Công nghệ dành cho đô thị thông minh – tương lai và thách thức

Trí tuệ nhân tạo, học máy, và tập hợp dữ liệu phân tán để dùng chung chính là nguyên lý nền tảng để phát triển các công nghệ - giải pháp phục vụ xây dựng, triển khai smartcity

Năm 1900, chỉ có 14% dân số thế giới sống ở các khu vực thành thị. Ngày nay, lần đầu tiên trong lịch sử, hơn một nửa dân số của hành tinh sống ở các thành phố, đang nhanh chóng trở thành các trung tâm đổi mới và hướng phát triển thành các đô thị thông minh. Số lượng các thành phố thông minh trên thế giới dự kiến sẽ tăng lên theo cấp số nhân trong vài năm tới và đến năm 2050, 70% dân số thế giới sẽ sống ở các thành phố thông minh.

Tại hội thảo Vai trò của Công nghệ thông tin trong việc xây dựng thành phố thông minh, giáo sư Tapio Salakoski đến từ Đại học Turku, Phần Lan cho biết thành phố thông minh là một đô thị sử dụng các loại cảm biến thu thập dữ liệu điện tử khác nhau nhằm cung cấp thông tin cho việc quản lý tài sản và nguồn lực hiệu quả.

Dữ liệu được thu thập từ các công dân, thiết bị, tài sản được xử lý, phân tích nhằm theo dõi và quản lý các hệ thống giao thông và vận tải, nhà máy điện, mạng lưới cấp nước, quản lý rác thải, thực thi pháp luật, hệ thống thông tin, trường học, thư viện, bệnh viện và các dịch vụ cộng đồng khác.

Điều này giúp chính quyền thành phố quản lý tài sản một cách thông minh, tăng hiệu quả, cách mạng về vận tải, giảm chi phí, và về mặt lý thuyết đô thị thông minh sẽ nâng cao chất lượng cuộc sống chung cho người dân.

Công nghệ cho đô thị thông minh

Trí tuệ nhân tạo (AI) và Học máy (Machine learning) cùng với Internet of Things (IoT) sẽ tạo thành cốt lõi của công nghệ tương lai, tập trung vào việc thu thập dữ liệu, tạo thành nền tảng thiết bị cho giai đoạn thứ hai của quá trình số hóa (giai đoạn thứ nhất là triển khai hạ tầng công nghệ). Việc triển khai toàn diện những công nghệ này có thể gây nên một số tác động trái chiều trong cuộc sống cá nhân của những cư dân đô thị cũng như toàn xã hội.

Trí tuệ nhân tạo

Theo giáo sư Tapio thì trí tuệ nhân tạo là trí tuệ do con người lập trình tạo nên với mục tiêu giúp máy tính có thể tự động hóa các hành vi thông minh như con người.

Trí tuệ nhân tạo có nhiều giai đoạn phát triển, bắt đầu từ việc máy móc có khả năng lý luận và đưa ra cách giải quyết vấn đề. Những cỗ máy này được trang bị thuật toán bắt chước cách thức lý luận của con người sử dụng khi giải quyết các câu đố hoặc đưa ra các phương pháp loại trừ logic. Lúc này máy móc đã bắt đầu học tập tư duy của con người và đã bắt đầu có khả năng lập kế hoạch. Việc học tập và bắt chước không dừng lại ở cách xử lý thông tin, những cỗ máy ở giai đoạn thứ tiếp theo còn có khả năng chuyển động và thao tác giống với con người. Khi cỗ máy dần có khả năng nhận thức cao hơn thì đó là thời điểm chúng bắt đầu xử lý ngôn ngữ tự nhiên như con người. Trong trí tuệ nhân tạo thì xử lý ngôn ngữ tự nhiên là một trong những phần khó nhất vì nó liên quan đến việc phải hiểu ý nghĩa ngôn ngữ-công cụ hoàn hảo nhất của tư duy và giao tiếp. Hiện nay chúng ta gặp khá nhiều công cụ trang bị trí tuệ nhân tạo trong việc xử lý ngôn ngữ tự nhiên với các tính năng như nhận dạng chữ viết, nhận dạng giọng nói, dịch tự động hay tìm kiếm thông tin, khai thác dữ liệu…

