Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 (CMCN 4.0) đang diễn ra mạnh mẽ tại nhiều quốc gia trên thế giới, trong đó có Việt Nam. Với lĩnh vực nghiên cứu chính là khoa học công nghệ và kỹ thuật, Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học và Tự động hóa chắc chắn không thể đứng ngoài cuộc cách mạng công nghệ này. Viện đã làm gì để tận dụng các công nghệ của CMCN 4.0 vào hoạt động nghiên cứu của mình? 

Trang TTĐT Khoa học công nghệ ngành Công Thương (https://khcncongthuong.vn/) đã có cuộc trao đổi với TS. Nguyễn Thế Truyện  - Viện trưởng Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học và Tự động hóa để tìm ra lời giải đáp cho câu hỏi trên. 

CMCN4.0 với một số công nghệ nền tảng như internet kết nối vạn vật (IoT), trí tuệ nhân tạo (AI), điện toán đám mây (Cloud computing), dữ liệu lớn (big data), chuỗi khối (blockchain), in 3D, robotic, … đã tạo ra sự phát triển thần tốc của Khoa học và công nghệ (KH&CN), trang thiết bị kỹ thuật và đời sống kinh tế xã hội của nhân loại trong những năm gần đây. Với vai trò là một viện nghiên cứu ứng dụng đầu ngành trong lĩnh vực Điện tử, Tin học, Tự động hoá trực thuộc Bộ Công Thương, Viện nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa (VIELINA) ngay từ trước những năm 2010 đã định hướng đi vào nghiên cứu, làm chủ và phát triển, đưa vào ứng dụng các công nghệ tiên tiến, hiện đại, trong đó có những công nghệ của CMCN 4.0 hiện nay. 

Cụ thể, Viện đã nghiên cứu, thiết kế chế tạo robot thông qua các đề tài cấp Nhà nước, cấp Bộ từ năm 2003 đến 2010. Hay trong quá trình thực hiện các đề tài cấp Nhà nước về hệ thống SCADA từ năm 2000-2010, Viện đã áp dụng AI (hồi đó gọi là tri thức chuyên gia) để làm thông minh và linh hoạt hóa cho các hệ thống giám sát điều khiển trong công nghiệp do Viện chế tạo. 

Đến năm 2013, khi thiết kế, cung cấp và chuyển giao hệ thống điều khiển giám sát tập trung mỏ hầm lò cho Công ty Than Khe Chàm, chúng tôi đã lựa chọn các công nghệ hiện đại như dùng IP camera (thực chất là camera kiểu IoT), các chuyển mạch IP, mạng cáp quang tốc độ cao kết nối internet, … cũng như xây dựng cơ sở dữ liệu tập trung (dữ liệu lớn) cho hệ thống. Cũng trong năm 2013, Viện đã thực hiện đề tài cấp Bộ về khai phá dữ liệu lớn mang tên “Nghiên cứu, ứng dụng các kỹ thuật khai phá dữ liệu áp dụng trong dự báo các bệnh trên động vật thủy sản”. 

Trong 05 năm gần đây, Viện tiếp tục đẩy mạnh nghiên cứu, tìm hiểu và chế tạo các thiết bị/hệ thống thiết bị trên cơ sở ứng dụng các công nghệ của CMCN 4.0 như trí tuệ nhân tạo; chuỗi khối; IoT; thị giác máy (machine vision, computer vision), … và đưa sản phẩm vào sử dụng trong thực tế sản xuất. Kết quả ứng dụng thực tế cho thấy các công nghệ của CMCN 4.0 có khả năng giải quyết tốt các vấn đề trước đây được coi là khó giải quyết và đem lại hiệu quả thực sự cho doanh nghiệp. Việc ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong lĩnh vực thị giác máy, giám sát điều khiển quá trình cho các dây chuyền sản xuất lắp ráp, chế biến,… đã góp phần nâng cao năng suất, giảm nhân công, tăng chất lượng sản phẩm một cách rõ rệt. 

Có thể nói, Viện đã rất chú trọng, chủ động trong việc nghiên cứu, ứng dụng các công nghệ của CMCN 4.0 vào các sản phẩm do Viện chế tạo và cung cấp cho thị trường.

Viện đã chủ động nghiên cứu, làm chủ một số công nghệ nền của CMCN 4.0 từ khi khái niệm CMCN 4.0 chưa có hoặc mới bắt đầu được đưa ra tại Việt Nam. Hiện nay, Viện có khá nhiều sản phẩm ứng dụng công nghệ 4.0 đã đưa được vào sản xuất thông qua các hợp đồng kinh tế như: Hệ thống điều khiển tích hợp dùng cho mỏ than hầm lò; Hệ thống kiểm tra ngoại quan chất lượng sản phẩm dùng AI và thị giác máy ứng dụng cho một số doanh nghiệp FDI; Hệ thống điều khiển cung cấp thức ăn và thông gió làm mát tự động cho trang trại bò sữa ứng dụng công nghệ IoT; ... 

Mới đây nhất, chúng tôi đã chế tạo thành công Hệ thống giám sát điều khiển tự động đồng bộ cho dây chuyền sản xuất, chế biến chè xanh sao lăn. Đây là kết quả của Dự án “Ứng dụng công nghệ tự động hóa trong quá trình sản xuất nguyên liệu và quá trình sản xuất, chế biến chè xanh sao lăn chất lượng cao tại Công ty Cổ phần Trà Than Uyên” thuộc Chương trình Phát triển một số ngành công nghiệp công nghệ cao của Bộ Công Thương. Hệ thống này hiện đang được sử dụng, vận hành tại Công ty Cổ phần chè Than Uyên (tỉnh Lai Châu). Theo đánh giá của các chuyên gia ngành chè, đây là dây chuyền sản xuất chè có công suất lớn (sản xuất 50 tấn chè tươi/ngày), hiện đại nhất đang hoạt động tại Việt Nam. Điều đáng nói là hệ thống thiết bị này do các chuyên gia Việt Nam tự thiết kế, chế tạo và lắp đặt chuyển giao cho nhà máy, trong đó các công đoạn quan trọng nhất đã tự động hóa 100%. Trong dây chuyền này, Viện đã áp dụng các công nghệ 4.0 như: AI, IoT, …. để chế tạo hệ thống điều khiển tự động.

Trước hết tôi xin khẳng định lại, các lĩnh vực công nghệ hoạt động của Viện đều là lĩnh vực công nghệ cao, có tốc độ phát triển nhanh, chu kỳ ngắn. Để làm chủ, phát triển các công nghệ này, chúng tôi gặp khó khăn, vướng mắc ở nhiều khía cạnh.

Trước tiên là vốn đầu tư. Các công nghệ nền tảng của CMCN 4.0 cũng như các thiết bị, công cụ để nghiên cứu hiện tại đều của nước ngoài nên có giá cao, phí bản quyền (phần mềm) lớn. Mặt khác, nghiên cứu phát triển các công nghệ này trong lĩnh vực công nghiệp cần phải nghiên cứu theo dây chuyền đầy đủ, không thể nghiên cứu chỉ một thiết bị hay một công đoạn được, do đó cần có nguồn kinh phí lớn mới có thể đầu tư được “cơ sở vật chất” cho việc nghiên cứu phát triển công nghệ 4.0. Trong điều kiện kinh tế đất nước và chế độ tự chủ của các Viện nghiên cứu ứng dụng như hiện nay thì đây là khó khăn, thách thức rất lớn. Ngoài ra, thiếu vốn không chỉ ở lĩnh vực nghiên cứu, phát triển công nghệ mà còn là thiếu vốn đầu tư ở các doanh nghiệp để cải tạo, nâng cấp dây chuyền sản xuất thì mới áp dụng được công nghệ của CMCN 4.0 vào thực tế được.

Thứ hai là vấn đề nhân lực. Công nghệ của CMCN 4.0 có nhiều kiến thức mới, hiện đại đòi hỏi đội ngũ cán bộ kỹ thuật cần được tuyển mới với nhiều hướng chuyên sâu hoặc phải đào tạo bổ sung, nâng cao cho đội ngũ hiện có để bắt kịp sự phát triển của KH&CN dẫn tới khó khăn, thiếu hụt nhân lực, đặc biệt trong các mảng công nghệ mới như AI, chuỗi khối, điện toán đám mây, dữ liệu lớn, ….

Thứ ba là môi trường phát triển. Ứng dụng công nghệ của CMCN 4.0 trong sản xuất là một vấn đề mới mẻ đối với nhiều nhà máy tại Việt Nam. Nhiều doanh nghiệp chưa thực sự thấy rõ được hiệu quả ứng dụng công nghệ của CMCN 4.0 vào sản xuất dẫn tới không hào hứng, hạn chế ứng dụng đổi mới công nghệ.

Thứ tư là khả năng cạnh tranh. Hiện nay các công nghệ, công cụ nghiên cứu và sản phẩm thiết bị/dây chuyền của CMCN 4.0 chủ yếu là của nước ngoài, chưa có đơn vị nào trong nước có công nghệ/sản phẩm đủ mạnh để chiếm được thị trường. Tốc độ phát triển công nghệ của CMCN 4.0 rất nhanh nên mặc dù thị trường ứng dụng công nghệ của CMCN 4.0 tại Việt Nam còn rất lớn, rất sơ khai, nhưng nếu các đơn vị nghiên cứu ứng dụng trong nước không nhanh chóng chiếm được thị trường thì có thể sẽ bị nước ngoài chiếm lĩnh hết trong thời gian ngắn.

Vì vậy, nếu có sự hỗ trợ của Nhà nước trong nghiên cứu ứng dụng của các Viện (dưới dạng đầu tư cơ sở vật chất; giao nhiệm vụ KH&CN; …) để xây dựng được một vài điển hình ứng dụng thành công công nghệ của CMCN 4.0 cho các nhà máy tại Việt Nam, qua đó khẳng định hiệu quả áp dụng công nghệ của CMCN 4.0, tạo niềm tin cho doanh nghiệp và xây dựng được đội ngũ KH&CN trong nước có trình độ, năng lực cao thì KH&CN trong nước nói chung và Viện Điện tử, Tin học và Tự động hóa nói riêng mới có khả năng cạnh tranh được.

Ngoài ra, còn một khó khăn nữa là công nghiệp phụ trợ. Nền công nghiệp phụ trợ của Việt Nam còn yếu, chậm phát triển, đặc biệt là công nghệ vật liệu, gia công cơ khí chính xác. Điều này có ảnh hưởng rất lớn đến kết quả nghiên cứu, phát triển công nghệ 4.0 của Viện và các đơn vị trong nước.

Từ khi thành lập đến nay, Viện luôn định hướng: “Đi thẳng vào công nghệ tiên tiến và hiện đại nhất; nghiên cứu phải xuất phát từ thực tế và quay lại phục vụ thực tế cuộc sống”. Chính vì vậy, việc nghiên cứu, ứng dụng các công nghệ, thành tựu của CMCN 4.0 – xu hướng chung của cả thế giới, chắc chắn sẽ vẫn được Viện tiếp tục chú trọng đẩy mạnh trong thời gian tới.

Trong chiến lược phát triển 10 năm tới, Viện sẽ tập trung đầu tư trang thiết bị và đào tạo nguồn nhân lực theo định hướng nghiên cứu, ứng dụng và phát triển các công nghệ nền tảng, cơ sở của CMCN 4.0 nhằm giải quyết các vấn đề sau:

Thứ nhất, tập trung nghiên cứu, ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) trong xây dựng các hệ thống tự động hóa cho các nhà máy sản xuất công nghiệp, nông nghiệp tại Việt Nam. Trong đó, tập trung nghiên cứu ứng dụng AI cho hệ thống cấp trường, các hệ thống thị giác máy, ... nhằm chẩn đoán bất thường; dự đoán giá trị (soft-sensor, kịch bản what-if, simulation, digital twins, …); dự báo theo thời gian; điều khiển tiết kiệm năng lượng/nhiên liệu; nâng cao chất lượng điều khiển (giảm vọt lố, giảm thời gian quá độ,…); Tự động nhận dạng đối tượng điều khiển và tự chỉnh tham số bộ điều khiển; điều khiển các hệ MIMO; điều khiển tự lái (autopilot); xử lý ảnh sử dụng AI; Robotic; ...

Thứ hai, nghiên cứu về Internet vạn vật; công nghệ phân tích dữ liệu lớn; điện toán đám mây, điện toán biên, điện toán lưới để phát triển các sản phẩm, giải pháp phục vụ chuyển đổi số trong lĩnh vực công nghiệp và sản xuất thông minh.

Cuối cùng, Viện sẽ nghiên cứu, ứng dụng các thành tựu của CMCN4.0 vào thúc đẩy lĩnh vực thương mại điện tử, quản trị số phục vụ quá trình chuyển đổi số nền kinh tế cũng như xây dựng Chính phủ điện tử góp phần phát triển ngành Công Thương cũng như góp phần phát triển khoa học kỹ thuật, kinh tế - xã hội của đất nước..