Các nhà khoa học Argonne chế tạo kính hiển vi X-quang 'biết nói', có thể phóng to theo yêu cầu

Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne (Mỹ) vừa đạt được một bước tiến đáng chú ý khi kết nối một nền tảng AI tác tử (agentic AI) vào dòng chùm tia X-quang nanoprobe, tạo ra hệ thống có khả năng tự tìm và phóng to vào những khu vực mà nhà nghiên cứu muốn quan sát. Thay vì phải tự điều chỉnh chùm tia phức tạp, giờ đây họ chỉ cần mô tả yêu cầu bằng ngôn ngữ tự nhiên.

Kính hiển vi nghe hiểu con người

Argonne công bố thành công của lần chạy thử nghiệm hệ thống kính hiển vi AI này trong tuần qua. Ban đầu, thiết bị được kiểm tra khả năng định vị giao diện giữa hai vùng trên một thiết bị vi mạch tích hợp, tất cả chỉ bằng cách yêu cầu kính hiển vi xác định điều cần tìm thông qua ngôn ngữ tự nhiên.

"Vi điện tử chỉ là ví dụ dùng để giới thiệu công nghệ này. Thành tựu thực sự nằm ở việc phát triển một loại kính hiển vi thế hệ mới, được tăng cường AI, có thể mang lại lợi ích cho nhiều lĩnh vực khoa học khác nhau", nhà khoa học tính toán Mathew Cherukara của Argonne cho biết.

Kính hiển vi này là một phần của dòng chùm tia hard X-ray nanoprobe 26-ID thuộc Argonne, sử dụng chùm tia X hội tụ cực mạnh để thực hiện chụp ảnh và đo đạc ở quy mô nano trên các mẫu mục tiêu.

Vì sao AI tỏa sáng ở đây?

Những thiết bị như vậy được xem là trường hợp ứng dụng lý tưởng cho AI trong khoa học, bởi chúng tạo ra lượng dữ liệu khổng lồ. Nhờ kỹ thuật gọi là ptychography, mỗi lần tia X tương tác với mẫu, hệ thống lại thu về nhiều mẫu nhiễu xạ. Các thí nghiệm tia X hiện đại có thể tạo ra hàng triệu hình ảnh chỉ trong vài giờ chiếu tia.

Việc tái tạo và phân tích ptychography theo cách thông thường có thể mất hàng giờ hoặc hàng ngày. Trong khi đó, Argonne cho biết hệ thống AI của họ có thể tái tạo hình ảnh theo thời gian thực ngay khi dữ liệu được truyền về.

Nằm trong sáng kiến lớn của chính phủ Mỹ

Dòng tia X-quang nanoprobe của Argonne là kiểu cơ sở khoa học mà chính quyền Trump đang muốn thúc đẩy bằng AI thông qua Genesis Mission. Được khởi động vào tháng 11/2025 và do Bộ Năng lượng Mỹ dẫn dắt, Genesis nhằm tìm cách ứng dụng AI vào nghiên cứu khoa học.

Trong đó có dự án SYNAPS-I (Synergistic Neutron and Photon Science - Intelligence) mà Argonne thực hiện cùng Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley, cùng sự tham gia của các phòng thí nghiệm Brookhaven, SLAC và Oak Ridge.

Từ tăng tốc xử lý đến giao tiếp tự nhiên

Việc đưa AI tác tử vào kính hiển vi X-quang thực chất là giai đoạn hai của dự án. Giai đoạn một chỉ đơn thuần kiểm tra liệu AI có thể giúp giảm thời gian xử lý ảnh ptychography hay không, và đã thành công như phòng thí nghiệm báo cáo hồi tháng 4. Việc bổ sung AI tác tử dùng ngôn ngữ tự nhiên ở giai đoạn hai cũng cho thấy kết quả tích cực.

"Kết hợp lại, những tiến bộ của SYNAPS-I đặt nền móng cho kính hiển vi tự vận hành, thí nghiệm vòng kín và công cụ phát hiện lỗi tự động, hứa hẹn tăng tốc khám phá trong nhiều lĩnh vực từ sản xuất chất bán dẫn đến vật liệu tiên tiến và các cơ sở nghiên cứu quốc gia", Cherukara nhận định.

Ngoài tốc độ xử lý dữ liệu, AI hội thoại ở giai đoạn hai còn cho phép nhà nghiên cứu chỉ cần yêu cầu kính hiển vi kiểm tra một vùng quan tâm, thay vì phải tự tìm cách nhắm chùm tia. AI không chỉ đảm nhận việc thu thập và xử lý dữ liệu, mà còn tự phân tích kết quả và đánh dấu các vùng đáng chú ý khác để tiếp tục khảo sát.

Mở cửa cho nhiều nhà khoa học hơn

Nhà khoa học Tao Zhou của Argonne cho biết trong một video tại phòng thí nghiệm rằng phiên bản kính hiển vi "biết nói" này có thể mở ra cơ hội nghiên cứu tiên tiến cho những ai muốn tận dụng khoa học từ dòng tia X-quang nanoprobe nhưng không biết vận hành một thiết bị phức tạp như tại phòng thí nghiệm của ông.

"Đây có thể là bước ngoặt với rất nhiều người dùng. Kiểu giao diện trò chuyện tương tác này cho phép họ làm nghiên cứu khoa học, thu được dữ liệu xuất sắc mà không cần mất quá nhiều thời gian để học về các thành phần của dòng tia", Zhou nói.

"Điều này sẽ giúp chúng tôi thu hút nhiều người dùng mới", ông nói thêm.

Với các nhà nghiên cứu Việt Nam, xu hướng tích hợp AI tác tử vào thiết bị khoa học chuyên sâu này cho thấy một hướng đi đáng lưu ý: thay vì chỉ đầu tư phần cứng đắt tiền, việc thêm lớp AI hội thoại có thể giúp các cơ sở nghiên cứu tận dụng tối đa thiết bị hiện có và giảm rào cản kỹ thuật cho người dùng mới.