9X Việt gây ấn tượng với giới khoa học Mỹ bằng mô hình AI dự báo lũ lụt

Ở tuổi 34, TS. Trần Ngọc Vĩnh - nghiên cứu viên Đại học Michigan (Mỹ) là tác giả chính của công trình đột phá trong dự báo lũ lụt, kết hợp trí tuệ nhân tạo (AI) với mô hình vật lý. Điều này giúp nâng độ chính xác lên gấp 6 lần so với phương pháp truyền thống. Mô hình được thử nghiệm thành công trên phạm vi toàn nước Mỹ.

Anh Vĩnh còn là đồng tác giả của 8 bằng sáng chế được cấp tại Hàn Quốc, hàng chục bài báo đăng trên các tạp chí quốc tế thuộc nhóm Q1 (uy tín nhất), cùng một số đầu sách chuyên ngành về thủy văn.

Bước ngoặt cuộc đời

Năm 2009, cậu học trò trẻ Trần Ngọc Vĩnh đăng ký ngành Toán Tin của trường Đại học Khoa học Tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội) nhưng không trúng tuyển. Anh được xếp vào khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học. Ban đầu, anh dự định thi lại, song nhận thấy “ngành ít người học, cơ hội việc làm cao” nên quyết định ở lại Thủ đô để theo đuổi ngành học này.

Năm hai đại học, đứng trước lựa chọn chuyên ngành, thấy lớp Khí tượng quá đông nên anh Vĩnh đăng ký theo học lớp Thuỷ văn. Qua các chuyến khảo sát thực địa ở nhiều tỉnh, đặc biệt các địa phương miền Trung thường chịu ảnh hưởng bão lũ, anh trăn trở với 2 câu hỏi: "Liệu có thể dự báo được thiên tai không?" và "Chúng ta có thể làm gì để giảm thiểu thiệt hại do lũ lụt gây ra?". Từ đó, anh chọn gắn bó với lĩnh vực dự báo thiên tai suốt con đường học thuật sau này.

Xuyên suốt thời đại học, khi đi làm cho đến lúc học cao học, các đề tài anh Vĩnh nghiên cứu đều liên quan đến thiên tai, đặc biệt là dự báo lũ.

"Duyên này gắn bó với tôi suốt 10 năm, nên tôi dần quen thuộc và đầu tư nhiều hơn để nghiên cứu. Nhiều đề tài hiện tại và tương lai của tôi vẫn tập trung vào dự báo thiên tai lũ lụt. Nói chỉ là đam mê thì không đúng, bởi xã hội vẫn cần nhiều nghiên cứu, sản phẩm dự báo thiên tai. Nếu một ngày xã hội không cần nữa, nghĩa là thiên tai không còn ảnh hưởng đến cuộc sống con người. Đó là điều tốt đẹp nhất có thể xảy ra", tiến sĩ trẻ tâm sự.

Sau khi tốt nghiệp năm 2014, anh Vĩnh công tác tại Trung tâm Động lực học Thủy khí Môi trường của trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Ba năm sau, chàng trai trẻ nhận được học bổng của Đại học Ulsan (Hàn Quốc) với vai trò nghiên cứu sinh ngành Xây dựng dân dụng.

Thời gian đầu ở Hàn Quốc, anh Vĩnh gặp nhiều khó khăn về văn hoá, lối sống, và cách giao tiếp với giáo sư hướng dẫn. Anh kể, ban đầu giáo sư đặt nhiều câu hỏi và còn nghi ngờ các kết quả, ý tưởng đề xuất. Không nản lòng, anh quyết biến nghi ngờ của giáo sư thành động lực phấn đấu.

Anh đề nghị tăng tần suất gặp giáo sư từ một lên ba lần mỗi tuần, vừa đẩy nhanh tiến độ nghiên cứu, vừa chứng minh năng lực và thay đổi cách nhìn của giáo sư về sinh viên Việt Nam. Khối lượng công việc tăng, anh không áp lực.

Nhìn lại gần 5 năm làm nghiên cứu sinh tại Hàn Quốc, anh Vĩnh thừa nhận áp lực đặt ra cho bản thân lớn hơn yêu cầu của giáo sư hướng dẫn. Có giai đoạn cuộc sống anh gần như mất cân bằng, làm việc hơn 15 giờ/ ngày, nhiều đêm miệt mài đến 6–7 giờ sáng mới về ngủ. Song chính quãng thời gian khắc nghiệt ấy giúp anh nhận ra đam mê thật sự và con đường muốn theo đuổi, đặt nền tảng cho những công trình đột phá sau này.

"Gây sốt" với nghiên cứu dùng AI dự báo lũ lụt

Không "an phận" tại Hàn Quốc, năm 2022, Trần Ngọc Vĩnh tìm đường sang Mỹ. Giấc mơ Mỹ (American Dream) hiện diện trong tiến sĩ trẻ từ khi xem bộ phim Chuyện Tình Ở Harvard.

Anh Vĩnh kể trước đó chưa từng "ôm mộng" đi Mỹ, nhưng thời gian ở Hàn Quốc đã khắc hoạ giấc mơ ấy ngày càng rõ nét. Để hiện thực hoá, anh lập kế hoạch chi tiết thông qua nghiên cứu và kết nối với các nhà khoa học tại Mỹ.

"Mục tiêu sang Mỹ của tôi là được trao đổi với các giáo sư đầu ngành, học hỏi về khoa học tại nhiều quốc gia tiên tiến để phát triển sự nghiệp. Tôi từng ấp ủ ước mơ làm việc tại các trung tâm nghiên cứu hàng đầu thế giới như NASA", anh Vĩnh nói.

