CÁC CÔNG NGHỆ NỀN TẢNG TRONG CUỘC CÁCH MẠNG CÔNG NGHIỆP LẦN THỨ 4 VÀ ĐỐI SÁCH CỦA CÁC NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI

Các cơ hội và thách thức này được mang lại chủ yếu bởi quá trình chuyển đổi số, các công nghệ sản xuất mới và sự liên kết ở mức độ chưa từng có của các linh kiện và thiết bị điện tử dùng

CÁC CÔNG NGHỆ NỀN TẢNG TRONG CUỘC CÁCH MẠNG CÔNG NGHIỆP LẦN THỨ 4

VÀ ĐỐI SÁCH CỦA CÁC NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI

Nguyễn Trường Thắng

Hà Thị Hồng Vân Nguyễn Thế Hoàng Anh Trần Mạnh Đông Viện Công nghệ thông tin, Viện Hàn lâm Khoa

học và Công nghệ Việt Nam

Tóm tắt: Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư (CMCN 4.0) có tầm ảnh

hưởng sâu rộng trên mọi lĩnh vực kinh tế - xã hội, an ninh – quốc phòng ở cấp độ toàn cầu và mọi quốc gia Không nằm ngoài xu thế chung của thế giới, cuộc CMCN 4.0 đã lan toả đến Việt Nam, đang đặt Việt Nam trước nhiều cơ hội lớn và thách thức lớn cho sự phát triển của mình Ý nghĩa chiến lược của CMCN 4.0 đã đặt yêu cầu hết sức cấp thiết cho một báo cáo mang tính hệ thống, dựa trên cơ sở

lý luận và kết quả thực tiễn, đánh giá toàn diện các khía cạnh liên quan tới cuộc cách mạng này tại Việt Nam Đầu tiên, dưới góc độ khoa học công nghệ, báo cáo trình bày một số các công nghệ nền tảng và xu thế phát triển của chúng trên thế giới thời gian gần đây Để chuẩn bị cho CMCN 4.0, mọi quốc gia phải xây dựng một hệ sinh thái bao gồm nguồn nhân lực trình độ cao và hệ thống cơ sở hạ tầng phù hợp với vài công nghệ trong số này Tiếp theo, báo cáo trình bày một bộ tiêu chí định lượng về mức độ sẵn sàng của các quốc gia đối với xu thế mới của thời đại Dựa theo những tiêu chí này, đối sách của các nước trên thế giới với cuộc cách mạng này được đề cập ngắn gọn với những chiến lược KHCN nổi bật của họ Với Việt Nam, báo cáo cũng trình bày hiện trạng thuận lợi và thách thức đối với nền KHCN của chúng ta khi đối chiếu với bộ tiêu chí này và gợi mở một số giải pháp

1 Tổng quan về CMCN 4.0

Thế giới đang trải qua cuộc cách mạng công nghiệp (CMCN) thay đổi căn bản cách thức con người sống, làm việc và quan hệ hợp tác cùng nhau Với qui mô, phạm vi ảnh hưởng và độ phức tạp, sự chuyển dịch của xã hội loài người từ cuộc cách mạng này sẽ hoàn toàn khác với những gì mà nhân loại đã kinh qua trước đây Hiện nay chúng ta chưa định hình được sự thay đổi này sẽ xảy ra như thế nào nhưng một điều chắc chắn rằng cách tiếp cận của mỗi quốc gia đối với cơ hội và

thách thức do cuộc cách mạng này đem lại sẽ mang tính tích hợp, toàn diện Các cơ hội và thách thức này được mang lại chủ yếu bởi quá trình chuyển đổi số, các công nghệ sản xuất mới và sự liên kết ở mức độ chưa từng có của các linh kiện và thiết

bị điện tử dùng trong công nghiệp vốn là nền tảng của CMCN 4.0 Các cấu phần tạo nên CMCN 4.0 này sẽ cơ bản thay đổi cách thức giao thương, tạo nên những

mô hình kinh doanh mới, tối ưu hóa và sử dụng một cách hiệu quả và bền vững các nguồn tài nguyên hữu hạn, giảm thiểu chi phí sản xuất và chế tạo các sản phẩm có tính cá nhân hóa ở mức cao

Trong lịch sử nhân loại, các chuyên gia đã phân định 4 giai đoạn lịch sử của các cuộc cách mạng công nghiệp (Hình1) Bốn cuộc cách mạng này có đặc trưng

cơ bản liên quan tới sự cơ giới hóa trong quá trình sản xuất Đó là:

- Cuộc CMCN 1.0 (từ năm 1784): sử dụng máy hơi nước trong quá trình sản xuất;

- Cuộc CMCN 2.0 (từ năm 1870): sử dụng điện năng phục vụ sản xuất hàng loạt;

