Ngày 28/7/2023, Trung tâm Đào tạo hạt nhân đã long trọng tổ chức Lễ bảo vệ luận án tiến sĩ cấp Viện cho nghiên cứu sinh Cao Văn Hiệp, chuyên ngành Vật lý nguyên tử và hạt nhân (mã số 9.44.01.06), đề tài luận án Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị phân tích biên độ đa kênh kỹ thuật số và xây dựng thuật toán nhận diện đồng vị phóng xạ sử dụng mạng thần kinh nhân tạo với sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Phạm Đình Khang và PGS.TS. Nguyễn Xuân Hải.
Đến tham dự buổi Lễ có Đại tá Đoàn Quốc Hùng – Bi thư đảng uỷ, Chính trị viên- Viện Hoá học Môi trường Quân sự, PGS. TS. Trịnh Anh Đức – Giám đốc Trung tâm Đào tạo hạt nhân cùng bạn bè và người thân của nghiên cứu sinh Cao Văn Hiệp. Dưới sự chủ trì của GS.TS. Trần Đức Thiệp, Hội đồng đã thông qua lý lịch khoa học, thành tích nghiên cứu, quá trình học tập và kết quả nghiên cứu khoa học của NCS Cao Văn Hiệp trong những năm thực hiện đề tài, các thành viên Hội đồng đánh giá cao những kết quả nghiên cứu học tập và những nỗ lực của NCS trong thời gian qua.
NCS Cao Văn Hiệp trình bày tóm tắt luận án
Hiện nay, việc sử dụng cổng giám sát phóng xạ có độ nhạy cao thường được sử dụng phổ biến tại các cửa ngõ hải quan và những khu vực trọng yếu. Thiết bị này được lắp đặt nhằm giám sát nguy cơ vận chuyển cũng như sử dụng trái phép vật liệu phóng xạ thông qua thuật toán theo dõi sử thay đổi tốc độ đếm (GC) hay tỷ số năng lượng (EW) sử dụng đầu dò detector nhấp nháy sử dụng vật liệu hữu cơ PVT do giá thành rẻ, kích thước tinh thể lớn và độ bền cao. Tuy nhiên, phương pháp GC không có khả năng phân biệt các loại nguồn phóng xạ khác nhau. Trong khi khả năng nhận diện đồng vị phóng xạ EW từ phổ gamma thu được trên các detector rất hạn chế. Để khắc phục những vấn đề nêu trên NCS Cao Văn Hiệp đã tập trung vào nghiên cứu, chế tạo thiết bị phân tích đa kênh kỹ thuật số và phát triển thuật toán nhận diện đồng vị phóng xạ áp dụng detector nhấp nháy phân giải thấp dựa trên sự kết hợp của mạng thần kinh nhân tạo (Artificial Neural Network – ANN) và kỹ thuật xử lý xung số (DSP). Cụ thể, đề tài nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ phân tích biên độ đa kênh kỹ thuật số sử dụng kỹ thuật xử lý xung số trên nền tảng phần cứng các mảng logic khả trình (FPGA). Đồng thời, xây dựng thuật toán nhận diện đồng vị có độ chính xác cao áp dụng phổ gamma thu nhận từ phổ kế nhấp nháy plastic EJ-200. Đề tài là sự kết hợp giữa công nghệ hiện đại như thuật toán dựa trên mô hình học sâu và trí tuệ nhân tạo trên nền tảng những công nghệ phổ biến để nhận diện đồng vị phóng xạ. Các nghiên cứu nêu trên có ý nghĩa rất lớn đối với an toàn và an ninh – một lĩnh vực quan trọng trong đời sống. Ngoài ra, các kỹ thuật điện tử hạt nhân trong luận án là những vấn đề mới mang tính khoa học cao và có nhu cầu lớn trong thực tiễn. Một số giá trị khoa học của luận án tiến sĩ như sau:
– Đã chế tạo hệ phân tích biên độ đa kênh cho đầu dò plastic EJ-200. Trong đó toàn bộ hệ phân tích DMCA được tích hợp trên mạch in kích thước 75×95mm2 và toàn bộ hệ đo chỉ nặng 38,8 g. Các khối xử lý xung số DSP chỉ chiếm 3%trên tổng số phần tử logic và 24% tổng bộ nhớ của FPGA. Độ tuyến tính tích phân và vi phân của DMCA lần lượng là nhỏ hơn 0,13% và 1,2% trong 90% dải biên độ khảo sát. Các giá trị này tốt hơn một số hệ DMCA thương mại và tương đương với một số hệ như APG7300A và DSPEC jr2.0. Trong toàn bộ dải tần số xung vào, giá trị FWHM của DMCA chế tạo đều nhỏ hơn so với hệ DMCA thương mại. Các phổ thu được từ DMCA đóng vai trò dữ liệu huấn luyện và dữ liệu kiểm thử cho thuật toán nhận diện đồng vị phóng xạ;
– Đã xây dựng thuật toán nhận diện đồng vị phóng xạ áp dụng cho detector nhấp nháy plastic EJ-200. Thuật toán sử dụng mạng thần kinh nhân tạo với 2 lớp ẩn cho độ chính xác khi nhận diện đơn đồng vị đạt 98.8% và 94.9% trong trường hợp nhận diện đồng thời nhiều đồng vị. Ngoài ra, thuật toán còn có khả năng nhận diện các phổ đồng vị ở các góc đặt nguồn thay đổi, có lớp che chắn giữa nguồn và detector và phổ đồng vị có hệ số khuếch đại thay đổi.
