Tiến sĩ Việt giải bài toán dự báo ngập lụt trên đất Mỹ

TS Trần Ngọc Vĩnh, 34 tuổi, quê Bắc Giang cũ, nghiên cứu viên tại Đại học Michigan, Mỹ, nhận giải Quả cầu vàng năm 2025, hồi cuối tháng 10. Giải thưởng do Trung ương Đoàn cùng Bộ Khoa học và Công nghệ trao hàng năm, tôn vinh 10 tài năng khoa học trẻ xuất sắc, dưới 35 tuổi.

Anh Vĩnh là đồng tác giả 8 bằng độc quyền sáng chế tại Hàn Quốc, hàng chục bài báo đăng trên các tạp chí danh mục Q1 (nhóm uy tín nhất) và một số sách chuyên ngành trong lĩnh vực Thủy văn.

Anh Vĩnh là cựu sinh viên trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Thi đại học năm 2009, anh đăng ký ngành Toán Tin nhưng trượt. Được xếp vào khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, anh từng định thi lại, bởi chưa có hình dung gì về ngành học này. Nhưng sau đó, với suy nghĩ "ngành ít người học, biết đâu cơ hội việc làm cao", anh quyết định tiếp tục.

Năm thứ hai, khi phải chọn chuyên ngành, thấy lớp Khí tượng đông, anh Vĩnh đăng ký lớp Thủy văn. Được đi khảo sát thực địa ở nhiều nơi, trong đó có các tỉnh, thành miền Trung, nơi thường xuyên xảy ra những trận lũ lớn, anh Vĩnh trăn trở về cách dự báo thiên tai và giảm thiểu thiệt hại. Như một cơ duyên, đây trở thành hướng nghiên cứu chủ đạo trên con đường học thuật của anh sau này.

Tốt nghiệp năm 2014, anh làm việc tại Trung tâm Động lực học Thủy khí Môi trường của trường. Ba năm sau, anh giành học bổng của Đại học Ulsan, Hàn Quốc, trở thành nghiên cứu sinh ngành Xây dựng dân dụng.

"Hàn Quốc và hầu hết nơi trên thế giới không có ngành Thủy văn riêng biệt, mà đây chỉ là một chuyên ngành nhỏ trong Xây dựng dân dụng bởi tìm hiểu về thủy văn hay khí tượng nhằm mục đích xây dựng và phát triển bền vững", anh Vĩnh lý giải. Vì thế, hướng nghiên cứu của anh Vĩnh vẫn là Thủy văn.

Giai đoạn đầu tới Hàn Quốc, anh Vĩnh gặp nhiều khó khăn do thay đổi môi trường sống, khác biệt về văn hóa và ngôn ngữ. Anh luôn tự động viên mình rằng mọi thứ sẽ dần ổn định.

Suốt 5 năm ở đây, thứ đọng lại là chuỗi thời gian làm việc 14-15 tiếng mỗi ngày. Anh cho rằng niềm đam mê nghiên cứu và lập trình giúp anh thoải mái với công việc này.

Năm 2022, anh Vĩnh tìm đường sang Mỹ. Nộp gần 20 hồ sơ, anh được hơn 10 đại học chấp nhận. Sau khi cân nhắc một số yếu tố như thứ hạng, môi trường sống và hướng nghiên cứu, anh chọn Đại học Michigan - một trong những trường công lập hàng đầu Mỹ.

Tại đây, anh Vĩnh làm trưởng một nhóm nghiên cứu ở Khoa Kỹ thuật Xây dựng và Môi trường. Đề tài đầu tiên do anh dẫn dắt 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 năm 2023.

Nhóm anh Vĩnh phát triển một khung mô hình mới, kết hợp giữa AI và mô hình dự báo lũ hiện tại của Mỹ - National Water Model (NWM), giúp giảm thiểu sai sót trong lập trình dự báo lũ lụt và đưa ra dự đoán chính xác hơn.

