Nhóm nghiên cứu thu thập cây mẫu phục vụ đánh giá chất lượng gỗ.

Trước yêu cầu đó, Trung tâm Môi trường Tài nguyên miền núi, Trường Đại học Nông Lâm đã triển khai thực hiện nhiệm vụ khoa học và công nghệ cấp tỉnh "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ cao để xác định nhanh tên và đánh giá chất lượng cho một số loài gỗ thương mại trồng trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên" do PGS.TS. Dương Văn Đoàn làm chủ nhiệm. Đề tài được thực hiện từ tháng 10/2023 đến tháng 4/2026 với mục tiêu ứng dụng các công nghệ không phá hủy để đánh giá chất lượng gỗ, đồng thời ứng dụng trí tuệ nhân tạo nhằm nhận dạng nhanh các loài gỗ thương mại đang được trồng phổ biến trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên.

Đề tài đã ứng dụng đồng bộ các công nghệ hiện đại trong nhận dạng loài và đánh giá chất lượng gỗ. Nhóm nghiên cứu sử dụng công nghệ sóng ứng suất để đánh giá chất lượng gỗ ngay trên cây đứng, công nghệ sóng siêu âm để  đánh giá chất lượng trên các mẫu gỗ nhỏ, đồng thời xây dựng mô hình trí tuệ nhân tạo (AI) thông qua xây dựng ứng dụng trên điện thoại di động phục vụ nhận dạng nhanh, chính xác loài gỗ thông qua chụp ảnh bề mặt mẫu gỗ. Việc kết hợp các công nghệ này góp phần nâng cao độ chính xác, rút ngắn thời gian đánh giá, giảm chi phí, đồng thời tạo cơ sở cho việc hiện đại hóa công tác kiểm tra, giám định và quản lý lâm sản.

Trong quá trình triển khai, nhóm nghiên cứu đã khảo sát hiện trạng trồng và sử dụng các loài cây lấy gỗ trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên, lựa chọn 10 loài gỗ thương mại tiêu biểu để nghiên cứu, gồm Quế, Gáo, Giổi, Bạch đàn, Keo tai tượng, Keo lai, Mỡ, Lim xanh, Lát hoa và Xoan ta. Trên cơ sở đó, 50 cây mẫu đại diện (05 cây/loài) được lựa chọn để đo đạc, phân tích và xây dựng cơ sở dữ liệu về đặc điểm sinh trưởng, tính chất cơ học và hệ thống hình ảnh, phục vụ nghiên cứu, phát triển mô hình nhận dạng và đánh giá chất lượng gỗ bằng công nghệ cao.

Một trong những nội dung quan trọng của đề tài là nghiên cứu ứng dụng công nghệ sóng ứng suất để đánh giá chất lượng gỗ ngay trên cây đứng. Kết quả cho thấy vận tốc truyền sóng ứng suất có sự khác biệt rõ rệt giữa các loài, đồng thời chịu ảnh hưởng bởi phương pháp bố trí cảm biến. Mô đun đàn hồi động lực học và khối lượng riêng của gỗ cũng có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các loài, trong đó Lim xanh, Lát hoa và Mỡ là những loài có các chỉ tiêu cơ học nổi bật. Kết quả nghiên cứu này chỉ ra rằng chúng ta có thể sử dụng công nghệ sóng ứng suất để dự đoán được chất lượng gỗ rừng trồng trước khi khai thác nhằm đảm bảo phù hợp với yêu cầu sản phẩm, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế, góp phần phát triển bền vững nguồn tài nguyên rừng trồng.

Bên cạnh đó, đề tài đã ứng dụng công nghệ sóng siêu âm để đánh giá các chỉ tiêu cơ học trên mẫu gỗ nhỏ. Kết quả nghiên cứu cho thấy vận tốc truyền sóng siêu âm theo chiều dọc thớ luôn lớn hơn theo chiều xuyên tâm và chiều tiếp tuyến, phản ánh đúng đặc điểm cấu tạo của gỗ. Trên cơ sở kết quả đo đạc, nhóm nghiên cứu đã xác định được mối tương quan giữa vận tốc truyền sóng siêu âm với các chỉ tiêu cơ học như mô đun đàn hồi, độ bền uốn và độ bền nén dọc thớ. Những kết quả này tạo cơ sở khoa học quan trọng để xây dựng các mô hình dự đoán chất lượng gỗ bằng phương pháp không phá hủy, phục vụ kiểm tra nhanh trong sản xuất và quản lý lâm nghiệp.

Một kết quả nổi bật khác của đề tài là xây dựng bộ cơ sở dữ liệu chuẩn hóa cho 10 loài gỗ thương mại, bao gồm thông tin về đặc điểm sinh học, giải phẫu gỗ, tính chất cơ học và hệ thống hình ảnh phục vụ nhận dạng. Trên nền tảng dữ liệu này, nhóm nghiên cứu đã xây dựng thành công mô hình trí tuệ nhân tạo sử dụng kiến trúc EfficientNet_v2_s để nhận dạng loài gỗ. Mô hình đạt độ chính xác 97% trên tập huấn luyện, 98% trên tập kiểm định, 94% trên tập kiểm tra và khoảng 92% khi thử nghiệm thực tế. Hệ thống đã được tích hợp trên nền tảng web và ứng dụng di động, cho phép người sử dụng nhận dạng nhanh loài gỗ thông qua hình ảnh, mở ra hướng ứng dụng hiệu quả trí tuệ nhân tạo trong giám định và truy xuất nguồn gốc lâm sản.

Đề tài đã hoàn thành đầy đủ các mục tiêu và sản phẩm theo thuyết minh được phê duyệt, nổi bật là phần mềm nhận dạng nhanh 10 loài gỗ bằng thiết bị di động, các quy trình đánh giá chất lượng gỗ bằng công nghệ hiện đại và bộ cơ sở dữ liệu phục vụ nhận dạng, đánh giá chất lượng gỗ. Kết quả nghiên cứu của đề tài cũng được công bố trên các tạp chí quốc tế SCIE uy tín. Kết quả nghiên cứu đáp ứng yêu cầu đặt ra, có khả năng chuyển giao, ứng dụng trong thực tiễn, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý, giám định, truy xuất nguồn gốc lâm sản và thúc đẩy chuyển đổi số trong lĩnh vực lâm nghiệp.
Kết quả của đề tài khẳng định tính khả thi và hiệu quả của việc ứng dụng công nghệ hiện đại trong nhận dạng loài, đánh giá chất lượng gỗ và quản lý lâm sản. Việc kết hợp công nghệ kiểm tra không phá hủy với trí tuệ nhân tạo tạo cơ sở cho việc chuyển giao, ứng dụng các giải pháp công nghệ trong thực tiễn, góp phần thúc đẩy chuyển đổi số trong lĩnh vực lâm nghiệp, nâng cao hiệu quả quản lý, sử dụng bền vững tài nguyên rừng và phát triển kinh tế lâm nghiệp trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên.