Với mong muốn ứng dụng công nghệ cao vào sản xuất nông nghiệp, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng nông sản, bảo vệ môi trường, kỹ sư trẻ Phạm Thanh Toàn và cộng sự đã nghiên cứu và chế tạo thành công những chiếc máy bay không người lái (UAV) phục vụ nông nghiệp.
Những chiếc UAV này tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) mang thương hiệu MiSmart, có chức năng bay thám sát để tìm kiếm khu vực cây trồng nhiễm sâu bệnh, sau đó phun thuốc bảo vệ thực vật, hoặc bón phân một cách chính xác vào vị trí cần thiết, với liều lượng vừa đủ.
Đồng cảm với nông dân và sự gặp gỡ công nghệ
Phạm Thanh Toàn sinh năm 1988 trong một gia đình làm nông nghiệp tại tỉnh Khánh Hòa. Anh từng chứng kiến nỗi đau của người nông dân khi được mùa mất giá, phải chờ được giải cứu các nông sản như thanh long, dưa hấu... Anh cho rằng, một trong những nguyên nhân dẫn đến tình trạng này là cách thức canh tác của người nông dân hoàn toàn thủ công, chưa áp dụng các công nghệ tiên tiến, hiện đại. Sau khi trở thành Thạc sĩ chuyên ngành AI tại Nhật Bản, anh trở về quê hương và ấp ủ ước mơ số hóa các công đoạn trong canh tác nông nghiệp Việt Nam.
Năm 2018, Phạm Thanh Toàn và người bạn cũ Trần Phi Vũ vô tình gặp lại nhau. Lúc đó, Trần Phi Vũ đang làm luận án tiến sĩ chuyên ngành UAV tại Đại học New South Wales (Australia) còn Phạm Thanh Toàn đã có nhiều năm kinh nghiệm trong việc phát triển các phần mềm machine learning và AI. Nhận thấy cả hai đều có điểm chung là muốn tìm ra giải pháp hiện đại hóa ngành nông nghiệp, họ đã thành lập Công ty Cổ phần Công nghệ thông minh MiSmart (MiSmart) tại TP Hồ Chí Minh và thực hiện dự án chế tạo những chiếc UAV chuyên dụng, có thể sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau, bắt đầu là UAV nông nghiệp.
Phạm Thanh Toàn chia sẻ, để giải quyết tình trạng sâu bệnh đối với nông sản, người nông dân thường chọn cách nhanh và triệt để là phun nhiều thuốc bảo vệ thực vật trên toàn bộ diện tích cây trồng. Điều này khiến nông sản dư một lượng thuốc trừ sâu, ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng và khiến nông sản Việt Nam sẽ bị định giá thấp.
Trong thời gian học tập tại Nhật Bản, anh thấy UAV nông nghiệp được sử dụng nhiều trên các cánh đồng lúa mẫu lớn tại quốc gia này. Cách canh tác của người dân Nhật Bản đã chứng minh rằng, sử dụng UAV để phun thuốc bảo vệ thực vật góp phần tăng hiệu suất làm việc gấp 50 lần so với cách làm truyền thống, không những tiết kiệm được thuốc bảo vệ thực vật, không gây hại cho sức khỏe người lao động mà còn tạo ra những sản phẩm sạch với năng suất cao.
Điều quan trọng nhất là thiết bị xác định đúng vị trí, quá trình sinh trưởng, tình trạng sâu bệnh của cây trồng. Nhờ vậy, người nông dân có thể chọn đúng loại thuốc bảo vệ thực vật, phân bón phù hợp để tiếp tục điều khiển UAV phun tưới với diện tích lên tới 200ha/ngày. “Cách làm này cũng rất phù hợp với nông nghiệp Việt Nam nếu có sự hỗ trợ từ các doanh nghiệp công nghệ. Vì vậy, chúng tôi đã thực hiện nghiên cứu và chế tạo UAV phù hợp với điều kiện kinh tế và địa hình nước ta”, anh Phạm Thanh Toàn bày tỏ.
Sau hơn hai năm lên ý tưởng và hoàn thiện, MiSmart đã cho ra đời 4 sản phẩm UAV. Trong đó, 3 sản phẩm Demeter VS12, Demeter VS20 và Demeter VS30 có thể phun lần lượt là 12 lít, 20 lít, 30 lít thuốc bảo vệ thực vật và bón được 12kg, 20kg, 30kg phân. Tùy theo diện tích cây trồng, khách hàng có thể chọn mua sản phẩm thích hợp.
Khi sử dụng, người nông dân có thể lựa chọn chế độ tự động, bán tự động hoặc bằng tay để điều khiển UAV bay khảo sát trên diện tích cần phun thuốc bảo vệ thực vật và chụp ảnh gửi về máy chủ. Những hình ảnh này được ứng dụng AI phân tích những điểm bất thường. Sau đó, UAV tiếp tục bay đến những điểm này chụp ảnh, nhận dạng vùng sâu bệnh để chẩn đoán loại bệnh, đề xuất loại thuốc phun thích hợp.
