Nói đến cách mạng công nghiệp là nói đến sự thay đổi lớn lao mà nó mang lại trong các lĩnh vực kinh tế, văn hóa và xã hội. Nhìn lại lịch sử quá trình phát triển của nhân loại, loài người đã trải qua nhiều cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật lớn. Mỗi cuộc cách mạng đều đặc trưng bằng sự thay đổi về bản chất của sản xuất và sự thay đổi này được tạo ra bởi các đột phá của khoa học và công nghệ. Các chuyên gia đã phân định 4 giai đoạn lịch sử của các cuộc cách mạng nghiệp (CMCN). Đó là:

• Cuộc CMCN lần thứ nhất 1.0 (Từ năm 1784): Cơ giới hóa ngành dệt may, sử dụng máy hơi nước cho sản xuất; ngành luyện kim: tìm ra cách luyện sắt “puddling”, phát minh lò cao luyện gang lỏng thành thép; ngành giao thông: cho ra đời chiếc đầu máy xe lửa đầu tiên chạy bằng hơi nước, chế tạo tàu thủy chạy bằng hơi nước.
• Cuộc CMCN lần thứ hai 2.0 (Từ năm 1870): Phát triển nền đại công nghiệp với dây chuyền sản xuất hàng loạt, áp dụng nguyên lý quản trị của F.W.Taylor; phát minh công cụ sản xuất mới: máy tính, máy tự động và hệ thống máy tự động, người máy, hệ điều khiển tự động; tìm ra vật liệu mới: polymer; tìm ra nguồn năng lượng mới: nguyên tử, mặt trời, gió, thủy triều,…; ngành giao thông vận tải và thông tin liên lạc: chế tạo máy bay siêu âm khổng lồ, tàu hỏa tốc độ cao, thông tin liên lạc và phát sóng vô tuyến qua hệ thống vệ tinh nhân tạo; lĩnh vực vũ trụ: phóng thành công vệ tinh nhân tạo đầu tiên của trái đất, bay vào vũ trụ, đặt chân lên Mặt trăng; lĩnh vực nông nghiệp: cuộc cách mạng xanh với cơ khí hóa, thủy lợi hóa, lai tạo giống, chống sâu bệnh,…
• Cuộc CMCN lần thứ ba 3.0 (Từ năm 1969): Ra đời nền sản xuất tự động dựa vào máy tính, thiết bị điện tử và Internet; sự tiến bộ về hạ tầng điện tử, máy tính và số hoá vì được xúc tác chất bán dẫn, siêu máy tính (thập niên 1960), máy tính cá nhân (thập niên 1970, 1980) và Internet (thập niên 1990).
• Cuộc CMCN 4.0 (Đầu thế kỷ 21): Đang diễn ra với các chiến lược công nghệ cao, điện toán hóa ngành sản xuất mà không cần sự tham gia của con người. Đây được gọi là cuộc cách mạng số, thông qua các công nghệ như Internet vạn vật (IoT), trí tuệ nhân tạo (AI), thực tế ảo (VR), tương tác thực tại ảo (AR), mạng xã hội, điện toán đám mây, di động, phân tích dữ liệu lớn (SMAC),… để chuyển hóa toàn bộ thế giới thực thành thế giới số.

Ngành công nghiệp 4.0 phát triển dựa trên các công nghệ nền tảng sau:

1. AI (Artificial Intelligence) – Trí tuệ nhân tạo:

Công nghệ mô phỏng các quá trình suy nghĩ, học tập, cư xử, thích ứng,… của con người cho máy móc, đặc biệt là các hệ thống máy tính. Các quá trình này bao gồm việc học tập (thu thập thông tin và các quy tắc sử dụng thông tin), lập luận (sử dụng các quy tắc để đạt được kết luận gần đúng – 98.8% hoặc xác định), tự sửa lỗi. Các ứng dụng đặc biệt của AI bao gồm các hệ thống chuyên gia, nhận dạng tiếng nói và thị giác máy tính (nhận diện khuôn mặt, vật thể hoặc chữ viết). Tùy theo mức độ phức tạp, công nghệ AI được chia là 4 loại:

• Loại 1: Công nghệ AI phản ứng (Reactive Machine);
• Loại 2: Công nghệ AI với bộ nhớ hạn chế;
• Loại 3: Lý thuyết về trí tuệ nhân tạo;
• Loại 4: Tự nhận thức.

