Chúng ta đang được nghe rất nhiều về cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, vậy các cuộc cách mạng công nghiệp trước đây là gì? ý nghĩa và ứng dụng của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, những cơ hội, thách thức nào cho thế giới và Việt Nam? Bài tóm lược dưới đây của GS.TS Lê Tiến Thường - Chủ nhiệm ngành Điện Tử Viễn Thông, Giảng viên cao cấp – Trường ĐHBK, ĐH QG TP.HCM, sẽ khái quát cho bạn đọc dễ hiểu về cuộc cách mạng đang hứa hẹn làm thay đối sâu rộng thế giới ngày nay.

Tổng quan về các cuộc Cách mạng Công Nghiệp

Cách mạng công nghiệp lần thứ nhất (The First Industrial Revolution) diễn ra tại châu Âu và Mỹ vào thế kỷ 18 đến 19, đánh dấu bằng việc ra đời động cơ hơi nước ứng dụng trong giao thông và những hệ thống tự động thô sơ trong công nghiệp. Công nghiệp dệt và sắt thép tham gia vào quá trình công nghiệp hóa nông thôn, công nghiệp và xây dựng.

Cách mạng công nghiệp lần thứ hai (The Second Industrial Revolution) diễn ra từ 1870 đến 1914 có thể kể bằng việc đánh dấu ra đời của công nghiệp dầu mỏ và các ứng dụng phát minh về điện và động cơ đốt trong trong xe cộ.

Cách mạng công nghiệp lần thứ ba (The Third Industrial Revolution) chủ yếu từ cuối thập niên 1970 dựa trên nền tảng của kỹ thuật số ứng dụng trong các thiết bị cơ điện tử và tự động hóa. Có thể đánh dấu bằng việc ra đời các máy tính cá nhân, mạng Internet, các mạng xã hội online và nhiều ứng dụng tiến bộ trong lĩnh vực công nghệ thông tin và điện tử viễn thông.

Cách mạng công nghiệp lần thứ tư (The Fourth Industrial Revolution) là cuộc cách mạng phát triển từ nền tảng của công nghiệp lần thứ ba với nội dung liên quan đến việc sử dụng trí tuệ nhân tạo và các điều khiển mềm thông qua các máy tính và mạng máy tính để liên kết hầu hết các lĩnh vực liên quan đến đời sống con người, như kinh tế, ngân hàng, xây dựng, nông nghiệp, giao thông, giáo dục, giải trí, thiết bị gia dụng, công nghệ thông tin truyền thông, v.v... Cuộc cách mạng lần thứ tư đang gây chú ý với những ứng dụng đã và đang hình thành mang tính đột phá trong các lĩnh vực như trí tuệ nhân tạo, robot, Internet vạn vật, xe tự lái, công nghệ in 3D, và công nghệ nano.

Những chuyển tiếp từ cách mạng công nghiệp 3 sang 4 tại Việt Nam và thế giới

Sản phẩm gia dụng và xe hơi trước thập niên 1990 thống trị bởi các công ty Nhật Bản (Sony, Toshiba, Panasonic,..), mẫu mã đẹp và bền bỉ.

Từ thập niên 1990 sự cạnh tranh của các công ty Hàn Quốc (Samsung, LG, Kia, Huyndai) đan xen vào các sản phẩn của Nhật Bản, ưu thế cơ bản về giá thành, chất lượng vẫn còn kém tương đối so với sản phẩm của Nhật. Sau đó Nhật Bản cố gắng ứng dụng công nghệ cao để chiếm lại ưu thế.

Từ thập niên 2000, công nghệ của Hàn Quốc được khẳng định thông qua các sản phẩm ứng dụng trong công nghệ thông tin truyền thông, điện tử vi mạch, màn hình tinh thể lỏng, OLED, Plasma, Quantum technique có phần vượt trội một số công ty Nhật Bản. Đặc biệt có sự tham gia của Trung quốc nổi bật là Huawei, các sản phẩm điện tử giá rẻ số lượng lớn chẳng hạn LED chiếu sáng, điện thoại thông minh và điện tử gia dụng.

Đặc biệt từ 2010 đến nay các công ty Mỹ, Nhật, Hàn và Trung Quốc… cạnh tranh mạnh mẽ về việc áp dụng các bộ vi xử lý vào trong việc điều khiển trang thiết bị điện tử và xe hơi và dần hình thành những nền tảng cơ bản cho cuộc cách mạng công nghiệp 4.