Cuối cùng, chính chiếc UAV này sẽ phun thuốc trừ sâu tại những nơi cây trồng bị sâu bệnh. Diện tích cây trồng đã bị phun thuốc trừ sâu sẽ được hệ thống ghi nhớ, giúp người nông dân xác định được khu vực nông sản này khi thu hoạch. “Để tiết kiệm chi phí cho người dùng, chúng tôi không sử dụng camera AI để lắp vào UAV mà thay vào đó là camera có độ phân giải cao giá rẻ. Sau khi UAV chụp ảnh gửi về máy chủ, hình ảnh sẽ được ứng dụng AI phân tích để tìm ra điểm bất thường, nhận dạng vùng sâu bệnh, xác định bệnh của cây trồng. Đây là những điểm vượt trội của công nghệ AI mà mắt thường khó làm được”, Phạm Thanh Toàn giải thích. Ngoài ra, MiSmart còn cho ra đời mẫu Demeter AI Eye 90 gắn camera AI phục vụ chụp ảnh, livestream thu thập dữ liệu canh tác, theo dõi sức khỏe cây trồng.
Công ty nhỏ - khát vọng lớn
Trong quá trình nghiên cứu và chế tạo, khó khăn lớn nhất đối với đội ngũ MiSmart là tìm kiếm các linh kiện phụ trợ, vì ngành công nghiệp phụ trợ trong nước chưa mạnh. MiSmart đã làm chủ được việc sản xuất bộ phận cơ khí, khung carbon và phần mềm của UAV nhưng những linh kiện quan trọng như motor, pin... vẫn phải nhập khẩu từ nước ngoài. Ban đầu tìm mua để thử nghiệm UAV, MiSmart đều bị các công ty linh kiện từ chối hợp tác vì nhập số lượng nhỏ. Để giải quyết vấn đề này, Phạm Thanh Toàn và các cộng sự đã thuyết phục đối tác bằng khát vọng và tầm nhìn của công ty.
“Số hóa các công đoạn trong canh tác nông nghiệp bằng các thiết bị công nghệ tự động kết hợp với công nghệ AI, vận hành trên nền tảng dữ liệu lớn (Big Data) và đưa công ty trở thành nhà cung cấp các giải pháp số hóa nông nghiệp số 1 Việt Nam, tốp 3 khu vực Đông Nam Á. Đây chính là “kim chỉ nam” của MiSmart, cũng như điều kiện thuyết phục được đối tác”, Phạm Thanh Toàn cho biết. Bên cạnh đó, giai đoạn đầu công ty cũng gặp nhiều khó khăn trong việc định hướng chiến lược, xin giấy phép...
Tuy nhiên, nhờ sự tư vấn về kỹ thuật, chiến lược sản phẩm, tạo điều kiện từ các cơ quan chuyên môn thuộc Bộ Quốc phòng, Bộ Khoa học và Công nghệ, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, đến nay, MiSmart đã hoạt động ổn định và phát triển.
Bắt đầu thương mại hóa từ đầu năm 2020 đến nay, MiSmart đã bán được gần 300 sản phẩm (giá thành dưới 400 triệu đồng/sản phẩm) cho những khách hàng là các đơn vị cung cấp dịch vụ phun tưới, trang trại, công ty, hợp tác xã nông nghiệp trên cả nước... Anh Phạm Thanh Toàn cho rằng: “Cơ giới hóa, hiện đại hóa nông nghiệp không có nghĩa là mỗi người nông dân phải sở hữu UAV. Chỉ cần có những đơn vị làm dịch vụ nông nghiệp, vận hành các thiết bị công nghệ để hỗ trợ người nông dân”.
Không chỉ dừng ở UAV
Nhiều năm làm việc trong ngành nông nghiệp, kỹ sư Lâm Trọng Nghĩa (thị trấn Tràm Chim, huyện Tam Nông, tỉnh Đồng Tháp) cho rằng, việc phun thuốc bảo vệ thực vật bằng phương pháp thủ công rất bất cập. Vì vậy, từ năm 2021, công ty đã đầu tư và sử dụng 20 chiếc UAV của MiSmart. “Sở dĩ chúng tôi chọn MiSmart vì một mặt ủng hộ sản phẩm Make in Vietnam.
