Cuộc đua sử dụng AI để ứng phó nhiễu động máy bay

Các nhà nghiên cứu tìm cách ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để phát hiện sớm và triệt tiêu hiện tượng nhiễu động nguy hiểm đang gia tăng do biến đổi khí hậu.

Theo BBC, tai nạn do nhiễu động đang gia tăng dưới ảnh hưởng của biến đổi khí hậu do con người gây ra. Paul Williams, giáo sư khoa học khí quyển tại Đại học Reading, Anh, cho biết nhiễu động trời trong (CAT), hiện tượng dòng khí chuyển động hỗn loạn gây rung lắc mạnh trong điều kiện trời quang đãng và rất khó phát hiện bằng vệ tinh, radar hay mắt thường, tăng 55% từ năm 1979. Dự kiến vào thập niên 2050, nhiễu động không khí sẽ tăng gấp 3 lần trên toàn cầu, ảnh hưởng lớn đến các tuyến bay qua Đông Á và Bắc Đại Tây Dương.

Ngoài tác động nguy hiểm, nhiễu động không khí còn gây thiệt hại cho ngành hàng không, khiến phương tiện hao mòn và kéo dài thời gian bay, dẫn tới tiêu thụ nhiều nhiên liệu hơn và tăng lượng khí thải. Nhiễu động ngày càng tăng trong khí quyển thúc đẩy các hãng hàng không, nhà khoa học và kỹ sư đang gấp rút tìm cách giải quyết vấn đề.

Hệ thống cánh tà máy tính hóa

New York Post cho biết công ty khởi nghiệp Turbulence Solutions có trụ sở ở Vienne, Áo, đang phát triển hệ thống cánh phụ nhỏ "flaplet" điều khiển bằng máy tính có thể gắn vào cánh máy bay. Hệ thống xác định điều kiện gió theo thời gian thực và điều chỉnh góc cánh tương ứng để đối phó với thay đổi của luồng khí, cho phép máy bay di chuyển ổn định trong nhiễu động.

Theo Turbulence Solutions, công nghệ của họ có thể giảm hơn 80% độ xóc mà hành khách cảm nhận được. Trên những máy bay nhỏ di chuyển ở tốc độ hơn 160 km/h mà công ty từng thử nghiệm, thời gian điều chỉnh cánh chỉ gói gọn trong 0,002 giây. Andras Galffy, giám đốc điều hành công ty, cho biết hệ thống flaplet đã chứng minh hiệu quả trên máy bay hai chỗ ngồi. Ông hy vọng sẽ được cấp phép ứng dụng công nghệ cho máy bay chở khách cỡ nhỏ vào năm 2028 và máy bay thương mại cỡ lớn vào năm 2040.

Hệ thống cảnh báo sớm

Một số công ty như SkyPath đang phát triển phần mềm lập bản đồ thời tiết bằng AI để giúp phi công trước khi máy bay của họ lướt qua vùng nhiễu động. Phần lớn phi công đều mang theo iPad trên máy bay và SkyPath sử dụng cảm biến tích hợp của thiết bị để theo dõi rung động và phân tích điều kiện khí quyển. Thông tin đó được đưa vào mô hình AI cùng với hơn 100 thông số khí tượng khác, giúp dự đoán sự kiện nhiễu động mới với độ chính xác 90%. Phát hiện được hiển thị trên bản đồ cập nhật liên tục bên trong ứng dụng.

"Chúng tôi có hàng tỷ điểm dữ liệu từ máy bay và vệ tinh, mô hình khí quyển độ phân giải cao và mô hình trí tuệ nhân tạo kết hợp tất cả thành bức tranh toàn diện", tiến sĩ Williams, cố vấn của SkyPath, chia sẻ.

Phi công sử dụng dữ liệu để bay vòng qua khu vực xóc và giúp hành khách sẵn sàng khi không thể tránh khỏi nhiễu động. Theo Maya Shpak, giám đốc điều hành của SkyPath, công ty đã giảm hơn 50% số lần gặp nhiễu động cỡ vừa. SkyPath đang hợp tác với nhiều hãng hàng không hàng đầu trên toàn cầu bao gồm American, Southwest, Singapore và Emirates. Đến nay, 130.000 phi công đã đăng ký dịch vụ và nền tảng của công ty được sử dụng trên khoảng 40.000 chuyến bay mỗi ngày.

Điều khiển luồng khí thông minh bằng AI

Ricardo Vinuesa, nhà nghiên cứu tại Đại học Michigan, Mỹ, đang ứng dụng AI để điều khiển các luồng khí thông minh nhằm ngăn ngừa hiện tượng máy bay bị thất tốc và giảm thiểu cú rơi đột ngột từ độ cao lớn do nhiễu động không khí gây ra. Thay vì tốn nhiều thời gian và công sức thử nghiệm, mô hình AI học tăng cường sâu của Vinuesa tổng hợp hàng triệu điểm dữ liệu thu thập từ đường hầm gió qua nhiều năm, sau đó xác định những bộ phận máy bay khác nhau phản ứng như thế nào với điều kiện gió và thời tiết thay đổi mạnh mẽ.

Đầu năm 2025, Vinuesa cùng đồng nghiệp tại Viện Công nghệ Hoàng gia KTH, Trung tâm Siêu máy tính Barcelona và Đại học Công nghệ Delft tiến hành thí nghiệm sử dụng AI để liên tục quan sát trạng thái của dòng khí xung quanh cánh máy bay giả lập theo thời gian thực. Sau đó, AI tự động đưa ra quyết định chính xác khi nào cần phun khí và phun với tần suất bao nhiêu để tối ưu hóa hiệu quả triệu tiêu "bong bóng tách dòng nhiễu động". Đây là hiện tượng xảy ra khi máy bay ngẩng đầu quá cao hoặc áp suất thay đổi, khiến dòng khí trên lưng cánh bị bong ra, làm giảm lực nâng, tăng lực cản, dẫn đến mất kiểm soát (thất tốc).

Bay trực tiếp vào luồng xoáy và khối khí hướng lên không chỉ đòi hỏi kỹ thuật chính xác mà còn cần toán học cao cấp và phân tích động lực học chất lưu. Xáo trộn nhỏ từ gió thổi vòng qua một tòa nhà đến máy bay khác lướt qua đều có thể thay đổi hành vi của dòng khí. AI có thể nhận biết những thay đổi đó dễ dàng hơn nhiều so với con người. "Học máy rất giỏi tìm kiếm quy luật trong dữ liệu nhiều chiều", BBC dẫn lời Vinuesa. "Nhiễu động có thể là ứng dụng hoàn hảo cho AI".

An Khang tổng hợp