Cyber Physical Systems Là Gì, Hiểu Và Đi Trong Cách Mạng Công Nghiệp Lần Thứ Tư

Thời gian qua câu truyện “ công nghiệp 4.0 ” hay “ cách mạng công nghiệp lần thứ tư ”, viết tắt là CMCN4, được nói nhiều ở nước ta, thậm chí còn nghe thấy ở ta còn nhiều hơn ở những nước tăng trưởng. Nhưng có vẻ như mới có những bài viết từcác phóng viênbáo đài và chỉ huy về công nghiệp 4.0 từ những nhà chỉ huy, những người quản trị … và còn ít lời nói từ những người làm khoa học và công nghệ tiên tiến ( KH&CN ), những người không ít hiểu về nền tảng của cuộc cách mạng công nghiệp này .Bạn đang xem : Cyber physical systems là gì
*

Cách mạng công nghiệp lần thứ tư là gì?

Cách mạng công nghiệp khởi 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 biến hóa về thực chất của sản xuấtvà sự biến hóa này được tạo ra bởi cácđột phá của khoa học và công nghệ tiên tiến. 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 đổi khác từsản xuất chân tay đến sản xuất cơ khí do ý tưởng 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 quốc tế lần thứ nhất xảy ra, với đổi khác từ sản xuất đơn lẻ sangsản xuất hàng loạt bằngmáy móc chạy vớinăng lượng điện. Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba diễn ra từ những năm 1970 s với sự sinh ra của sản xuấttự động dựa vào máy tính và thiết bị điện tử ( thập niên 1960 ), máy tính cá thể ( thập niên 1970, 1980 ), và internet ( thập niên 1990 ) .Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư được cho là đã mở màn từ vài năm gần đây, đại thể là cuộc cách mạng về sản xuất mưu trí dựa trên những thành tựu cải tiến vượt bậc trong những nghành nghề dịch vụ công nghệ thông tin, công nghệ sinh học, công nghệ tiên tiến nano … với nền tảng là những cải tiến vượt bậc của công nghệ số ( digital technology ) < 1 >, < 2 > .Khái niệm “ công nghiệp 4.0 ” được đưa ra vào năm 2011 tại Hội chợ Hannover, trình làng những dự kiến của chương trình công nghiệp 4.0 của nước Đức, nhằm mục đích đổi khác và nâng cao giá trị của nền công nghiệp cơ khí truyền thống cuội nguồn của Đức. Có thể xem cuốn sách “ Cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư ” ( The Fourth Industrial Revolution ), của giáo sư Klaus Schwab, người sáng lập và điều hành quản lý Diễn đàn Kinh tế Thế giới WEF, là tuyên ngôn về cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư .*Không chỉ nước Đức với chương trình Công nghiệp 4.0, những nước tăng trưởng trong vài năm qua đều có những chương trình kế hoạch về sản xuất trong tương lai khi những văn minh của khoa học và công nghệ tiên tiến đang diễn ra rất nhanh. Nước Mỹ có “ Chiến lược vương quốc về sản xuất tiên tiến và phát triển ” ( National strategy for advanced manufactoring in the United States ) cho ba thập kỷ tới3, nước Pháp có “ Bộ mặt mới của công nghiệp nước Pháp ” ( The new face of industry in France ) 4, Nước Hàn có “ Chương trình tăng trưởng của Nước Hàn trong tương lai ” ( Korea’s Future Growth Program ) 5, Trung Quốc có “ Làm tại Trung Quốc năm 2025 ” ( Made in Trung Quốc 2025 ) 6 … Ngay cả khi ta chỉ xem cái tên “ cách mạng công nghiệp lần thứ tư ” mới có đặc thù dự báo và chưa xảy ra, vẫn không hề bỏ lỡ thực sự là những cường quốc đang chuẩn bị sẵn sàng kế hoạch tăng trưởng sản xuất cho một tương lai gần .Và tới đây việc sản xuất ngày càng mưu trí, càng hiệu suất cao của những cường quốc này tất yếu sẽ tác động ảnh hưởng đến những nước khác. Mỗi vương quốc, dù đang ở vị thế nào trên map tăng trưởng của quốc tế, cũng phải tìm ra cách tăng trưởng trong sự biến hóa do cuộc cách mạng công nghiệp này đem lại để quyết định hành động đi như thế nào, trước hết cần hiểu rõ hơn về CMCN4 .Báo chí thường miêu tả CMCN4 với những thành tựu của Trí tuệ Nhân tạo ( TTNT ), vớimáy móc tự động hóa và mưu trí như ô-tô tự lái, in ấn 3 chiều ( 3D printing ), liên kết vạn vật ( IoT ), công nghệ sinh học và công nghệ tiên tiến nano … Nhưng cốt lõi của những nâng tầm này là gì ? Có hay không điểm chung của những cải tiến vượt bậc đó ?Có thể nói rằng đó chính là cải tiến vượt bậc của công nghệ tiên tiến sốtrong những năm vừa mới 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 tiên tiến số là gì ? Công nghệ số giống công nghệ thông tin không ? Những nâng tầm của công nghệ tiên tiến số là gì lại hoàn toàn có thể tạo ra một cuộc cách mạng công nghiệp ?Các thực thể trong quốc tế quanh ta ở dạng vật chất vốn có của chúng. Chiếc ô-tô là một khối sắt thép hoàn toàn có thể hoạt động khi được đổ xăng và được tinh chỉnh và 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 chăm sóc số 1 : khoa học sự sống ( life science ). Sự sinh ra của máy tính đã dẫn đến cuộc cách mạng số hoá, nhất là khi máy tính cá thể và internet Open, ngày càng gắn bó với những hoạt động giải trí của con người. Sở dĩ vậy vì máy tính chỉlàm việc với hai số lượng ‘ 0 ’ và ‘ 1 ’. Để thống kê giám sát trên máy tính cho những thực thể ta cần trình diễn được chúngbằngnhững số lượng ‘ 0 ’ và ‘ 1 ’ trên máy tính theonhững quy mô và phương pháp thích hợp nào đó. Ta gọi những trình diễn này là ‘ phiên bản số ’ của những thực thể. Có thể tưởng tượng một cách đơn thuần những ‘ phiên bản số ’ của một chiếc ô-tôlà số liệu kỹ thuật của những bộ phận và link của chúng trong quy trình sản xuất, hoặc hoàn toàn có thể là số liệu vềchuyển động của xe và những ảnh số thu được từ camera của xe khi xe chạy trên đường. Những ‘ phiên bản số ’ của cây lúa, con tôm hoàn toàn có thể là hệ gien của chúng, hoặc tài liệu về sự đổi khác của chúng theo những biến hóa của thiên nhiên và môi trường. Những ‘ phiên bản số ’ của mộtngười hoàn toàn có thể là những quan điểm của người này trên facebook, những số liệu đo được từ những thiết bị đeo trên người ( wearable ) hay bệnh án điện tử của người này trong cơ sở tài liệu ở bệnh viện .Tạo ra ‘ phiên bản số ’ của những thực thể chính là việc số hoá ( digitalization ), và việc làm được làm khắp nơi này đã được ẩn dụ gọi là cuộc cách mạng số hoá. Các ‘ phiên bản số ’ chính là tài liệu ( data ) của những thực thể, có được do quan sát, tích lũy, đo đạc … và việc giải quyết và xử lý những tài liệu này để tìm ra ý nghĩa của chúng, chính là tìm ra thông tin, là tiềm năng chính yếucủa ngành công nghệ thông tin ( CNTT ) .