- Cuộc CMCN 3.0 (từ năm 1969): liên quan tới công nghệ điện tử, bán dẫn

và công nghệ thông tin (CNTT) phục vụ việc tự động hóa quá trình sản xuất;

- Cuộc CMCN 4.0 (đầu thế kỷ 21): đang bước đầu chuyển dịch từ cuộc cách mạng lần 3

Hình 1: Lịch sử các cuộc cách mạng công nghiệp

Cuộc cách mạng mới nhất dựa trên cuộc cách mạng số xảy ra từ cuối thế kỷ

20 Cuộc cách mạng này có bản chất là sự hợp nhất của những công nghệ, tạo sự liên kết giữa không gian vật lý, số và sinh học Thuật ngữ hệ thống ở đây là

“cyber-physical systems” (CPS) Đó là những hệ thống vật lý phỏng sinh học trong không gian điều khiển Thuật ngữ CMCN 4.0 sử dụng chủ yếu ở châu Âu, đặc biệt

là Đức1 Đối với các nước nói tiếng Anh, đặc biệt là Mỹ, thì thuật ngữ hay được dùng là Internet vạn vật (Internet of Things – IoT) hoặc Internet công nghiệp (Industrial Internet)

Có 3 lý do cơ bản đảm bảo rằng sự chuyển dịch này không phải là sự kéo dài của CMCN 3.0 Thay vào đó là sự xuất hiện của CMCN 4.0 và đó là sự khác biệt

cơ bản của cuộc cách mạng này so với phiên bản thứ ba Ba yếu tố đó là tốc độ, qui

mô và tác động hệ thống Thứ nhất, yếu tố tốc độ của sự đột phá trong lần chuyển dịch này là chưa từng có trong lịch sử Khi so sánh với những cuộc cách mạng trước, phiên bản lần thứ tư này tiến hóa tại cấp độ mũ thay vì tuyến tính Thêm nữa, nó mang tính đột phá, vượt khỏi các qui luật của mọi lĩnh vực công nghiệp tại mọi quốc gia Tiếp theo, tác động của nó thể hiện ở cả chiều rộng và chiều sâu Nó thay đổi căn bản toàn bộ các hệ thống sản xuất, quản lý và quản trị trong đời sống kinh tế - xã hội, sản xuất của nhân loại

2 Bản chất và các công nghệ nền tảng trong CMCN 4.0

2.1 Bản chất và các đặc điểm chính

Chúng ta đang tiến vào CMCN 4.0, trong đó công nghệ máy tính và kỹ thuật điều khiển tự động hóa sẽ tích hợp vào nhau theo một phương thức mới Theo đó, các robot sẽ được kết nối từ xa với các hệ thống tính toán, cài đặt các thuật toán học máy để điều khiển sự vận hành của các robot với sự can thiệp tối thiểu từ con người Như vậy CMCN 4.0 gồm những hệ thống thông minh được kết nối với nhau

để tạo ra một chuỗi giá trị số Đây là các hệ thống tích hợp thực và ảo physical systems – CPS) gồm những thành phần vật lý, dữ liệu, CNTT và truyền thông Các hệ thống này sẽ biến đổi những nhà máy sản xuất truyền thống thành những nhà máy thông minh với mục tiêu là các thiết bị máy móc có thể tương tác, nói chuyện với nhau trong khi các sản phẩm và thông tin được xử lý và phân bố trong thời gian tức thời Phương thức sản xuất công nghiệp mới này tạo ra những thay đổi căn bản cho toàn hệ sinh thái công nghiệp

(cyber-Ba xu hướng chính thay đổi cách thức tổ chức và hoạt động của các nhà máy, tổ hợp công nghiệp Đó là:

1 Thuật ngữ CMCN 4.0 do chính phủ Đức đề xuất năm 2006 trong một chiến lược số hóa lĩnh vực sản xuất của quốc gia này tới năm 2020

- Số hóa: Mọi qui trình sản xuất (trong mọi lĩnh vực từ công nghệ cao tới thiết bị công nghiệp) đang được chuyển đổi bởi công nghệ số;

- Công nghiệp hóa: Các doanh nghiệp đã tích hợp công nghệ mới để cải tiến

và phát triển;

- Tối ưu hóa: Những doanh nghiệp hiện đại giờ đây coi việc cải tiến dù những thành phần đơn giản nhất trong qui trình sản xuất cũng tạo ra nhiều cơ hội phát triển mới;

CMCN 4.0 gồm 4 đặc điểm chính, thể hiện năng lực to lớn mà các ngành công nghiệp và khu vực sản xuất có được cho sự thay đổi Đó là:

(1) Sự kết nối các khâu theo chiều dọc qui trình của các hệ thống sản xuất thông minh;

(2) Sự tích hợp các khâu theo chiều ngang thông qua thế hệ mới các chuỗi giá trị toàn cầu;

(3) Hàm lượng kỹ nghệ sâu trong toàn bộ chuỗi giá trị;