Đỉnh cao của trí tuệ nhân tạo là những cỗ máy có trí tuệ xã hội, trang bị cảm xúc và có khả năng tư duy sáng tạo cũng như có ý thức riêng dành cho mình. Trong tương lai, trí tuệ nhân tạo sẽ làm thay đổi cách chúng ta sống và làm việc.

Học máy

Học máy - Machine learning là một lĩnh vực của trí tuệ nhân tạo liên quan đến việc nghiên cứu và xây dựng các kĩ thuật cho phép các hệ thống "học" tự động từ dữ liệu để giải quyết những vấn đề cụ thể. Như Pedro Domingos, tác giả cuốn “gối đầu giường” của dân kỹ thuật The Master Algorithm, viết rằng: “Machine learning là thứ gì đó rất mới: một công nghệ tự xây dựng”. Hay hiểu đơn giản hơn, Machine learning là những chiếc máy tính có thể tự đưa ra những quyết định, sáng kiến mà không cần bất cứ sự yêu cầu, nhập liệu từ phía con người. Các thuật toán để tạo ra những cỗ máy làm được điều này đang dần được hoàn thiện và trong vài năm trở lại đây đã có được những thành quả bước đầu.

IoT – Internet kết nối vạn vật

IoT hiểu đơn giản là các bộ cảm biến có thể giao tiếp với Internet mà không cần có sự can thiệp của con người. IoT bao gồm cả các thiết bị đeo và điện thoại thông minh, hay các thiết bị có thể tự động giao tiếp nếu được cấp phép. IoT cũng hiện diện trong các thiết bị thông minh dành cho xe hơi, nhà ở và kể cả một thành phố hay thiết bị y tế hoặc công cụ trong các ngành công nghiệp. Và đô thị thông minh chính là một mạng lưới IoT khổng lồ.

Những lợi ích và tiềm năng phát triển của IoT ở khắp mọi nơi, ở đâu có kết nối đều có khả năng xuất hiện các thiết bị với định danh của riêng mình, mang đến giá trị thông qua truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu.

Số hóa thông minh

Số hóa đang thúc đẩy chúng ta tạo ra những thay đổi sâu sắc trên tất cả các ngành công nghiệp, đến cách chúng ta tiếp cận người dân, sản phẩm, dịch vụ và thị trường giàu thông tin luôn cập nhật.

Giai đoạn số hóa được bắt đầu từ những điều cơ bản nhất, chúng ta sẽ tự động hóa những nhiệm vụ không quan trọng. Ví dụ như thay thế việc gửi thư tay bằng thư điện tử - email, thương mại truyền thống mở rộng ra với thương mại điện tử và những ngân hàng hiện nay cho phép chúng ta giao dịch trực tuyến, còn đối với chính quyền, thì các dịch vụ công cho phép người dân thực hiện qua mạng. Tất cả những hoạt động số hóa trên minh họa cho nền công nghiệp 3.0. Những tiến bộ trong cuộc cách mạng Công nghiệp 3.0 bao gồm máy tính cá nhân, Internet, và công nghệ thông tin và truyền thông (ICT).

Đô thị hóa, tăng dân số, và nguồn lực suy giảm làm tăng áp lực lên hệ thống cơ sở hạ tầng đô thị, Các nhà khai thác cơ sở hạ tầng đang tìm kiếm các giải pháp thông minh để đối phó với những thách thức này. Thông qua công nghệ thông tin và tự động hóa, chúng ta có thể giúp tối ưu hóa hạ tầng của đô thị nhằm bước tiến theo cuộc cách mạng công nghiệp 4.0.

Việc số hóa thông mình là việc sử dụng máy tính hỗ trợ đưa ra quyết định có tính chuyên sâu. Những giải pháp được đề cập đến ở đây như công nghệ lưới điện thông minh, xây dựng hệ thống tự động hóa cho ngôi nhà thông minh, và các hệ thống quản lý giao thông thông minh giúp tối ưu hóa cơ sở hạ tầng hiện có, tăng hiệu suất, giảm chi phí vận hành, cải thiện an toàn và khả năng phục hồi, giảm gánh nặng môi trường được xem là những chủ đề chính trong việc số hóa thông minh.

Thách thức xã hội

Hầu hết các nhà công nghệ và kỹ sư đang bận rộn nghiên cứu làm thế nào để xây dựng các thành phố thông minh, và những tính năng nào hữu ích cung cấp cho người dân. Nhưng cũng rất quan trọng khi cần được biết người dân sẽ như thế nào khi trở thành một công dân đô thị thông minh.

Thách thức đầu tiên đối với xã hội là những nền tảng kinh doanh, nguồn phát triển sẽ được dẫn dắt bởi những đại gia trong làng công nghệ như Google, Facebook, Amazon, AliBaba, Uber, AirBnB… Các vấn đề về sở hữu trí tuệ cũng như trách nhiệm sẽ trở nên lớn và phức tạp hơn bao giờ hết.  Những công nghệ mới sẽ ảnh hưởng tới người dân mà chưa có thể dự báo trước được điều gì như truyền tải nội dung số, nội dung thực tế ảo tăng cường, xe tự hành hay các công nghệ y tế. Cùng với đó, các chuẩn mực đạo đức xã hội cũng như thái độ sống sẽ thay đổi khi thành phố thông minh hơn. Và sẽ có rất nhiều câu hỏi được đặt ra như cư dân thành phố sẽ đón nhận Cyborgs – những cỗ máy có khả năng tương tác cảm xúc như thế nào?

Thách thức an ninh

Đô thị thông minh bao gồm nhiều thành phần đa dạng và kết nối với nhau liên tục trao đổi dữ liệu và tạo điều kiện cho cuộc sống người dân được cải thiện. Bất kỳ đường phố đèn, tín hiệu giao thông, camera, điện và khí đốt đều có thể đưa vào cơ sở hạ tầng kỹ thuật số này. Người dân cũng sẽ kết nối với cơ sở hạ tầng thành phố thông minh để có được các dịch vụ đô thị hoặc đơn giản là thanh toán hóa đơn.

Nhưng sự kết nối giữa cơ sở hạ tầng ảo và vật lý để đô thị thông minh hoạt động cũng tạo ra những rủi ro mới trên không gian mạng. Các thành phố thông minh có thể dễ bị ảnh hưởng bởi các kỹ thuật tấn công từ không gian mạng, chẳng hạn như thực hiện từ xa và gây nhiễu tín hiệu, cũng như các công cụ truyền thống, bao gồm phần mềm độc hại, và DDoS. Để chống lại các rủi ro, cần phải có các kế hoạch toàn diện về thành phố thông minh được thiết kế để bảo vệ những gì rõ ràng là "cơ sở hạ tầng quan trọng" là cần thiết cho tất cả các bên liên quan, từ người dân, cá nhân đến các tổ chức lớn của nhà nước và tư nhân.

Theo giáo sư Tapio, Trí tuệ nhân tạo đột phá dựa trên việc sử dụng rất nhiều dữ liệu, đa dạng mô tả hành vi của các hệ thống công nghiệp và xã hội cũng như các cá nhân. Nên những thách thức an ninh mạng ảnh hưởng trực tiếp đến người dân cũng như chính quyền.