Vài chuyển tiếp có thể hình dung trên thế giới thí dụ hãng film Kodak của Nhật vào cuối thập niên 1990 có khoảng 170 ngàn nhân viên cung cấp 85% giấy ảnh trên thế giới, tuy nhiên từ khi có ứng dụng kỹ thuật số trong công nghiệp lần 3 thì số lượng nhân viên cũng như sản phẩm giảm rõ rệt. Các xe hơi cũng lần lượt phải đưa vào những ứng dụng kỹ thuật số (sensors, camera, màn hình định vị và đo lường thông số xe,…). Thiết bị điện tử gia dụng đưa vào ứng dụng Fuzzy Control, Digital Control. Vé xe metro, buýt, tàu lửa, máy bay dần thay thề từ giấy sang thẻ từ, ID codes (RFID). Các quản lý hành chính, giáo dục, y tế hệ thống thông tin dần dần chuyển tiếp sang ứng dụng công nghệ thông tin, máy tính để lưu trữ dữ liệu, quản lý và giảm thiểu chi phí tiêu hao…  

Những hứa hẹn cơ bản về kết quả của cuộc cách mạng công nghiệp 4

Quản lý bằng dữ liệu mềm và kinh tế chia sẻ nhờ vào công nghệ thông tin, điện tử viễn thông: tiêu biểu như các hãng Uber, Grab không có xe nhưng họ điều hành hiệu quả số lượng lớn các chủ xe tham gia hệ thống; Airbnb (AirBed and Breakfast) tạo dịch vụ đặt phòng căn hộ chia sẻ qua website (do Brian Chesky và Joe Gebbia thành lập vào tháng 8/2008 từ SanFrancisco, Mỹ) và có 2 triệu căn hộ hiện nay tham gia vào hệ thống. Các hệ thống phân phối và chia sẻ hàng hóa online qua Internet tốc độ cao…

Trí tuệ nhân tạo AI (Artificial Intelligent): IBM Watson tư vấn pháp lý online nhanh chóng, khách quan qua mạng có thể làm giảm vai trò luật sư; có thể chẩn đoán ung thư chính xác 90% trong khi con người chẩn đoán chính xác 70%. Các smartphone sẽ phát huy mạnh nhờ vào ứng dụng AI cho việc nhận dạng mặt người, dấu vân tay, mống mắt đảm bảo quản lý tốt đối tượng.

Xe tự lái (Autonomous Vehicles): dự kiến 2018 sẽ ra thị trường, với các ứng dụng AI có thể gọi xe đến và đi đến đích, trả tiền chính xác, một người có thể không cần bằng lái xe, xe riêng do vậy có thể hiệu quả trong mật độ giao thông.  Các hãng tiêu biểu như Tesla, Apple, Google, Mitsubishi… sẽ tạo nên cuộc cách mạng về xe với AI có lượng tiêu thụ năng lượng tối ưu, máy tính hóa thông minh tránh va chạm nhờ vào các cảm biến và AI điều khiển xe. Đặc biệt là loại xe điện sẽ không ồn ào ô nhiễm và độ an toàn cao hơn rất nhiều nhờ vào việc điều khiển thông minh và chính xác. Có thể các hãng bảo hiểm sẽ phải giảm bớt nhân viên và hạ giá.

Với các thế hệ máy tính điều khiển và công nghệ hiện đại, năng lượng mặt trời (dự kiến tới 2025 sẽ chiếm trên 50%) sẽ dần thay thế các dạng năng lượng hóa thạch.  Sử dụng Solar Energy tạo giá thành hạ, môi trường bớt ô nhiễm, thuận lợi hơn cho việc lọc nước biển thành nước ngọt (nhân loại sẽ dần khan hiếm nguồn nước do thiên tai và phát triển dân số) sẽ đáp ứng nhu cầu và tinh khiết hơn.

Trong lĩnh vực y tế cá nhân sẽ có những dụng cụ đeo tay kết hợp với điện thoại có thể theo dõi và chẩn đoán những bệnh tật cơ bản của con người thí dụ huyết áp, cholesteron, lượng đường trong máu, nhịp tim, thân nhiệt… chính xác và cảnh báo đến người sử dụng kể cả việc điều trị kịp thời khi smartphone kết nối với cơ sở dữ liệu của bệnh viện (big data) qua Internet (Internet of Things - IoT).  Những bác sĩ gia đình hoặc tư nhân có thể sẽ ít khách hàng hơn vì hệ thống ứng dụng công nghệ thông tin đã thực hiện chính xác và nhanh chóng cho bệnh nhân.  Qualcomm X Prize đã trao giải thưởng (giải nhất 7 triệu USD) cho dụng cụ TRICODER đeo tay vô tuyến có thể theo dõi và chẩn đoán 13 loại bệnh giúp ích cho sức khỏe con người một cách thông minh và điều trị kịp thời.

Máy in ba chiều (3D) đã được ứng dụng từ nhiều năm nay và giá thành sẽ hạ thấp dần cộng với độ chính xác cao, nhanh hơn và mô hình tạo mẫu sẽ lớn (có thể xây nhà, chế tạo xe hơi, máy bay, xe lửa…). Các trạm không gian không cần phải chuyển nhiều vật dụng tốn kém, thợ sửa chữa bảo trì có thể không mất nhiều thời gian tìm kiếm vật tư phù hợp vì có thể tạo nhanh mẫu theo ý muốn. Trong y học những bộ phận cơ thể có thể dễ dàng tạo hình. Nhiều thiết kế khác nhau trong mọi lĩnh vực sẽ hết sức phong phú với cấp độ chính xác cao, nhanh chóng nhờ máy in 3D.

Cơ hội kinh doanh sẽ tập trung vào việc quản lý dữ liệu và dự đoán tương lai nhờ vào các hệ thống AI, không cần nhiều nhân lực và phụ thuộc vào hệ thống mạng, cách quản lý.

Robot sẽ được thông minh hóa và cho năng suất cũng như độ chính xác cao trong công nghiệp và nhiều lĩnh vực khác nhau nhờ vào trí tuệ thông minh AI, từ đó xã hội có thể sẽ mất nhiều việc làm đối với những lao động giản đơn.

Nông nghiệp và kỹ thuật sinh học ứng dụng những hệ thống thông minh và thiết bị công nghệ cao sẽ tạo ra năng suất và kiểm soát tốt nguồn gốc sản phẩm, hàm lượng dinh dưỡng, phù hợp loại cây trồng cho từng vùng. Công nghệ sinh học sẽ cho phép trồng những cây có năng suất cao (cây ăn hết từ lá đến rễ, thí dụ lá ăn, trái thu hoạch, thân mía hoặc ép dinh dưỡng, rễ tạo củ có hàm lượng dinh dưỡng theo việc cấy ghép…), sẽ thỏa mãn nhu cầu cho dân số ngày càng tăng cao với đất canh tác hạn hẹp.

Trong giáo dục sẽ thuận lợi trong việc quản lý và việc học tập cho học sinh sinh viên nhờ vào phương tiện, thiết bị hiện đại và phong phú trong truy cập dữ liệu (big data).  Sinh viên có thể không cần đến lớp nhiều nhưng vẫn đảm bảo có khối lượng kiến thức lớn nhờ vào việc cấy ghép chip nhớ giao tiếp với tế bào não để tải dữ liệu môn học từ cơ sở dữ liệu của nhà trường, việc vào lớp chỉ là thảo luận, làm bài tập,…

Quản lý bằng thẻ thông minh, RFID (Radio Frequency Identification), camera giám sát khắp nơi, siêu thị không cần nhiều người bán, thu ngân tự động hóa qua thẻ; bảo vệ tại các trung tâm, bệnh viện, trường học…không cần nhiều nhân sự.

Công nghệ nano cho phép chế tạo những vi mạch có tốc độ cao hơn, tích hợp lớn và lượng tiêu thụ điện năng ít hơn; trong y học lâm sàng, nông nghiệp và công nghệ sinh học được công nghệ nano hỗ trợ mạnh mẽ hiệu quả. Những lý thuyết về cơ lượng tử (Quantum Mechanics) sẽ được ứng dụng mạnh mẽ khi kích thước các vi mạch càng rút nhỏ theo qui luật Moore theo thời gian.

Những yêu cầu cơ bản làm nền tảng cho cách mạng công nghiệp thứ 4

Trình độ nhận thức của người dân vể ý nghĩa và ứng dụng của công nghiệp 4

Trình độ Anh ngữ để có thể tiếp thu và phát huy

Cơ sở hạ tầng liên quan đến Điện, Công nghệ thông tin, Điện tử Viễn thông, Giao thông, mật độ Giáo dục và Y tế…

Thu nhập GDP và mức thu nhập của người dân 

Nền tảng và khả năng công nghiệp hóa, tự động hóa hiện tại để phát triển và tiếp thu cách mạng công nghiệp lần thứ 4

Hệ thống và chất lượng giáo dục

Đội ngũ công nghệ thông tin và an ninh mạng.