‘ Phiên bản số ’ của những thực thể được cho phép ta nối chúng với nhau trên những mạng lưới hệ thống máy tính hoặc nối chúng vào internet, và tạo ra những khoảng trống số ( cyberspace ) tương ứng với thế giớithực thể của tất cả chúng ta ( physical world ). Những mạng lưới hệ thống liên kết những thực thể và ‘ phiên bản số ’ của chúng được gọilà những hệ liên kết khoảng trống 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 hệcủa sản xuất thực thi trong quốc tế những thực thể nhưng quy trình giám sát được làm trên khoảng trống số và hiệu quả thống kê giám sát này được trả lại dùng chosản xuất trong quốc tế những thực thể. Đây là biến hóa cơ bản về phương pháp sản xuất của con người, sản xuất được tinh chỉnh và điều khiển và tương hỗ quyết định hành động từ khoảng trống số. Trong những năm vừa mới qua, những tân tiến cải tiến vượt bậc của công nghệ tiên tiến số đã và đang được cho phép triển khai những thống kê giám sát phức tạp tương quan đến trí mưu trí con người, làm cho sản xuất mưu trí và hiệu suất cao hơn .Công nghệ số là công nghệ tiên tiến về những tài nguyên số, khởi đầu từ giữa thế kỷ trước, đã và đang đổi khác nhiều nghành. Có hai góc nhìn của công nghệ tiên tiến số, một là việc số hóa và hai là việc quản trị và giải quyết và xử lý những tài liệu được số hóa. Thí dụ của số hoá trong những ngành nghề khác nhau như chụp ảnh đã chuyển từ ảnh phim qua ảnh số, từ máy ảnh cơ qua máy ảnh số ; việc inấn dựa vào ảnh số và chế bản điện tử cho tất cả chúng ta có sách báo như ngày này ; kỹ thuật truyền hình đã chuyển sang truyền hình số đẹp hơn rất nhiều ; công nghệ tiên tiến truyền tin đã sửa chữa thay thế những tín hiệu tựa như bằng những 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 giải quyết và xử lý tài liệu được số hoá. Trải qua những làn sóng của công nghệ tiên tiến số 6, những cải tiến vượt bậc trong thời hạn gần đâynhư điện toán đám mây, thiết bị di động mưu trí, trí tuệ tự tạo, tài liệu lớn, IoT … đang tạo điều kiện kèm theo cho sản xuất mưu trí được thực thi thoáng đãng, khởi đầu cho cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư ( Hình 2 ) .*Hình 2. Các làn sóng của công nghệ tiên tiến số .Trí tuệ nhân tạolà nghành nghề dịch vụ nhằm mục đích làm cho máy tính không những biết đo lường và thống kê mà còn có những năng lực của trí mưu trí con người, tiêu biểu vượt trội là những năng lực lập luận, hiểu ngôn từ và biết học tập. Trong lịch sử vẻ vang 60 năm tăng trưởng của TTNT, ngành học máy ( machine learning ), nhằm mục đích làm cho máy hoàn toàn có thể tự học để nâng cao năng lượng hành vi, là nghành sôi động nhất của TTNT trong hai thập kỷ qua. Có thể định nghĩa học máy là việc nghiên cứu và phân tích những tập dữ liệu ngày càng lớn và phức tạp để đưa ra những quyết định hành động hành vi. Thí dụ đó là những quyết định hành động khi chương trình AlphaGo của Google đánh thắng nhà vô địch cờ Vây, là quyết định hành động trong những ứng dụng dịch từ ngôn từ này qua ngôn từ khác hay những ứng dụng nhận biết tiếng nói con người, là những quyết định hành động chẩn đoán bệnh của hệ Watson của hãng IBM … Gần đây, với sự bùng nổ của tài liệu, hiệu quả của việc số hoá và liên kết internet khắp nơi, khoa học dữ liệu ( data science ) – với trung tâmlà nghiên cứu và phân tích tài liệu ( data analytics ) dựa vàohọc máy vàthống kê-đang trở thành nền tảng của CMCN4. Có thể nói hầu hết những ứng dụng được nói dưới tên TTNT trong CMCN4 đều đa phần dựa vào những giải pháp của học máy cùng tân tiến của liên kết thực thể và những mạng lưới hệ thống thống kê giám sát .

Rất nhiều đột phá trong công nghệ sinh học và công nghệ nanonhững 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 tiếnhứa 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 khichế tạo các vật liệu mới.Một chương trình tương tự ở Nhật cũng đã bắt đầu từ hai năm qua.

Xem thêm : ” Phương Pháp Giải Tích Tiếng Anh Là Gì, Môn Giải Tích In EnglishNhững tân tiến thường được nói đến trong CMCN4 cho những thực thể vật lý như ô-tô tự lái, in 3D hay robot mưu trí đều tương quan rất nhiều vào công nghệ tiên tiến số. Đại thể khi một chiếc ô-tô tự lái chạy trên đường, rất nhiều phương pháp học máy được sử dụng để xác lập đường đi của ô-tô, những thực thể hoạt động quanhvà tương tác với ô-tô, và nghiên cứu và phân tích để đưa ra quyết định hành động hoạt động của ô-tô .Những điều cốt yếu tóm tắt về CMCN4 là cơ sở để ta xem xét cầnđi như thế nào trong cuộc cách mạng này. Phần tiếp theo trao đổi nhanh một vài quan điểm chủ quan của người viết khi những điều tra và nghiên cứu, bàn luận và quyết định hành động cần được thực thi một cách mạng lưới hệ thống và tráng lệ, tránh những công bố vội vã đi trước nhận thức .Trước hết, để đi trong CMCN4 cần biết ta đang ở đâu trong những 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 map tăng trưởng của quốc tế khi rất nhiều vương quốc khác cũng sẽ CMNC4 ? Sau nữa, cần nhìn CMCN4 là cuộc cách mạng của sản xuất mưu trí nhưng không nhất thiết chỉ là những nghành nghề dịch vụ của sản xuất công nghiệp. Cốt lõi là ta hoàn toàn có thể triển khai đến đâu sự đổi khác phương pháp sản xuất mới này trong những việc ta muốn và cần làm .Có những thứ ta phải lựa chọn làm đòn kích bẩy để tăng trưởng, như ta đã chọn nông nghiệp và du lịch, và có những thứ ta không hề chọn mà nhất thiết phải làm như giáo dục, thiên nhiên và môi trường và y tế. Phải chăng đi trong CMCN4 của ta trước hết chính là làm nông nghiệp và du lịch mưu trí, là làm giáo dục, môi trường tự nhiên và y tế mưu trí khi biết lựa chọn và hoàn toàn có thể làm chủ những công nghệ tiên tiến số và những công nghệ cao cần cho mình ?Chẳng hạn thử nghĩ về nông nghiệp trong CMCN4. Nếu ta muốn nuôi trồng một số ít ‘ 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 những nơi đó hoàn toàn có thể là bao nhiêu, nhu yếu thị trường thế nào. Cần thu thập dữ liệu về những điều này và từ đó đo lường và thống kê để có những dự báo và quyết định hành động xác đáng. Nông nghiệp mưu trí cũng nằm ở việc vận động và di chuyển một phần diện tích quy hoạnh lúa sang những cây cối, vật nuôi khác có giá trị cao hơn lúa. Việc di dời ở đâu, chuyển bao nhiêu, giá trị cao hơn bao nhiêu … đều cần và hoàn toàn có thể giám sát được nhờ khoa học dữ liệu. Chẳng hạn trong việc nuôi tôm, tạo ra những giống tôm không thoái hoá cũng như thức ănthích hợp cho chúng cần được nghiên cứu và điều tra với việcsử dụng công nghệ tiên tiến số. Từ đây từng bước ta hoàn toàn có thể tiến đến nông nghiệp đúng mực ( precision agriculture ) cho nhiều ‘ cây và con ’ .Du lịch của ta trong CMCN4 cũng cần được tăng trưởng một cách mưu trí với tương hỗ của công nghệ tiên tiến số. Sự mưu trí bộc lộ ở chỗ phải thống kê giám sát được lợi hại của những dịch vụ, tuyên truyền sâu rộng cho người dân thấy quyền lợi của dịch vụ chất lượng cao cũng như thiệt hại của ‘ ăn xổi ’ để khách ‘ một đi không trở lại ’ hoặc khách Viral những điểm yếu kém của du lịch Nước Ta trên khoảng trống mạng. Việc ra mắt du lịch cũng cần dựa trên những công nghệ tiên tiến số tân tiến. Cách làm của Uber dùng công nghệ tiên tiến số để phân phối tiện ích cho người mua rất đáng học tập cho những hoạt động giải trí du lịch ở Nước Ta. Dùng được công nghệ tiên tiến số hoàn toàn có thể tạo ra và phân phối những dịch vụ tốt nhất cho khách du lịch, làm cho hành khách thậthài lòng khi đến Nước Ta .Chúng ta cần tìm cách số hoá được sông ngòi, giám sát và mô phỏng được những trường hợp lũ lụt hoàn toàn có thể xảy ra để có giải pháp thích hợp, tránh thực trạng phải xả lũ nhưng không biết thiệt hại sẽ xảy ra thế nào .Trong Y tế, CNTT của ta lâu nay góp thêm phần vào quản trị bệnh viện, nhưng còn íttrong việc khám chữa bệnh. Tiến bộ của công nghệ tiên tiến số ngày này được cho phép số hoá thực trạng bệnh tật và chăm nom 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 những tri thức y học, tương hỗ chẩn đoán, cảnh báo nhắc nhở sai sót, gợi ý điều trị, Dự kiến tính năng phụ của thuốc …Ta cần xem xét tác động ảnh hưởng của CMCN4 lên hầu hết mọi nghành của xã hội, cần sử dụng công nghệ tiên tiến số, dùng khoa học dữ liệu trong những ngành kinh tế tài chính, ngân hàng nhà nước, nguồn năng lượng, giao thông vận tải vận tải đường bộ … Chẳng hạn, ùn tắc giao thông vận tải hoàn toàn có thể được cải tổ nếu ta tự động hóa nghiên cứu và phân tích được tình hình giao thông vận tải từ tài liệu số thu bằng những cảm ứng gắn trên 1 số ít xe và máy quay ở những điểm lựa chọn ( thay vì những tình nguyện viên gọi điện thoại thông minh báo về tổng đài ) .Ta cần tìm cách đổi khác giáo dục, để lớp công dân mới có tri thức và kiến thức và kỹ năng thích ứng được với đổi khác do cuộc cách mạng công nghiệp mới, để nâng cao những phẩm chất và tính nhân văn của con người mà máy không khi nào có được .CMCN4 mở ra một thời cơ tăng trưởng cho Nước Ta. Sở dĩ vậy vì cuộc cách mạng công nghiệp này không như những cuộc cách mạng công nghiệp trước nhằmvào … công nghiệp, là nghành nghề dịch vụ ta có khoảng cách rất lớn so với những nước tăng trưởng, mà nhằm mục đích vào công nghệ tiên tiến số, đem văn minh của công nghệ tiên tiến số tới mọi nghành khác. Nếu xét về công nghiệp ô-tô, công nghiệp robot … ta hoàn toàn có thể cách những nước tăng trưởng nhiều chục năm, thậm chí còn cả trăm năm, nhưng ta hoàn toàn có thể cách không xa những nước này ở một số ít công nghệ số, nếu có cách làm .CMCN4 sẽ tác động ảnh hưởng lên mọi người và có sự tham gia thoáng rộng của nhân dân, nhưng trước hết được tạo ra và thôi thúc bằng kế hoạch và chủ trương vương quốc, bởi đổi khác can đảm và mạnh mẽ của những doanh nghiệp, và bởi lực lượng tinh hoa của khoa học và công nghệ tiên tiến quốc gia. CMCN4 không hề làm chỉ bởi ý chí mà phải bằng tri thức, bằng những công nghệ tiên tiến tiên tiến và phát triển của TTNT, của khoa học dữ liệu, của liên kết quốc tế thực và khoảng trống 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 toánhọc và công nghệ thông tin và có khả năng đào tạo tốthơn. 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 viên người Việt về học máy và khoa học dữ liệu cũng như rất nhiều người Việt trẻ có kiến thức và kỹ năng và kỹ năng và kiến thức trong những lĩnh này đang thao tác ở ngoài Nước Ta. Kết nối được lực lượng này với trong nước là một điều rất cần làm .——————* Tác giả thao tác trong nghành Trí tuệ tự tạo và Học máy từ 1980, và hiện là Giáo sư đảm nhiệm phòng thí nghiệm về Khoa học Dữ liệu tại Viện KH&CN Tiên tiến Nhật Bản ( Japan Advanced Institute of Science and Technology ) ; là thành viên Ban chỉ huy ( steering committee ) những hội nghị của vùng Châu Á-Thái Bình dương về Trí tuệ tự tạo ( PRICAI ), Khai phá Dữ liệu ( PAKDD ) và Học máy ( ACML ) ; hiện đang đảm nhiệm đề tài của dự án Bất Động Sản FIRST của Bộ KH&CN, gồm sáu chuyên viên người Việt ngành Học máy từ Mỹ, Úc, Ba Lan và Nhật, đang tham gia vào những hoạt động giải trí của nghành này ở Nước Ta .

Rate this post
Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments