Học sinh Việt Nam đoạt giải Vàng sáng tạo khoa học kỹ thuật 2021 AI-JAM US 2021 tại Hoa Kỳ

Đề tài “Hệ thống theo dõi sức khỏe và vị trí của người lính – Soldier Health & Position Tracking System” do nhóm 5 học sinh Chuyên Lý, Trường THPT Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN (Team P&F) đảm nhiệm đã đoạt giải Vàng chung cuộc AI-JAM US 2021 ở Hoa Kỳ.

AI-JAM (International Association for the Promotion of Advanced Innovation) là cuộc thi Sáng tạo Khoa học Kỹ thuật Quốc tế được tổ chức thường niên tại Silicon Valley, thành phố Santa Clara nước Mỹ, do tập đoàn AI-JAM US và Hacker Dojo bảo trợ. AI-JAM tạo ra sân chơi trí tuệ cho những thí sinh đam mê nghiên cứu, sáng tạo và đổi mới, những thí sinh xuất sắc nhất có thể chia sẻ ý tưởng của mình với các nhà lãnh đạo công nghệ tiên tiến trên thế giới.

Cuộc thi AI-JAM US 2021 đã thu hút hơn 2.500 thí sinh và khách mời. Trải qua các vòng loại, tại vòng chung kết có 178 đội đến từ 14 quốc gia và vùng lãnh thổ trên toàn thế giới. Team P&F là 1 trong 8 đại diện của Việt Nam đến với cuộc thi AI-JAM US 2021 lần này.

Nghiên cứu xuất phát từ thực tiễn…

Thế giới đang chuyển đổi và phát triển hướng tới kỷ nguyên số với sự tác động mạnh mẽ của cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0, trong đó trên nền tảng ứng dụng IOT được sử dụng rộng rãi, góp phần không nhỏ mang lại hiệu quả cao cho toàn bộ nền kinh tế, đồng thời cũng góp phần đẩy nhanh quá trình hiện đại hóa quân đội. Đây cũng là một mục tiêu quan trọng của hầu hết các quốc gia trong bối cảnh tình hình mới hiện nay là phát triển mạnh mẽ kinh tế, xã hội gắn với bảo vệ vững chắc an ninh, quốc phòng.

Quân đội đóng vai trò rất quan trọng trong việc xây dựng, bảo vệ đất nước và việc ứng dụng IOT để quản lý sức khỏe, tiện lợi cứu hộ, góp phần đảm bảo an toàn sức khỏe, tính mạng cho người lính ở mọi miền đất nước, mọi vị trí chiến đấu trong lúc thi hành nhiệm vụ là vô cùng cần thiết. Và nó càng cần thiết hơn khi tình hình đại dịch bệnh Covid-19 diễn biến ngày càng phức tạp, khó lường như hiện nay.

Quân đội cần một thiết bị ứng dụng IOT thuận tiện sử dụng, cập nhật tự động, tổng hợp đầy đủ, cảnh báo kịp thời, chính xác về hệ thống các thông số sức khỏe, chỉ số sinh tồn cũng như thông tin hành trình, tọa độ, vị trí chính xác của người lính khi thi hành nhiệm vụ. Thiết bị này đặc biệt cần hơn cho người lính ở khu vực biên giới, hải đảo hẻo lánh, địa hình phức tạp, nguy hiểm.

Với mong muốn tạo ra 1 thiết bị cung cấp thông tin chính xác về các chỉ số sinh tồn cơ bản về các chỉ số nhịp tim, nhiệt độ cơ thể, nồng độ oxi trong máu và đồng thời xác định tọa độ, vị trí của người lính. Nhóm 5 học sinh Chuyên Vật lý, Trường THPT Chuyên Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN đã nghiên cứu thành công sản phẩm Hệ thống theo dõi sức khỏe và vị trí của người lính.

Sản phẩm được thiết kế cơ chế, nguyên tắc hoạt động của thiết bị theo hướng các thông tin trên sẽ được tổng hợp lại với một vi điều khiển, sau đó được đẩy lên một máy chủ dưới sự quản lý, theo dõi, giám sát của cơ quan chức năng, có thẩm quyền. Các giám sát viên và người dùng có thể truy cập trên máy tính cá nhân hoặc truy cập trên điện thoại để theo dõi, cập nhật liên tục, thường xuyên các thông tin nêu trên.

Sản phẩm đã hoàn thiện và hoạt động đúng yêu cầu mục tiêu đề ra. Trong tương lai, có thể tiếp tục cải thiện, nâng cấp mở rộng thêm một số tính năng mới như: Theo dõi thêm các chỉ số thông tin sức khỏe khác trên thiết bị một cách dễ dàng hơn, cảnh báo chính xác hơn; thêm chức năng nhận lệnh bằng tin nhắn từ chỉ huy và có thể di chuyển đảm bảo an toàn cho đồng đội; tăng cường hệ thống bảo mật của server và hiển thị thêm các thông số về khu vực an toàn lân cận; nâng cấp chất lượng linh kiện và sản phẩm để gọn nhẹ sản phẩm giúp người lính thuận lợi di chuyển trên chiến trường.

Tính hiệu quả, hiện đại, sáng tạo và ứng dụng thực tiễn cao

Hệ thống theo dõi sức khỏe và vị trí của người lính sẽ có ưu điểm vượt trội thể hiện qua những dữ liệu thu thập được sẽ giúp đơn vị chức năng kịp thời phát hiện ra các dấu hiệu bất thường có thể đe dọa đến sự an toàn, tính mạng của người lính để có kế hoạch hỗ trợ điều trị và giải cứu kịp thời trong mọi tình huống.

Xây dựng quy trình sản xuất thiết bị mang tính tích hợp với các tính năng cơ bản nêu trên, có thể mở rộng chức năng tích hợp, nâng cao hiệu quả ứng dụng trong việc hỗ trợ chăm sóc sức khỏe người dân vùng sâu, vùng xa, khu cách ly, khu phong tỏa đặc biệt…

Tạo ra 1 thiết bị gồm các linh kiện như: cảm biến nhiệt độ, độ ẩm SHT 31, cảm biến nồng độ oxy trong máu và nhịp tim MAX30100, cảm biến nhiệt hồng ngoại MLX90614, Cảm biến GPS A9G, cảm biến gia tốc MPU6050.

Dữ liệu đo thu thập từ các cảm biến trên sẽ được truyền tới board mạch Arduino Nano. Board mạch này sau khi thu thập thông số đo từ các cảm biến sẽ phân tích dữ liệu và hiển thị thông tin trên màn hình OLED để thông tin cho các quân nhân. Ngoài ra, dữ liệu có thể được lưu vào Module sim 800L từ đó truyền thông tin về sở chỉ huy. Trong trường hợp khẩn cấp (thông số ở mức báo động), chiếc còi chip trong sản phẩm sẽ được kích hoạt để báo hiệu về các vấn đề người lính đang gặp phải và dữ liệu sẽ được báo ngay tới người chỉ huy.

Sản phẩm hoàn thành và được thử nghiệm trên 10 người với những điều kiện khác nhau, thiết bị đã đạt được những mục tiêu mà Nhóm nghiên cứu đề ra và hiển thị được những thông tin sức khỏe và vị trí của người lính, đã tích hợp thêm những tính năng cơ bản phù hợp với những người lính. Với hình thức thiết kế phù hợp, nhỏ gọn khi đeo trên bắp tay để người lính có thể di chuyển dễ dàng, thuận tiện trong các điều kiện trên chiến trường. Thiết bị đã được kết nối với một server để báo cáo tình hình của người lính cho chỉ huy cũng như lưu dữ liệu về sức khỏe, thông tin vị trí trên server.

Trao đổi về những trải nghiệm của nhóm, bạn Nguyễn Đức Minh, phụ trách phần mềm đề tài cho biết, nhóm đã tìm hiểu, nghiên cứu từ đầu năm 2020 và tìm hiểu đến cuộc thi và đã đăng ký tham gia cuộc thi này. Nhóm đã dựa vào thế mạnh của từng thành viên và đã phân công nhiệm vụ cụ thể. Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn, sản phẩm của nhóm đã được Ban tổ chức cuộc thi đánh giá cao tính ứng dụng thực tiễn của đề tài.

Chia sẻ về những đóng góp khoa học của nhóm nghiên cứu thực hiện đề tài, Giáo viên hướng dẫn nhóm Ths. Phạm Văn Khương đánh giá cao về khả năng tổng hợp, nghiên cứu và nhạy bén của các thành viên trong nhóm. Chỉ trong thời gian rất ngắn từ ngày 05/02/2021 đến ngày 10/08/2021, nhóm nghiên cứu đã thực hiện được một lượng rất lớn công việc bao gồm từ khâu rèn luyện kỹ năng lập trình, rèn luyện kỹ năng thiết kế mạch điện tử, chuẩn bị các linh kiện cần thiết để hoàn thiện sản phẩm.

Nhóm P&F đã nắm bắt được kỹ thuật lập trình bằng ngôn ngữ C, C++ để lập trình nhúng cho hệ thống sản phẩm và có khả năng viết app ứng dụng, đồng thời nhóm học sinh cũng nắm chắc được các kỹ năng thiết kế mạch điện tử và vẽ thiết kế 3D cho vỏ sản phẩm, sản phẩm của nhóm làm ra có tính ứng dụng và tính ổn định cao giúp hỗ trợ việc giám sát sức khỏe cũng như những vấn đề bất thường xảy ra với người lính giúp cho cơ quan chức năng có thể ứng trợ kịp thời khi cần thiết.

Các kết quả đạt được của nhóm nghiên cứu sẽ có sức thu hút lớn lực lượng học sinh đang ngồi trên ghế nhà trường tham gia trải nghiệm thực tế và nghiên cứu khoa học thông qua thực hiện các đề tài dự án mang tính ứng dụng thực tế.

Theo nguồn VNU,Dân Trí