Một số ứng dụng cơ bản của cách mạng công nghiệp 4.0

Cách mạng công nghiệp (CMCN) 4.0 là xu hướng tự động hóa và trao đổi dữ liệu trong công nghệ sản xuất. Bản chất của CMCN 4.0 là dựa trên nền tảng công nghệ số và tích hợp tất cả các công nghệ thông minh để tối ưu hóa quy trình, phương thức sản xuất; nhấn mạnh những công nghệ đang và sẽ có tác động lớn nhất là công nghệ in 3D, công nghệ sinh học, công nghệ vật liệu mới, công nghệ tự động hóa, người máy... bao gồm các hệ thống không gian mạng, internet vạn vật và điện toán đám mây. Qua đó, tạo ra những nhà máy thông minh với hệ thống máy móc tự kết nối với nhau, tự tổ chức và quản lý. Đây còn được gọi là cuộc cách mạng số.

Điều khác biệt giữa CMCN 4.0 với 3 cuộc cách mạng trước đó là CMCN 4.0 không gắn với sự ra đời của một công nghệ nào cụ thể mà là kết quả hội tụ của nhiều công nghệ khác nhau, trong đó trọng tâm là công nghệ nano, công nghệ sinh học và công nghệ thông tin - truyền thông.

CMCN 4.0 bắt nguồn từ cuộc cách mạng lần thứ 3, nó kết hợp các công nghệ lại với nhau, làm mờ ranh giới giữa vật lý, kỹ thuật số và sinh học.

Nền công nghiệp 4.0 có nhiều ứng dụng quan trọng khác nhau, cụ thể là diễn ra trên 3 lĩnh vực chính (công nghệ sinh học, kỹ thuật số và vật lý). Những yếu tố cốt lõi của kỹ thuật số trong CMCN 4.0 chính là trí tuệ nhân tạo, vạn vật kết nối và dữ liệu lớn.

Theo giới chuyên gia, cuộc CMCN 4.0 sẽ thay đổi nền kinh tế thế giới với 10 ứng dụng công nghệ thông tin quan trọng (Hình 1). Cụ thể:

Thứ nhất, dữ liệu lớn và phân tích dữ liệu lớn: Trong bối cảnh cuộc CMCN 4.0 rất dễ để có được những dữ liệu chính xác và số lớn từ việc thu thập thông tin, dữ liệu đầu vào bằng việc sử dụng phần mềm phân tích dữ liệu trên các thiết bị siêu máy tính để ước lượng toàn bộ các nguồn dữ liệu khác nhau.

Dữ liệu lớn có thể được mua bán, trao đổi, cung cấp bởi các bên thứ 3 chuyên nghiệp. Việc sử dụng dữ liệu lớn sẽ giúp kết nối doanh nghiệp (DN) với khách hàng theo thời gian thực hoặc cập nhật nhanh nhất nhu cầu của khách hàng.

Thứ hai, tự động hóa: Dự báo của giới chuyên gia, CMCN 4.0 làm thay đổi mạnh mẽ các ngành sản xuất và dịch vụ, nhất là việc ứng dụng các robot tự động hóa hoặc thiết bị tự hành vào quá trình sản xuất, kinh doanh, cung cấp dịch vụ. Các thiết bị robot hữu hình sẽ có mặt trong hầu hết các nhà máy, trong đời sống con người, trong các cửa hàng, cửa hiệu như là một phần của nguồn lực xã hội. 

Thứ ba, mô phỏng hóa (hay thực tế ảo): Kỷ nguyên công nghệ 4.0, mô phỏng hóa sẽ được sử dụng nhiều hơn trong hầu hết các lĩnh vực sản xuất và ứng dụng trong rất nhiều ngành nghề quan trọng khác.

Mô phỏng hóa tận dụng các thông tin thời gian thực và phản ánh thế giới tự nhiên thông qua mô hình ảo bao gồm: Máy móc, thiết bị, sản phẩm và con người.

Điều này cho phép các nhà sản xuất thử nghiệm và đánh giá để thiết lập máy móc cho việc sản xuất tiếp theo trong thế giới ảo trước khi điều chỉnh lại ở thực tế, nhờ đó giảm thiểu thời gian lắp đặt máy móc và cải tiến chất lượng sản phẩm.

Thứ tư, hội tụ hệ thống: Với CMCN 4.0, các công ty, phòng ban trở nên gắn kết hơn, bởi toàn bộ các mạng lưới thông tin đồng nhất giúp hiệu lực hóa chuỗi giá trị tự động.

Hoạt động hội nhập hay hội tụ này được gắn kết, kết nối thông qua các ứng dụng phần mềm, các ứng dụng trợ lý ảo, không gian tương tác màn hình ba chiều theo thời gian thực với các thiết bị phần cứng hỗ trợ (máy chiếu 3D, kính 3D, âm thanh 3D, mùi vị...) có thể làm việc từ xa mà như trực tiếp.

Tất cả các công nghệ đều sẽ hội tụ lại và giúp cho mọi việc diễn ra theo một quá trình xuyên suốt, dễ dàng và đa chiều. Điều này giúp tiết kiệm thời gian, chi phí, tăng khả năng sáng tạo của con người và thay đổi cách mà các nhân viên trong công ty, cơ quan tương tác với nhau.

Thứ năm, mạng lưới vạn vật kết nối: Nền công nghiệp 4.0 sản xuất ra nhiều thiết bị thông minh hơn. Nói cách khác, các thiết bị trong kỷ nguyên công nghệ 4.0, có khả năng kết nối giữa các thiết bị này với thiết bị khác thông qua các ứng dụng kết nối như wifi, 3G, 4G, 5G, bluetooth hoặc các công nghệ kết nối tiên tiến hơn trong tương lai. Điều này cho phép nhiều thiết bị có thể liên lạc và tương tác với nhau.

Mọi thứ đều trở nên thông minh và được kết nối sẽ làm thay đổi rất nhiều về hành vi, suy nghĩ và quan điểm sống, quan điểm kinh doanh, cách mà con người tương tác với nhau. Nó cũng giúp cho việc phân quyền, phân tích và việc ra quyết định dễ dàng hơn ở bất cứ nơi đâu, bằng bất cứ cách nào, cho phép chúng ta có sự phản hồi kịp thời.

Thứ sáu, siêu an ninh mạng: Là việc đảm bảo an toàn và an ninh mạng ở quy mô lớn – quy mô toàn cầu theo thời gian thực. Hàng tỷ đơn vị kết nối, hàng tỷ thiết bị kết nối với nhau trên toàn cầu sẽ làm gia tăng nhu cầu đảm bảo an toàn, an ninh cho hệ thống công nghiệp và dây chuyền sản xuất… từ các mối đe dọa an ninh mạng.

Ứng dụng này giúp cho thông tin liên lạc được thông suốt và an toàn; giúp xác định tính định danh của người dùng; giúp bảo vệ tài sản (tiền ảo, sản phẩm số hóa, quy trình kinh doanh trực tuyến…) của người dùng, tổ chức, DN, cơ quan…

Thứ bảy, điện toán đám mây là mô hình điện toán cho phép truy cập qua mạng để lựa chọn và sử dụng tài nguyên tính toán theo nhu cầu một cách thuận tiện và nhanh chóng; đồng thời cho phép sử dụng dịch vụ, giải phóng tài nguyên dễ dàng, giảm thiểu giao tiếp với nhà cung cấp.

Điện toán đám mây chỉ đơn giản là một tập hợp các tài nguyên máy tính gộp lại và các dịch vụ cung cấp trên web. Với các dịch vụ sẵn có trên internet, DN không phải mua và duy trì hàng trăm, thậm chí hàng nghìn máy tính cũng như phần mềm. Họ chỉ cần tập trung vào kinh doanh lĩnh vực riêng của mình bởi đã có người khác lo cơ sở hạ tầng và công nghệ thông tin thay họ.

Thứ tám, công nghệ sản xuất bồi đắp: Các công ty trên thế giới đã bắt đầu sử dụng phương pháp sản xuất bồi đắp để tạo ra những giá trị mới cho nền kinh tế toàn cầu và cũng làm thay đổi cách sản xuất, kinh doanh và tiêu dùng.

Sản xuất bồi đắp được hiểu là phương pháp sản xuất dựa trên các hoạt động bồi đắp thêm vào giữa các lớp, các lớp được đè lên nhau thông qua công nghệ in 3D (là công nghệ chủ yếu của sản xuất bồi đắp hiện nay).  

Công nghệ sản xuất bồi đắp được thực hiện thông qua một máy in (hiện nay là các máy in 3D), kết hợp với các nguyên liệu đầu vào để tạo ra các vật phẩm theo yêu cầu của người sản xuất. Công nghệ sản xuất bồi đắp phổ biến nhất tại thời điểm này là công nghệ in 3D, chủ yếu được sử dụng để sản xuất các linh kiện đơn lẻ.

Công nghệ sản xuất bồi đắp hiện nay đã có mặt trên thế giới bao gồm các phiên bản công nghệ như SLA, FDM, MJM, 3DP, SLS. Với nền công nghiệp 4.0, sản xuất bồi đắp sẽ được sử dụng rộng rãi để sản xuất từng phần nhỏ của những sản phẩm đặc chế mang đến những thuận lợi về cấu trúc.

Thứ chín, công nghệ tương tác thực tế: Hệ thống công nghệ tương tác thực tế đang được hoàn thiện, nhưng trong tương lai, các công ty sẽ sử dụng công nghệ tương tác thực tế một cách phổ biến để cung cấp cho người lao động các thông tin thời gian thực, góp phần cải thiện việc ra quyết định và thủ tục làm việc.

Thứ mười, công nghệ trí tuệ thông minh nhân tạo: Đây là một ngành thuộc lĩnh vực khoa học máy tính, là trí tuệ do con người lập trình tạo nên với mục tiêu giúp máy tính có thể thực hiện tự động hóa các hành vi thông minh như con người.

Trí tuệ nhân tạo khác với việc lập trình logic là bởi việc ứng dụng các hệ thống học máy để mô phỏng trí tuệ của con người trong các xử lý mà con người làm tốt hơn máy tính. Cụ thể, trí tuệ nhân tạo giúp máy tính có được những trí tuệ của con người như: biết suy nghĩ và lập luận để giải quyết vấn đề, biết giao tiếp do hiểu ngôn ngữ, tiếng nói, biết học và tự thích nghi.

Yêu cầu đặt ra đối với hệ thống giáo dục Việt Nam

Những bước nhảy vọt của CMCN 4.0 đặt ra nhiều thách thức và phát sinh thêm rất nhiều ngành nghề mới trên thị trường lao động. Sự thay đổi này đòi hỏi giáo dục phải đem lại cho người học cả tư duy những kiến thức kỹ năng mới, khả năng sáng tạo, thích ứng với thách thức và những yêu cầu mới mà các phương pháp giáo dục truyền thống không thể đáp ứng.

Để có thể tận dụng hiệu quả các cơ hội, vượt qua những thách thức từ cuộc CMCN 4.0, thời gian tới, hệ thống giáo dục đại học nước ta cần tập trung vào một số vấn đề trọng tâm sau:

Một là, cần tiếp tục gia cố những yếu tố nền móng, đổi mới tư duy về phát triển giáo dục trong tổng thể chiến lược phát triển của quốc gia. Mục tiêu là đào tạo đội ngũ lao động chất lượng cao đáp ứng yêu cầu phát triển của đất nước, cụ thể là chuyển từ biệt lập, tự phát về số lượng sang chất lượng, có kết nối giữa đào tạo và sử dụng lao động, từ cách đào tạo làm cho người học thụ động sang chủ động sáng tạo, không ngại đương đầu với khó khăn, thách thức.

Hai là, Nhà nước cần tiếp tục hoàn thiện hành lang pháp lý tạo môi trường thuận lợi phát triển nguồn nhân lực, khuyến khích phát triển thị trường nguồn nhân lực chất lượng cao; thị trường sản phẩm khoa học công nghệ phải phản ánh đầy đủ quan hệ cung - cầu, qua đó, làm căn cứ hoạch định chiến lược và chính sách.

Bên cạnh đó, cần có chính sách hỗ trợ hình thành và phát triển các vườn ươm khởi nghiệp, đổi mới sáng tạo trong các trường đại học đào tạo về công nghệ; Gắn kết chặt chẽ giữa các vườn ươm khởi nghiệp với trường đại học và DN...

Ba là, các cơ sở giáo dục đại học cần tăng cường liên kết với các DN, các trường đại học quốc tế để xây dựng các phòng thí nghiệm theo hình thức hợp tác công – tư; Xây dựng mô hình giáo dục 4.0 theo kịp với xu hướng công nghệ hiện đại trong nền kinh tế 4.0. 

Bốn là, các trường đại học cần tập trung xây dựng đội ngũ giáo viên, cán bộ nghiên cứu, thu hút cán bộ giỏi, các chuyên gia trong và ngoài nước hợp tác với nhà trường. Đổi mới cơ chế quản lý đào tạo, nghiên cứu khoa học, tăng cường đầu tư cơ sở vật chất, trong đó xây dựng đội ngũ giáo viên là khâu then chốt…

Năm là, các chương trình đào tạo về lĩnh vực thương mại cần cập nhật kiến thức chuyên môn nhanh hơn nữa, phù hợp với xu hướng CMCN 4.0, mà cụ thể là 10 ứng dụng cơ bản của cuộc cách mạng này.     

1. PGS., TS. Nguyễn Cúc (2017), Tác động của cuộc CMCN 4.0 đối với cơ sở giáo dục đại học ở Việt Nam và gợi ý chính sách cho Việt Nam - Học viện Chính trị khu vực I;

2. ThS. Chung Thị Vân Anh (2017), CMCN 4.0 với giáo dục đại học nói chung và Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu nói riêng;

3. GS. Phan Văn Trường, Cố vấn của Chính phủ Pháp về thương mại quốc tế, ngành Giáo dục “đón đầu” cuộc Cách mạng 4.0 ra sao? Báo điện tử baoquocte.vn, ngày 14/4/2017;

4. TS. Nguyễn Chí Trường (2018), Cuộc CMCN 4.0: Cơ hội, thách thức và giải pháp hai tốc độ cho giáo dục nghề nghiệp; Tổng cục Giáo dục nghề nghiệp (Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội).