Google và Anh thử dùng AI để máy bay tránh vệt ngưng tụ giữ nhiệt

Tác động của chúng phụ thuộc vào điều kiện khí quyển và thời điểm trong ngày. Những vệt ngưng tụ kéo dài đặc biệt đáng lưu ý với các chuyến bay vào buổi tối và ban đêm, vì mây băng hình thành sau đó có thể cản bức xạ hồng ngoại thoát ra ngoài. Do vậy, tránh có mục tiêu có thể hiệu quả hơn việc coi mọi vệt ngưng tụ đều gây hại như nhau.

AI sẽ hỗ trợ thay đổi độ cao máy bay ra sao?

Google sẽ kết hợp dữ liệu quan sát từ vệ tinh, dữ liệu lịch sử về chuyến bay và vệt ngưng tụ với dự báo thời tiết của Met Office, cơ quan khí tượng quốc gia Anh. Mục tiêu là dự báo các vùng “siêu bão hòa băng” — những khu vực ở tầng cao khí quyển nơi vệt ngưng tụ bền vững có khả năng hình thành cao hơn.

Quy trình dự kiến gồm ba bước:

1. Dự báo rủi ro: Mô hình AI xác định khu vực và độ cao mà máy bay có khả năng tạo ra vệt ngưng tụ kéo dài.
2. Đánh giá phương án vận hành: Kiểm soát viên không lưu xem xét việc thay đổi độ cao nhỏ có an toàn và khả thi với một máy bay cụ thể hay không.
3. Đối chiếu kết quả: Ảnh vệ tinh và dữ liệu chuyến bay được so sánh với dự báo để xác định máy bay có thực sự tránh được vệt ngưng tụ bền vững hay không, đồng thời đo lượng nhiên liệu phát sinh.

Các kiểm soát viên của NATS — đơn vị cung cấp dịch vụ điều hành không lưu tại Anh — dự kiến hướng dẫn một số máy bay tăng hoặc giảm độ cao tương đối nhỏ, tối đa khoảng 2.000 feet, thay vì điều chỉnh đường bay của toàn bộ lưu lượng xuyên Đại Tây Dương. Thử nghiệm vận hành được lên kế hoạch vào các giai đoạn mùa đông, tập trung cả vào những chuyến bay buổi tối và ban đêm, khi lợi ích khí hậu dự kiến lớn nhất.

Câu hỏi cốt lõi: tránh vệt ngưng tụ có thực sự giúp khí hậu tốt hơn?

Thay đổi độ cao không tự động trở thành một giải pháp khí hậu. Máy bay tăng hoặc giảm độ cao có thể tiêu thụ thêm nhiên liệu, từ đó tạo ra thêm khí thải CO2. Vì vậy, Operation Blue Skies được thiết kế để đo sự đánh đổi giữa “chi phí” nhiên liệu này và mức nóng lên được tránh nhờ ngăn một vệt ngưng tụ bền vững.

Một kết quả thuyết phục cần cho thấy nhiều hơn việc mô hình đưa ra dự báo có vẻ chính xác. Các nhà nghiên cứu sẽ phải làm rõ:

• mô hình dự báo đúng vệt ngưng tụ bền vững với tần suất bao nhiêu;
• có bao nhiêu vệt gây nóng bị bỏ sót hoặc bị dự báo nhầm;
• các thay đổi độ cao tiêu tốn thêm bao nhiêu nhiên liệu;
• ảnh vệ tinh có xác nhận những vệt được dự báo và những vệt đã tránh hay không; và
• việc so sánh tác động làm nóng của vệt ngưng tụ với phát thải CO2 sử dụng chỉ số khí hậu và khoảng thời gian nào.

Vì thế, đây vẫn là một thí nghiệm chứ chưa phải bằng chứng cho thấy các thao tác này chắc chắn mang lại lợi ích khí hậu ròng. Tác động của vệt ngưng tụ vốn khó ước tính, trong khi đánh giá của chính phủ Anh về các ảnh hưởng khí hậu không do CO2 của hàng không cho thấy việc đo lường chúng một cách nhất quán vẫn là thách thức lớn.

Quy mô, nguồn vốn và các đối tác

Liên minh thực hiện dự án gồm Google UK, Bộ Giao thông Anh, NATS, Met Office, Contrails.org, Imperial College London và Đại học Cambridge. Chính phủ Anh hỗ trợ chương trình thông qua Aerospace Technology Institute (ATI), tổ chức thúc đẩy công nghệ hàng không vũ trụ của nước này.

