Các nhà khoa học Mỹ nghiên cứu cho thấy sự hiện diện của các hạt vi nhựa đang ảnh hưởng đến sự hình thành mây, tác động đến thời tiết và khí hậu Trái Đất.

Trái Đất liên tục nhận năng lượng từ Mặt Trời sau đó phản xạ năng lượng đó trở lại không gian, trong đó mây có tác dụng làm ấm và làm mát trong quá trình này. Ảnh: NOAA

Mây hình thành khi hơi nước, một chất khí vô hình trong khí quyển, bám vào các hạt trôi nổi nhỏ như bụi và biến thành các giọt nước lỏng hoặc tinh thể băng. Trong một nghiên cứu mới của nhóm nhà khoa học đến từ Đại học Chicago vừa công bố đã chỉ ra các hạt vi nhựa có thể tạo ra tinh thể băng ở nhiệt độ cao hơn 5 đến 10 độ C so với các giọt nước không có hạt vi nhựa.

Điều này cho thấy vi nhựa trong không khí có thể ảnh hưởng đến thời tiết và khí hậu bằng cách tạo ra mây trong điều kiện mà thông thường chúng không hình thành.

Các nhà hóa học khí quyển nghiên cứu cách các loại hạt khác nhau tạo thành băng khi chúng tiếp xúc với nước lỏng. Quá trình này, xảy ra liên tục trong khí quyển, được gọi là tạo mầm.

Để xem liệu các mảnh vi nhựa có thể đóng vai trò là hạt nhân cho các giọt nước hay không, các nhà khoa học đã sử dụng 4 loại nhựa phổ biến nhất trong khí quyển: polyethylene tỷ trọng thấp, polypropylene, polyvinyl chloride và polyethylene terephthalate. Mỗi loại được thử nghiệm ở cả trạng thái nguyên sơ và sau khi tiếp xúc với tia cực tím, ozone và axit. Tất cả những chất này đều có trong khí quyển và có thể ảnh hưởng đến thành phần của hạt vi nhựa.

Họ đã cho lơ lửng các hạt vi nhựa trong các giọt nước nhỏ và từ từ làm lạnh các giọt nước để quan sát khi chúng đóng băng. Họ cũng phân tích bề mặt của các mảnh nhựa để xác định cấu trúc phân tử của chúng, vì sự hình thành mầm băng có thể phụ thuộc vào tính chất hóa học bề mặt của hạt vi nhựa.

Đối với hầu hết các loại nhựa được nghiên cứu, 50% số giọt nước đã bị đóng băng khi ở -22 độ C. Những kết quả này tương đồng với một nghiên cứu gần đây khác của các nhà khoa học Canada, những người cũng phát hiện ra rằng một số loại hạt vi nhựa tạo mầm băng ở nhiệt độ ấm hơn so với các giọt nước không có hạt vi nhựa.

Việc tiếp xúc với tia cực tím, ozone và axit có xu hướng làm giảm hoạt động tạo mầm băng trên các hạt. Điều này cho thấy rằng sự hình thành mầm băng rất nhạy cảm với những thay đổi hóa học nhỏ trên bề mặt của các hạt vi nhựa. Tuy nhiên, những loại nhựa này vẫn tạo mầm băng, vì vậy chúng vẫn có thể ảnh hưởng đến lượng băng trong mây.

Theo nhóm nghiên cứu, để hiểu rõ hơn hạt vi nhựa ảnh hưởng đến thời tiết và khí hậu như thế nào, cần biết nồng độ của chúng ở độ cao mà mây hình thành. Ngoài ra cần hiểu nồng độ của hạt vi nhựa so với các hạt khác có thể tạo mầm băng, chẳng hạn như bụi khoáng và các hạt sinh học, để xem liệu hạt vi nhựa có hiện diện ở mức độ tương đương hay không. Những phép đo này sẽ cho phép chúng ta lập mô hình tác động của hạt vi nhựa lên sự hình thành mây.