Thách thức công việc

Tiềm năng các thành phố sử dụng dữ liệu và Internet of Things (IoT) để cải thiện an toàn công cộng, cấp nước, vận chuyển và dịch vụ cho người dân và doanh nghiệp hầu như không có giới hạn. Trên thực tế, các chuyên gia dự đoán rằng thị trường công nghệ đô thị thông minh có thể đạt 757,74 tỷ USD vào năm 2020. Điều này đồng nghĩa với các chuyên gia trình độ chuyên môn cao như nhà khoa học dữ liệu, các chuyên gia về an ninh mạng, các lập trình mạng, các kiến trúc sư đám mây và các nhà phát triển nền tảng sẽ được ưu tiên rất nhiều. Tuy nhiên, đó mới chỉ là một phần rất nhỏ trong một đô thị thông minh.

Theo giáo sư Tapio, thị trường việc làm sẽ thay đổi nhanh chóng. Nhu cầu đỏi hỏi nguồn nhân lực trình độ cao sẽ liên tục được tăng cường. Đồng thời, đô thị thông minh sẽ phân cực nhu cầu năng lực công việc theo hai chiều hướng. Thứ nhất là năng lực kĩ thuật số và chuyên môn về AI, còn phân cực thứ 2 là nhóm năng lực xã hội và tương tác của con người.

Cùng với sự phát triển của cách mạng công nghiệp 4.0, tự động hóa có thể phá vỡ thị trường lao động tại các nước. Những công việc đơn giản có thể bị thay thế bằng robot và ngay cả những ngành nghề trình độ cao như vận tải, tài chính, bất động sản sẽ gặp nhiều biến động lớn. Thị trường lao động sẽ gặp những thách thức lớn về chất lượng, cung, cầu và cơ cấu lao động. Những vấn đề này không chỉ đe dọa tới việc làm của lao động trình độ thấp mà lao động có kỹ năng bậc trung sẽ bị ảnh hưởng nếu họ không trang bị các kiến thức mới, các kỹ năng sáng tạo phù hợp với một đô thị thông minh.

Giải pháp cho các vấn đề của đô thị thông minh

Hầu hết nhà nghiên cứu đều đồng ý rằng một trí tuệ nhân tạo (AI) dù thông minh đến đâu cũng không có khả năng biểu lộ cảm xúc của con người như tình yêu hay ghét, và không có lý do gì để mong đợi AI trở nên có chủ ý thân thiện hoặc ác độc. Thay vào đó, khi xem xét làm thế nào AI có thể trở thành một nguy cơ bởi khi được sử dụng thì ảnh hưởng của chúng đối với xã hội được quyết định bởi hành động của con người, chứ không phải bởi các cỗ máy. Công nghệ tồn tại là để con người khai thác và sử dụng vì lợi ích của tất cả mọi người.

Là một nền tảng công nghệ của đô thị thông minh, AI mang đến sự đổi mới, an toàn và phát triển vượt bậc. Tuy nhiên giáo sư Tapio cho rằng, chúng ta cần phải có những giải pháp để giải quyết những thách thức xã hội do công nghệ thông minh nói chung và AI nói riêng. Đầu tiên, chúng ta cần có những cuộc đối thoại tích cực giữa các kỹ sư, người ra quyết định và công dân để các bên hiểu rõ quyền, trách nhiệm và nghĩa vụ. Đồng thời cần có sự thay đổi trong giáo dục, nhận thức của tất cả mọi người bằng cách kế hợp các năng lực kỹ thuật số với sự hiểu biết về xã hội và văn hóa. Tính chuyên môn nghiệp vụ và kỹ năng công dân trong xã hội thông tin cần được sớm xác định nhằm tránh bị sốc công nghệ khi đô thị thông minh ngày càng được mở rộng.

Tất cả những điều này nhằm tạo ra một xã hội thịnh vượng với cơ sở hạ tầng kỹ thuật làm việc kết hợp với năng lực của con người.

PC WORLD VN, T4/2018