Mặt khác, chúng tôi rất yên tâm với các chính sách bảo hành của MiSmart. Họ có thể thay thế phụ kiện đơn giản trong vòng 2 đến 6 giờ đồng hồ với những linh kiện phức tạp và 1 đổi 1 UAV khi gặp sự cố nghiêm trọng để khách hàng bảo đảm hoạt động kinh doanh... Đây là những ưu điểm nổi bật và quan trọng nhất, khác hẳn so với việc mua UAV của nước ngoài. Sau một thời gian thử nghiệm tại địa phương, kết quả cho thấy hiệu suất làm việc của những chiếc UAV MiSmart cao gấp 10 lần so với phun xịt thủ công (mỗi máy có thể phun 30ha/ngày).
Hiệu quả trị bệnh tối ưu, giảm 30% thuốc và 90% lượng nước sử dụng, không thất thoát lúa do giẫm đạp, giảm từ 12% đến 15% chi phí sản xuất. Khả năng dập dịch nhanh trên diện tích lớn (20 phút/ha); chất lượng nông sản đồng đều, tránh tồn dư hóa chất trên sản phẩm sau thu hoạch, thuận lợi cho việc liên kết tiêu thụ. Đặc biệt, giảm lượng hóa chất phát thải ra môi trường, vỏ bao bì được thu gom dễ dàng do pha thuốc tập trung tại một điểm”, kỹ sư Lâm Trọng Nghĩa giải thích.
Nhận thấy cách phun tưới bằng phương pháp truyền thống không thể mang lại giá trị kinh tế cao trên diện tích cây trồng lớn nên ông Đặng Dương Minh Hoàng, Giám đốc Công ty TNHH Thiên Nông (xã Phú Văn, huyện Bù Gia Mập, tỉnh Bình Phước) đã mua hai chiếc UAV của MiSmart về phục vụ việc chăm sóc 30ha cao su, 8ha tiêu và 12ha bơ.
“Cây cao su đều cao hơn 10m nên những loại máy móc thông thường không thể phun thuốc bảo vệ thực vật tới được. Sau khi sử dụng UAV phun thuốc trị bệnh đốm trắng trên lá cao su, hiệu suất quá trình quang hợp tăng, mủ cao su có thể thu hoạch được ở nhiều độ cao. Thay vì trước đây phải sử dụng nhiều sức lao động, nhiều thuốc bảo vệ thực vật và chi phí lớn để chăm sóc 1ha thì giờ đây vẫn với mức đầu tư đó, nhờ ứng dụng công nghệ đã giúp chúng tôi đỡ vất vả hơn mà sản lượng và giá trị sản phẩm lại tăng cao hơn”, ông Đặng Dương Minh Hoàng cho biết.
Với những nghiên cứu trong việc đổi mới và phát triển nông nghiệp Việt Nam, Phạm Thanh Toàn đã góp phần giúp MiSmart đoạt giải nhất Cuộc thi tìm kiếm giải pháp chuyển đổi số quốc gia (Viet Solutions 2020), với giải pháp xác định sức khỏe cây trồng bằng UAV. Đặc biệt, tháng 5-2021 vừa qua, MiSmart tiếp tục trở thành tốp 5 startup thắng cuộc Chương trình thử thách sáng tạo cùng công nghệ trí tuệ nhân tạo “AI Accelerator Challenge 2021” (AAC 2021).
Ông Trần Hoàng Thắng, quản lý Chương trình AAC 2021 cho biết: “MiSmart là startup công nghệ làm chủ được phần mềm, phần cứng, tự thiết kế và lắp ráp UAV với tỷ lệ nội địa hóa khoảng 70%. Đây là điều mà rất ít đơn vị cung cấp UAV khác trên thị trường Việt Nam làm được.
Khác với những sản phẩm nhập từ nước ngoài, UAV của MiSmart được thiết kế phần mềm bay, phần mềm quản lý bay và tất cả các dữ liệu thu thập đều nằm ở trong lãnh thổ Việt Nam nên hoàn toàn phù hợp với địa hình cũng như điều kiện canh tác trong nước. Các phần mềm này cũng đơn giản và dễ dàng tương tác với người dùng”.
Ngoài thiết bị UAV như hiện nay, Phạm Thanh Toàn và các cộng sự đang hướng tới nghiên cứu sản xuất robot nông nghiệp, trạm giám sát nông nghiệp, tàu ngầm lặn phục vụ nuôi trồng thủy sản, số hóa máy cày, máy gặt tự động...
“Thời gian tới, chúng tôi sẽ triển khai dự án cung cấp các sản phẩm tàu ngầm lặn cho các bể nuôi thủy sản ngoài biển để quan sát, theo dõi sự sinh trưởng, phát triển của tôm, cá... Với những dự án và giải pháp công nghệ tự động này, chúng tôi luôn mong muốn sẽ mang đến nhiều lợi ích thiết thực hơn trong việc nuôi trồng của người nông dân, góp phần hiện đại hóa nền nông nghiệp Việt Nam”, anh Phạm Thanh Toàn chia sẻ.
