Thức dậy lúc 6h sáng, Phan Tuấn Khôi (sinh năm 2003 ở quận Long Biên, Hà Nội) thấy lớp mây mù dày phía ngoài cửa sổ, không rõ là bụi hay sương. Em lấy chiếc máy đo không khí, bấm kiểm tra nhiệt độ, độ ẩm và nồng độ bụi mịn. Sau 3 giây, kết quả hiển thị các chỉ số trong ngưỡng an toàn, Khôi yên tâm ra khỏi nhà, chỉ cần đeo một chiếc khẩu trang mỏng để đi học.

Tuấn Khôi là thành viên của nhóm A3 Tech, lớp 11AB3 trường Phổ thông Song ngữ Liên cấp Wellspring, Hà Nội. Thiết bị đo không khí, hay còn gọi là Smart air là sản phẩm của 9 thành viên trong nhóm mang đến cuộc thi Sáng tạo công nghệ số - Wetech, tổ chức ngày 25/12 và giành giải ba chung cuộc.

Tuấn Khôi chia sẻ, từ thực tế chất lượng không khí Hà Nội ngày càng ô nhiễm, với mong muốn tạo ra thiết bị đo thông số môi trường, tháng 6/2019 nhóm lên ý tưởng và thực hiện sau đó hai tháng.

Thiết bị của nhóm có thể đo được nhiệt độ, độ ẩm và nồng độ ba loại bụi mịn PM 1.0, 2.5 và 10.0 tại vị trí đặt máy, cho ra kết quả chỉ sau vài giây.

Về cơ chế hoạt động, máy có hai cảm biến hồng ngoại để đo dữ liệu đầu vào. Các chỉ số không khí được chuyển về mạch chính arduino để phân tích và hiển thị kết quả lên màn hình LCD. Sau đó, kết quả được máy tự động gửi lên website, hiển thị thành dạng biểu đồ để người dùng theo dõi.

Các thành viên chia sẻ, kiến thức khoa học này được học trên lớp và tự tìm hiểu trên sách, báo và Internet.

Để thực hiện sản phẩm, nhóm chia ra hai đội nhỏ, lần lượt phụ trách phần mềm (lập trình, mã hóa) và phần cứng (mua thiết bị, lắp ráp). Việc có đông thành viên giúp nhóm có nhiều ý tưởng mới, lạ nhưng cũng vì thế mà thường xuyên xảy ra bất đồng. Thành viên Trần Hoàng Phương Anh kể: "Những lúc cãi nhau, chúng em phải ngồi lại, từng người nói ra ưu, nhược điểm đề xuất của mình rồi cùng chọn ra ý kiến tốt nhất".

Công đoạn khó nhất để làm ra sản phẩm là lập trình. Nhóm không sử dụng dạng mã hóa kéo-thả đơn giản mà thực hiện mã hóa nâng cao. Thành viên Tuấn Khôi kể, để hoàn thành thiết bị, nhóm viết khoảng 800 dòng mã hóa. 

Nhóm tự nhận hơi "tham lam" khi thiết lập cả năm chỉ số không khí trong một máy. Nhiều lần được chỉ số này nhưng mất chỉ số kia. Mãi đến ngày 12/11, lần đầu tiên kết quả của năm chỉ số hiển thị thành công. "Em vừa sướng vừa lo. Sung sướng vì cuối cùng cũng thành công nhưng đó mới chỉ là một nửa quãng đường. Nhóm phải tiếp tục lập trình để đưa kết quả này lên trên website thì mới đủ, nếu viết sai mã hóa, kết quả vừa có cũng mất hết nên rất lo lắng", Khôi nói.

Đầu tháng 12, nhóm vẫn chưa tìm được cách đưa kết quả từ màn hình hiển thị lên website thì phải thi học kỳ, không ai có thời gian hoàn thiện sản phẩm dù cuộc thi Sáng tạo công nghệ số đang tới gần. "Dự án bế tắc, không ít lần em định bấm phím delete toàn bộ phần mã hóa đã viết ra trước đó, nhưng tiếc công sức của cả nhóm nên động viên nhau thi xong thì quay lại làm", Khôi nhớ lại.

Trong quá trình thực hiện, nhóm tham khảo ba chương trình liên quan gồm: đồ án tốt nghiệp về đo không khí của nhóm sinh viên Đại học Bách khoa Hà Nội, ứng dụng Air Visual và hệ thống đào tạo lập trình cho trẻ em tại Việt Nam (Kidscode). Thành viên Phương Anh cho biết mỗi lần sử dụng máy để đo các chỉ số không khí, nhóm sẽ so sánh kết quả với mức trung bình của ba chương trình trên. Lần sai lệch nhiều nhất là 20%, hiện chỉ lệch 7-8%.

Các thành viên lý giải, việc sai lệch như vậy là không đáng ngại vì địa điểm đặt máy đo của mỗi thiết bị khác nhau. Nhóm lấy ví dụ, thiết bị của sinh viên Đại học Bách khoa Hà Nội đo tại vườn của trường, nơi có nhiều cây, không khí mát mẻ và trong lành hơn nên các chỉ số nhiệt độ và nồng độ bụi mịn cũng thấp hơn nếu đặt máy ở nơi ô nhiễm. 

Các thành viên nhóm A3 Tech tự tin đã khai thác được tối đa công dụng của những cảm biến hồng ngoại khi đo bụi mịn PM 1.0, vốn là loại rất nhỏ. Thời gian tới, nhóm dự định hoàn thiện sản phẩm bằng cách kết nối với thiết bị lọc không khí. Nếu chỉ số không khí hoặc nồng độ bụi mịn ở mức độc hại, thiết bị sẽ phát cảnh báo và máy lọc không khí sẽ tự chạy.

Cùng với đó, thay vì chạy bằng dòng điện được kết nối qua cổng USB như hiện tại, nhóm muốn thiết bị có thể sạc pin và chạy mà không cần cắm điện. Sau khi hoàn thiện, nhóm dự định bán sản phẩm với giá 2,2 triệu đồng.

Cô Nguyễn Ngọc Hân, Tổ trưởng Khoa học Tự nhiên trường THPT Wellspring, giáo viên hướng dẫn nhóm A3 Tech, đánh giá cao sự quyết tâm và tầm nhìn rộng của các thành viên khi đã thoát ra khỏi kiến thức đơn thuần trên sách vở. Cô cho rằng việc mã hóa, lập trình nâng cao và tạo website là thử thách lớn với nhóm.

"Với những người chuyên nghiệp thì có thể những việc này không là gì nhưng ở lứa tuổi THPT, đây là cả một vấn đề", cô Hân nói. Cô giáo đánh giá máy đo bụi mịn của nhóm có khả năng ứng dụng thực tế, mong muốn nhận được sự quan tâm và đầu tư để các học trò có thể phát triển và hoàn thiện sản phẩm.