(4) Tác động của những công nghệ đột phá;

Thứ nhất, sự kết nối chiều dọc của qui trình sử dụng các hệ thống điều khiển

công nghiệp phỏng sinh học (CPS) cho phép các nhà máy phản ứng một cách nhanh chóng đối với những thay đổi cung cầu trên thị trường và sản phẩm lỗi Các nhà máy thông minh tự tổ chức sản xuất và cho phép tạo ra những sản phẩm theo

sở thích của từng cá nhân Việc này đòi hỏi tích hợp dữ liệu rất nhiều trong quá trình sản xuất Các công nghệ cảm biến thông minh cần thiết để hỗ trợ việc giám sát và hiện thực hóa một tổ chức tự hành Không chỉ đổi mới qui trình sản xuất, CPS cho phép tự tổ chức trong việc quản lý bảo trì và hậu mãi Nguồn lực và sản phẩm hàng hóa được kết nối mạng, trong khi nguyên vật liệu và linh kiện có thể được định vị mọi lúc, mọi nơi Tất cả các khâu sản xuất được ghi lại thành các file Mọi sự bất thường (thay đổi đơn hàng, nhu cầu thị trường, mức độ dao động chất lượng sản phẩm, sản phẩm lỗi…) đều được ghi nhận và xử lý một cách nhanh chóng Do vậy, việc lãng phí thời gian, nguyên vật liệu, nhân công được giảm thiểu

Thứ hai, sự tích hợp theo chiều ngang thông qua một dạng mới của chuỗi giá

trị toàn cầu Uber và Grab là các ví dụ điển hình của mô hình kinh doanh mới thông qua sự tích hợp theo chiều ngang, tạo giá trị mới trong chuỗi giá trị toàn cầu Những mạng sản sinh giá trị mới này là những mạng tối ưu cho phép tích hợp sự

minh bạch và độ linh hoạt cao độ để xử lý nhanh chóng những vấn đề và lỗi sản phẩm, theo sau là sự tối ưu chuỗi giá trị trên qui mô toàn cầu Tương tự như các hệ thống sản xuất được kết nối mạng, những chuỗi giá trị (cấp độ địa phương hay toàn cầu) cung cấp năng lực kết nối qua CPS, từ khâu hậu cần đầu vào như nhà kho, sản xuất, tiếp thị và mua sắm tới các khâu hậu cần đầu ra và dịch vụ hậu mãi Lịch sử sản xuất của từng bộ phận trong sản phẩm được ghi nhận và có thể truy cập bất cứ lúc nào, nơi nào để tạo khả năng truy vết (còn được gọi là ký ức sản phẩm - product memory) Cơ chế này cho phép tính minh bạch và linh hoạt trong toàn chuỗi giá trị - từ mua sắm, tới sản xuất, giao hàng và hậu mãi Ví dụ, với việc định hướng sản phẩm theo sở thích từng khách hàng, việc tinh chỉnh theo từng khách hàng không chỉ thực hiện trong khâu sản xuất mà còn cả phần phát triển, lập đơn hàng, kế hoạch, kết hợp và phân phối sản phẩm Việc này đảm bảo các yếu tố chất lượng, thời gian, rủi ro, giá cả và tính bền vững môi trường được xử lý một cách linh hoạt, theo thời gian thực tại mọi giai đoạn trong chuỗi giá trị

Thứ ba, hàm lượng tri thức/KHCN cao và có tính liên ngành được thể hiện

trên toàn chuỗi giá trị cũng như trên toàn bộ vòng đời của sản phẩm và khách hàng

Kỹ nghệ được áp dụng trơn tru trong giai đoạn thiết kế, phát triển và sản xuất sản phẩm/dịch vụ mới Bản chất của hàm lượng kỹ nghệ thể hiện ở việc dữ liệu và thông tin luôn sẵn có trong mọi giai đoạn trong vòng đời của sản phẩm Việc này cho phép những qui trình mới, linh hoạt hơn thông qua mô hình hóa dữ liệu để xây dựng khuôn mẫu sản phẩm

Thứ tư, tác động của các công nghệ mang tính đột phá là chất xúc tác cho

phép các giải pháp phù hợp sở thích cá nhân, độ linh hoạt và giảm chi phí trong các qui trình sản xuất CMCN 4.0 đòi hỏi các giải pháp tự động hóa với khả năng nhận thức cao và tự hành Công nghệ trí tuệ nhân tạo, robot tiên tiến và cảm biến thông minh có những tiềm năng cho việc tăng tính tự chủ và khả năng phù hợp với sở thích cá nhân Ví dụ, trí tuệ nhân tạo không chỉ giúp các robot vận chuyển hàng hóa trong nhà máy, kho chứa một cách tự hành, tiết kiệm thời gian và chi phí trong quản lý chuỗi cung ứng, tăng độ tin cậy sản xuất hoặc phân tích dữ liệu lớn; mà còn hỗ trợ tìm kiếm những giải pháp thiết kế mới hoặc tăng cường hợp tác người - máy tới thời điểm cung cấp dịch vụ2 Ngoài ra, công nghệ in 3D cũng là ví dụ điển hình cho công nghệ đột phá trong kỹ nghệ sản xuất tăng dần