Được 10 trường đại học chấp nhận hồ sơ, nhưng sau nhiều cân nhắc, anh chọn bắt đầu tại Đại học Michigan (Umich). Lúc đó, Umich là trường công đứng đầu Mỹ, còn thành phố Ann Arbor là một trong những nơi đáng sống nhất về an toàn, giáo dục và y tế.

Tại đây, anh Vĩnh đảm nhận vị trí trưởng nhóm nghiên cứu tại Khoa Kỹ thuật Xây dựng và Môi trường. Đề tài đầu tiên anh thực hiện là "Trí tuệ nhân tạo nâng cao độ chính xác, độ tin cậy và giá trị kinh tế của các dự báo lũ lụt trung hạn quy mô lục địa", hoàn thành vào năm 2023. Đề tài kết hợp AI với National Water Model (hệ thống mô phỏng thủy văn do Cục Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia Mỹ phát triển) để giảm sai số và nâng cao độ chính xác dự báo lũ lụt.

Dù say mê các mô hình dự báo truyền thống về thiên tai lũ lụt, nhưng anh Vĩnh hiểu sức người có hạn, không thể dự báo ở quy mô lớn. Ngược lại, AI có thể xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ, nhanh và chính xác, đồng thời duy trì tính kỷ luật trong dự báo. Việc kết hợp AI với mô hình vật lý và kinh nghiệm con người là cách tối ưu để khắc phục hạn chế của từng công cụ.

Với vai trò tác giả chính, anh chịu trách nhiệm thu thập và xử lý dữ liệu khí tượng (mưa, nhiệt độ, gió), dòng chảy lũ, dữ liệu mô phỏng từ National Water Model (NWM); thiết kế tổng thể khung nghiên cứu, xây dựng kịch bản đánh giá hiệu quả mô hình; đồng thời lập trình, huấn luyện AI thử nghiệm trên toàn lãnh thổ Mỹ với hơn 42.000 sự kiện lũ, và chủ trì viết bản thảo, phản biện khoa học.

Theo tác giả đề tài, mô hình dự báo lũ truyền thống như NWM vẫn tồn tại sai số khó mô phỏng bằng toán học hay vật lý. Xuất phát từ giả thiết này, anh Vĩnh áp dụng AI và machine learning thử nghiệm, cho kết quả dự báo lũ chính xác hơn NWM vận hành.

Mô hình mới giúp nâng cao độ chính xác dự báo lũ trung hạn (1-10 ngày), từ đó cải thiện hiệu quả lập kế hoạch, ứng phó và giảm nhẹ thiệt hại do lũ gây ra. Với tốc độ tính toán nhanh và tiết kiệm tài nguyên, mô hình có khả năng dự báo cho gần 5.500 vị trí chỉ trong vài phút, đáp ứng nhu cầu cảnh báo sớm trên quy mô rộng.

"Trong thực tế, mô hình không chỉ nâng cao độ chính xác mà còn cung cấp thông tin chi tiết, như xác suất xảy ra lũ theo khoảng thời gian cụ thể, hỗ trợ các quyết định giảm thiểu rủi ro thiên tai hiệu quả hơn. Đặc biệt, mô hình có thể chạy trên máy tính thông thường, không cần siêu máy tính", Chủ nhân giải thưởng Quả cầu vàng nói.

Kết quả, công trình của nhóm anh Vĩnh được công bố trên 33 tạp chí quốc tế, chủ yếu thuộc nhóm Q1, tiêu biểu là AGU Advances - tạp chí hàng đầu của Liên hiệp hội Địa vật lý Mỹ.

"Sáng tạo, dám thử và dám làm"

Song song với nghiên cứu lũ lụt, TS. Trần Ngọc Vĩnh còn công bố công trình về ngập lụt đô thị trên Nature Cities, chỉ ra "vòng lặp ngập lụt – nâng cấp hệ thống cống – ngập lụt" và cảnh báo thiết kế hệ thống thoát nước hiện tại chưa tối ưu.

Anh mong ứng dụng nghiên cứu này tại Việt Nam để nâng cao dự báo lũ lụt và đề xuất giải pháp phòng chống tối ưu hệ thống thoát nước cho các thành phố lớn như Hà Nội, TP.HCM.

Với những nỗ lực và đóng góp của mình, cuối tháng 10/2025, TS. Trần Ngọc Vĩnh là một trong 10 tài năng khoa học trẻ xuất sắc dưới 35 tuổi nhận giải thưởng "Quả cầu vàng", do Trung ương Đoàn phối hợp Bộ Khoa học và Công nghệ trao tặng.

"Tôi hạnh phúc khi nhận được giải thưởng này, đó là sự ghi nhận cho những nỗ lực trong nghiên cứu. Một phần may mắn khi đợt xét duyệt giải đúng thời điểm bão lũ xảy ra, nên mọi người chú ý hơn đến nghiên cứu của tôi", anh Vĩnh chia sẻ.

Nhắn gửi đến thế hệ nghiên cứu sinh Việt Nam "ấp ủ" khát vọng vươn tầm quốc tế, anh Vĩnh nhấn mạnh đến sự quyết tâm và kiên trì. Người trẻ Việt Nam chăm chỉ, nhưng rất nhanh nản nếu làm việc không có kết quả trong thời gian đầu, đặc biệt trong nghiên cứu.

"Trong thời đại công nghệ AI phát triển, các bạn trẻ học nhanh hơn trước, nhưng cạnh tranh cũng khốc liệt hơn. Vì vậy, bên cạnh chăm chỉ, 'sáng tạo và dám thử - dám làm' là chìa khóa để đạt kết quả và duy trì đam mê nghiên cứu. Bởi nghiên cứu thực chất là khám phá những phương án mà 'chưa ai từng làm hay thử'", TS. Trần Ngọc Vĩnh nói.