Bốn công trình được vinh danh giải VinFuture 2022

9 nhà khoa học đã được tôn vinh tối 20/12 tại Hà Nội với 4 nghiên cứu tiên phong tạo ra thay đổi tích cực cho cuộc sống hàng triệu người trên thế giới.

1. Công trình "biến Internet thành hiện thực"

Giải chính VinFuture Grand Prize trị giá lớn nhất (3 triệu USD) được trao cho 5 nhà khoa học giúp biến Internet và mạng lưới toàn cầu thành hiện thực - điều đã làm thay đổi mãi mãi cách sống, giao tiếp và làm việc, đồng thời đặt nền móng cho sự tiến bộ của nền kinh tế xã hội hiện đại.

Chủ tịch Quốc hội Vương Đình Huệ (giữa) trao giải cho 4 tác giả giải chính tối 20/12 tại Hà Nội. (Ảnh: Giang Huy).

Các tác giả gồm Timothy John Berners-Lee (người đã phát minh ra World Wide Web); Robert Elliot Kahn và Vinton Gray Cerf (thiết kế ra Internet) và David Neil Payne và Emmanuel Desurvire (người đã phát triển Internet cáp quang, xương sống của mạng viễn thông và Internet).

Công trình nghiên cứu World Wide Web, Internet và Internet cáp quang đã trở thành công cụ giao tiếp thống trị trên toàn thế giới, được hàng tỷ người hưởng thụ thành quả, sử dụng để lấy thông tin, trao đổi và kết nối dễ dàng.

GS Timothy John Berners-Lee (67 tuổi), nhà khoa học người Anh, đã phát minh ra mạng lưới toàn cầu World Wide Web. Ông đã viết trình duyệt web đầu tiên, dẫn dắt việc thiết kế và thiết lập ba tiêu chuẩn Internet quan trọng - HTML, HTTP và URL. Công cụ web giúp việc chia sẻ và sử dụng liền mạch tất cả các tài nguyên thông tin trên toàn thế giới.

Hai nhà khoa học người Mỹ, TS Robert Elliot Kahn (84 tuổi) và TS Vinton Gray Cerf (79 tuổi) được coi là "cha đẻ của Internet" khi dẫn đầu việc thiết kế và triển khai giao thức điều khiển truyền dẫn và giao thức Internet (TCP/IP) - cơ sở cho Internet hiện tại. Các nhà khoa học này đã xây dựng các nguyên tắc thiết kế cơ bản của mạng, TCP/IP được cụ thể hóa và tạo nguyên mẫu để đáp ứng các yêu cầu này và giám sát một số triển khai giao thức cho phép trở thành tiêu chuẩn toàn cầu cho Internet.

Internet ngày nay dựa vào giao tiếp cáp quang. Sự phát triển của chúng được kích hoạt bởi công trình nghiên cứu Bộ khuếch đại sợi quang pha tạp Erbium của hai nhà khoa học David Neil Payne (78 tuổi, người Anh) và Emmanuel Desurvire (67 tuổi, Pháp).

GS Payne là nhà nghiên cứu nổi tiếng thế giới về quang tử, có hơn 50 năm hoạt động trong lĩnh vực. Ông có đóng góp trong việc chế tạo sợi quang pha tạp Erbium (EFDA) và chứng minh được bộ khuếch đại sợi quang pha tạp Erbium đầu tiên. Trong khi TS Emmanuel Desurvire được biết đến với nghiên cứu tiên phong về vật lý của bộ khuếch đại sợi quang pha tạp Erbium và hoạt động đa kênh.

Công nghệ sợi quang là một trong những thành công khoa học lớn nhất trong ba thập kỷ qua và những đóng góp của Payne và Desurvire được công nhận là tinh hoa trong nhiều lĩnh vực. Công trình của họ cho phép tăng cường tín hiệu nội tuyến ánh sáng đa màu sắc trong mạng cáp nội bộ, cáp xuyên lục địa, và cáp ngầm dưới biển, rất cần cho cơ sở hạ tầng cáp quang để tạo nền tảng cho mạng World Wide Web và Internet. EDFA cho phép chuyển đổi các mạng toàn cầu trước đây bằng cách sử dụng các bộ lặp điện kiểu cũ bằng các bộ lặp toàn quang siêu nhanh, không yêu cầu chuyển đổi từ ánh sáng sang điện. EDFA có khả năng tăng tín hiệu quang lên tới 10.000 lần với công suất 200 Tbit/s trong một sợi duy nhất. Nếu không có EDFA, Internet đã bị giới hạn ở dung lượng cáp khoảng 40-100 Gbit/s giữa các lục địa, dẫn tới có thể tăng đột biến về chi phí và thời gian chờ đợi. Mặc dù nghiên cứu này đã có 35 qua, hiện chưa có công nghệ nào có thể cạnh tranh với EDFA.

2. Hệ thống lọc nước chi phí thấp để loại bỏ asen khỏi nước ngầm

GS Thalappil Pradeep, Viện Công nghệ Ấn Độ Madras, Chennai, được trao giải đặc biệt cho nhà khoa học đến từ các nước đang phát triển, trị giá 500.000 USD với công nghệ chi phí thấp để loại bỏ Asen khỏi nước ngầm. Pradeep tìm ra các vật liệu phù hợp và tiên tiến nhất để loại bỏ các chất gây ô nhiễm cụ thể trong nước theo cách tiết kiệm chi phí nhất và bền vững.

Giải đặc biệt dành cho nhà khoa học đến từ các nước đang phát triển được trao cho GS Thalappil Pradeep, Viện Công nghệ Ấn Độ Madras, Chennai. (Ảnh: Giang Huy)

Người dân vùng nông thôn, người nghèo sống dựa vào nước giếng ở Bang Punjab, phía bắc Ấn Độ từ lâu phải đối mặt với nguy cơ ngộ độc nước. Để giải quyết mối nguy hại lớn về sức khỏe và môi trường, GS Pradeep phát hiện ra các hạt nano kim loại có thể được sử dụng để phá vỡ các liên kết mà kết nối và vận chuyển asen trong nước ngầm. Công nghệ phá vỡ liên kết này làm sạch nước ngầm hiệu quả với chi phí rất thấp, giúp hàng triệu hộ gia đình đang bị ảnh hưởng.

Năm 2020, hơn 80 hệ thống máy lọc nước sử dụng công nghệ do GS Pradeep phát triển được lắp đặt ở Punjab, cung cấp nước uống không chứa asen cho khoảng 150.000 người dân. Các máy lọc cũng được sử dụng ở các bang khác, bao gồm Uttar Pradesh, Bihar và Tây Bengal, cung cấp nước uống sạch cho hơn 7,5 triệu người.

3. Giống lúa năng suất cao chịu ngập úng cho hơn 6 triệu nông dân

Giải đặc biệt dành cho nhà khoa học nữ trị giá 500.000 USD được trao cho GS Pamela C. Ronald, Đại học California, Davis, Mỹ, cho nghiên cứu cơ bản của bà về các giống lúa có khả năng chịu ngập và tạo ra các giống lúa mới năng suất cao.

GS Pamela C. Ronald (trái) nhận giải đặc biệt cho nhà khoa học nữ. (Ảnh: Giang Huy)

Công trình của GS Ronald tiên phong nghiên cứu phân lập gene lúa (Sub1A) để phát triển các giống lúa năng suất cao, chịu ngập vượt trội, đặc biệt phù hợp với điều kiện trồng trọt ở Lào, Bangladesh, Ấn Độ và có thể được áp dụng thêm trong việc trồng lúa của các quốc gia khác. Đây là một phát hiện đột phá trong lĩnh vực trồng và thu hoạch lúa.

Năm 1996, David Mackill, Viện Nghiên cứu Lúa gạo Quốc tế (IRRI) phát hiện gene chịu lụt trong một giống lúa Ấn Độ có năng suất thấp, ông gửi cho Ronald. Bà thành công sao chép chính xác vùng gene Sub1 mã hóa cho 3 nhân tố điều hòa phiên mã các yếu tố quan trọng trong phản ứng miễn dịch thực vật với stress (các điều kiện khắc nghiệt), ethylene-responsive factor (ERF).

Bà cũng chứng minh một trong 3 nhân tố này là Sub1A (Submergeneece Tolerance Regulator) tăng đột biến khi phản ứng với việc ngập úng và giúp tạo được cây trồng biến đổi gene có khả năng chịu ngập kéo dài, đồng thời không ảnh hưởng đến sự phát triển, năng suất hay chất lượng hạt gạo.

Những khám phá cơ bản về gene lúa Sub1 liên quan tới việc điều hòa phản ứng miễn dịch ở lúa trong tình trạng ngập nước của Ronald đã giúp tạo ra các giống lúa biến đổi gene có tính chịu ngập vượt trội ở đem lại lợi ích khổng lồ cho toàn thế giới.

Hiện một số giống lúa Sub1A đã được phát triển và sử dụng ở 6 quốc gia Indonesia, Nepal, Myanmar, Ấn Độ, Bangladesh, và Philippines. Chỉ riêng năm 2017, hơn 6 triệu nông dân ở Ấn Độ, Bangladesh và Nepal đã đưa giống gạo Sub1 vào trồng trọt.

4. Công trình AlphaFold, hệ thống trí tuệ nhân tạo dự đoán cấu trúc 3D của protein

TS Demis Hassabis đến từ Anh và John Jumper (Mỹ) nhận giải đặc biệt dành cho nhà khoa học trong lĩnh vực mới tiên phong. Nhà khoa học của DeepMind đã phát triển AlphaFold 2, sử dụng phương pháp học sâu để dự đoán cấu trúc protein. Với AlphaFold, trí tuệ nhân tạo (AI) được chứng minh có thể dự đoán chính xác hình dạng của protein với độ chính xác đến mức nguyên tử, ở quy mô và tính bằng phút.

Giáo sư Leslie Gabriel Valiant nhận giải thay và chia sẻ bài phát biểu của hai tác giả. (Ảnh: Giang Huy).

Xác định cấu trúc protein cung cấp hiểu biết cơ bản về các quá trình diễn ra trong tế bào, phát triển các loại thuốc mới, đề xuất sinh học tổng hợp mới và nhiều ứng dụng khác. Demis Hassabis đã hình thành ý tưởng giải quyết vấn đề dự đoán cấu trúc protein bằng học sâu và tập hợp nhóm DeepMind, trong đó John Jumper là nhà khoa học chính. Nhóm đã sản xuất và cung cấp công khai cơ sở dữ liệu về cấu trúc của hơn 200 triệu protein trao quyền cho hàng nghìn nhà khoa học giải quyết các vấn đề ảnh hưởng đến tất cả cộng đồng, quốc gia và thế giới, cho phép mọi người hưởng lợi.

Hệ thống dự đoán chính xác cấu trúc protein có tiềm năng, lợi ích cho nhiều lĩnh vực. Đặc biệt có thể giúp nâng cao hiểu biết về các bệnh nhiệt đới dễ bị lãng quên (Neglected tropical diseases - NTDs), cấu trúc protein chưa biết của chúng là rào cản trong việc chữa trị bệnh. Những căn bệnh này ảnh hưởng đến hàng triệu người mỗi năm, khiến hàng chục nghìn người tử vong. Do thông tin hạn chế về cấu trúc protein liên quan đến con người, quá trình khám phá thuốc diễn ra chậm và tốn kém, mất khoảng 10 năm và 2,5 tỷ USD. Ngoài ra, AlphaFold có thể giúp tìm ra các protein và enzyme có thể phân hủy chất thải nhựa công nghiệp hoặc thu giữ carbon từ khí quyển một cách hiệu quả.

Giờ đây, các nhà sinh học sẽ có thể nghiên cứu để hiểu cách protein tương tác và hoạt động. Hơn thế nữa, thiết kế các protein mới, cho phép khám phá thuốc nhanh hơn, giải mã các biến thể gene gây bệnh.

• Lễ trao giải VinFuture được phát sóng trên loạt kênh quốc tế
• Công bố Tuần lễ phim Khoa học Công nghệ VinFuture 2022
• Loài tôm Nam Cực bị ăn mất 300 triệu tấn mỗi năm vẫn không tiệt chủng