2 Đây là thời điểm nhân viên phải cung cấp dịch vụ trực tiếp với khách hàng Máy móc không thể tương tác với khách hàng và cung cấp dịch vụ hậu mãi có chất lượng như con người

2.2 Các công nghệ nền tảng và xu thế vận động hiện nay

CMCN 4.0 đang lan tỏa rất nhanh trên thế giới và đã đến Việt Nam Cuộc cách mạng này sẽ ảnh hưởng tới những sẽ chương trình và sáng kiến hợp tác nghiên cứu phát triển KHCN trên toàn cầu Hiện nay, một nhận thức chung coi CMCN 4.0 được xây dựng trên nền tảng của 10 công nghệ lõi - các thành phần cơ bản của cuộc cách mạng công nghiệp Đó là trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence

- AI), robot tự hành (Autonomous Robots), dữ liệu lớn (Big Data), thực tại tăng cường (Augmented Reality), sản xuất tăng/đắp dần (Additive Manufacturing hoặc 3D printing), điện toán đám mây (Cloud Computing), an ninh không gian mạng (Cybersecurity), Internet vạn vật (Internet of Things), tích hợp hệ thống (System Integration) và mô phỏng (Simulation)

1 Trí tuệ nhân tạo (AI): AI đang thay đổi thế giới và sự thay đổi này diễn ra với tốc độ rất nhanh Thế giới đang lo ngại về viễn cảnh máy tính trở nên thông minh đến mức có thể làm tất cả mọi việc tốt hơn và rẻ hơn con người Các chuyên gia dự đoán, chỉ mất khoảng 1 thập kỷ tới, AI sẽ làm tốt hơn con người trong một

số việc như dịch ngôn ngữ (đến năm 2024), viết các bài tập làm văn (đến năm 2026) và lái xe (đến năm 2027) Một số công việc khác AI sẽ còn mất rất nhiều thời gian để cạnh tranh với con người như trong lĩnh vực bán lẻ (đến năm 2031), viết ra một quyển sách bán chạy nhất (đến năm 2049) và bác sĩ phẫu thuật (đến năm 2053) Những dự đoán này có thể không tuyệt đối chính xác về mốc thời gian nhưng cũng không phải không có cơ sở Sự kiện chương trình máy tính AlphaGo của Google chiến thắng trước một trong những kỳ thủ cờ vây xuất sắc nhất thế giới Lee Sedol, người từng 18 lần vô địch thế giới, là một dấu mốc ấn tượng cho sự phát triển của trí tuệ nhân tạo Trận đấu này được so sánh với trận đấu cờ vua lịch

sử giữa Deep Blue của IBM và vua cờ Gary Kasparov năm 1997 Hai chiến thắng của máy tính trên nền tảng trí tuệ nhân tạo được xem là điểm nhấn mang tính biểu tượng cho việc máy tính trở nên thông minh hơn con người trong một số lĩnh vực

cụ thể Thực tế, AlphaGo là chương trình AI có sự khác biệt lớn nhất so với những thành tựu AI trước đây AlphaGo sử dụng mạng nơ-ron nhân tạo và áp dụng phương pháp tự giải quyết vấn đề bằng cách đánh giá, thử nghiệm và rút kinh nghiệm thông qua sự tự học ở mức độ cao;

2 Dữ liệu lớn: Công nghệ dữ liệu lớn liên quan tới việc xử lý khối lượng thông tin khổng lồ để từ đó trích xuất ra được dữ liệu phù hợp nhằm tăng cường khả năng đưa ra quyết dịnh Phần lớn dữ liệu mới xuất hiện từ bây giờ cho tới năm

