Cách mạng công nghiệp 4.0 - Hoàng Xuân Thảo

4 TẠP CHÍ KHOA HỌC QUẢN LÝ VÀ CÔNG NGHỆ GS. TS. Hoàng Xuân Thảo Trường Đại học Kinh doanh và Công nghệ Hà Nội Email: thaohx@hubt.edu.vn “Cách mạng công nghiệp 4.0” (đôi khi gọi tắt là cách mạng 4.0 hoặc công nghiệp 4.0) đang diễn ra trên phạm vi toàn cầu, mang đến cơ hội thay đổi bản chất các nền kinh tế, nhưng cũng chứa đựng những thách thức to lớn. Khái niệm “cách mạng công nghiệp 4.0” được nhắc đến nhiều trên truyền thông, cùng với nó là những hy vọng về cuộc “lột xác” của các doanh nghiệp tại Việt Nam khi nắm bắt được làn sóng này. Vậy cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 có những đặc trưng cơ bản nào? Từ khóa: cách mạng 4.0, ảo - thực, điện toán đám mây The "4.0 Industrial Revolution " (sometimes referred to as Revolution 4.0 or Industry 4.0) is taking place globally, offering the opportunity to change the nature of the economy, but also containing big challenges. The concept of "4.0 industrial revolution" is mentioned in the media, along with the hope of the "fundamental change" of businesses in Vietnam when catching this wave. So what are the basic characteristics of the 4.0 industrial revolution? Keywords: Industrial Revolution, Industrial Revolution 4.0, features of revolutionary industrial 4.0 Ngày tòa soạn nhận được bài báo: 14/01/2018 Ngày phản biện đánh giá: 20/02/2018 Ngày bài báo được duyệt đăng: 20/03/2018 Theo một báo cáo của chính phủ Đức, thì công nghiệp 4.0 (Industrie 4.0) là “sự kết nối các hệ thống thông minh vào một cơ sở sản xuất, tạo ra sự giao thoa giữa trí tuệ con người và trí tuệ nhân tạo, trên nền tảng của kỹ thuật số, nhằm nâng cao năng lực sản xuất một cách đột biến”. Còn trên nhiều diễn đàn khác, người ta lại mô tả cách mạng 4.0 (the Industrial revolution 4.0) như là lịch sử phát triển tuần tự của các nền công nghiệp: cách mạng công nghiệp lần thứ nhất (với đặc trưng sử dụng năng lượng hơi nước để cơ giới hóa sản xuất), lần thứ hai (với đặc trưng ứng dụng điện năng), lần thứ ba (với đặc trưng sử dụng điện tử và công nghệ thông tin) để tự động hóa sản xuất. Còn đặc trưng của cách mạng công nghiệp lần lần thứ tư này là tiếp nối từ cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba, là sự giao thoa giữa các công nghệ, mà đỉnh cao là kỹ thuật số, trong đó có công nghệ ảo giao thoa với thực, trí tuệ nhân tạo và truyền thông trên nền internet kết nối vạn vật. So sánh với các cuộc cách mạng công nghiệp trước đây, cách mạng 4.0 CÁCH MẠNG CÔNG NGHIỆP 4.0 THE 4.0 INDUSTRIAL REVOLUTION 5TẠP CHÍ KHOA HỌC QUẢN LÝ VÀ CÔNG NGHỆ tiến triển theo hàm mũ chứ không theo cấp số cộng, số nhân thông thường. Ngoài ra, nó đang dần xoá sổ hầu hết các ngành công nghiệp ở các quốc gia về cung cách sản xuất và quản trị. 1. Số hoá toàn bộ nền kinh tế Mọi đối tượng trên thế giới muốn xử lý được bằng máy tính đều phải coi chúng là dữ liệu và quy về bốn loại: dữ liệu số, dữ liệu văn bản, dữ liệu ảnh và dữ liệu âm thanh. Bốn loại dữ liệu đó được lưu trong bộ nhớ dưới dạng hai trạng thái mà ta hay gọi là 0 và 1, giống như ra phố thấy hằng hà sa số các biển hiệu, nhưng suy cho cùng, cũng từ tổ hợp hai trạng thái sáng hoặc tối của bóng đèn. Công nghệ sản xuất ra bộ nhớ để lưu trữ thông tin về hai trang thái trên đạt đến trình độ tuyệt tác. Ghi được một trạng thái gói là 1 bit (ký hiệu là 1b). 8 bit ghi được một ký tự như chữ A, chữ B,... gọi là 1 byte (ký hiệu là 1B), 1.024B (theo hệ thập phân là 1.000B) gọi là một kilobyte (KB),1.000 KB là 1 megabyte (MB), 1.000 MB là 1 gigabyte (GB), 1.000 GB là một terabyte (TB), 1.000 TB là 1 petabyte (PB), v.v. Môt điện thoai iPhone có bộ nhớ 256GB=256.000.000.000B có thể ghi được 1.864.367 truyện Kiều, nếu đem số truyện Kiều này chồng lên nhau, sẽ có độ cao gần 50km. Nghĩa là một thư viện lớn nhất của chúng ta có thế ghi vào bộ nhớ của một điện thoại. Siêu máy tính Sunway TaihuLight trang bị đến 1,3PB bộ nhớ RAM (ghi được hơn 800 tỉ truyện Kiều và tốc độ đạt 124,5 triệu tỉ phép tính/giây), trở thành hệ thống đầu tiên của nhân loại có bộ nhớ và tốc độ xử lý lớn nhất thế giới. Dữ liệu, khi đã số hoá, có tốc độ xử lý và truyền tải trong dây dẫn hoặc sóng điện từ vô cùng lớn. Nó là nền tảng cho công nghệ Internet, công nghệ truyền hình số, truyền thanh số, đào tạo số (Elearning), chính phủ số (chính phủ điện tử ), thương mại số, hải quan số và mọi công nghệ số khác. 2. Giao thoa giữa ảo và thực Một công cụ hay một quy trình hoạt động nào đó, trong điều kiện cách mạng 4.0, được giao thoa giữa phần ảo (phần mềm) và phần thực (đó là phương tiện và con người). Để làm rõ vấn đề này, hãy quan sát các ví dụ sau. a) Tạo ra các đồ dùng - Khi ta dùng điện thoại Smart Phone để chụp ảnh, thì máy ảnh đó thực chất là ảo (phần mềm) và có “giao thoa” với một số phần thực, như ống kính, màn hình, của điện thoại; nếu không thích “máy ảnh đó”, ta có thể tải máy ảnh khác, ví dụ như máy ảnh 360 chẳng hạn, trên mây (trên internet) về; - Tương tự như vậy, có hàng nghìn, hàng vạn đồ dùng ảo khác nằm trên mây, khi cần, ta có thể tải về để sử dụng: máy tính bỏ túi ảo, đồng hồ ảo, la bàn ảo, đèn pin ảo, bàn phím ảo, piano ảo, lịch ảo, sách, báo chí ảo, v.v. - Máy in 3D có thể in ra (tạo ra) một hình thể ba chiều và ta có thể cầm nắm được. Để hiểu được điều này, hãy quan sát qua máy in đang dùng hàng ngày. Giả sử muốn in ra giấy chữ “HUBT”, trước hết, nhờ phần mềm WORD, ta gõ chữ HUBT lên màn hình theo kích cỡ và màu sắc ta chọn. Ta phát lệnh in và máy in sẽ căn cứ vào chữ HUBT ảo đó “bôi” một lớp mực lên giấy đúng như chữ ảo HUBT trên màn hình. Có thể thay thế mực in bằng một dung dịch “đặc sền sệt” được không? Với máy in 3D, một ảnh 3D được tạo ra trên màn hình để làm mẫu. Phần mềm cắt khối đó thành n lớp theo chiều cao của hình 3D đó từ dưới lên trên, hoặc ngược lại. Máy in sẽ “đắp từng lớp một” (từ dưới lên trên hoặc từ trên xuống), cho đến lớp thứ n thì xong. Sản phẩm cuối cùng là 6 TẠP CHÍ KHOA HỌC QUẢN LÝ VÀ CÔNG NGHỆ một khối