Ý nghĩa của chương trình nằm ở quy mô vận hành. Những nghiên cứu trước đây từng bao gồm các màn trình diễn do hãng hàng không dẫn dắt, cùng các công cụ phát hiện vệt ngưng tụ trên ảnh vệ tinh, truy nguyên chúng về từng chuyến bay và tạo dự báo. Nghiên cứu trước đó của Google sử dụng thị giác máy tính được huấn luyện trên các ảnh vệ tinh đã gắn nhãn để phát hiện vệt ngưng tụ và liên kết chúng với máy bay.

Blue Skies muốn đi xa hơn các thử nghiệm trên từng chuyến bay riêng lẻ, bằng cách kiểm tra những quyết định dựa trên dự báo trong một vùng trời đại dương đông đúc do kiểm soát viên không lưu quản lý. Theo ban tổ chức, vùng trời Shanwick liên quan đến khoảng 5% mức nóng lên toàn cầu được ước tính do vệt ngưng tụ gây ra.

Vì sao kết quả cần được kiểm chứng độc lập?

Chương trình cho biết phương pháp và kết quả dự kiến sẽ được công bố. Đây là điểm quan trọng, bởi bằng chứng có giá trị nhất phải có khả năng tái lập và chịu được sự thẩm tra, thay vì chỉ dựa vào dự phóng của mô hình hoặc các ước tính mang tính quảng bá.

Các đối tác học thuật có thể hỗ trợ phản biện khoa học, nhưng việc kiểm chứng độc lập cũng cần bao quát phần hạch toán vận hành. Báo cáo cuối cùng hữu ích nhất sẽ công khai hiệu năng mô hình, thay đổi quan sát được của vệt ngưng tụ, tác động nhiên liệu ở cấp chuyến bay, các giả định khí hậu được sử dụng và lượng năng lượng cần thiết để vận hành hệ thống dự báo.

Mức minh bạch đó sẽ giúp phân biệt ba tuyên bố khác nhau: AI có thể dự báo điều kiện hình thành vệt ngưng tụ; kiểm soát viên có thể sử dụng dự báo mà không ảnh hưởng đến an toàn vận hành; và biện pháp can thiệp thực sự làm giảm tổng tác động khí hậu.

Nếu thành công, hàng không có thể thay đổi gì?

Nếu thử nghiệm chứng minh được lợi ích ròng đáng tin cậy, tránh vệt ngưng tụ có thể trở thành một cách tương đối sớm để hàng không xử lý một phần tác động khí hậu không do CO2. Cách tiếp cận này tận dụng máy bay và hệ thống không lưu hiện có, thay vì phải chờ nhiên liệu mới hoặc thay thế toàn bộ đội bay.

Tuy nhiên, nó không thể thay thế nỗ lực cắt giảm CO2. Máy bay vẫn phải đốt nhiên liệu, không phải vệt ngưng tụ nào cũng có thể tránh được, và việc thay đổi độ cao đôi khi còn làm tăng phát thải. Giá trị của giải pháp sẽ phụ thuộc vào khả năng nhắm đúng những chuyến bay và khu vực khí quyển cần thiết với độ chính xác đủ cao để tổng cân bằng trở nên có lợi.

Bài toán năng lượng AI chưa có lời giải của Google

Dự án cũng đặt ra một câu hỏi hợp lý về năng lượng dùng cho AI. Google cho biết nhu cầu điện của các trung tâm dữ liệu đã tăng 27% trong năm 2024, trong khi phát thải năng lượng từ các trung tâm này giảm 12% nhờ mua năng lượng sạch và các biện pháp nâng cao hiệu suất.

Những con số đó chưa đủ để chứng minh hệ thống Blue Skies sẽ mang lại lợi ích khí hậu ròng. Một đánh giá công bằng cần so sánh năng lượng và phát thải biên từ hoạt động tính toán của hệ thống dự báo với thay đổi đo được trong mức tiêu thụ nhiên liệu máy bay và mức giảm nóng lên do các vệt ngưng tụ quan sát được.

Cho đến khi các số liệu này được công bố, kết luận thận trọng nhất là: Operation Blue Skies là phép thử quan trọng về khả năng đưa AI vào hoạt động tránh vệt ngưng tụ ở quy mô vùng trời, nhưng lợi ích khí hậu của dự án vẫn chưa được chứng minh.