thiên tai đòi hỏi dữ liệu real time, độ phủ rộng, độ chính xác cao. Các phương pháp thủ công không thể đáp ứng.

Nguồn nhân lực suy giảm: Ngành trắc địa, bản đồ nhiều năm khó tuyển sinh, lực lượng kế cận ít, trong khi nghề khảo sát vốn vất vả, nguy hiểm. Nhân lực giảm, nhu cầu tang, buộc phải robot hóa.

Xu thế thời đại số: Cách mạng công nghiệp 4.0 thúc đẩy robot hóa, số hóa, AI. Nếu không đổi mới, chúng ta sẽ tụt hậu.

PV: Công nghệ swarm UAV–AGV–USV đem lại lợi ích cụ thể gì thưa ông?

ThS. Lưu Hải Âu:

Có một số lợi ích cụ thể: (1) Trong nông nghiệp, giám sát, hỗ trợ nông nghiệp chính xác, nhanh chóng. (2) Trong môi trường, quan trắc nước - không khí, cảnh báo sạt lở, giám sát rác thải, phục hồi rừng ngập mặn.(3) Trong thủy lợi - phòng chống thiên tai, đo đạc hồ chứa, lòng sông, giám sát ngập lụt, cung cấp dữ liệu trực tiếp cho chỉ huy ứng phó.

Và cuối cùng, điểm mấu chốt: swarm UAV-AGV-USV-ROV thay con người gánh vác công việc nặng nhọc, nguy hiểm, tạo ra sản phẩm dữ liệu real time - giá rẻ - chính xác - an toàn.

PV: Nhìn lại hành trình, ông rút ra điều gì và kỳ vọng gì cho 5-10 năm tới?

ThS. Lưu Hải Âu:

Tôi rút ra rằng, nếu kiên định và làm thật, công nghệ nội địa có thể biến điều “bất khả thi” thành “khả thi”. Từ UAV RC (điều khiển bằng tay) vốn chỉ là đồ chơi, chúng tôi đã tiến tới UAV chuyên dụng, rồi phát triển cả hệ sinh thái swarm UAV–AGV–USV–ROV. Trong 5-10 năm tới, tôi tin hệ sinh thái này sẽ trở thành công cụ chiến lược của ngành nông nghiệp, môi trường và thủy lợi, góp phần giảm gánh nặng cho Nhà nước, tiết kiệm nguồn lực xã hội và quan trọng nhất là bảo đảm an toàn cho con người trong công tác đo đạc, cứu hộ và phòng chống thiên tai.

PV: Ngoài hệ sinh thái swarm UAV–AGV–USV–ROV, hiện nay nhóm nghiên cứu còn triển khai thêm những hướng nghiên cứu nào thưa ông?

ThS. Lưu Hải Âu:

Bên cạnh việc phát triển thiết bị, chúng tôi tập trung hoàn thiện quy trình công nghệ và báo cáo thực nghiệm:

Với swarm UAV-Lidar-camera-gnss-imu, xây dựng kịch bản bay bầy đàn, quy trình điều hành - phân công, thử nghiệm thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn trên cạn.

Với swarm USV-Multibeam-Sonar, hoàn thiện quy trình đo sâu hồi âm phục vụ thành lập bản đồ thủy văn - địa hình đáy sông, hồ, ven biển.

Nghiên cứu UAV-lidar-camera-imu bay trong hầm, hang động, khu vực không có GNSS, tích hợp LiDAR, cảm biến môi trường để thu thập dữ liệu ô nhiễm và địa hình 3D không gian ngầm.

Thiết kế bước đầu cho robot bầy đàn trồng rừng ngập mặn - đề tài KHCN cấp Bộ giai đoạn 2026-2029, nhằm phục hồi hệ sinh thái ven biển và ứng phó biến đổi khí hậu.

Chúng tôi không chỉ chế tạo thiết bị, mà còn hướng tới xây dựng quy trình công nghệ toàn diện - từ khảo sát trên không, mặt đất, dưới nước, trong không gian ngầm, đến ứng dụng trực tiếp cho nông nghiệp và môi trường.

Thiết bị bay không người lái thu thập dữ liệu tài nguyên và môi trường.

PV: Các nghiên cứu của nhóm có gắn với chủ trương, chính sách lớn nào của Nhà nước không, thưa ông?

ThS. Lưu Hải Âu:

Chúng tôi luôn xác định, mọi sản phẩm nghiên cứu không chỉ để phục vụ khoa học mà còn phải gắn với chủ trương, chiến lược phát triển quốc gia. Cụ thể, các công trình swarm UAV-AGV-USV-ROV, mobile mapping, USV lấy mẫu nước - chất đáy, UAV bay trong hầm… đều được định hướng triển khai để hưởng ứng Nghị quyết số 57/NQ-CP của Chính phủ. Đây là nghị quyết quan trọng với ngành Nông nghiệp và Môi trường, về phát triển nông nghiệp bền vững, bảo vệ môi trường và chủ động ứng phó với biến đổi khí hậu.

Những sản phẩm mà chúng tôi đang phát triển: Từ hệ thống UAV bầy đàn giám sát rừng ngập mặn, đo đạc bản đồ địa hình, hệ thống Swarm-USV-echo sounder nâng cao hiệu quả công tác thành lập bản đồ địa hình dưới nước, quan trắc môi trường nước, đến robot trồng rừng ngập mặn - đều nhằm mục tiêu tăng cường khả năng quản lý tài nguyên, bảo vệ môi trường, phục hồi hệ sinh thái ven biển và giảm thiểu tác động của thiên tai. Nói cách khác, đây là cách chúng tôi cụ thể hóa tinh thần Nghị quyết số 57, biến nó thành giải pháp công nghệ nội địa phục vụ phát triển bền vững của Việt Nam.

PV: Trân trọng cảm ơn ông!

Điều đáng trân trọng nhất trong hành trình nghiên cứu của ThS. Lưu Hải Âu không nằm ở số lượng thiết bị đã chế tạo, mà ở ý nghĩa nhân văn sâu sắc: khoa học phải bảo vệ con người, giảm gánh nặng cho Nhà nước, tiết kiệm nguồn lực xã hội và khẳng định con đường phát triển xanh, bền vững. Những hệ thống UAV–AGV–USV–ROV hay robot trồng rừng ngập mặn không chỉ nâng cao năng suất, độ chính xác và hiệu quả chi phí, mà còn góp phần giải phóng con người khỏi những công việc nặng nhọc, nguy hiểm. Đó cũng là thông điệp rõ ràng: phát triển khoa học, công nghệ phải gắn với bảo vệ con người và thiên nhiên, đúng tinh thần Nghị quyết 57/NQ-CP và mục tiêu phát triển bền vững của đất nước.

Hồng Minh (thực hiện)