2020 sẽ được tạo bởi máy tính chứ không phải con người trong quá trình chúng tương tác với nhau Một trong những thách thức lớn nhất của dữ liệu là dung lượng của nó Theo ước tính, trong năm 2016 và 2017, lượng dữ liệu được tạo ra đã vượt quá lượng dữ liệu được con người tạo ra trong hơn 5.000 năm trước đó Thực tế cho thấy là với dung lượng dữ liệu, tri thức được sản sinh với tốc độ và qui mô chóng mặt như hiện nay, kho tri thức, thông tin của nhân loại được tăng gấp đôi sau khoảng 1.5 - 2 năm Quá nhiều dữ liệu sẽ gây khó khăn cực lớn trong việc xác định thông tin phù hợp và xu thế biến thiên dữ liệu phục vụ các phân tích có tính thông minh Để xử lý khó khăn này, dữ liệu lớn và các giải thuật phân tích chúng được áp dụng Những kỹ thuật này xác định hiệu năng của từng cấu phần riêng lẻ cũng như các điều kiện vận hành chúng để ngăn ngừa các sản phẩm lỗi trong tương lai Dạng dữ liệu được tạo ra cũng có nhiều thay đổi, trải dài trên nhiều ngành công nghiệp như công nghệ sinh học, năng lượng, sức khỏe, chế tạo ô tô, khai khoáng, viễn thông, sản xuất… Các nghiên cứu chỉ ra chỉ có khoảng 0,5% lượng dữ liệu được tạo ra thực sự được phân tích để đưa ra các quyết định liên quan đến vận hành thiết bị Do đó, nhu cầu phân tích dữ liệu một cách hiệu quả là rất lớn Trong 1-2 năm trở lại đây, công việc phân tích dữ liệu (data analyst) là ngành nóng hổi nhất và có mức lương đãi ngộ cao nhất tại Mỹ Một số doanh nghiệp lớn trong ngành CNTT chỉ tập trung vào cung cấp các dịch vụ liên quan tới việc xử lý và truyền tải dữ liệu Ví dụ Alphabet – công ty mẹ của Google (với vốn hóa thị trường khoảng 680 tỉ USD – lớn thứ hai thế giới sau Apple) hay Facebook (vốn hóa thị trường khoảng 500 tỉ USD – đứng thứ tư thế giới) đều nắm trong tay bộ dữ liệu về thông tin cá nhân và hành vi người dùng trên khắp thế giới thông qua các dịch vụ

“miễn phí” của họ như email, mạng xã hội, clip trực tuyến… Những dữ liệu này vô cùng hữu ích cho Google và Facebook khi họ sử dụng các phần mềm phân tích dữ liệu lớn, phát hiện hành vi và sở thích của người dùng để từ đó định hướng các quảng cáo liên quan trực tiếp tới mỗi người Không phải ngẫu nhiên mà 2 tập đoàn công nghệ này thay đổi toàn bộ thị trường quảng cáo trên thế giới, chi phối toàn bộ ngành công nghiệp nội dung số hiện nay gây khó khăn cực lớn cho những tập đoàn truyền thông, báo chí, xuất bản cũng như các kênh truyền hình nói chung, truyền hình cáp nói riêng

3 Điện toán đám mây: Các ngành công nghiệp hiện nay đang chuyển dịch sang giải pháp dựa trên các đám mây và xu thế này vẫn tiếp tục Đây là công nghệ nền tảng hỗ trợ các loại dịch vụ từ xa, đánh giá hiệu năng và nhiều lĩnh vực kinh

doanh khác Công nghệ này tiếp tục phát triển mạnh trong giai đoạn tới do ngày càng nhiều dữ liệu lưu trữ và chức năng tính toán trên máy sẽ chọn giải pháp đám mây thay vì các hệ thống tính toán riêng lẻ Tính đến tháng 10/2017, giám đốc điều hành và là nhà sáng lập của Amazon, Jeff Bezos, trở thành người đầu tiên trên thế giới có số tài sản vượt ngưỡng 90 tỉ USD, qua đó vượt Bill Gates trở thành người giàu nhất thế giới Điều đáng nói, công ty Amazon khởi đầu với việc buôn bán sách online nhưng hiện tại công ty này chiếm tới gần 30% thị phần cung cấp dịch

vụ điện toán đám mây toàn cầu (theo sau là Microsoft với khoảng 10% thị phần);

4 Internet vạn vật: Đây là công nghệ quan trọng nhất trong các giải pháp thúc đẩy CMCN 4.0 IoT là hệ thống các thiết bị tính toán, máy cơ khí và số hóa, đối tượng và con người có quan hệ liên kết với nhau Mỗi thực thể sẽ được cấp một định danh (ID – identifier) duy nhất và có năng lực truyền tải dữ liệu trên mạng mà không cần tương tác với con người Ví dụ, loại đồng hồ thông minh (iWatch của Apple) mới xuất hiện trên thị trường đã biến cổ tay của chúng ta thành nơi treo giữ điện thoại thông minh với khả năng nhắn tin, nhận cuộc gọi… Các thiết bị này cũng tạo ra cuộc cách mạng trong lĩnh vực sức khỏe Thị trường thiết bị IoT được ước tính và dự đoán có khoảng 15,4 tỉ thiết bị vào năm 2015 và sẽ đạt 30,7 và 75,4

tỉ thiết bị lần lượt vào các năm 2020 và 2025 Tổng giá trị thị trường này sẽ đạt khoảng 267 tỉ USD vào năm 2020 Lý do đầu tiên dẫn đến sự tăng trưởng ấn tượng

về số lượng và quy mô thị trường IoT là sự xuất hiện của giao thức truyền thông trên mạng Internet mới thế hệ kế tiếp với định dạng địa chỉ IPv6 cho phép một số lượng không giới hạn các thiết bị có thể kết nối với mạng Internet Theo lý thuyết, với dung lượng địa chỉ có được từ IPv6 chia trung bình cho toàn diện tích địa cầu, mỗi cm2 trên trái đất có thể được dùng để chứa hàng trăm tỉ địa chỉ khác nhau cho thiết bị kết nối Internet Trong khi với IPv4, mạng Internet hiện nay chỉ hỗ trợ tối

