CÁC XU HƯỚNG LỚN TOÀN CẦU TÁC ĐỘNG ĐẾN KHOA HỌC, CÔNG NGHỆ VÀ ĐỔI MỚI SÁNG TẠO

CÁC XU HƯỚNG LỚN TOÀN CẦU TÁC ĐỘNG ĐẾN KHOA HỌC, CÔNG NGHỆ VÀ ĐỔI MỚI SÁNG TẠO MỤC LỤC GIỚI THIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT I NHỮNG XU HƯỚNG LỚN ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHOA HỌC, CÔNG NGHỆ VÀ ĐỔI MỚI SÁNG TẠO 1.1 Dân số 1.2 Tài nguyên thiên nhiên lượng 1.3 Biến đổi khí hậu mơi trường 1.4 Tồn cầu hóa 12 1.5 Vai trị phủ 15 1.6 Kinh tế, việc làm suất 19 1.7 Xã hội 22 1.8 Y tế, bất bình đẳng phúc lợi 24 II CÁC XU HƯỚNG CÔNG NGHỆ TƯƠNG LAI 2.1 Internet kết nối vạn vật 28 2.2 Phân tích liệu lớn 32 2.3 Trí tuệ nhân tạo 35 2.4 Công nghệ thần kinh 38 2.5 Vệ tinh nano/micro 42 2.6 Vật liệu nano 44 2.7 Chế tạo đắp dần 47 2.8 Cơng nghệ tích trữ lượng tiên tiến 50 2.9 Sinh học tổng hợp 53 2.10 Công nghệ Blockchain 56 KẾT LUẬN 60 GIỚI THIỆU Tương lai bị ảnh hưởng tập hợp tác động mạnh mẽ, phức tạp, có liên quan đến nhau, dẫn đến biến cố khó lường, khơng thể dự đốn trước có tính phá vỡ cao Đó xu hướng lớn tồn cầu với thay đổi kinh tế, xã hội, trị, mơi trường công nghệ quy mô lớn, diễn chậm định hình có ảnh hưởng sâu sắc lâu dài đến hầu hết hoạt động, trình nhận thức người Những xu hướng lớn đa chiều củng cố lẫn đối ngược ảnh hưởng đến định hướng tốc độ thay đổi công nghệ phát minh khoa học, hoạt động sách khoa học, cơng nghệ đổi sáng tạo tương lai Cục Thông tin khoa học công nghệ quốc gia biên soạn tổng luận mang tựa đề “Các xu hướng lớn toàn cầu tác động đến khoa học, công nghệ đổi sáng tạo” nhằm truyền tải đến nhà hoạch định sách, nhà quản lý doanh nghiệp nhà phân tích xu hướng biến đổi dự đốn mơ hình khoa học, cơng nghệ đổi sáng tạo toàn cầu, tác động xảy tương lai sách khoa học, cơng nghệ đổi sáng tạo cấp độ quốc gia tồn cầu Phần đầu tài liệu mơ tả phân tích “xu hướng lớn” tồn cầu có tác động mạnh đến xã hội kinh tế, có hệ thống khoa học, công nghệ đổi sáng tạo 10-15 năm tới Phần hai đề cập đến 10 xu hướng cơng nghệ bật, khơng có triển vọng mang lại thay đổi lớn lao mà cịn dẫn đến rủi ro đáng kể Phần mô tả công nghệ, nhấn mạnh số tác động kinh tế xã hội khảo sát vấn đề sách liên quan Trân trọng giới thiệu CỤC THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUỐC GIA CÁC CHỮ VIẾT TẮT AI AM DIY FDI GDP GVCs ICT IoT IP NC&PT OECD RRI STI Trí tuệ nhân tạo Artificial intelligence Chế tạo đắp dần Additive manufacturing Tự làm Do-it-yourself Đầu tư trự tiếp nước Foreign direct investment Tổng sản phẩm nước Gross domestic product Chuỗi giá trị tồn cầu Global value chains Cơng nghệ thông tin truyền thông Information and communication technology Internet vạn vật Internet of things Sở hữu trí tuệ Intellectual property Nghiên cứu phát triển Research and development Tổ chức Hợp tác Phát triển kinh tế Organization for Economic Co-operation and Development Nghiên cứu đổi sáng tạo có trách nhiệm Responsible research and innovation Khoa học, công nghệ đổi sáng tạo Science, technology and innovation I NHỮNG XU HƯỚNG LỚN ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHOA HỌC, CÔNG NGHỆ VÀ ĐỔI MỚI SÁNG TẠO Những xu hướng lớn (Megatrends) thay đổi mặt xã hội, kinh tế, trị, mơi trường cơng nghệ quy mô lớn, diễn cách chậm chạp nhiên lại có ảnh hưởng sâu sắc lâu dài nhiều hoạt động, trình nhận thức người Những xu hướng lớn chia thành lĩnh vực chuyên đề sau: Dân số; tài nguyên thiên nhiên lượng; biến đổi khí hậu mơi trường; tồn cầu hố; vai trị phủ; kinh tế, việc làm suất; xã hội; sức khoẻ, bất bình đẳng phúc lợi (Hình 1.1) Hình 1.1 Tám xu hướng lớn ảnh hưởng đến STI Nguồn: OECD (2015a), OECD Digital Economy Outlook 2015 1.1 Dân số Tăng trưởng dân số nước phát triển Dân số giới dự báo tăng kỷ 21, với tốc độ chậm so với trước đây, đạt 8,5 tỷ vào năm 2030 9,7 tỷ vào năm 2050 Sự gia tăng diễn gần toàn nước phát triển châu Phi chiếm nửa mức tăng dự đốn Quy mơ dân số nhiều nước phát triển giữ mức ổn định nhiều nước chí cịn trải qua suy giảm dân số Ví dụ, Nhật Bản nhiều nước Trung Âu Đông Âu, dân số dự đoán giảm 15% vào năm 2050 Tăng trưởng dân số toàn cầu đặt áp lực lớn chưa thấy tài nguyên thiên nhiên, ví dụ lương thực, lượng, nước… khoa học, công nghệ đổi sáng tạo (STI) tiếp tục coi có vai trị thiết yếu việc đẩy mạnh sản xuất bảo tồn loại tài nguyên Nhìn chung, dân số toàn cầu lớn kinh tế liên tục phát triển dẫn đến nhiều hoạt động nghiên cứu đổi sáng tạo Đồng thời, chương trình nghị nghiên cứu đổi sáng tạo bị tác động đáng kể nhiều thách thức phát triển mà nước có mức tăng trưởng dân số lớn phải đối mặt Các thỏa thuận hợp tác quốc tế STI Hiệp định Mục tiêu Phát triển bền vững (SDG) Liên hợp quốc Hiệp định Paris COP21 - thúc đẩy chuyển giao công nghệ cho nước để tăng cường kênh phổ biến công nghệ hữu thông qua thương mại, đầu tư trực tiếp nước (FDI) mua sắm tư liệu sản xuất Các nước phát triển cần phải mở rộng đào sâu lực nghiên cứu đổi sáng tạo muốn hấp thụ áp dụng công nghệ cho nhu cầu riêng Xã hội già hóa Sự kết hợp tỷ lệ sinh thấp tuổi thọ tăng dẫn đến già hóa tương lai tất khu vực giới Với tốc độ nay, vào năm 2050 phạm vi toàn cầu, tỷ lệ số người 60 tuổi số trẻ em gần ngang Đây thay đổi lớn so với trước tại: giới có khoảng 900 triệu người 60 tuổi, số dự đoán tăng lên 1,4 tỷ vào năm 2030 2,1 tỷ vào năm 2050 Châu Âu theo dự báo có tỷ lệ số người 60 tuổi lớn (34% vào năm 2050 so với 24% vào năm 2015) Nhưng già hóa nhanh xảy khu vực khác giới, đặc biệt châu Á Gần 80% số người lớn tuổi giới sống vùng phát triển Trung Quốc có khoảng 330 triệu dân có độ tuổi từ 65 trở lên, Ấn Độ có khoảng 230 triệu người, Brazil Indonesia có 50 triệu người vào năm 2050 Trên toàn cầu, số người 80 tuổi dự báo tăng gấp ba lần vào năm 2050 (từ 125 triệu năm 2015 lên 434 triệu năm 2050 944 triệu năm 2100) Nhóm có độ tuổi 80 chiếm 1% dân số OECD vào năm 1950, tỷ trọng tăng lên 4% vào năm 2010 theo dự báo lên đến 10% vào năm 2050 Sự già hóa dẫn đến thay đổi lối sống mẫu hình tiêu dùng, điều tác động mạnh đến chủng loại sản phẩm dịch vụ yêu cầu Các thị trường lên phần “nền kinh tế bạc” (silver economy), có nhiều kinh tế truyền thống phải