Là tác giả chính, anh Vĩnh tập trung thu thập, xử lý dữ liệu đầu vào về khí tượng (mưa nhiệt độ, gió,...), dòng chảy lũ, dữ liệu mô phỏng từ NWM; thiết kế khung nghiên cứu tổng thể, xây dựng các kịch bản mô phỏng để đánh giá hiệu quả của mô hình; chủ trì viết bản thảo, tham gia phản biện... Anh cũng chịu trách nhiệm thiết kế, lập trình, huấn luyện mô hình AI thử nghiệm trên toàn lãnh thổ Mỹ với hơn 42.000 sự kiện lũ.

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

Anh Vĩnh khẳng định mô hình giúp nâng cao độ chính xác khi dự báo lũ trung hạn (1-10 ngày), giúp cải thiện hiệu quả việc 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 thể dự báo cho gần 5.500 vị trí chỉ trong vài phút.

"Nó có thể cung cấp các kịch bản dự báo xác suất - yếu tố then chốt để ra quyết định trong bối cảnh rủi ro cao và có thể chạy trên máy tính thông thường, không cần siêu máy tính", TS Vĩnh nói.

Anh Vĩnh cũng tâm đắc với công trình về giải quyết ngập lụt đô thị, đăng trên tạp chí Nature Cities. Nghiên cứu chỉ ra rằng cách thức thiết kế hệ thống thoát nước hiện tại chưa tối ưu, nên việc giảm thiểu ngập lụt đô thị không như kỳ vọng.

Chủ nhân Quả cầu vàng 2025 mong muốn ứng dụng nghiên cứu này vào thực tiễn Việt Nam, giúp dự báo lũ lụt, đưa ra các giải pháp phòng chống, cũng như phục vụ thiết kế những công trình phòng chống thiên tai, tối ưu hệ thống thoát nước lũ ở các thành phố lớn như Hà Nội, TP HCM.

Nói về ngập lụt ở Hà Nội, anh Vĩnh cho rằng có thể xem xét giải pháp xử lý nước mưa, ví dụ làm sao để thu thập được hệ thống nước mưa một cách chủ đích và tận dụng chúng; tính đến sự phân bổ lượng nước, tạo ra "nhiều cổ chai" thay vì một vài nút thắt cổ chai để thoát nước.

"Các giải pháp thường bắt nguồn từ những suy nghĩ có vẻ ngây ngô, nhưng tôi tin rằng nó sẽ mang lại hiệu quả nếu đi đến cùng, với các dữ liệu khoa học và tính toán hợp lý", anh Vĩnh bày tỏ.

Anh Vĩnh đang chủ yếu nghiên cứu về dự báo lũ sông và lũ đô thị. Dịp về Việt Nam nhận giải thưởng, anh ở lại thêm hơn một tháng để kết nối với các nhà khoa học, các dự án liên quan dự báo khí tượng thủy văn nhằm cộng tác nghiên cứu. Về dài hạn, anh mong trở thành nhà khoa học có dấu ấn trên bản đồ thế giới.

"Hiện tại, tôi nghĩ Mỹ có những điều kiện thuận lợi hơn để phục vụ nghiên cứu", anh Vĩnh nói. "Tuy nhiên, nếu ngày nào đó có cơ hội ở Việt Nam với các điều kiện phù hợp, tôi sẵn sàng về làm việc và cống hiến".

Anh hy vọng Việt Nam có thể tháo bỏ dần một số rào cản để các nhà nghiên cứu thuận lợi hơn, chẳng hạn về hệ thống dữ liệu. Hiện mỗi đơn vị có dữ liệu riêng, nhà nghiên cứu không phải lúc nào cũng được tiếp cận được.

Ngoài ra, anh mong có các chính sách hỗ trợ tốt hơn cho các nghiên cứu cơ bản, đặc biệt là về Khoa học Trái đất hay nhỏ hơn là Khí tượng thủy văn - những ngành quan trọng nhưng sự đầu tư rất hạn chế.

Dương Tâm