Các đặc trưng của hệ đo và các chức năng hoạt động của hệ phân tích biên độ đa kênh cũng như thuật toán nhận diện đồng vị được thử nghiệm nhiều lần cho thấy độ ổn định cao. Điều đó nói lên rằng các kết quả có độ tin cậy. Mặt khác các kết quả trên đều đã được công bố trên các tạp chí quốc gia quốc tế, quốc gia và hội nghi, trong đó có 2 tập chí quốc tế ISI uy tín cũng phản ánh độ tin cậy của chúng..
Ngoài ra, các kết quả chính của luận án đã được công bố trên các tạp chí quốc tế uy tín có chỉ số ISI:
- C. Van Hiep, P.Dinh Khang, N.X.Hai et al., Nuclide Identification Algorithm for the Large-Size Plastic Detectors Based on Artificial Neural Network, in IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 69, No. 6, pp. 1203-1211, June 2022, doi: 10.1109/TNS.2022.3173371. Q2
- Cao, V. H. P.Dinh Khang, N.X.Hai, “Flexible and low-cost FPGA-based multichannel analyzer for handheld measurement devices”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, Vol. 1018, 2021. doi:10.1016/j.nima.2021.165808. Q2
- Van Hiep, C., Chien, D. K., Hung, D. T., & Thoa, N. T., Investigating the characteristics of large-volume PVT scintillation detectors in the radiation portal monitors using Monte Carlo simulation, Journal of Military Science and Technology, No. 75A, Nov. 2021, pp. 52-59, doi:10.54939/1859 1043.j.mst.75A.2021.52-59.
- Trinh, Q. K., Trinh, V. N., Le, T. B., Dinh, T. H., & Cao, V. H. An Embedded Digital Multi-channel Analyzer for Radiation Detection Based on FPGA, In International Conference on Industrial Networks and Intelligent Systems (pp. 220-232). Springer, Cham, (2021, April).Mẫu 11-NCS
- C. Van Hiep et al.,Nuclide identification algorithm for polyvinyl toluene scintillation detector based on artificial neural network, The 14th Vietnam National Conference on Nuclear Science and Technology, Da Lat, 09th-10th, December 2021.
- C.Van Hiep, D. Tien Hung, N. Ninh Giang, Nuclide identification algorithm for plastic scintillation detectors based on artificial neural network, Technical Meeting on Artificial Intelligence for Nuclear Technology and Applications, 25-29 October 2021
PGS.TS. Phạm Đình Khang phát biểu tại buổi Lễ
PGS.TS. Phạm Đình Khang – đại diện tập thể người hướng dẫn khoa học đã có nhận xét sâu sắc, mô tả những khó khăn và nỗ lực mà nghiên cứu sinh đã vượt qua để hoàn thành xuất sắc luận án. Nghiên cứu sinh cùng với nhóm nghiên cứu của mình đã công bố nhiều công trình trên các tạp chí quốc tế uy tín về vật lý hạt nhân. Luận án là một công trình tài liệu tham khảo có giá trị dành cho thế hệ nghiên cứu kế cận.
Sau khi nghe NCS trình bày tóm tắt luận án và trả lời các câu hỏi phản biện của các thành viên Hội đồng và khách mời tham dự, Hội đồng đánh giá luận án đã họp kín và bỏ phiếu. Với kết quả bỏ phiếu 100% phiếu tán thành cho nghiên cứu sinh nhận học vị tiến sĩ (4/7 phiếu xuất sắc), GS.TS. Trần Đức Thiệp thay mặt Hội đồng chúc mừng NCS Cao Văn Hiệp đã bảo vệ thành công luận án và chúc mừng PGS.TS. Phạm Đình Khang cùng Hoá học Môi trường Quân sự đã có thêm một học trò/cán bộ có trình độ tiến sĩ.
PGS.TS. Trịnh Anh Đức chúc mừng NCS Cao Văn Hiệp
PGS. TS. Trịnh Anh Đức đại diện cơ sở đào tạo gửi lời chúc mừng NCS Cao Văn Hiệp đã bảo vệ thành công luận án tiến sĩ cấp Viện và chúc mừng tập thể người hướng dẫn khoa học – PGS.TS. Phạm Đình Khang và PGS.TS. Nguyễn Xuân Hải đã hoàn thành nhiệm vụ đào tạo thế hệ trẻ đóng góp vào nguồn nhân lực trình độ cao, các thầy đóng vai trò rất quan trọng, là yếu tố quyết định đến sự thành công và chất lượng chuyên môn luận án của NCS Cao Văn Hiệp. Ngoài ra, ông gửi lời cảm ơn đến Lãnh đạo Viện Hoá học Môi trường Quân sự đã luôn hỗ trợ tích cực cho nghiên cứu sinh.
NCS Cao Văn Hiệp cùng các thành viên Hội đồng
Trong niềm vui và xúc động, NCS Cao Văn Hiệp trân trọng cảm ơn các thành viên của Hội đồng đã góp ý sâu sắc để nghiên cứu sinh hoàn thiện luận án tiến sĩ của mình. Nghiên cứu sinh gửi lời cảm ơn và tri ân tới PGS.TS. Phạm Đình Khang và PGS.TS. Nguyễn Xuân Hải – các thầy là người truyền cảm hứng đam mê khoa học luôn bên cạnh hướng dẫn cho nghiên cứu sinh. Ngoài ra, nghiên cứu sinh cũng gửi lời cảm ơn tới Lãnh đạo Viện Hoá học Môi trường Quân sự, Lãnh đạo Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam, Trung tâm Đào tạo hạt nhân, đồng nghiệp, bạn bè và đặc biệt là gia đình – nơi luôn là hậu phương, là nguồn động viên, là những người đã luôn sát cánh, luôn ủng hộ trong học tập cũng như trong cuộc sống để nghiên cứu sinh bảo vệ thành công luận án tiến sĩ.
Nguyễn Thúy Hằng – Phòng Đào tạo, Nghiên cứu và Triển khai