thích ứng chí biến mất, tất điều liên quan đến đổi sáng tạo Đồng thời, xã hội già hóa gặp phải tăng trưởng kinh tế chậm lại Tỷ số phụ thuộc người cao tuổi, với bệnh không lây nhiễm trở nên phổ biến tình trạng ốm yếu gia tăng người cao tuổi đặt gánh nặng lên y tế dịch vụ khác Áp lực tài phát sinh thu hút chi tiêu công vốn dùng để đầu tư cho khu vực khác, có STI Các bệnh liên quan đến người cao tuổi, có bệnh ung thư trí, ngày trội chương trình nghiên cứu y học Khi giới trở nên già hơn, kể nhiều kinh tế nổi, hợp tác nghiên cứu quốc tế bệnh liên quan đến tuổi cao tăng lên Di cư quốc tế Tỷ lệ dân số độ tuổi lao động nhỏ ảnh hưởng đến thị trường lao động có kỹ STI nhiều nước OECD Quy mô dân số độ tuổi lao động (15-64) đỉnh cao lịch sử sớm giảm xuống Điều có nghĩa tỷ lệ số người phụ thuộc (hiện định nghĩa 15 tuổi 64 tuổi) so với dân số độ tuổi lao động hỗ trợ mặt xã hội kinh tế tăng lên Mặc dù khả người cao tuổi hoạt động tiếp tục làm việc sau độ tuổi nghỉ hưu thức tăng lên, điều không đủ để đáp ứng thiếu hụt nhân cơng Tuy nhiên, việc ước tính thiếu hụt lực lượng lao động tương lai cần xét đến thay đổi công nghệ yếu tố định quan trọng, đặc biệt tác động lĩnh vực robot trí tuệ nhân tạo Mặc dù cịn nhiều tranh cãi, cơng nghệ làm giảm nhu cầu lao động giúp cân không tương hợp kỹ tương lai Các công nghệ với công nghệ khác (như công nghệ thần kinh - neurotechnology) tăng cường khả nhận thức thể chất, cho phép người kéo dài thời gian làm việc lâu đời sống Di cư quốc tế giúp giảm thiểu tình trạng thiếu lao động thiếu kỹ quốc gia tiếp nhận Kịch dự báo tăng trưởng dài hạn OECD giả định rằng, dòng người lao động di cư chảy vào nhân tố quan trọng để giảm nhẹ già hóa hầu OECD Tất dấu hiệu cho thấy gia tăng yếu tố thúc đẩy thu hút dòng di cư thập kỷ tới Lợi dân số trẻ số nước phát triển tạo điều kiện thuận lợi cho di cư nước ngoài: việc thiếu hội việc làm nguy xung đột nội gia tăng buộc nhiều người tìm kiếm sống an toàn tốt nơi khác Biến đổi khí hậu tác động nhiều đến dòng di cư quốc tế tương lai Người di cư mang theo trình độ kỹ với họ Trong năm 2011, nước OECD có 31 triệu người di cư có trình độ học vấn cao số người di cư có kỹ cao tăng 72% thập kỷ trước Ở châu Âu, thập kỷ qua, số người nhập cư chiếm 15% số người tham gia vào ngành nghề phát triển mạnh khoa học, công nghệ kỹ thuật y tế giáo dục Tại Hoa Kỳ, số tương đương 22% Tuy nhiên, kỹ người nhập cư không tận dụng triệt để thị trường lao động nước đến có gần triệu người di cư có trình độ đại học nước OECD làm công việc kỹ thấp vừa Đây tổn thất quốc gia phải đối mặt với nạn “chảy chất xám” đặc biệt nước phát triển, làm giảm khả phát triển lực nghiên cứu đổi sáng tạo cần thiết để giải thách thức phát triển nước Một mối quan tâm quy mô tầm quan trọng cộng đồng dân tộc thiểu số nước đến, số hội nhập bị thiệt thịi mặt kinh tế, gây nên căng thẳng bất ổn 1.2 Tài nguyên thiên nhiên lượng Tài nguyên thiên nhiên tảng lớn, chủ yếu hoạt động kinh tế phúc lợi người Nước, không khí, đất đất trồng cung cấp thực phẩm, nguyên liệu chất mang lượng để hỗ trợ hoạt động kinh tế xã hội Sự khai thác tiêu thụ tài nguyên thiên nhiên ảnh hưởng đến chất lượng sống phúc lợi hệ tương lai Quản lý hiệu sử dụng bền vững tài nguyên thiên nhiên chìa khóa cho tăng trưởng kinh tế chất lượng mơi trường Tăng trưởng dân số tương lai, thay đổi lối sống phát triển kinh tế làm tăng nhu cầu nước, lương thực lượng toàn cầu làm tăng áp lực lên nguồn tài nguyên thiên nhiên Nông nghiệp nơi tiêu thụ nước lớn nhất, ảnh hưởng đến chất lượng nước bề mặt nước ngầm qua việc thải dưỡng chất vi chất gây ô nhiễm Một số nguồn lượng làm thay đổi chất lượng khối lượng nước sẵn có (ví dụ cắt phá thủy lực, thủy điện kỹ thuật làm mát cho nhà máy nhiệt điện điện hạt nhân), thay đổi hỗn hợp lượng tương lai xem nhân tố quản lý nguồn nước Nhu cầu nhiên liệu sinh học ngày tăng làm tăng cạnh tranh hoa lợi trồng Việc phân bổ lại đất sản xuất sang sản xuất phi thực phẩm bị chi phối biến động giá khả sinh lợi tương đối hàng hố thực phẩm thách thức an ninh lương thực trung hạn Sự phát triển STI nhằm mang lại kiến thức mới, giải pháp sáng tạo sở hạ tầng tiên tiến để cải thiện việc giám sát, quản lý suất nguồn tài sản tự nhiên cuối tách biệt tăng trưởng kinh tế khỏi việc làm suy giảm tài nguyên Các phủ dự báo đóng vai trị quan trọng, việc cung cấp sở hạ tầng tri thức (ví dụ ngân hàng liệu, trung tâm hội tụ công nghệ), chia sẻ kiến thức thực tiễn tốt nhất, cung cấp tài cho nghiên cứu nông nghiệp, lượng quản lý tài nguyên thiên nhiên Nước Nhiều nơi giới phải chịu sức ép lớn nước, nhu cầu nước vượt tốc độ tăng dân số kỷ qua Nếu xu kinh tế xã hội tiếp diễn khơng có sách quản lý nước (một kịch nền), nhu cầu nước dự báo tăng 55% phạm vi toàn cầu giai đoạn từ 2000 đến 2050 Gia tăng mạnh thuộc lĩnh vực sản xuất công nghiệp (+400%), phát điện (+140%) sử dụng nước sinh hoạt (+130%) Nước ngầm nguồn tài nguyên nước lớn Trái đất (trừ nước giữ dạng băng), chiếm 90% nguồn tài nguyên giới Ở khu vực có nguồn nước mặt hạn chế, chẳng hạn vùng thuộc châu Phi, nguồn tài nguyên tương đối sạch, đáng tin cậy hiệu chi phí Tuy nhiên, nước ngầm khai thác với tốc độ gia tăng nhanh, vượt lượng bổ sung nhiều nơi giới Sự cạn kiệt nhanh chóng nguồn nước ngầm cịn hậu phổ biến loại bơm tưới nhỏ nước phát triển Sử dụng nước ngầm với cường độ cao không giới hạn nước phát triển, lượng nước ngầm sử dụng tưới tiêu số nước OECD cao đáng kể so với tỷ lệ nước bổ sung, ví dụ số vùng thuộc Hy Lạp, Ý, Mexico Hoa Kỳ, ảnh hưởng đến khả phát triển kinh tế nuôi trồng Cải tiến công nghệ tưới tiêu việc áp dụng thực tiễn nông nghiệp công nghệ robot nông nghiệp giúp giám sát tốt việc sử dụng nước làm chậm cạn kiệt nước ngầm, cần phải kết hợp với thay đổi thể chế rộng để đạt hiệu cao Bên cạnh đó, nước bề mặt nước ngầm ngày trở nên ô nhiễm dịng xả thải chất dinh dưỡng từ nơng nghiệp xử lý nước thải Mức dư lượng nitơ nông nghiệp dự báo giảm hầu OECD đến năm 2050 với hiệu sử dụng phân bón lớn Tuy nhiên, xu hướng cho ngược lại Trung Quốc, Ấn Độ hầu phát triển Hậu chất lượng nước bị suy thoái làm tăng tượng phú dưỡng, suy giảm đa dạng sinh học bệnh tật Chi phí kinh tế cho xử lý nước để đáp ứng tiêu chuẩn nước uống có ý nghĩa quan trọng số nước OECD Sự phú dưỡng nước biển làm tăng chi phí kinh tế cao đánh bắt cá thương mại số nước (ví dụ: Hàn Quốc Hoa Kỳ) Những tiến sinh học tổng hợp, di truyền trồng nâng cao hiệu suất vệ sinh nguồn nước, u cầu nhiều cơng trình nghiên cứu phát triển (NC&PT) áp dụng nhà máy xử lý nước thải hệ mới, hệ thống vệ sinh nước thải, kết hợp với việc sử dụng công nghệ cảm biến công nghệ nano Khai thác nguồn nước thay nước mưa, nước qua sử dụng, nước biển khử muối khuyến khích sử dụng nước theo trình tự để giảm bớt khan thực tiễn đổi sáng tạo Tình trạng bấp bênh thực phẩm dinh dưỡng tồn nhiều nơi, chủ yếu khu vực nghèo, nơi mà tình trạng khan nước suy thối đất tiếp tục gây tổn hại đất nông nghiệp Hiện nay, có khoảng nửa diện tích đất canh tác bị suy thoái từ mức độ vừa đến nghiêm trọng Sa mạc hóa hạn hán biến khoảng 12 triệu đất sản xuất lương thực thành vùng khô cằn năm Trong thực tiễn sản xuất, không đạt tiến quan trọng, tổn thất suất lên đến 50% số nước châu Phi vào năm 2050 Tuy nhiên, tình hình hầu OECD BRIICS lại nghiêm trọng suất tăng liên tục dẫn đến việc sử dụng đất hiệu Thay mở rộng diện tích đất nông nghiệp, nhiều nước lên kế hoạch từ bỏ khai thác đất, cho phép hệ sinh thái phục hồi tái tạo phần Thói quen tiêu dùng thực phẩm có khả thay đổi, phản ánh mức sống ngày tăng, tỷ lệ phụ nữ tham gia lực lượng lao động cao thời gian chuẩn bị bữa ăn giảm Giá hầu hết mặt hàng nơng nghiệp dự đốn tăng đáng kể vào năm 2050, đặc biệt tác động đến nhóm dân nghèo Đổi sáng tạo đóng vai trị quan trọng việc giúp nơng nghiệp sản xuất nhiều thực phẩm giàu dinh dưỡng hơn, đa dạng phong phú hơn, giải thay đổi chế độ dinh dưỡng cung cấp nguyên liệu thô cho sử dụng phi thực phẩm Đồng thời, đổi sáng tạo cần phải làm giảm bớt cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên cho phép thích ứng với thay đổi điều kiện tự nhiên dự báo biến đổi khí hậu gây Năng lượng Tiêu thụ lượng tăng mạnh bị chi phối tăng trưởng kinh tế dân số Dựa sở sách phủ hành theo kế hoạch (“Kịch sách mới” Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA)), nhu cầu lượng sơ cấp tồn cầu ước tính tăng 37% giai đoạn từ năm 2012 đến năm 2040 Hầu hết nhu cầu tăng cho xuất phát từ tăng trưởng kinh tế kinh tế đối tác OECD, đặc biệt châu Á, chiếm khoảng 60% tiêu thụ lượng toàn cầu Gia tăng nhu cầu toàn cầu dự báo chậm lại sau năm 2025 ảnh hưởng giá sách chuyển dịch cấu theo hướng ngành dịch vụ công nghiệp nhẹ Tuy nhiên, ngành cơng nghiệp có khả nơi tiêu thụ lượng lớn vào năm 2040, tiếp đến vận tải, tòa nhà thương mại Hỗn hợp lượng toàn cầu chuyển đổi, chủ yếu sử dụng lượng tái tạo gia tăng Điều có nghĩa nguồn lượng cacbon thấp lượng hóa thạch (như dầu mỏ, khí đốt than đá) chiếm tỷ trọng tương đương hỗn hợp cung ứng lượng giới vào năm 2040 Trên toàn giới, tỷ lệ tăng sử dụng lượng tái tạo lớn để phát điện từ lượng gió (34%), thủy điện (30%) công nghệ lượng mặt trời (18%) Đồng thời, nhiên liệu sinh học cung cấp tới 27% lượng nhiên liệu vận tải giới vào năm 2050, tăng mạnh so với mức 2% Các thị trường lượng tái tạo phụ thuộc vào đột phá công nghệ sở hạ tầng thông minh, tạo khả khoản đầu tư đáng kể vào NC&PT sở hạ tầng quan hệ hợp tác công-tư chiến lược 1.3 Biến đổi khí hậu mơi trường Thế giới nóng lên Dữ liệu nhiệt độ mặt đất bề mặt đại dương cho thấy nhiệt độ ấm lên trung bình tồn cầu đạt 0.850C giai đoạn từ 1880 - 2012 Các vùng vĩ độ cao, phần lớn thuộc vùng Bắc Cực có nhiệt độ nóng lên 20C khu vực nóng lên nhiều giới 30 năm gần khoảng thời gian nóng vịng 1.400 năm qua bán cầu Bắc Tồn cầu tiếp tục nóng lên vài thập kỷ tới điều tránh khỏi Thay đổi nhiệt độ toàn cầu dự báo có liên quan chặt chẽ với lượng phát thải CO2 tích lũy Phát thải khí nhà kính (GHG) người gây ngun nhân tượng nóng lên quan sát kể từ kỷ 20 Nồng độ khí CO2, khí mê-tan oxit nitơ khí đạt mức cao chưa thấy 800.000 năm qua Khí thải CO2 chiếm khoảng 75% phát thải khí nhà kính tồn cầu, hầu hết từ sản xuất lượng Lượng phát thải CO2 người gây 40 năm gần đóng góp đến nửa tổng số lượng phát thải tính từ năm 1750 Việc đốt nhiên liệu hóa thạch đóng góp hai phần ba lượng khí thải CO2 tồn cầu, nơng nghiệp nơi phát thải khí nhà kính mêtan nitơ oxit mạnh Để giảm thiểu nóng lên tồn cầu địi hỏi nhiều chiến lược giảm phát thải khí nhà kính tham vọng Kịch Chính sách IEA phù hợp với gia tăng nhiệt độ dài hạn 40C Kịch đầy tham vọng cần đến thay đổi mạnh sách cơng nghệ, dẫn tới mức độ biến đổi khí hậu nguy hiểm Một kịch nghiêm ngặt (2DS) đáp ứng mục tiêu 20C thống hội nghị khí hậu Paris yêu cầu giảm từ 40% -70% lượng phát thải khí nhà kính tồn cầu vào năm 2050 Điều có nghĩa tăng tỷ lệ cung ứng điện cacbon thấp từ 30% lên 80% vào thời điểm Đổi công nghệ lượng chìa khóa để đạt 2DS Một danh mục tồn diện cơng nghệ cacbon thấp, bao gồm giải pháp để giải phóng cacbon, giúp đạt mục tiêu khí hậu Một số giải pháp áp dụng rộng rãi, số khác nhằm vào lĩnh vực cụ thể Trong lĩnh vực điện năng, lượng gió biển lượng mặt trời PV sẵn sàng để lồng ghép Tuy nhiên, để triển khai quy mơ lớn địi hỏi phải đổi sáng tạo tích trữ lượng sở hạ tầng lưới điện thơng minh để tăng tính linh hoạt bối cảnh biến đổi khí hậu Các công nghệ thu giữ cacbon (CCS) cho đóng vai trị quan trọng, cần phát triển kỹ thuật thị trường trước chúng áp dụng rộng rãi Cơng nghệ nano cung cấp giải pháp sáng tạo cho vật liệu CCS Công nghệ sinh học cung cấp giải pháp độc giảm phụ thuộc vào dầu hóa dầu Pin sinh học, quang hợp nhân tạo vi sinh vật tạo nhiên liệu sinh học số đột phá gần hỗ trợ cách mạng dựa vào sinh học sản xuất lượng Cơng nghệ nano cung cấp giải pháp đổi sáng tạo để giảm sử dụng lượng công nghiệp cho phép thay quy trình tiêu thụ nhiều lượng quy trình chi phí thấp Ngồi ra, thành phần cơng nghệ lượng thấp công cụ để phát triển tiếp nhận công nghệ khác Các kinh tế dự báo chiếm phần lớn lượng phát thải khí nhà kính thập kỷ tới, việc kinh tế tiếp cận cơng nghệ cacbon thấp có tính đổi sáng tạo điều quan trọng giúp làm giảm đến ba Một trở ngại khác cần khắc