đa 4 tỉ thiết bị trên toàn thế giới Lý do thứ hai được khởi nguồn từ việc bốn nhà cung cấp dịch vụ và thiết bị mạng lớn nhất là Cisco, IBM, GE và Amazon đều quyết định ủng hộ công nghệ IoT bằng cách thay đổi cấu trúc mạng phù hợp, đơn giản hóa việc nối mạng một cách mạnh mẽ và giảm giá thành thiết bị hạ tầng mạng Lý do cuối cùng nằm ở tiềm năng mà “Công nghiệp Internet” có thể đem lại cho tổng GDP toàn cầu được dự đoán ở mức 10 tới 15 nghìn tỉ USD Cisco cũng đưa ra dự đoán giá trị kinh tế toàn cầu được gia tăng do nền tảng “Internet kết nối vạn vật” lên tới 19 nghìn tỉ USD và là sự gia tăng giá trị lớn nhất do một công nghệ đem lại trong lịch sử loài người;

5 Mô phỏng: Công nghệ mô phỏng các hệ thống cho phép đánh giá nhiều kịch bản khác nhau Qua đó các giải pháp với chi phí hợp lý được phát triển, kiểm tra và thực thi một cách nhanh chóng để giảm chi phí và thời gian đưa sản phẩm vào thị trường CMCN 4.0 đặt ra bài toán phát triển và vận hành các hệ thống thông minh Trong các hệ thống này, các cấu phần sẽ được cải tiến và tối ưu hóa bởi các cấu phần và dịch vụ sẵn có Việc phát triển các sản phẩm này được thực hiện bằng các chuỗi cung ứng ảo cùng với kỹ thuật kết nối mạng và hệ thống sản xuất Khả năng thúc đẩy hệ thống, để có được sự tích hợp số hóa một cách thuận lợi, chính là chìa khóa cho việc thiết kế, sản xuất và vận hành sản phẩm thông minh Do đó, sử dụng các kỹ thuật mô phỏng rất cần thiết để hỗ trợ tăng vòng đời của hệ thống Nhiều khả năng trong tương lai gần, phần lớn các hệ thống mô phỏng sẽ được thực hiện và vận hành ngay trên mạng Internet Một trong những ứng dụng của mô phỏng có thể kể đến Hệ thống mô phỏng trái đất ES (Earth Simulator) được chính phủ Nhật Bản tiến hành phát triển và sử dụng Hệ thống này được vận hành dựa trên một hệ thống các siêu máy tính cùng chạy song song để

mô phỏng các mô hình khí hậu toàn cầu nhằm đánh giá tác động của biến đổi khí hậu và các vấn đề khác trong lĩnh vự vật lý địa cầu Hệ thống máy tính sử dụng cho

ES từng là siêu máy tính có tốc độ nhanh nhất thế giới trong khoảng thời gian 2002

- 2004 Gần đây, các nhà nghiên cứu thuộc đại học Zurich đã xây dựng và phát triển một chương trình mô phỏng về vũ trụ lớn nhất từ trước tới nay để tìm ra lời giải cho các vấn đề liên quan tới vật chất tối (là loại vật chất cơ bản tạo nên mọi vật chất khác trong vũ trụ) Vũ trụ được mô phỏng chứa tới 25 tỉ thiên hà ảo Chương trình mô phỏng được bắt đầu với 2 nghìn tỉ hạt vật chất tối và cách thức chúng kết hợp với nhau trong vũ trụ giả lập Mô hình vũ trụ giả lập này sẽ được sử dụng cho tàu vũ trụ Euclid, sẽ được phóng vào năm 2020 để chụp ảnh hàng tỉ thiên

hà và đo độ lệch của ánh sáng gây ra bởi lực hấp dẫn của chất tối Chương trình mô phỏng giúp phác thảo nên các thông tin có thể được Euclid thu thập được, giúp các nhà khoa học có hình dung và chuẩn bị trước cho các sự kiện sẽ diễn ra;

