Ngày 3/6, Bộ Khoa học và ICT Hàn Quốc cùng Quỹ Nghiên cứu Quốc gia Hàn Quốc công bố lựa chọn giáo sư Son Hoon, Khoa Kỹ thuật Xây dựng và Môi trường thuộc KAIST, là người nhận Giải Nhà khoa học Hàn Quốc tháng 6. Ông được ghi nhận nhờ phát triển công nghệ cảm biến giúp theo dõi chuyển động của các công trình hạ tầng quy mô nhỏ và vừa theo thời gian thực, phục vụ cảnh báo rủi ro sập đổ.

Theo Bộ Khoa học và ICT Hàn Quốc, công trình nghiên cứu của giáo sư Son Hoon tập trung vào cảm biến đo chuyển vị độ chính xác cao với chi phí thấp, qua đó góp phần tăng cường năng lực giám sát an toàn đối với hạ tầng xây dựng.

Cơ quan này cho biết khi cầu, tòa nhà và nhiều công trình hạ tầng khác ngày càng xuống cấp, nhu cầu giám sát tình trạng kết cấu đang tăng mạnh. Các công trình nhỏ và vừa chiếm hơn 98% tổng số công trình trên thế giới, song độ dịch chuyển của nhóm này thường chỉ ở mức milimét, đòi hỏi thiết bị đo có độ chính xác rất cao. Trong khi đó, các thiết bị hiện có thường có giá từ 40 triệu won trở lên, khiến việc triển khai quản lý trên diện rộng bị hạn chế.

Để giải bài toán này, giáo sư Son Hoon đã kết hợp radar sóng milimét với cảm biến gia tốc MEMS (Micro-Electro-Mechanical System), đồng thời áp dụng thuật toán xử lý tín hiệu để phát triển công nghệ cho phép một cảm biến đo cùng lúc ba chỉ số gồm gia tốc, độ nghiêng và chuyển vị. Trong đó, radar sóng milimét phù hợp với việc đo chuyển vị của các kết cấu dịch chuyển chậm, còn cảm biến gia tốc MEMS có lợi thế trong việc bắt các rung động nhanh.

Theo nhóm nghiên cứu, cảm biến mới có chi phí chế tạo dưới 1 triệu won, chỉ bằng 1/40 so với trước đây, nhưng vẫn đạt độ chính xác tới 0,026 mm. Mức tiêu thụ điện cũng được giảm xuống còn 131 mWh, tương đương khoảng 1/100 so với thiết bị hiện hữu.

Nhóm nghiên cứu cũng tích hợp công nghệ thu hồi năng lượng nhằm chuyển đổi và lưu trữ phần năng lượng bị lãng phí trong đời sống thành điện năng. Bên cạnh đó, cảm biến được trang bị khả năng xử lý tại biên, cho phép tự đánh giá rủi ro sập đổ và phát cảnh báo theo thời gian thực mà không cần thiết bị riêng.

Công nghệ này đã được kiểm chứng độ tin cậy thông qua thử nghiệm tại hơn 13 địa điểm trong và ngoài Hàn Quốc, trong đó có nhà để xe của Đại học Stanford, một tuyến cao tốc tại San Jose của Mỹ, cầu Weifang ở Trung Quốc và cầu đi bộ Geumgang tại thành phố Sejong.

Theo Bộ Khoa học và ICT Hàn Quốc, đây là một ví dụ tiêu biểu về công nghệ nền tảng được phát triển từ các chương trình nghiên cứu cơ bản do bộ hỗ trợ, bao gồm Leader Research và Basic Research Lab, trước khi tiếp tục được thương mại hóa và chuyển giao công nghệ. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí quốc tế Mechanical Systems and Signal Processing vào tháng 1/2023.

Giáo sư Son Hoon cho biết ý nghĩa của nghiên cứu nằm ở việc đặt nền tảng kỹ thuật cho công tác quản lý chính xác đối với các công trình nhỏ và vừa, vốn trước nay còn bị bỏ ngỏ trong hoạt động quan trắc thường xuyên. Ông nói sẽ tiếp tục nghiên cứu công nghệ digital twin dựa trên trí tuệ nhân tạo, hướng tới tự động hóa, vận hành không người và thông minh hóa, qua đó thúc đẩy thay đổi mô hình trên thị trường chẩn đoán an toàn.