Minh Thư (Theo Live Science)

Hạt vi nhựa xâm nhập vào mây ảnh hưởng đến thời tiết – Báo VnExpress

Các kỹ sư Trung Quốc vượt qua những trở ngại ngăn cản ý tưởng tàu siêu tốc di chuyển trong đường ống chân không của tỷ phú Mỹ trở thành hiện thực.

Đường chạy thử nghiệm cho tàu siêu tốc 1.000 km/h ở Trung Quốc. Ảnh: CREC

Trong gần hai thế kỷ, giấc mơ về hệ thống vận chuyển trong đường ống chân không hấp dẫn vô số nhà khoa học và kỹ sư. Đây là giấc mơ được thổi bùng lên từ đề xuất của Elon Musk vào năm 2013 với hệ thống tàu Hyperloop hứa hẹn cách mạng hóa giao thông, chở người giữa các thành phố ở tốc độ 1.000 km/h. Bất chấp những chiến thắng mà Musk gặt hái trong lĩnh vực xe điện, chòm vệ tinh và tên lửa, giấc mơ Hyperloop của ông vẫn dang dở.

Những thách thức nhằm hiện thực hóa Hyperloop tưởng chừng không thể vượt qua: chênh lệch áp suất 200 lần so với cabin máy bay, bê tông dễ rò rỉ, lực cản từ gây biến dạng và kỹ thuật đòi hỏi hoàn hảo đến từ milimet cho đường sắt và cầu để tránh thảm họa. Cách nửa vòng Trái Đất, các kỹ sư Trung Quốc đã tìm ra cách vượt qua thách thức và hồi sinh giấc mơ Hyperloop.

Năm 2024, Trung Quốc giới thiệu đường chạy thử nghiệm Hyperloop dành cho tàu đệm từ dài 2 km ở huyện Dương Cao, tỉnh Sơn Tây. Siêu dự án này được mô tả chi tiết lần đầu tiên tháng trước trong một bài báo công bố trên tạp chí Railway Standard Design của Trung Quốc. Trong đó, Xu Shengqiao, kỹ sư ở Tập đoàn tư vấn kỹ thuật đường sắt Trung Quốc (CREC), chia sẻ quá trình họ giải quyết cơn ác mộng của Hyperloop thông qua kết hợp đường ống bê tông – thép chân không thấp, giảm chấn từ tính điều khiển bằng AI, phương pháp xây dựng chính xác đến từng milimet và kinh nghiệm phong phú từ các dự án đường sắt cao tốc khác.

Một trong những điểm yếu chủ chốt của Hyperloop là phụ thuộc vào đường ống kim loại tốn kém. Giải phóng của Trung Quốc là dầm composite hình chữ N kết hợp vỏ thép với bê tông bịt kín chân không. Bên trong, nhóm kỹ sư tạo ra một mê cung thanh cốt thép phủ epoxy và gia cố sợi thủy tinh để vô hiệu hóa lực cản từ, một sáng kiến quan trọng giúp thất thoát năng lượng giảm hơn 1/3.

Ở bên ngoài, họ sử dụng khớp mở rộng bằng thép lượn sóng để giải quyết dao động nhiệt độ, trong khi mạng dây thép dẫn đường bằng laser đảm bảo căng thẳng ở mức 0,05 mm trên từng kilomet. “Thép chịu lực căng trong khi bê tông xử lý lực nén. Kết hợp với nhau, chúng tạo thành một pháo đài kín khí”, Xu cho biết. Các thử nghiệm cho thấy những đường ống duy trì độ liền khối cận chân không bất chấp mùa đông lạnh giá và mùa hè nóng tới 45 độ C, một thành tựu từng được cho là bất khả thi đối với bê tông.