Trên thực tế, còn rất lâu con người mới có thể đạt tới level 3 và 4 của công nghệ AI. Do đó, chúng ta cũng không nên quá lo lắng về viễn cảnh trong phim Kẻ Hủy Diệt diễn ra vào năm 2050.

2. Big Data – Dữ liệu lớn: 

Big Data là các tập dữ liệu có khối lượng lớn và phức tạp. Độ lớn đến mức các phần mềm xử lý dữ liệu truyền thống không có khả năng thu thập, quản lý và xử lý dữ liệu trong một khoảng thời gian hợp lý. Những tập dữ liệu lớn này có thể bao gồm các dữ liệu có cấu trúc, không có cấu trúc và bán cấu trúc. Bao nhiêu dữ liệu để đủ gọi là ” big ” vẫn còn được tranh luận, nhưng nó có thể là các bội số của Petabyte – Và các dự án lớn nhất với phạm vi Exabytes.

Big data thường đặc trưng với 4V:

• Volume: Khối lượng dữ liệu
• Variety: Nhiều loại dữ liệu đa dạng
• Velocity: Vận tốc mà dữ liệu cần phải được xử lý và phân tích
• Veracity: Tính xác thực của dữ liệu

Dữ liệu tạo thành các kho dữ liệu lớn có thể đến từ các nguồn bao gồm: Hộp đen dữ liệu, dữ liệu giao dịch chứng khoán, dữ liệu điện lực, dữ liệu giao thông, dữ liệu các thiết bị tìm kiếm, kênh truyền thông xã hội, ứng dụng dành cho máy tính và thiết bị di động, thí nghiệm khoa học, thiết bị cảm biến và các thiết bị khác trong internet (IoT).

Điều thực sự mang lại giá trị từ các tổ chức dữ liệu lớn là phân tích dữ liệu. Bằng cách phân tích dữ liệu lớn, các công ty có thể có những lợi ích như tăng doanh thu, dịch vụ khách hàng được cải thiện, hiệu quả cao hơn và tăng khả năng cạnh tranh.

Phân tích dữ liệu liên quan đến việc kiểm tra bộ dữ liệu để thu thập thông tin chi tiết hoặc rút ra kết luận về những gì chúng chứa, chẳng hạn như các xu hướng và dự đoán về hoạt động trong tương lai. Loại phân tích dữ liệu cao cấp nhất là data mining, nơi các nhà phân tích đánh giá các bộ dữ liệu lớn để xác định mối quan hệ, mô hình và xu hướng.

3. Cloud Computing – Điện toán đám mây:

Điện toán đám mây là mô hình cung cấp các tài nguyên máy tính và dịch vụ cho người dùng thông qua Internet. Nguồn tài nguyên này bao gồm rất nhiều thứ liên quan đến điện toán và máy tính, VD như phần mềm, dịch vụ, phần cứng,… và sẽ nằm tại các máy chủ ảo (đám mây) trên mạng. Người dùng có thể truy cập vào bất cứ tài nguyên nào trên đám mây, vào bất kỳ thời điểm nào và ở bất kỳ đâu, chỉ cần kết nối với hệ thống internet.

Hiện nay, có 4 mô hình triển khai điện toán đám mây chính đang được sử dụng phổ biến. Đó là:

• Public Cloud: Các dịch vụ, ứng dụng trên Public Cloud đều nằm trên cùng một hệ thống Cloud. Tức là tất cả người dùng sẽ dùng chung tài nguyên. Nhà cung cấp dịch vụ sẽ trực tiếp quản lý và bảo vệ dữ liệu trên đám mây.
• Private Cloud: Cung cấp cho các doanh nghiệp để đảm bảo an toàn dữ liệu. Private Cloud sẽ được bảo vệ bên trong tường lửa của công ty và do doanh nghiệp trực tiếp quản lý.
• Hybrid Cloud: Sự kết hợp giữa Public Cloud và Private Cloud, thường sẽ do doanh nghiệp tạo ra và quản lý thông tin. Dữ liệu sẽ được phân chia giữa doanh nghiệp và nhà cung cấp Public Cloud.
• Community Cloud: Chia sẻ hạ tầng, dữ liệu cho nhiều tổ chức, người dùng khác nhau.

Ngoài ra, có 3 mô hình cung cấp điện toán đám mây cơ bản.

• Infrasructure as a service (Iaas) – Dịch vụ cơ sở hạ tầng: Mô hình dịch vụ pay-per-use (tức trả tiền cho những gì sử dụng). Chi phí sử dụng dịch vụ này được tính dựa trên chức năng và lượng tài nguyên mà khách hàng dùng. Nhà cung cấp dịch vụ Iaas sẽ bán cho khách hàng các server (máy chủ), thiết bị mạng, bộ nhớ, CPU, storage (không gian lưu trữ), máy tính (có thể máy thật hoặc máy ảo, tùy nhu cầu), trang thiết bị trung tâm dữ liệu và một số tính năng bảo vệ an ninh nâng cao.
• Platform as a service (Paas) – Dịch vụ nền tảng: Mô hình dịch vụ giúp các developer có thể phát triển. Nó cho phép triển khai các ứng dụng, website trên đám mây. Paas về cơ bản cũng khá giống với Iaas nhưng cấp độ cao hơn một chút. Paas được trang bị thêm các công cụ phát triển doanh nghiệp thông minh (BI), Middleware và nhiều tool khác. Với Paas, người dùng sẽ có một nền tảng (Platform) được cài đặt sẵn để phù hợp cho việc phát triển ứng dụng.
• Software as a service (Saas) – Dịch vụ phần mềm: Mô hình dịch vụ điện toán đám mây cao nhất hiện nay, cho phép người dùng sử dụng các ứng dụng dễ dàng trên nền tảng đám mây thông qua internet. Đơn giản hơn, Saas sẽ cung cấp phần mềm/ứng dụng chạy trên internet. Từ đó người dùng cuối (end-user) có thể sử dụng ngay. Nhà cung cấp dịch vụ Saas có thể lưu trữ trên server của họ, hoặc cho phép người dùng tải xuống và vô hiệu hóa nó khi hết hạn. Ví dụ điển hình cho mô hình dịch vụ này là Microsoft Office 365, OneDrive, Dropbox,…

4. IoT (Internet of Things) – Internet vạn vật:

Internet Vạn Vật, hay cụ thể hơn là Mạng lưới vạn vật kết nối Internet là một liên mạng, trong đó các thiết bị, phương tiện vận tải, phòng ốc và các trang thiết bị khác được nhúng với các bộ phận điện tử, phần mềm, cảm biến, cơ cấu chấp hành cùng với khả năng kết nối mạng máy tính giúp cho các thiết bị này có thể thu thập và truyền tải dữ liệu.

Hệ thống IoT cho phép vật được cảm nhận hoặc được điều khiển từ xa thông qua hạ tầng mạng hiện hữu, tích hợp trực tiếp hơn vào hệ thống điện toán. Khi IoT được gia tố cảm biến và cơ cấu chấp hành, công nghệ này trở thành một dạng thức của hệ thống ảo-thực với tính tổng quát cao hơn. IoT là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình trong hệ thống điện toán nhúng, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính.

Một vật trong IoT có thể là một người với một trái tim cấy ghép; một động vật ở trang trại với bộ chip sinh học; một chiếc xe với bộ cảm ứng tích hợp cảnh báo tài xế hoặc bất kỳ vật thể tự nhiên hay nhân tạo nào mà có thể gán được một địa chỉ IP và cung cấp khả năng truyền dữ liệu thông qua mạng lưới. Ví dụ hiện thời về IoT là nhà thông minh được trang bị những tính năng như: Kiểm soát và tự động bật tắt đèn, lò sưởi, hệ thống thông gió, hệ thống điều hòa không khí, các thiết bị gia dụng như máy giặt/sấy quần áo, máy hút chân không, máy lọc không khí, lò nướng, tủ lạnh/tủ đông có sử dụng Wifi để theo dõi từ xa. Internet Vạn Vật hiện nay là một trong các nền tảng của Thành phố Thông minh và Hệ thống Quản lý Năng lượng Thông minh.

Tính chất của IoT:

• Tính kết nối liên thông (Interconnectivity): Bất cứ vật gì cũng có thể kết nối với nhau thông qua mạng lưới hạ tầng Internet hiện hữu.
• Thông minh: Một mạng lưới các thực thể thông minh có khả năng tự tổ chức và hoạt động riêng lẻ tùy theo tình huống, môi trường, đồng thời chúng cũng có thể liên lạc với nhau để trao đổi thông tin, dữ liệu.
• Kiến trúc dựa trên sự kiện: Các thực thể, máy móc sẽ phản hồi dựa theo các sự kiện diễn ra trong lúc chúng hoạt động theo thời gian thực.
• Kích thước lớn: Một mạng lưới IoT có thể chứa đến 50 đến 100 nghìn tỉ đối tượng được kết nối và mạng lưới này có thể theo dõi sự di chuyển của từng đối tượng. Một con người sống trong thành thị có thể bị bao bọc xung quanh bởi 1000 đến 5000 đối tượng có khả năng theo dõi.

Các chuyên gia dự báo rằng, Internet Vạn Vật sẽ ôm trọn chừng 30 tỉ vật trước năm 2020.

5. VR (Virtual reality) – Thực tế ảo:

VR là công nghệ giúp con người có thể cảm nhận, trải nghiệm trong không gian mô phỏng (có thể giống hoặc toàn toàn khác với thế giới thực). Môi trường VR được tạo lập bởi các phần mềm chuyên dụng và được điều khiển bởi các thiết bị thông minh. Hiện tại, các hệ thống thực tế ảo tiêu chuẩn sử dụng môi trường nhiều dự án để hiển thị hình ảnh 3D, âm thanh, các cảm giác mô phỏng sự hiện diện vật lý của người dùng trong môi trường ảo, và thậm chí là mùi. Một người sử dụng thiết bị thực tế ảo có thể nhìn xung quanh thế giới giả lập, di chuyển xung quanh và tương tác với các tính năng hoặc vật phẩm ảo.

Các thành phần một hệ thống VR:

• Phần mềm (Software): Tạo hình (modelling) và Mô phỏng (modelling). Các đối tượng của VR được mô hình hóa nhờ chính phần mềm này hay chuyển sang từ các mô hình 3D (thiết kế nhờ các phần mềm CAD như AutoCAD, 3D Studio, 3Ds Max,…). Sau đó, phần mềm VR phải có khả năng mô phỏng động học, động lực học và ứng xử của đối tượng. Các đối tượng của VR có thể được mô hình hóa và mô phỏng bằng các ngôn ngữ lập trình OpenGL, C++, Java3D, VRML, X3D,… hay các phần mềm đồ họa WorldToolKit, PeopleShop,…
• Phần cứng (Hardware): Bao gồm:

1. Máy tính (PC hay Workstation với cấu hình đồ họa mạnh).
2. Các thiết bị đầu vào (Input devices): Bộ dò vị trí (position tracking) để xác định vị trí quan sát. Bộ giao diện định vị (Navigation interfaces) để di chuyển vị trí người sử dụng. Bộ giao diện cử chỉ (Gesture interfaces) như găng tay dữ liệu (data glove) để người sử dụng có thể điều khiển đối tượng.
3. Các thiết bị đầu ra (Output devices): Hiển thị đồ họa (màn hình, HDMI,..) để nhìn được đối tượng 3D. Thiết bị âm thanh (loa) để nghe được âm thanh vòm (Hi-Fi, Surround,..). Bộ phản hồi cảm giác (Haptic feedback như găng tay,..) để tạo xúc giác khi sờ, nắm đối tượng. Bộ phản hồi xung lực (Force Feedback) để tạo lực tác động như khi đạp xe, đi đường xóc,…

VR được ứng dụng trong các lĩnh vực như: Giải trí (Game), Khoa học kỹ thuật, Nghiên cứu, Giáo dục, Thương mại – Dịch vụ, Y học, Kiến trúc, Quân sự, Nghệ thuật, Du lịch (Virual Tour), Bất động sản,…

6. AR (Augmented reality) – Thực tế tăng cường:

Công nghệ thực tế ảo tăng cường AR, được phát triển dựa trên VR, là một công nghệ cho phép lồng ghép thông tin ảo vào thế giới thực (và ngược lại), không phải tách người dùng ra một không gian riêng như VR, hỗ trợ người sử dụng tương tác với những nội dung ảo ngay trong đời thật (như chạm, tóm, phủ lớp hình ảnh lên trên ảnh thật,…). Ví dụ điển hình cho công nghệ này là game Pokemon Go đã từng làm mưa làm gió trên toàn thế giới năm 2016.

Không chỉ game, công nghệ này còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác. Một thiết bị AR khá nổi tiếng là Microsoft HoloLens. Chiếc kính này có một lớp kính để người dùng vẫn thấy được những gì đang diễn ra bên ngoài, đồng thời dựng các ảnh ảo 3D rồi phủ lên những vật thể ngoài đời thực để người dùng có thể tương tác với chúng. HoloLens có thể lấy một chiếc xe hơi ngoài đời rồi phủ lên các màu sơn khác nhau để khách trải nghiệm. Một chiếc gương thông minh có thể cho người dùng thấy mình trong đó và thử nhiều bộ quần áo trước khi quyết định sẽ sắm cái nào. Một ứng dụng trên điện thoại sẽ cho bạn biết căn nhà mà camera đang quét tới xây từ năm bao nhiêu, lịch sự phát triển của nó là gì, ai là chủ sở hữu.

7. Xu hướng SMAC (Social, Mobile, Analytics, Cloud) – Mạng xã hội, di động, phân tích, điện toán đám mây:

SMAC là từ viết tắt của Social (Xã hội), Mobile (Di động), Analytics (Phân tích, dựa trên Big Data) và Cloud (Đám mây), với ý tưởng kết hợp 4 công nghệ này vào một luồng cấu trúc nhằm tạo ra các loại sản phẩm và gói dịch vụ mới đem lại những giải pháp hiệu quả và cơ động cho người tiêu dùng.

Điều làm nên sự khác biệt của xu hướng SMAC là mọi cấu thành trong nó kết hợp chặt chẽ với nhau và tạo thành một hệ sinh thái. Điện thoại di động giờ đây có khả năng chạy nhiều dữ liệu hơn. Các dữ liệu này được dùng để kết nối sâu hơn với đám mây, tham gia các kênh xã hội và mang lại cho người tiêu dùng thêm nhiều trải nghiệm cá nhân. Yếu tố xã hội cũng được “cài” vào hạ tầng của di động/các công cụ phân tích/đám mây, không chỉ đơn thuần là những cải tiến hoặc dịch vụ mới ở một sản phẩm mà còn xác định lại hành vi cũng như cách giao tiếp giữa từng cá nhân và giao tiếp với các dịch vụ được số hóa. SMAC tạo ra một hệ sinh thái cho phép doanh nghiệp cải thiện hoạt động của mình và đến gần khách hàng hơn với chi phí tiết kiệm nhất trong khi vẫn tiếp cận được tối đa.

Có thể nói trong số 4 công nghệ này, sẽ không có cái nào đứng sau cái nào hoặc có thể tách rời nhau ra bởi toàn bộ SMAC là sự hoà hợp hoạt động với nhau:

• Social media giúp cho doanh nghiệp tiếp cận và tương tác với khách hàng theo một phương thức mới.
• Công nghệ di động (Mobile) thay đổi cách thức con người giao tiếp với nhau, mua sắm và làm việc.
• Công nghệ phân tích (Analytics) cho phép doanh nghiệp hiểu rõ hơn khi nào và lúc nào, cách thức ra sao khi một khách hàng mua sắm hàng hoá dịch vụ. Với ứng dụng của Big Data, doanh nghiệp có thể khai thác các thông tin quý giá để cải tiến việc tiếp cận khách hàng. Sử dụng công cụ phân tích cũng mang lại các chỉ dẫn đáng kể trong việc tạo ra các quyết định marketing phù hợp.
• Công nghệ điện toán đám mây (Cloud) đã tạo ra cách thức mới giúp truy cập đến công nghệ và dữ liệu một cách linh động, giảm thiểu chi phí mà một doanh nghiệp cần để phản ứng nhanh với những chuyển biến trên thị trường cũng như giải quyết các vấn đề nội bộ.

Công ty truyền thông Netflix là một ví dụ rõ ràng cho việc ứng dụng thành công sức mạnh của SMAC. Khi một khách hàng của Netflix truy cập và xem một chương trình TV từ hệ thống Cloud của Netflix thông qua iPad của họ, hệ thống cho phép khách hàng tuỳ chọn đăng nhập vào Netflix bằng tài khoản Facebook. Các dữ liệu sẽ được tải từ Cloud xuống cho phép khách hàng xem liên tục trên nhiều nền tảng như TV, máy tính bảng, điện thoại,… Sau đó, người dùng được cung cấp nhiều cách để phản hồi ý kiến, như bình chọn số sao, viết ý kiến, chia sẻ nội dung vừa xem đến bạn bè qua Facebook hoặc Twitter. Dữ liệu khách hàng có thể được lưu trữ trên hệ thống Cloud của Netflix. Sau đó hãng này đã sử dụng các công cụ phân tích hiện đại và thuật toán phức tạp để đưa ra những gợi ý phim theo sở thích của từng đối tượng khách hàng. Công cụ phân tích sẽ đề xuất ra các khuyến nghị cho từng khách hàng riêng biệt (marketing 1:1).