Cuộc cách mạng kỹ thuật số

“Cuộc cách mạng kỹ thuật số là cuộc cách mạng không thể tránh khỏi, được so sánh với việc phát minh ra động cơ hơi nước và đánh dấu sự bắt đầu của một thời đại công nghiệp” Gérard Berry, nhà nghiên cứu thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Pháp, Trưởng khoa Khoa học máy tính và kỹ thuật số của Đại học Pháp năm 2009 – 2010, cho biết. “Chúng ta đang bước vào thời đại kỹ thuật số, và các ngành công nghiệp truyền thống như viễn thông và giáo dục văn hoá đang trải qua những biến đổi mạnh mẽ. Những ngành khác như công nghệ thông tin (IT) và các dịch vụ liên quan đang phát triển với tốc độ chóng mặt. Đặc biệt, Internet đã cách mạng hoá thông tin liên lạc bởi nó loại bỏ được các hạn chế về khoảng cách, thời gian và khối lượng”. Sẽ là tẻ nhạt và vô ích nếu cố gắng liệt kê vô số những thay đổi được tạo ra bởi sự tiến bộ gần đây trong ngành máy tính sau 21 năm phát minh ra World Wide Web. Tuy vậy, mọi người lại tương đối quan tâm về vấn đề kỹ thuật số sẽ có những gì trong tương lai.

Sự bùng nổ

Thế giới kỹ thuật số trong tương lai sẽ như thế nào? Thật khó tưởng tượng. Các ứng dụng mới luôn làm xáo động ngành công nghiệp IT mỗi tuần. Tuy nhiên, các chuyên gia dự đoán sự phát triển ngoạn mục của Internet, cuối cùng sẽ kết nối không chỉ mọi người mà còn cả các đối tượng ở gần và thậm chí ngay bên trong chúng ta. “Ngày nay, các máy tính tự trị trên toàn thế giới nhiều hơn 15 đến 20 lần so với các máy tính tương tác với con người”, Berry giải thích. Ví dụ, các mẫu xe hơi mới nhất có hơn 80 bộ vi xử lý dùng để điều khiển mọi thứ, từ phanh đến việc đốt cháy nhiên liệu. “Hiện nay, hàng trăm tỷ bộ vi xử lý nằm rải rác xung quanh chúng ta không được kết nối với nhau. Trong tương lai, chúng sẽ được kết nối với nhau và cùng tạo ra những ứng dụng mới. Chẳng hạn như các tuyến đường sẽ kết nối với xe của chúng ta để thông báo về giới hạn tốc độ, cảnh báo về ùn tắc giao thông, hoặc theo dõi mọi con đường để tránh tai nạn”.

Các bộ phận bằng điện tử như chân, tay giả… sẽ được kết nối trực tiếp với hệ thần kinh của người mang bộ phận đó, và các mạch điện tử trong cơ thể sẽ gửi thông tin về sức khoẻ của người đó tới hệ thống IT của bệnh viện. Cuối cùng thì bác sĩ sẽ gọi cho bệnh nhân của mình trong trường hợp có vấn đề được phát hiện từ xa.

Khi đó, cách chúng ta sử dụng máy tính cũng sẽ hoàn toàn thay đổi. Màn hình cảm ứng và thiết bị dò tìm di động có thể sớm thay thế bàn phím và chuột. Hơn nữa, những tiến bộ trong Web ngữ nghĩa (Semantic Web) sẽ cung cấp công cụ tìm kiếm thông minh trên Web dựa trên ý nghĩa của câu hỏi hơn là cú pháp của nó. “Cuối cùng, các ứng dụng như Twitter và Facebook, cũng như thành công thương mại hoá của điện thoại thông minh làm thay đổi tiện ích cốt lõi của Web. Nó không chỉ là một kho thông tin khổng lồ, mà còn là không gian tương tác, nơi mà mọi người giao tiếp với nhau. Trong thực tế đã có một số người thường xuyên kết nối với không gian này qua điện thoại di động của họ”, Serge Abiteboul, nhà khoa học tại LSV và tại INRIA Saclay, chuyên gia trong việc quản lý truyền tải dữ liệu và kiến thức về Web, cho biết.

Thích ứng với tương lai

Giáo sư Serge Fdida tại LIP6 và là điều phối viên của European platform OneLab (một dự án của châu Âu nhằm giải quyết các vấn đề Internet trong tương lai), cho biết: “Mặc dù Internet có khả năng tích hợp các công nghệ và ứng dụng mới nhưng với sự phát triển mạnh mẽ nó phải có sự điều chỉnh lớn. Internet không được thiết kế để xử lý các yêu cầu về di động, an ninh, và sự đa dạng về nền tảng (gồm phần cứng và phần mềm) mà các ứng dụng có thể chạy trên đó trong một quy mô lớn đã phá vỡ cấu trúc hiện tại của Internet. Người ta cần phải nhớ rằng Internet ban đầu được thiết kế cho mục đích rất rõ ràng và dành cho các cá thể đáng tin cậy sử dụng các thiết bị tĩnh. Điều này chắc chắn không còn phù hợp với hiện nay. Hơn nữa, hệ thống ngày càng được cải tiến để cung cấp nhiều dịch vụ, từ đó dẫn đến sự phát triển của các giải pháp đặc biệt như quản lý bảo mật, tính di động… Tuy nhiên, hầu hết các giải pháp này tích hợp kém dẫn đến sự phức tạp trong quản lý mạng và đảm bảo tính hiệu quả”.

Cách đây bốn năm năm, với xu thế phát triển, một số nước trong đó có Mỹ, Đức và Nhật đã bắt đầu các chương trình nghiên cứu đầy tham vọng nhằm mục đích đặt nền móng cho Internet kiểu mô-đun trong tương lai. Tại châu Âu, các dự án đặc biệt (Fire project) nhằm mục đích thiết lập một hệ thống thí nghiệm vào năm 2015 cho các nhà khoa học, các doanh nghiệp nhỏ và vừa để thiết kế, triển khai và thử nghiệm các công cụ cũng như các dịch vụ Web mới một cách an toàn. OneLab Platform là bước đầu tiên (giai đoạn thử nghiệm) để thực hiện dự án khổng lồ trên. Mô hình đầu tiên này đã được hoạt động trong ba năm, cung cấp sự truy cập tới vùng mạng bị hạn chế khoảng 1000 máy tính kết nối với nhau trên toàn thế giới và các hệ thống nghiên cứu khác. Một vài ứng dụng đã được thử nghiệm trong nhiều trường khác nhau như phân bố nội dung Internet (video, eBook, âm nhạc), và cho phép định vị các địa chỉ IP (con số dùng để xác định tất cả các máy tính được kết nối với Internet).

Một thách thức khác là những giới hạn công nghệ vô tuyến cho các dịch vụ IT di động. “Mạng điện thoại di động thế hệ thứ hai như GSM được thiết kế để truyền tải tiếng nói, không phải để gửi hình ảnh hoặc video, hoặc kết nối với truyền hình kỹ thuật số hay Internet”, Pierre Duhamel, nhà nghiên cứu cao cấp tại L2S, cho biết. Kết quả là, các mạng này gần như bão hòa ở các thành phố lớn. “Một số giải pháp đang được nghiên cứu, bao gồm cả mã hóa mạng – trong đó dữ liệu được gửi qua một mạng các điện thoại di động có thể hoạt động như thiết bị phát, thu, chuyển tiếp, hoặc router. Hiện nay các nhà nghiên cứu của chúng tôi đang nỗ lực cố gắng vượt qua những thử thách này”, Pierre Duhamel cho biết thêm.

Sự an toàn của hệ thống

An toàn là mối quan tâm lớn đầu tiên của mọi người. Hiện nay nhiều bộ xử lý được nhúng để thực hiện một khối lượng lớn các công việc của con người mà vẫn đảm bảo được tính đáp ứng, sẵn có và tự chủ. Giờ đây các kỹ sư không còn phải do dự khi giao phó “nhiệm vụ quan trọng” cho các bộ vi xử lý đảm nhiệm ở những nơi có thể nguy hiểm cho con người, chẳng hạn như vận hành các nhà máy điện hạt nhân, điều khiển máy bay, hoặc phẫu thuật có sử dụng máy tính. Tuy nhiên, “thiết kế các hệ thống này là rất tốn kém”, Joseph Sifakis, nhà nghiên cứu của CNRS tại Verimag laboratory, từng giành giải thưởng Turing năm 2007, giải về CNTT tương đương với giải thưởng Nobel, cho biết. “Viết những phần mềm thực hiện nhiệm vụ quan trọng đòi hỏi phải có phương pháp đặc biệt. Loại phần mềm này đắt hơn 1000 lần so với phần mềm thông thường và phải đệ trình lên một cơ quan chứng nhận quốc tế”. Và ngay cả khi tồn tại các phương pháp để chứng nhận một hệ thống nhúng như vậy thì những phương pháp này vẫn không đủ hiệu quả để vượt qua một mức độ phức tạp nhất định.

Đối mặt với những thách thức này, một số nhà khoa học xem xét lại các lý thuyết, hy vọng tìm được giải pháp có thể tránh được kiểm tra về sau. “Khi xây dựng cầu, các kỹ sư sử dụng các phương trình toán học để đảm bảo rằng cấu trúc của cầu không bị sụp đổ”, Joseph Sifakis giải thích. “Không có công cụ nào là sẵn có cho các nhà lập trình: trước tiên họ phải xây dựng hệ thống và sau đó kiểm tra hệ thống hoạt động. Chúng tôi đang cố gắng xác định cơ sở lý thuyết để có thể đảm bảo rằng một hệ thống máy tính được xây dựng từ các thành tố cơ bản sẽ thực hiện đúng chức năng”.

Vấn đề xâm nhập – hacking

Vấn đề bảo mật thông tin đang phải đối mặt với những thách thức lớn bởi số người sử dụng tăng nhanh. Người sử dụng lại thường không hay biết lúc nào máy tính của họ bị xâm nhập (hacked). “Chúng ta chia sẻ thông tin cá nhân ngày càng nhiều nhưng thiếu đi sự kiểm soát. Do đó việc bảo vệ để không bị đánh đánh cắp thông tin là mối quan tâm lớn nhất hiện nay”, Nguyễn Phong, nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm LIENS ở Pari cho biết. Hiện nay các nhà nghiên cứu đang cố gắng cải tiến bảo đảm an ninh cho các chương trình được bảo mật. Một số nhà nghiên cứu khác lại nghiên cứu các hạn chế của hệ thống an ninh bằng cách cố gắng xâm nhập vào hệ thống đó. Nghiên cứu này có thể phát triển tương ứng với việc cố gắng khôi phục dữ liệu từ một thẻ thông minh thông qua quan sát tiêu thụ điện hoặc phát xạ điện từ của nó…. Theo ông Nguyễn, những nghiên cứu này cuối cùng sẽ được ứng dụng vào các công nghệ trong tương lai ví dụ như trong máy tính lượng tử, cho dù để có được một công nghệ thành công thì chúng ta sẽ phải tốn rất nhiều công sức thay đổi mã hoá hiện nay.

Theo CNRS
Minh Tâm