Ở tốc độ 1.000 km/h, lực cản từ tăng theo cấp số nhân. Nhóm của Xu thay đổi phần cốt lõi của đường ống. Những cuộn siêu dẫn được sắp xếp lại để tối ưu hóa đường lực từ, trong khi lưới thép thay thế thanh cốt thép truyền thống. Các module đường ray hiệu chỉnh bằng laser, đúc trước với độ chính xác 0,1 mm giúp loại bỏ nguy cơ lung lay. Nhóm nghiên cứu cũng đổi mới bê tông. Bê tông tiêu chuẩn bị nứt vỡ trong môi trường chân không. Điều này có thể giải quyết với hỗn hợp sợi bazan, hơi silica và xử lý tiền chân không. Kết quả thử nghiệm cho thấy loại bê tông của họ có thể chịu áp suất cận chân không trong hàng thập kỷ mà không bị nứt.

Ngày 22/7/2024, các nhà khoa học và kỹ sư Trung Quốc làm nên lịch sử. Trong đường ống chân không thấp, phương tiện tăng tốc tới tốc độ cao, lơ lửng ở độ cao 22 cm và chạy qua đường ray 2 km với độ chệch gần như bằng 0. Cảm biến sợi quang học ở thành đường ống phát hiện những chuyển động cực nhỏ, kích hoạt điều chỉnh theo thời gian thực với dòng siêu dẫn. Chốt gió khẩn cấp và cabin chịu áp suất giúp giải quyết những mối lo ngại về an toàn đã ám ảnh Hyperloop suốt nhiều năm.

Phương pháp của Trung Quốc dựa trên tính module. Các đoạn ống đúc sẵn được sản xuất hàng loạt, khiến chi phí giảm 60%. Bơm chân không phân phối giảm sử dụng năng lượng trong khi thuật toán AI dự đoán nhu cầu bảo dưỡng. Dự án của Trung Quốc không giới hạn ở thí nghiệm mà là hệ thống có thể mở rộng với kế hoạch tăng độ dài trong vài năm tới. Xu cho biết đó là thành quả từ những bài học với đường sắt cao tốc ở Trung Quốc: sử dụng giàn hàng tự động, khảo sát kỹ tới từng milimet và thử nghiệm va chạm chặt chẽ.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu vẫn phải đối mặt nhiều trở ngại. Thương mại hóa đường tàu 1.000 km/h đòi hỏi hàng tỷ USD. Giãn nở nhiệt trong đường ống dài hơn và quy định khẩn cấp với hành khách vẫn chưa được kiểm tra.

An Khang (Theo MSN)

Tàu đệm từ Trung Quốc hồi sinh giấc mơ Hyperloop của Elon Musk – Báo VnExpress

Nhu cầu tiêu thụ điện cực lớn của những trung tâm dữ liệu phục vụ phát triển AI đang gây áp lực cho lưới điện ở nhiều bang của Mỹ.

Trung tâm dữ liệu phục vụ phát triển AI có thể tiêu tốn lượng điện nhiều ngang một thành phố nhỏ. Ảnh: Bloom Energy

Trí tuệ nhân tạo đã tiến hóa từ một lĩnh vực khoa học máy tính chuyên biệt thành lực lượng định hình lại kinh tế, quốc phòng và đời sống hàng ngày trên toàn cầu. Tuy nhiên, phía sau mỗi thành tựu AI đều có một cơ sở thầm lặng với cơn khát điện dường như vô tận, đó là những trung tâm dữ liệu. Các trung tâm dữ liệu chứa vô số giá đặt máy chủ dùng để lưu trữ và xử lý tệp dữ liệu đồ sộ, tiêu hao năng lượng lớn chưa từng thấy. Khi AI ngày càng phát triển, câu hỏi đặt ra là liệu mọi người có cần hy sinh nhu cầu điện hàng ngày để AI có thể tiếp tục hoạt động?

Trung tâm dữ liệu AI và nhu cầu điện tăng vọt

Trung tâm dữ liệu luôn tiêu thụ lượng lớn điện, nhưng AI khiến lượng tiêu thụ tăng đáng kể. Huấn luyện thuật toán cho những mô hình ngôn ngữ lớn như ChatGPT hoặc trình tạo hình ảnh như Midjourney đòi hỏi xử lý bằng GPU và phần cứng chuyên dụng. Những công việc này phải được chuyển sang trung tâm dữ liệu đám mây. Laptop hoặc điện thoại không thể xử lý ở quy mô như vậy. James Walker, giám đốc điều hành công ty Nano Nuclear Energy Inc., nhấn mạnh nhu cầu điện ngày càng tăng ở các dự án AI. “Chúng tôi đã trò chuyện với một số người đang xây dựng trung tâm dữ liệu, một số dự kiến cần tới 2 GW điện”, Walker cho biết.

Ngay cả trung tâm dữ liệu quy mô trung bình cũng có thể tiêu thụ nhiều điện ngang một thành phố nhỏ. Nhà phân tích công nghệ Jack Gold chia sẻ cơ sở như XAI của Elon Musk ở Tennessee có thể cần lượng điện tương đương hàng chục nghìn ngôi nhà. Áp lực điện có thể khổng lồ nếu hàng chục hoặc hàng trăm trung tâm như vậy hoạt động.

Alex de Vries, nhà sáng lập DigiEconomist, đã theo dõi ngành công nghiệp kỹ thuật số trong nhiều năm, từ đào tiền ảo tới điện toán đám mây. “Trung tâm dữ liệu có thể chiếm ít nhất 1% lượng tiêu thụ điện toàn cầu trong thập kỷ qua. Do những xu hướng cần nhiều năng lượng như AI, tỷ lệ sẽ tăng lên 3 – 4% trên thế giới. Chúng đã sử dụng nhiều điện hơn toàn bộ nước Pháp”, de Vries nói.

Áp lực đối với lưới điện

Lưới điện hiện đại là hệ thống phức tạp bao gồm nhà máy điện, trạm biến áp và đường dây truyền tải phân phối điện trên khu vực rộng lớn. Mỗi nhà máy đều có công suất cung cấp điện tối đa. Việc tăng thêm những trung tâm dữ liệu AI khổng lồ có thể khiến lưới điện địa phương quá tải, đặc biệt ở khu vực đang vật lộn với tình trạng thiếu điện.

Nhiều nơi ở Mỹ như California và Arizona chật vật cắt điện luân phiên khi nhu cầu cao điểm. Đưa những trung tâm dữ liệu mới quy mô gigawatt vào các khu vực này có thể khiến thách thức thêm trầm trọng. Ngay cả ở bang có công suất thặng dư như Texas, North Dakota, và Wyoming, nhà chức trách cũng phải cân nhắc xây dựng hoặc nâng cấp đường dây, xây nhà máy điện và quản lý tác động tiềm ẩn đối với điện dân dụng.

Theo de Vries, nhu cầu gia tăng đột ngột có thể đẩy giá điện lên cao hơn. “Nếu nguồn cung không thể đáp ứng nhu cầu của AI, kết quả duy nhất có thể là giá điện cao hơn. Ngoài ra, một số nhà máy điện cũ như nhà máy nhiệt điện có thể cần tái kích hoạt, dấy lên lo ngại về môi trường”, ông cho biết.

Những nguồn điện tái tạo như điện gió và điện mặt trời đang phát triển mạnh mẽ. Tuy nhiên, bản chất gián đoạn của chúng là một vấn đề đối với các trung tâm dữ liệu đòi hỏi nguồn cung cấp liên tục, ổn định. Trang trại pin lớn hoặc giải pháp lưu trữ năng lượng khác có thể giảm bớt biến động nhưng sẽ tăng thêm chi phí và cần diện tích đất đáng kể.

Năng lượng hạt nhân

Một giải pháp tiềm năng là năng lượng hạt nhân. Điện hạt nhân không thải khí chứa carbon ở thời điểm sản xuất, cung cấp phụ tải cơ bản đáp ứng nhu cầu của trung tâm dữ liệu. Tuy nhiên, nhà máy điện hạt nhân quy mô lớn đi kèm chi phí cao, thời gian xây dựng kéo dài và trở ngại từ quy định. Ví dụ, nhà máy Hinkley Point C ở Anh đối mặt với trì hoãn kéo dài nhiều năm và kinh phí đội lên hàng tỷ USD.

Gold nhận thấy tiềm năng ở những lò phản ứng hạt nhân module nhỏ (SMR). Nhiều công ty khởi nghiệp SMR như Last Energy và Rolls-Royce đề xuất giải pháp thuận tiện như lò phản ứng hạt nhân lắp đặt tại chỗ để cung cấp điện cho trung tâm dữ liệu. Loại lò phản ứng nhỏ này cũng có thể đặt trên tàu chở hàng hoặc địa điểm xa xôi, cung cấp điện cho hệ thống công nghiệp trong nhiều thập kỷ mà không cần tiếp nhiên liệu. Một số nhà phát triển AI cho rằng điện hạt nhân là giải pháp tin cậy duy nhất để đáp ứng mục tiêu năng lượng trong 20 năm tới.

Tuy nhiên, hầu hết dự án SMR vẫn đang trong giai đoạn phát triển. Việc cấp giấy phép an toàn cho điện hạt nhân rất nghiêm ngặt và cộng đồng phải cảm thấy thoải mái khi đặt lò phản ứng sau nhà họ, ngay cả ở dạng module.

Tiêu thụ nước

Ngoài điện, trung tâm dữ liệu AI cũng cần lượng nước khổng lồ để làm mát máy chủ. Một cơ sở trung bình có thể tiêu thụ hơn 1,2 triệu lít nước mỗi ngày, tương đương 100.000 hộ gia đình. Giải pháp làm mát thay thế như đặt trung tâm dữ liệu dưới nước hoặc hệ thống bay hơi phức tạp, đi kèm nhiều thách thức về vận chuyển và môi trường.

AI là một công cụ cực mạnh thúc đẩy thành tựu trong chăm sóc sức khỏe, tài chính, phương tiện tự động,… Những lợi ích của nó có thể mang tính cách mạng nhưng với chi phí tiêu thụ điện ở mức lớn liên tục. Trong thời gian ngắn, giới chuyên gia dự đoán giá điện có thể tăng cao, lưới điện sẽ chịu áp lực khi phải đáp ứng nhu cầu của AI. Trong thời gian dài hơn, các giải pháp tiên tiến như SMR, lưu trữ pin quy mô lớn, thậm chí chỉnh sửa lưới điện có thể đem lại sự cân bằng.

Thực tế chắc chắn là sự phát triển của AI sẽ không chững lại. Với những mô hình cao cấp hơn, robot thời gian thực và dịch vụ dữ liệu mới, nhu cầu về điện sẽ càng tăng mạnh. Mọi người không cần hy sinh nhu cầu điện hàng ngày cho AI. Tuy nhiên, chúng ta có thể thấy hóa đơn tiền điện cao hơn, gián đoạn dịch vụ và tác động tới môi trường nếu lưới điện không thay đổi để theo kịp sự phát triển của AI.

An Khang (Theo Interesting Engineering)

Gánh nặng tiêu thụ điện khổng lồ từ AI-VNexpress

Mỹ-Camera LSST 3.200 megapixel lớn cỡ một chiếc xe nhỏ và nặng 3 tấn, bằng nửa trọng lượng của voi châu Phi đực, sẽ khám phá những bí ẩn về vật chất tối và năng lượng tối.

Đội ngũ ở Đài quan sát Vera C. Rubin lắp đặt camera LSST vào tháng 3/2025. Ảnh: DOE

Các nhà nghiên cứu đã hoàn thành một cột mốc quan trọng với đài quan sát Vera C. Rubin với việc lắp đặt camera LSST khổng lồ của kính viễn vọng, bộ phận quang học cuối cùng trước khi bắt đầu giai đoạn thử nghiệm, Space hôm 17/3 đưa tin. Camera Kính viễn vọng khảo sát khái quát lớn (LSST) lớn cỡ chiếc xe được lắp đặt gần đây ở Đài quan sát Vera C. Rubin là camera kỹ thuật số lớn nhất từng được chế tạo, dùng để ghi lại hình ảnh chi tiết của bầu trời Nam bán cầu trong hơn một thập kỷ.

“Lắp đặt camera LSST trên kính viễn vọng là một chiến thắng khoa học và kỹ thuật”, Harriet Kung, giám đốc Văn phòng Khoa học thuộc Bộ Năng lượng Mỹ (DOE), cho biết. “Chúng tôi đang mong đợi những bức ảnh chưa từng có mà camera này sẽ tạo ra”.

Kính viễn vọng này là dự án do Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ và Văn phòng Khoa học của DOE cấp kinh phí, đặt theo tên tiến sĩ Vera C. Rubin, nhà thiên văn học người Mỹ nổi tiếng với nghiên cứu cung cấp bằng chứng mạnh mẽ về sự tồn tại của vật chất tối.

Cùng với đồng nghiệp Kent Ford, Rubin nhận thấy trong nhiều thiên hà mà họ nghiên cứu, các ngôi sao ở rìa ngoài di chuyển nhanh như ngôi sao ở gần trung tâm. Điều này rất bất thường bởi theo vật lý Newton và định luật về chuyển động hành tinh của Kepler, vật thể càng xa trung tâm của hệ thống trọng lực sẽ bay quanh quỹ đạo chậm hơn do lực hấp dẫn yếu đi. Lực hấp dẫn từ khối lượng đã quan sát không đủ giữ cho những ngôi sao bay nhanh gắn bó với thiên hà. Nếu không có thêm khối lượng giúp tăng lực hấp dẫn, thiên hà sẽ tan rã. Rubin và đồng nghiệp kết luận có một dạng khối lượng chưa từng thấy gắn kết thiên hà, gọi là vật chất tối.

Kính viễn vọng Rubin sẽ tìm hiểu những bí ẩn của năng lượng tối và vật chất tối bằng công nghệ tiên tiến. Thiết kế gương hiện đại, camera độ nhạy cao, tốc độ khảo sát nhanh và cơ sở hạ tầng máy tính cao cấp đại diện cho các đột phá trong lĩnh vực tương ứng. Cách vài đêm, Rubin sẽ khảo sát toàn bộ bầu trời, tạo ra thước phim time-lapse độ phân giải siêu cao, siêu rộng về vũ trụ. Mỗi hình ảnh sẽ lớn đến mức cần 400 màn hình TV cực nét.

Dù camera LSST là một kỳ quan kỹ thuật, quá trình lắp đặt không kém phần khó khăn. Vào tháng 3/2025, sau nhiều tháng thử nghiệm ở phòng vô trùng của Đài quan sát Rubin, đội phụ trách sử dụng một sàn nâng để chuyển camera tới nền kính viễn vọng. Sau đó, một thiết bị nâng sẽ tùy chỉnh sau đó được đặt vào vị trí và gắn lên kính viễn vọng lần đầu tiên.

Trong vòng vài tuần tới, những chức năng và hệ thống của camera LSST sẽ được kết nối và kiểm tra. Không lâu sau, nó sẽ sẵn sàng chụp hình ảnh chi tiết của bầu trời đêm. Dự kiến kính viễn vọng Rubin đang xây dựng ở Cerro Pachón, Chile, sẽ bắt đầu hoạt động quan sát năm 2025.

An Khang (Theo Space)

Lắp đặt camera kỹ thuật số lớn nhất thế giới-VNexpress