Hồ Tú Bảo
Cập nhật lần cuối 13/05/2017
Thời gian qua câu chuyện “công nghiệp 4.0” hay “cách
mạng công nghiệp lần thứ tư”, viết tắt là CMCN4, được nói nhiều ở nước ta, thậm
chí nghe thấy ở ta còn nhiều hơn ở các nước phát triển. Nhưng dường như mới có
các bài viết từ các phóng viên báo đài và chỉ đạo về công nghiệp 4.0 từ các nhà
lãnh đạo, những người quản lý… và còn ít tiếng nói từ những người làm khoa học
và công nghệ (KH&CN), những người ít nhiều hiểu về nền tảng của cuộc cách mạng
công nghiệp này.
Cách mạng công nghiệp bắt đầu ở nước Anh từ nửa cuối
của thế kỷ 18. Đến nay đã có sự nhìn nhận thống nhất về ba cuộc cách mạng công
nghiệp đã xảy ra, mỗi cuộc cách mạng đều đặc trưng bằng sự thay đổi về
bản chất của sản xuất và sự thay đổi này được tạo ra bởi các đột
phá của khoa học và công nghệ. Về đại thể cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ
nhất diễn ra vào nửa cuối thế kỷ 18 và gần nửa đầu thế kỷ 19, với thay đổi từ sản
xuất chân tay đến sản xuất cơ khí do phát minh ra động cơ hơi nước. Cuộc cách mạng
công nghiệp lần thứ hai diễn ra vào nửa cuối thế kỷ 19 cho đến khi đại chiến thế
giới lần thứ nhất xảy ra, với thay đổi từ sản xuất đơn lẻ sang sản xuất hàng loạt
bằng máy móc chạy với năng lượng điện. Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba diễn
ra từ những năm 1970s với sự ra đời của sản xuất tự động dựa vào máy tính và
thiết bị điện tử (thập niên 1960), máy tính cá nhân (thập niên 1970, 1980), và
internet (thập niên 1990).
Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư được cho là đã
bắt đầu từ vài năm gần đây, đại thể là cuộc cách mạng về sản xuất thông
minh dựa trên các thành tựu đột phá trong các lĩnh vực công nghệ thông
tin, công nghệ sinh học, công nghệ nano… với nền tảng là các đột phá của
công nghệ số (digital technology) [1], [2].
Hình [1]
Khái niệm “công nghiệp 4.0” được đưa ra vào năm 2011
tại Hội chợ Hannover, giới thiệu các dự kiến của chương trình công nghiệp 4.0 của
nước Đức, nhằm thay đổi và nâng cao giá trị của nền công nghiệp cơ khí truyền
thống của Đức. Có thể xem cuốn sách “Cuộc Cách mạng Công nghiệp Lần thứ Tư”
(The Fourth Industrial Revolution) [1], của giáo sư Klaus Schwab, người sáng lập
và điều hành Diễn đàn Kinh tế Thế giới WEF, là tuyên ngôn về cuộc cách mạng
công nghiệp lần thứ tư.
Hình bìa cuốn “The Fourth Industrial Revolution”
Không chỉ nước Đức với chương trình Công nghiệp 4.0,
các nước phát triển trong vài năm qua đều có các chương trình chiến lược về sản
xuất trong tương lai khi những tiến bộ của khoa học và công nghệ đang diễn ra rất
nhanh. Nước Mỹ có “Chiến lược quốc gia về sản xuất tiên tiến” (National
strategy for advanced manufactoring in the United States) cho ba thập kỷ tới
[2], nước Pháp có “Bộ mặt mới của công nghiệp nước Pháp” (The new face of
industry in France) [3], Hàn Quốc có “Chương trình tăng trưởng của Hàn Quốc
trong tương lai” (Korea’s Future Growth Program) [4], Trung quốc có “Sản xuất tại
Trung Quốc năm 2025” (Made in China 2025) [5]; Nhật Bản có “Xã hội thông minh”
(Super smart society) [6]… Ngay cả khi ta chỉ xem cái tên “cách mạng công nghiệp
lần thứ tư” mới có tính chất dự báo và chưa xảy ra, vẫn không thể bỏ qua sự thật
là các cường quốc đang chuẩn bị chiến lược phát triển sản xuất cho một tương
lai gần.
Và tới đây việc sản xuất ngày càng thông minh, càng
hiệu quả của các cường quốc này tất nhiên sẽ ảnh hưởng đến các nước khác. Mỗi
quốc gia, dù đang ở vị thế nào trên bản đồ phát triển của thế giới, cũng phải
tìm ra cách phát triển trong sự thay đổi do cuộc cách mạng công nghiệp này đem
lại. Để quyết định đi như thế nào, trước hết cần hiểu rõ hơn về CMCN4. Báo chí
thường mô tả CMCN4 với các thành tựu của Trí tuệ Nhân tạo (TTNT), với máy móc tự
động và thông minh như ô-tô tự lái, in ấn 3 chiều (3D printing), kết nối vạn vật
(IoT), công nghệ sinh học và công nghệ nano… Nhưng cốt lõi của những đột phá
này là gì? Có hay không điểm chung của các đột phá đó?
Có thể nói rằng đó chính là đột phá của công
nghệ số trong những năm vừa qua, tiếp nối thành quả của cuộc cách
mạng số hoá (digital revolution) diễn ra trong mấy chục năm từ khi có
máy tính, tức từ cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba. Vậy cách mạng số hoá và
công nghệ số là gì? Công nghệ số giống công nghệ thông tin không? Những đột phá
của công nghệ số là gì lại có thể tạo ra một cuộc cách mạng công nghiệp?
Các thực thể trong thế giới quanh ta ở dạng vật chất
vốn có của chúng. Chiếc ô-tô là một khối sắt thép có thể chuyển động khi được đổ
xăng và được điều khiển. Cây lúa, con tôm là những sinh vật được sinh ra và lớn
lên. Con người là sinh vật phức tạp nhất mà chỉ riêng bệnh tật và sức khoẻ đã
là động lực của một khoa học luôn được quan tâm hàng đầu: khoa học sự sống
(life science). Sự ra đời của máy tính đã dẫn đến cuộc cách mạng số hoá, nhất
là khi máy tính cá nhân và internet xuất hiện, ngày càng gắn bó với các hoạt động
của con người. Sở dĩ vậy vì máy tính chỉ làm việc với hai con số ‘0’ và ‘1’. Để
tính toán trên máy tính cho các thực thể ta cần biểu diễn được chúng bằng những
con số ‘0’ và ‘1’ trên máy tính theo những mô hình và cách thức thích hợp nào
đó. Ta gọi các biểu diễn này là ‘phiên bản số’ của các thực thể. Có thể hình
dung một cách đơn giản những ‘phiên bản số’ của một chiếc ô-tô là số liệu kỹ
thuật của các bộ phận và liên kết của chúng trong quá trình sản xuất, hoặc có thể
là số liệu về chuyển động của xe và các ảnh số thu được từ camera của xe khi xe
chạy trên đường. Những ‘phiên bản số’ của cây lúa, con tôm có thể là hệ gien của
chúng, hoặc dữ liệu về sự biến đổi của chúng theo những thay đổi của môi trường.
Những ‘phiên bản số’ của một người có thể là những ý kiến của người này trên
facebook, những số liệu đo được từ các thiết bị đeo trên người (wearable) hay bệnh
án điện tử của người này trong cơ sở dữ liệu ở bệnh viện.
Tạo ra ‘phiên bản số’ của các thực thể chính là việc số
hoá (digitalization), và công việc được làm khắp nơi này đã được ẩn dụ
gọi là cuộc cách mạng số hoá. Các ‘phiên bản số’ chính là dữ liệu (data)
của các thực thể, có được do quan sát, thu thập, đo đạc… và việc xử lý các dữ
liệu này để tìm ra ý nghĩa của chúng, chính là tìm ra thông tin, là mục tiêu
chính yếu của ngành công nghệ thông tin (CNTT).
cuộc cách mạng số hoá
‘Phiên bản số’ của các thực thể cho phép ta nối
chúng với nhau trên các hệ thống máy tính hoặc nối chúng vào internet, và tạo
ra các không gian số (cyberspace) tương ứng với thế giới
thực thể của chúng ta (physical world). Những hệ thống kết nối các thực
thể và ‘phiên bản số’ của chúng được gọi là các hệ kết nối không gian số-thực
thể, tạm dịch theo nghĩa của từ cyber-physical systems. Đây là một khái niệm
cơ bản của CMCN4, phản ánh mối liên hệ của sản xuất tiến hành trong thế giới
các thực thể nhưng quá trình tính toán được làm trên không gian số và kết quả
tính toán này được trả lại dùng cho sản xuất trong thế giới các thực thể. Đây
là thay đổi cơ bản về phương thức sản xuất của con người, sản
xuất được điều khiển và hỗ trợ quyết định từ không gian số. Trong những
năm vừa qua, các tiến bộ đột phá của công nghệ số đã và đang cho phép thực hiện
các tính toán phức tạp liên quan đến trí thông minh con người, làm cho sản xuất
thông minh và hiệu quả hơn.
Công nghệ số là công nghệ
về các tài nguyên số, khởi đầu từ giữa thế kỷ trước, đã và đang thay đổi nhiều
lĩnh vực. Có hai khía cạnh của công nghệ số, một là việc số hoá và hai là việc
quản trị và xử lý các dữ liệu được số hoá. Thí dụ của số hoá trong các ngành
nghề khác nhau như chụp ảnh đã chuyển từ ảnh phim qua ảnh số, từ máy ảnh cơ qua
máy ảnh số; việc in ấn dựa vào ảnh số và chế bản điện tử cho chúng ta có sách
báo như ngày nay; kỹ thuật truyền hình đã chuyển sang truyền hình số đẹp hơn rất
nhiều; công nghệ truyền tin đã thay thế các tín hiệu tương tự bằng các tín hiệu
số, truyền và nhận tín hiệu số trên những đường truyền hiệu năng cao…
Công nghệ số có phần chung rất lớn với công nghệ
thông tin, đó là phần quản trị và xử lý dữ liệu được số hoá. Trải qua các làn
sóng của công nghệ số [8], những đột phá trong thời gian gần đây như điện toán
đám mây, thiết bị di động thông minh, trí tuệ nhân tạo, dữ liệu lớn, IoT… đang
tạo điều kiện cho sản xuất thông minh được thực hiện rộng rãi, mở đầu cho cuộc
cách mạng công nghiệp lần thứ tư (Hình 2).
Hình [2]
Trí tuệ nhân tạo là
lĩnh vực nhằm làm cho máy tính không những biết tính toán mà còn có các khả
năng của trí thông minh con người, tiêu biểu là các khả năng lập luận, hiểu
ngôn ngữ và biết học tập. Trong lịch sử 60 năm phát triển của TTNT, ngành học
máy (machine learning), nhằm làm cho máy có thể tự học để nâng cao
năng lực hành động, là lĩnh vực sôi động nhất của TTNT trong hai thập kỷ qua.
Có thể định nghĩa học máy là việc phân tích các tập dữ liệu ngày càng lớn
và phức tạp để đưa ra các quyết định hành động. Thí dụ đó là các quyết định
khi chương trình AlphaGo của Google đánh thắng nhà vô địch cờ Vây, là quyết định
trong các phần mềm dịch từ ngôn ngữ này qua ngôn ngữ khác hay các phần mềm nhận
biết tiếng nói con người, là các quyết định chẩn đoán bệnh của hệ Watson của
hãng IBM… Gần đây, với sự bùng nổ của dữ liệu, kết quả của việc số hoá và kết nối
internet khắp nơi,khoa học dữ liệu (data science)- với trung tâm là
phân tích dữ liệu (data analytics) dựa vào học máy và thống kê- đang trở thành
nền tảng của CMCN4. Có thể nói hầu hết các ứng dụng được nói dưới tên TTNT
trong CMCN4 đều chủ yếu dựa vào các phương pháp của học máy cùng tiến bộ của kết
nối thực thể và các hệ thống tính toán.
Rất nhiều đột phá trong công nghệ sinh học và công
nghệ nano những năm qua, và các công nghệ này cũng liên quan rất nhiều đến công
nghệ số. Gần đây việc số hoá trong sinh học phân tử đã trở nên dễ dàng với giá
rẻ hơn rất nhiều (một hệ gien có thể được số hoá trong vài giờ đồng hồ với chi
phí ít hơn một nghìn đô-la). Lĩnh vực tin-sinh học (bioinformatics)- dựa vào
các phương pháp của học máy để phân tích nguồn dữ liệu sinh học khổng lồ nhằm
khám phá các hiểu biết về sự sống- đang góp phần vào những tiến bộ của công nghệ
sinh học, mở ra nhiều triển vọng cho y học và nông nghiệp. Công nghệ nano cũng
có những bước tiến hứa hẹn dựa vào công nghệ số. Gần đây nước Mỹ khởi đầu
chương trình nghiên cứu lớn về vật liệu tính toán (materials genome initiative)
[7], nhằm dùng các kỹ thuật của học máy để rút ngắn giai đoạn thử nghiệm trong
phòng thí nghiệm và để có thể khám phá ra các vật liệu mới có tính chất mong muốn
Một chương trình tương tự ở Nhật cũng đã bắt đầu từ ba năm qua.
Những tiến bộ thường được nói đến trong CMCN4 cho
các thực thể vật lý như ô-tô tự lái, in 3D hay robot thông minh đều liên quan rất
nhiều vào công nghệ số. Đại thể khi một chiếc ô-tô tự lái chạy trên đường, rất
nhiều phương pháp học máy được sử dụng để xác định đường đi của ô-tô, các thực
thể chuyển động quanh và tương tác với ô-tô, và phân tích để đưa ra quyết định
chuyển động của ô-tô.
Những điều cốt yếu tóm tắt về CMCN4 là cơ sở để ta
xem xét cần đi như thế nào trong cuộc cách mạng này. Phần tiếp theo trao đổi nhanh
một vài ý kiến chủ quan ban đầu của người viết, trong khi những nghiên cứu, thảo
luận và quyết định cần được tiến hành một cách hệ thống và nghiêm túc, tránh những
tuyên bố vội vã đi trước nhận thức.
Trước hết, để đi trong CMCN4 cần biết ta đang ở đâu
trong các cuộc cách mạng công nghiệp đã xảy ra? CMCN2? CMCN3? Ta đã có những yếu
tố nào của CMCN4? Rồi ta muốn đến đâu, muốn có vị trí nào trên bản đồ phát triển
của thế giới khi rất nhiều quốc gia khác cũng sẽ CMNC4? Sau nữa, cần nhìn CMCN4
là cuộc cách mạng của sản xuất thông minh nhưng không nhất thiết chỉ là các
lĩnh vực của sản xuất công nghiệp. Cốt lõi là ta có thể thực hiện đến
đâu sự thay đổi phương thức sản xuất mới này trong những việc ta muốn và cần
làm.
Có những thứ ta phải lựa chọn làm đòn bẩy để phát
triển, như ta đã chọn nông nghiệp và du lịch, và có những thứ ta không thể chọn
mà nhất thiết phải làm như giáo dục, môi trường và y tế. Phải chăng đi trong
CMCN4 của ta trước hết chính là làm nông nghiệp và du lịch thông minh, là làm
giáo dục, môi trường và y tế thông minh khi biết lựa chọn và có thể làm chủ những
công nghệ số và các công nghệ cao cần cho mình?
Chẳng hạn thử nghĩ về nông nghiệp trong CMCN4. Nếu
ta muốn nuôi trồng một số ‘cây và con’ để tham gia thị trường quốc tế, thì rất
cần biết ở những nơi khác ai cũng nuôi trồng những cây và con này, sản lượng
các nơi đó có thể là bao nhiêu, nhu cầu thị trường ra sao. Cần thu thập dữ liệu
về những điều này và từ đó tính toán để có những dự báo và quyết định xác đáng.
Nông nghiệp thông minh cũng nằm ở việc chuyển dịch một phần diện tích lúa sang
các cây trồng, vật nuôi khác có giá trị cao hơn lúa. Việc dịch chuyển ở đâu,
chuyển bao nhiêu, giá trị cao hơn bao nhiêu… đều cần và có thể tính toán được
nhờ khoa học dữ liệu. Chẳng hạn trong việc nuôi tôm, tạo ra các giống tôm không
thoái hoá cũng như thức ăn thích hợp cho chúng cần được nghiên cứu với việc sử
dụng công nghệ số. Từ đây từng bước ta có thể tiến đến nông nghiệp chính xác
(precision agriculture) cho nhiều ‘cây và con’.
Du lịch của ta trong CMCN4 cũng cần được phát triển
một cách thông minh với hỗ trợ của công nghệ số. Sự thông minh thể hiện ở chỗ
phải tính toán được lợi hại của các dịch vụ, tuyên truyền sâu rộng cho người
dân thấy lợi ích của dịch vụ chất lượng cao cũng như thiệt hại của ‘ăn xổi’ để
khách ‘một đi không trở lại’ hoặc khách lan truyền các điểm yếu kém của du lịch
Việt Nam trên không gian mạng. Việc giới thiệu du lịch cũng cần dựa trên các
công nghệ số hiện đại. Cách làm của Uber dùng công nghệ số để cung cấp tiện ích
cho khách hàng rất đáng học tập cho các hoạt động du lịch ở Việt Nam. Dùng được
công nghệ số có thể tạo ra và cung cấp các dịch vụ tốt nhất cho khách du lịch,
làm cho du khách thật hài lòng khi đến Việt Nam.
Chúng ta cần tìm cách số hoá được sông ngòi, tính
toán và mô phỏng được các tình huống lũ lụt có thể xảy ra để có phương án thích
hợp, tránh tình trạng phải xả lũ nhưng không biết thiệt hại sẽ xảy ra thế nào.
Trong Y tế, CNTT của ta lâu nay góp phần vào quản lý
bệnh viện, nhưng còn ít trong việc khám chữa bệnh. Tiến bộ của công nghệ số
ngày nay cho phép số hoá tình trạng bệnh tật và chăm sóc y tế của mỗi người dân
trong bệnh án điện tử, là nền tảng của Y tế Điện tử (e-health). Có thể khai
thác bệnh án điện tử để tìm ra các tri thức y học, hỗ trợ chẩn đoán, cảnh báo
sai sót, gợi ý điều trị, dự đoán tác dụng phụ của thuốc...
Ta cần xem xét tác động của CMCN4 lên hầu hết mọi
lĩnh vực của xã hội, cần sử dụng công nghệ số, dùng khoa học dữ liệu trong các
ngành tài chính, ngân hàng, năng lượng, giao thông vận tải… Chẳng hạn, ùn tắc
giao thông có thể được cải thiện nếu ta tự động phân tích được tình hình giao
thông từ dữ liệu số thu bằng các cảm biến gắn trên một số xe và máy quay ở những
điểm chọn lựa (thay vì các tình nguyện viên gọi điện thoại báo về tổng đài).
Ta cần tìm cách thay đổi giáo dục, để lớp công dân mới
có tri thức và kỹ năng thích ứng được với thay đổi do cuộc cách mạng công nghiệp
mới, để nâng cao những phẩm chất và tính nhân văn của con người mà máy không
bao giờ có được.
CMCN4 mở ra một cơ hội phát triển cho Việt Nam. Sở
dĩ vậy vì cuộc cách mạng công nghiệp này không như những cuộc cách mạng công
nghiệp trước nhằm vào… công nghiệp, là lĩnh vực ta có khoảng cách rất lớn so với
các nước phát triển, mà nhằm vào công nghệ số, đem tiến bộ của công nghệ số tới
mọi lĩnh vực khác. Nếu xét về công nghiệp ô-tô, công nghiệp robot… ta có thể
cách các nước phát triển nhiều chục năm, thậm chí cả trăm năm, nhưng ta có thể
cách không xa các nước này ở một số công nghệ số, nếu có cách làm.
CMCN4 sẽ tác động lên mọi người và có sự tham gia rộng
rãi của nhân dân, nhưng trước hết được tạo ra và thúc đẩy bằng chiến lược và
chính sách quốc gia, bởi thay đổi mạnh mẽ của các doanh nghiệp, và bởi lực lượng
tinh hoa của khoa học và công nghệ đất nước. CMCN4 không thể làm chỉ bởi ý chí
mà phải bằng tri thức, bằng những công nghệ tiên tiến của TTNT, của khoa học dữ
liệu, của kết nối thế giới thực và không gian số, của công nghệ sinh học và
khoa học vật liệu…
May mắn thay CMCN4 diễn ra trên các tiến bộ của công
nghệ số, của học máy và khoa học dữ liệu, là những lĩnh vực cần có nền tảng của
toán học sâu sắc. Chúng ta đào tạo tương đối tốt về toán học và công nghệ thông
tin và có khả năng đào tạo tốt hơn. Xây dựng được lực lượng, phát triển khoa học
dữ liệu và sử dụng được khoa học dữ liệu rộng rãi sẽ cho phép ta ‘thu hẹp khoảng
cách số’ trong nhiều lĩnh vực, có thể tạo ra sự đột phá cho nhu cầu phát triển
của đất nước. Việc làm chủ được công nghệ số đòi hỏi đầu tư hiệu quả cho các
nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng chọn lọc, cần rất nhiều thay đổi ở các
viện-trường và doanh nghiệp, và đương nhiên cả ở cách làm của nhà nước.
Có một lực lượng chuyên gia người Việt về học máy và
khoa học dữ liệu cũng như rất nhiều người Việt trẻ có kiến thức và kỹ năng
trong các lĩnh này đang làm việc ở ngoài Việt Nam. Kết nối được lực lượng này với
trong nước là một điều rất cần làm.
Hồ
Tú Bảo
Trường Khoa học Tri thức
Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Nhật Bản
Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Nhật Bản
|
Tác giả (bao@jaist.ac.jp) làm
việc trong lĩnh vực Trí tuệ nhân tạo và Học máy từ 1980, và hiện là Giáo sư
phụ trách phòng thí nghiệm về Khoa học Dữ liệu tại Viện Khoa học và Công nghệ
Tiên tiến Nhật Bản (Japan Advanced Institute of Science and Technology); là
thành viên Ban chỉ đạo (steering committee) các hội nghị của vùng Châu Á-Thái
Bình dương về Trí tuệ nhân tạo (PRICAI), Khai phá Dữ liệu (PAKDD) và Học máy
(ACML).
|
Tài
liệu tham khảo chính
1. Klaus Schwab, The Fourth Industrial Revolution.
2. Enabling the Next Production Revolution: Implications for Policy,
Alistair Nolan, Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế OECD, Hội nghị Việt Nam học,
12.2016.
3. National strategy for advanced manufactoring in the United States https://www.uschamberfoundation.org/bhq/us-manufacturing-strategy.
4. The new face of industry in France: http://www.gouvernement.fr/en/the-new-face-of-industry-in-france-building-the-industry-of-the-future.
5. Korea’s future growth program http://www.eastwestcenter.org/sites/default/files/private/api111.pdf
6. Made in China 2025
http://english.gov.cn/2016special/madeinchina2025/
https://www.jst.go.jp/crds/pdf/2015/FU/CN20150725.pdf.
http://english.gov.cn/2016special/madeinchina2025/
https://www.jst.go.jp/crds/pdf/2015/FU/CN20150725.pdf.
7. Super smart society, http://www8.cao.go.jp/cstp/kihonkeikaku/5basicplan_en.pdf
8. How digital technology will transform the world, Fujitsu Journal, 1.2016,
http://journal.jp.fujitsu.com/en/2016/01/12/01
http://journal.jp.fujitsu.com/en/2016/01/12/01
9. Materials Genome Initiative, https://www.mgi.gov.
No comments:
Post a Comment