6 Robot tự hành được dùng trong việc tự động hóa sản xuất trên nhiều lĩnh vực khác nhau và dựa trên tính kết nối do IoT mang lại IoT cho phép các thiết bị công nghiệp và máy tính nói chuyện được với nhau Vật liệu có thể được vận chuyển trên toàn bộ mặt sàn nhà máy bởi các robot tự hành khi chúng tự tránh vật cản, phối hợp theo từng tổ vận chuyển và xác định vị trí bốc dỡ hàng hóa theo thời gian thực Thông qua máy chủ trung tâm, các robot có thể được điều phối một cách

thông minh và tự động hóa công việc với cấp độ chưa từng có trong lịch sử Một trong những ví dụ về robot tự hành là máy bay không người lái (Unmanned Aerial Vehicle - UAV) UAV là loại máy bay có thể được vận hành mà không cần đến phi công ngồi trong khoang lái UAV được sử dụng trong các nhiệm vụ có khả năng gây nguy hiểm lớn cho con người Gần đây UAV đã được khai thác cho các ứng dụng trong lĩnh vực thương mại, khoa học, giải trí, nông nghiệp… UAV được phát triển và dùng nhiều cho các mục đích dân sự Dự án về xe hơi tự hành của công ty Tesla gần đây cũng có những tiến bộ đáng kể Xe tự hành Tesla được phát triển có tám chiếc camera đặt quanh thân xe cho phép quan sát được 360 độ với tầm nhìn khoảng 250m Ngoài ra, Tesla còn trang bị một cảm biến sóng radar, 12 cảm biến siêu âm và bộ xử lý đồ họa Titan của hãng Nvidia cho hệ thống tính toán của xe nhằm tăng cường khả năng xử lý thông tin Nước Nga cũng không nằm ngoài cuộc đua về công nghệ robot tự hành với việc triển khai các dự án nghiên cứu và phát triển chiến binh robot Mục đích tạo ra chiến binh robot là nhằm thay thế quân đội trên chiến trường hay triển khai trong các tình huống khẩn cấp có nguy cơ gây nổ, chất phóng xạ hay các điều kiện mà quân đội khó tác chiến Trong cuộc chạy đua

vũ trang về chiến binh robot, ngoài Nga còn có thể kể đến hai siêu cường nữa là Trung Quốc và Mỹ;

7 Thực tại tăng cường: Đây là công nghệ cho phép con người tích hợp và tương tác với các hệ thống một cách hiệu quả thông qua thông tin thời gian thực

Ví dụ, công nhân trong nhà máy có thể được đào tạo với công nghệ mô phỏng và cận cảnh 3D về trang thiết bị, cơ sở vật chất của nhà máy Tháng 4 năm 2013, Google đã trình làng một sản phẩm trông giống như kính mắt nhưng có khả năng hiển thị thông tin như một chiếc điện thoại di động Người dùng không cần dùng tay mà có thể giao tiếp, đưa ra lệnh điều khiển tới thiết bị được gọi là Google Glass này bằng giọng nói Google Glass được tích hợp chức năng chụp ảnh và quay video có độ phân giải cao Một sản phẩm thực tại tăng cường khác được Microsoft phát triển là kính thực tế ảo HoloLens HoloLens cho phép người dùng nhìn thấy, đặt các hình ảnh ảo lên không gian và tương tác trực tiếp với chúng nhằm tăng cường trải nghiệm sử dụng Thiết bị này còn cho phép trình chiếu các vật thể ba chiều lên bức tường hay đồ đạc Tính năng này đang được phát triển để có thể áp dụng cho điện thoại thông minh hay máy tính HoloLens hoạt động dựa trên những

cơ chế đặc biệt nhằm định hình môi trường xung quanh và chuyển động của cơ thể Kính thực tế ảo này có một loạt các cảm biến để nhận dạng cử chỉ ngón tay và sử

dụng thông tin này để tạo ra những hình ảnh mà người dùng quan sát được Camera cũng đóng vai trò xác định vị trí của vật thể để vi xử lý thực hiện chức năng “ghi đè” hình ảnh ảo lên thế giới thực và hiển thị lên màn hình của kính Chức năng này cho phép người dùng tương tác trực tiếp với hình ảnh quan sát được;

8 An ninh mạng trở thành một yêu cầu tối quan trọng khi con người chuyển

từ các hệ thống đóng sang các hệ thống dựa trên công nghệ kết nối như IoT và điện toán đám mây An toàn bảo mật thông tin và độ tin cậy của hệ thống đảm bảo sự thành công của một qui trình sản xuất hiện đại được số hóa, tận dụng tất cả tính ưu việt của môi trường kết nối Ngày 29 tháng 7 năm 2016, các hệ thống màn hình hiển thị thông tin chuyến bay tại khu vực làm thủ tục chuyến bay của một số sân bay quốc tế bao gồm cả Nội Bài và Tân Sơn Nhất đã bị tin tặc tấn công Các màn hình của sân bay bị chèn những nội dung và hình ảnh xúc phạm Việt Nam và Phillipines, xuyên tạc các nội dung về biển Đông Hệ thống phát thanh của sân bay cũng phát đi những thông điệp tương tự Đồng thời website của Vietnam Airlines cũng bị thâm nhập và lấy đi hơn 400.000 dữ liệu hành khách đi máy bay Cuộc tấn công website và hệ thống thông tin sân bay này được đánh giá là lớn nhất từ trước đến nay vào hệ thống thông tin hàng không của Việt Nam Trên thế giới, các cuộc tấn công mạng diễn ra thường xuyên, có thể kể đến cuộc tấn công mạng thông qua APT (Advanced Persistent Threat) bị các cơ quan an ninh của Mỹ cho là xuất phát