ba chiều! “Mực in” có thể là dung dịch nhựa, dung dịch kim loại, bê tông, v.v. Tóm lại, ta có thể “in” ra một ô tô, một ngôi nhà,... thực sự. Công nghệ thật là khủng! b) Tạo ra một quy trình hoạt động Ảo giao thoa với thực còn là công nghệ chính để tạo ra một quy trình hoạt động của xã hội. Hãy quan sát một vài ví dụ sau. Doanh nghiệp ảo. Hãng taxi, như Uber hay Grab thuộc loại lớn nhất thế giới, nhưng không có một chiếc xe nào. Nòng cốt của hãng là phần mềm online dùng để liên kết với những người có ô tô muốn tham gia chở khách và khách hàng, tạo nên một logic trong cái gọi là “hãng taxi”. Nó tối ưu hóa quy trình hoạt động chở khách (người có ô tô phải ở gần người có nhu cầu đi tại thời điểm gọi). Phần mềm dựa trên cơ sở dữ liệu về đường phố xác định đường đi tối ưu đến địa điểm đón khách, đồng thời chuyển phần trăm lệ phí cho hãng và các quy định khác của hãng. Cung cách tổ chức theo “ảo- thực” này phá vỡ cung cách tổ chức truyền thống và ra đời hàng nghìn loại doanh nghiệp khác theo logic đó. Thương mại điện tử là hình thức mua và bán qua mạng: các hành động mua, bán, chọn hàng, thanh toán đều là ảo (do phần mềm chịu trách nhiệm), còn chở hàng đến cho người mua là thực. Trang web alibaba.com, amazon.com... là chuẩn mực cho sự giao thoa giữa ảo và thực. Hoạt động đào tạo ảo. Theo tài liệu của Đức, thì trong đào tạo một phi công quân sự, phần ảo chiếm tới 80%: phi công tập luyện trong một sa bàn ảo được cấu trúc giống như môi trường thực bởi phần mềm. Cũng đủ nút nọ, nút kia; cũng nhào lộn, ngắm, bắn,... Chừng nào thuần thục trong môi trường ảo, thì chuyển sang môi trường thực, nghĩa là tập trên máy bay thực. Phương thức đào tạo Elearning cũng là ảo giao thoa với thực, nhưng ảo chiếm trên 90%. Ngoài ra còn vô vàn quy trình hoạt động khác, như chính phủ điện tử, trường học điện tử, y học điện tử, hải quan điện tử, ngân hàng điện tử, chứng khoán điện tử, c) Điện toán đám mây Điện toán đám mây (cloud computing) là một thuật ngữ mang tính ẩn dụ: “điện toán” được hiểu là tin học, còn “đám mây” được hiểu là Internet (dạng dây, không dây như 3G, 4G và 5G). Như đã biết, để tổ chức tính toán tai một cơ sở nào đó, ta phải trang bị ba thứ: một là, máy tính; hai là, hệ điều hành và, ba là, phần mềm (mua hoặc tự thiết kế). Một ví dụ đơn giản: muốn tính lương cho cơ quan, phải có máy tính, hệ điều hành Windows và phần mềm Excel. Nếu không trang bị ba thứ đó, ta có thể tổ chức tính toán được không? Trong thời đại Internet, tất nhiên là được: dùng “điện toán đám mây”. Vậy điện toán đám mây là gì? Đó là một dịch vụ tin học (điện toán) trên mạng Internet (mây) cho thuê bốn thứ: máy chủ trên mạng – Infrastructure as a service (IaaS), hệ điều hành và cơ sở dữ liệu – Platform as a Service (PaaS), phần mềm – Software as a Service (SaaS) và không gian lưu trữ – Memory as a Service (MaaS). Việc thuê dịch vụ trên có bốn điều lợi: rẻ hơn mua sắm, không cần lực lượng quản trị máy chủ và hệ thống mạng, không lo kỳ hạn (khoảng ba năm) phải thanh lý phần cứng và nâng cấp phần mềm, và ra đời một công nghệ mới là “điện toán di động” – nghĩa là ta có thể tính toán bất cứ ở đâu, miễn là có laptop, máy tính bảng hoặc smartphone. GS. H. Richter nói: “Điện toán đám mây là thành tố rất nặng ký trong thời đại 4.0”. d) Blockchain Trong làn sóng cách mạng công nghiệp 4.0, blockchain (chuỗi khối) được xem là một công nghệ “chìa khóa” cho chuyển đổi số và xây dựng nền tảng công nghệ thông tin tương lai. 7TẠP CHÍ KHOA HỌC QUẢN LÝ VÀ CÔNG NGHỆ Vậy blockchain là gì? Xưa nay một cơ sở dữ liệu (CSDL) thường để trong một máy chủ cụ thể trên mạng internet và chỉ có thành viên quản trị máy chủ đó mới truy xuất được CSDL ấy. Nếu CSDL đó bị đánh sập thì toàn bộ CSDL đó bị mất và hậu quả thật khôn lường. Nếu CSDL đó để trên nhiều máy chủ và mỗi khi cập nhật CSDL tại một máy chủ thì CSDL ấy ở các máy chủ khác được “đánh động” và có thể cập nhật theo (nếu “cùng chấp thuận”). Mỗi khi CSDL của một máy nào đó đị đánh sập thì những máy khác vẫn còn và vì vậy sẽ không bao giờ xẩy ra hiểm họa, trừ khi “trái đất nổ tung” và toàn bộ internet bị tiêu hủy. Blockchain được hiểu na ná như là “một CSDL không để tập trung mà phân tán ở mọi máy chủ tham gia mạng”. Người ta còn dùng cụm từ “sổ cái số”. Sổ cái số được ghi thành khối giao dịch như là các mắt xích của một sợi xích. Chẳng hạn, nhờ blockchain mà đồng tiền điện tử và các hoạt động khác được tiến hành một cách dễ dàng và xác thực. Blockchain hỗ trợ giao dịch thanh toán trực tiếp giữa bên bán và bên mua, không cần sự can thiệp và xác thực của ngân hàng, mà chỉ cần xác thực của các máy tính tham gia trên hệ thống. Hiểu nôm na là tiền điện tử, như bitcoin chẳng hạn, là cá, còn blockchain là nước: cá bơi trong nước và nước biết được cá “đi đâu về đâu”, “to nhỏ” ra sao, Công nghệ blockchain còn là nền tảng của nhiều ứng dụng khác trong công nghiệp 4.0. 3. Trí tuệ nhân tạo Ngày nay người máy (robot) đã trở nên rất thông dụng trong sản xuất, dịch vụ và nhiều hoạt động khác. Hạt nhân cơ bản nhất của người máy là phần mềm trí tuệ nhân tạo, hay trí thông minh nhân tạo, (tiếng Anh: artificial intelligence, hay machine intelligence, viết tắt là AI) được cài trong người máy và người máy sẽ hoạt động theo logic của sản phẩm AI đó. Người lái xe ô tô trên đường phải làm chủ được tay lái, không để xẩy ra tai nạn giao thông, đi đúng luật,... và thế là ô tô không người lái ra đời, bởi nó “học được” trí tuệ của người lái xe đó. GS. H. Richter khẳng định: “Trí tuệ nhân tạo đang giúp định dạng lại thế giới theo một logic khác”, còn GS. Stephen Hawking thì tỏ ra lo sợ AI sẽ là hiểm hoạ cho loài người, tức là có thể 8 TẠP CHÍ KHOA HỌC QUẢN LÝ VÀ CÔNG NGHỆ một ngày nào đó máy móc sẽ kiểm soát con người. Elon Musk lại nghĩ đến nguy cơ AI không được kiểm soát. Thấy được ý nghĩa to lớn của trí tuệ nhân tạo, các hãng lớn, như Google, Facebook, Amazon, IBM, Microsoft, đang đầu tư rất mạnh trong lĩnh vực này. Họ tạo ra một diễn đàn mở về trí tuệ nhân tạo, nơi những người quan tâm có thể trao đổi, thảo luận, đồng thời tăng cường sự hiểu biết của cộng đồng về nó. Các sản phẩm trí tuệ nhân tạo ra đời tạo ra bộ mặt mới cho hàng loạt các hoạt động đa dạng của nền kinh tế. Google đã xây dựng dự án trí tuệ nhân tạo cho hệ thống tàu điện ngầm London, truy vấn các thông tin nhằm giải quyết các sự cố phát sinh và cũng đã hoàn thiện hệ thống học máy TensorFlow. Cơ chế này ứng dụng trong nhận dạng thoại, hình ảnh và dịch thuật; có cơ chế như hoạt động của não người. Facebook dùng AI giúp người khiếm thị có thể “nhìn thấy” ảnh qua một ứng dụng trên iOS. Công nghệ này dùng để tạo các bản đồ dân số và khách hàng lướt web trên toàn thế giới. Ngoài ra Facebook còn dùng AI để nghiên cứu hành vi người dùng, nhận dạng khuôn mặt, giúp xác định danh tính của người trong ảnh đăng trên mạng xã hội. Apple tập trung vào công nghệ nhận diện khuôn mặt và phản ứng của khách hàng và nhân dạng giọng nói của họ, cho phép người lái xe có thể bật hoặc tắt những chức năng nhất định trên xe bằng tiếng nói. Microsoft có dự án phân tích hành vi người dùng thông qua giọng nói, biểu cảm và khuôn mặt. AI của Microsoft cung cấp khả năng dịch thuật theo thời gian thực các ngôn ngữ chính và đang hỗ trợ thêm nhiều ngôn ngữ khác trong thời gian tới. Khả năng dịch thuật mạnh mẽ của các phần mềm là nhờ AI. Ngoài ra, hệ thống dịch thuật này có khả năng nhận dạng giọng nói người dùng và chuyển sang chữ viết (text) khi người 9TẠP CHÍ KHOA HỌC QUẢN LÝ VÀ CÔNG NGHỆ Bản chất của mọi sự hoạt động xã hội cũng như sản xuất, suy cho cùng, là “nắm bắt thông tin”, “xử lý thông tin” để “điều khiển” chúng. Một máy chủ cách xa hàng vạn dặm, nếu không kết nối Internet thì làm sao ta thuê và điều khiển được nó trong “điện toán đám mây”? Nói một cách tổng quát, một vật A có kết nối Internet thì dù có cách xa bao nhiêu đi nữa, ta vẫn có thể làm được các điều sau: một là, tuyền thông tin cho nó; hai là, nắm bắt thông tin từ nó để xử lý và, ba là, điều khiển nó theo ý muốn của ta. Một ví dụ cho thấy người dùng đã nhanh chóng thích nghi với IoT chính là các thiết bị đeo, các thiết bị này giúp con người theo dõi mọi thứ như ngủ nghỉ, tình trạng bệnh tât, điều khiển bệnh nhân từ xa, khám bệnh từ xa, Các doanh nghiệp bắt đầu áp dụng công nghệ IoT vào các cảm biến thu thập dữ liệu, kết nối giữa máy móc với con người, cũng như giữa máy móc với nhau, tạo nên một hệ thống truyền thông khép kín. Ngoài ra, thông dùng nói. IBM sử dụng AI để phân tích ý nghĩa ẩn sau các bức ảnh, video, tin nhắn và lời thoại. IBM đang phát triển một ứng dụng trợ giảng giúp soạn ra bài học dựa trên tài liệu được cung cấp. 4. Internet kết nối vạn vật Internet kết nối vạn vật, hay Internet vạn vật, hay cụ thể hơn là Mạng lưới vạn vật kết nối Internet, hoặc Mạng lưới thiết bị kết nối Internet (tiếng Anh: Internet of Things, viết tắt là IoT) là gì và tại sao lại là một trong các yếu tố đặc trưng cơ bản của nền công nghiệp 4.0? Như đã biết, máy tính kết nối được với Internet, sau đó là Smartphone và hiện tại là một số dòng tivi cũng đã kết nối với Internet. Thế còn ô tô, máy bay, tàu hỏa, du thuyền, nhà máy, ngôi nhà, con người thực, người máy, gia súc, cây cối, tủ lạnh, bàn ghế,... thì sao? Nhân loại đang hướng tới kết nối “tất tần tật” những thứ cần phải kết nối. Làm như thế có lợi gì?. 10 TẠP CHÍ KHOA HỌC QUẢN LÝ VÀ CÔNG NGHỆ tin phải truyền ngay tức khắc đến với từng người, do đó, các trang mạng xã hội đã thực sự làm cho Internet có bộ mặt mới. Facebook được xem là mạng xã hội phổ biến nhất trên thế giới ảo với trên hai tỷ người dùng. Nó là loại hình mạng xã hội chia sẻ hình ảnh, video, tin nhắn, v.v., tích hợp đa ngôn ngữ, giúp mọi người trên thế giới truyền và chia sẻ thông tin cho nhau. 5. Vài lời kết luận Báo chí nói về nền công nghiệp 4.0 rất đa dạng và đa chiều. Có bài báo nói về công nghệ nano, di truyền, là đặc trưng cơ bản của cách mạng 4.0. Tôi nghĩ không phải vậy. Trở lại câu chuyện lịch sử phát triển của các nền công nghiệp: Đặc trưng của 1.0 là “sức mạnh của hơi nước”, 2.0 là “sức mạnh của điện”, 3.0 là “sức mạnh của điện tử và tin học”. Còn của 4.0 là “sức mạnh của công nghệ số”, trong đó có bốn cái chủ đạo: số hóa và công nghệ số hóa, công nghệ ảo giao thoa với thực, công nghệ trí tuệ nhân tạo, và công nghệ Internet kết nối vạn vật. Còn nano hay những thứ khác chỉ là nhở công nghệ số mới có thôi. Các báo trên thế giới, đặc biệt là truyền thông của Công hòa Liên bang Đức, đều tập trung vào bốn công nghệ đó. Các báo cũng đặc biệt nhấn mạnh tới chủ đề “Cải cách giáo dục đại học trong thời đại nền công nghiệp 4.0”. Ý chủ đạo của các tờ báo uy tín và các cuộc hội thảo về chủ đề này đều tập trung vào năm ý tưởng sau: 1) Trang bị máy móc và cách thức tổ chức sao cho sinh viên và giảng viên dễ dàng tiếp cận được với những thứ ảo trên mây, hơn là thuyết trình đơn thuần theo cung cách truyền thống. 2) Tổ chức tập huấn cho các giảng viên về cung cách tổ chức đào tạo ảo trên nền những công nghệ: điện toán đám mây, blockchain, dữ liệu lớn (Big Data) và làm quen với kinh doanh trên môi trường ảo. 3) Khảo thí và kiểm định chất lượng đại học trên nền tảng công nghệ thông tin. 4) Định hình các ý tưởng khởi nghiệp khi sinh viên còn ngồi trên ghế nhà trường. 5) Tổ chức để giảng viên và sinh viên tham gia nghiên cứu khoa học trên nền tảng liên kết giữa doanh nghiệp và nhà trường. Tài liệu tham khảo 1. Bit, byte và những khái niệm cơ bản | Tinhte.vn. https://tinhte.vn › Diễn đàn › Khoa học công nghệ › Khoa học. 2. Blockchain . Wikipedia tiếng Việt. https://vi.wikipedia.org/wiki/Blockchain. 3. Công nghệ Blockchain là gì? VnEconomy. vneconomy.vn/cong-nghe-blockchain-la- gi-20171212122328932.htm. 4. Trí tuệ nhân tạo . Wikipedia tiếng Việt. https://vi.wikipedia.org/wiki/Trí_tuệ_nhân_tạo. 5. Internet Vạn Vật.– Wikipedia tiếng Việt. https://vi.wikipedia.org/wiki/Internet_Vạn_Vật. 6. Dữ liệu lớn. Wikipedia tiếng Việt. https://vi.wikipedia.org/wiki/Dữ_liệu_lớn.