từ Trung Quốc tấn công vào hệ thống quản lý nhân sự quốc gia Mỹ năm 2016 Hoặc gần đây hơn là giới tin tặc (bị nghi ngờ là do nhóm APT28 với tên gọi Fancy Bear và APT29 với tên gọi Cozy Bear của Nga) đã sử dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo làm ngập lụt các diễn đàn xã hội như Facebook và Twitter với các bài viết bóp méo thông tin, cộng với việc cố ý làm rò rỉ email của bà Hillary Clinton thông qua Wikileak gây ảnh hưởng kết quả bầu cử tổng thống Mỹ;

9 Tích hợp hệ thống: Hầu hết các hệ thống hiện nay đang tự động hóa một cách riêng biệt và gặp khó khăn trong tương tác với nhau Các tiêu chuẩn kỹ thuật

và kiến trúc mở hỗ trợ sự thuận lợi trong trao đổi thông tin tới cả tổ chức và cá nhân Các ngôn ngữ tiêu chuẩn chung phục vụ quá trình tương tác, trao đổi dữ liệu… cần được xây dựng hỗ trợ quá trình tích hợp hệ thống;

10 Sản xuất tăng dần (hay công nghệ in 3D) tiếp tục có vai trò quan trọng cho những ứng dụng lô nhỏ hoặc sản phẩm tùy biến theo sở thích từng cá nhân Kỹ

thuật này được dùng trực tiếp với khách hàng và nhà cung cấp để cải tiến thiết kế, tăng hiệu quả, độ linh hoạt và giá thành;

So với CMCN 3.0, những ngành công nghiệp truyền thống được dự báo những cấp độ tích hợp chưa từng có giữa các hệ thống thông tin, truyền thông, cơ khí, công nghiệp như:

- Các bộ cảm biến thông minh tích hợp cùng nhau trong hệ thống IoT công nghiệp, cho phép thu thập dữ liệu thời gian thực trong quá trình sản xuất;

- Mạng băng rộng hiện diện khắp nơi, cho phép trao đổi dung lượng lớn dữ liệu giữa con người, máy móc và những cơ sở sản xuất;

- Điện toán đám mây cho phép lưu trữ thông tin dữ liệu và tính sẵn sàng của chúng tại bất cứ nơi đâu, thời điểm nào;

- Kỹ thuật phân tích dữ liệu lớn đảm bảo việc xử lý mang tính cộng tác trên những khối dữ liệu khổng lồ;

Có thể nói rằng CMCN 4.0 là sự hội tụ của các công nghệ số mang tính đột phá, làm thay đổi lĩnh vực sản xuất ngoài sức tưởng tượng, thúc đẩy bởi dung lượng dữ liệu khổng lồ, sự tích hợp và tính kết nối giữa các hệ thống, sự xuất hiện của những kỹ thuật phân tích dữ liệu và năng lực xử lý bí quyết/tình báo doanh nghiệp tiên tiến, các phương pháp học máy, sự cải tiến truyền tải mệnh lệnh dưới dạng số vào thế giới thực

3 Tác động của CMCN 4.0

CMCN 4.0 sẽ có những ảnh hưởng căn bản lên từng quốc gia, từng tổ chức/doanh nghiệp và mỗi người dân Mức độ tác động sẽ tùy thuộc vào năng lực thích nghi của mỗi quốc gia đối với làn sóng công nghệ do cuộc cách mạng này mang lại Các ảnh hưởng kinh tế - xã hội chính tóm lược như sau

Thứ nhất, khả năng lớn có sự phân cực trong lực lượng lao động (labor

polarization) Khi yêu cầu công việc đòi hỏi mức độ tự động hóa và kết nối cao sẽ dẫn đến việc tăng năng suất lao động tại những dạng công việc của thời đại hiện nay hoặc tạo ra những công việc hoàn toàn mới Cuộc cách mạng này sẽ làm dịch chuyển lực lượng lao động theo hướng nâng cao chất lượng và trình độ nhân lực

Thứ hai, liên quan tới phân phối thu nhập sẽ ngày càng doãn ra giữa thiểu số

ở tốp trên so với phần lớn lực lượng lao động Sự phân cực lực lượng lao động trong giai đoạn trước mắt cùng với khoảng cách thu nhập tăng nhanh sẽ dẫn đến phần lớn lợi ích và sự thịnh vượng sẽ được chuyển cho một nhóm thiểu số ở tốp