phục giá thiết bị in Trong năm gần đây, máy in cá nhân 3D xuất thị trường tiêu dùng điện tử với giá phải (dưới 1000 USD), máy in 3D phức tạp (ví dụ để gia cơng kim loại) thường bán với giá triệu USD Giá thành dự đoán giảm nhanh năm tới sản lượng tăng Vẫn cịn khó để dự đốn xác tốc độ triển khai công nghệ này, cuối xâm nhập quy trình sản xuất loại sản phẩm khác với số lượng lớn 2.8 Cơng nghệ tích trữ lượng tiên tiến Cơng nghệ tích trữ lượng định nghĩa hệ thống hấp thu lưu giữ lượng khoảng thời gian trước giải phóng lượng theo nhu cầu cung cấp lượng dịch vụ điện Cần có đột phá lĩnh vực cơng nghệ để tối ưu hóa hiệu suất hệ thống lượng tạo điều kiện cho việc tích hợp nguồn lượng tái tạo Cơng nghệ tích trữ lượng cần thiết để thu hẹp khoảng cách thời gian địa lý cung cầu lượng Tính sẵn dùng lượng tái tạo ánh sáng mặt trời, gió thủy triều không liên tục lúc dự đốn trước Tỷ trọng điện lượng tái tạo tăng lên lưới điện, nên việc đầu tư vào cơng nghệ tích trữ phép điều chỉnh nguồn cung phù hợp với nhu cầu lượng ngày trở nên quan trọng Cơng nghệ tích trữ lượng phân loại thành điện, (điện) hóa, nhiệt Chúng thực quy mô nhỏ lớn theo hai cách tập trung phân tán hệ thống lượng Các thiết bị tích trữ lượng lưới điện quy mô lớn sử dụng để cân biến động điện năng, hệ thống pin phù hợp cho việc cân không tập trung, với dung lượng lưu trữ hạn chế, thời gian sạc tự xả kéo dài Công nghệ tích trữ lượng có tiềm kinh tế to lớn với hội kinh doanh sâu rộng Việc triển khai loại pin kích cỡ lớn tích trữ lượng nhiệt gia tăng mạnh mẽ thập kỷ qua Đặc biệt, lĩnh vực pin đạt gia tăng công nghệ lớn, phản ánh qua tăng vọt số sáng chế lĩnh vực Một loạt cơng nghệ tích trữ lượng khác giai đoạn phát triển ban đầu, bao gồm pin đa trị, bánh đà tốc độ cao, pin liti-sulphua hệ thống tích trữ lượng từ siêu dẫn Khả phát triển kinh tế cơng nghệ tích trữ lượng phụ thuộc vào phát triển công nghệ pin kích cỡ nhỏ vừa, công nghệ lưới điện qui mô lớn tập trung phân tán Đặc biệt loại pin tiên tiến có tiềm thay động đốt loại xe chở khách hỗ trợ cho việc chuyển đổi sang ngơi nhà, văn phịng thơng minh Nhìn chung, cơng nghệ tích trữ lượng làm thay đổi việc lượng sử dụng đâu, 50 Các ứng dụng quy mô nhỏ - thiết bị điện tử tiêu dùng điện động yếu tố tác động nhu cầu quan trọng Tích trữ lượng điện hóa chiếm ưu cơng nghệ pin, bao gồm pin axit chì, hệ thống dựa niken, lưu lượng ơxi hóa khử (redox flow) nhiệt độ cao pin ion lithium (khoảng 250 watt-giờ/kg) Pin sử dụng cho ứng dụng ngắn hạn trung hạn, chúng có lợi cho việc mở rộng quy mô hiệu suất Đa số thiết bị điện tử tiêu dùng di động, xe chạy điện hybrid chở khách trang bị pin ion liti, loại pin ngày có giá thành giảm hiệu suất tăng năm gần Thực tế, loại pin đặc biệt lớn dẫn đầu: ví dụ, giá pin ion lithium dùng cho xe chạy điện (EV) giảm 40% giai đoạn từ năm 20092013, doanh số bán xe EV tăng lên 665.000 vào năm 2014 vào năm 2009 khơng có loại xe chạy đường Pin ion lithium trạng thái rắn phát triển cao pin ion lithium truyền thống: chúng thay điện cực lỏng vật liệu rắn, có hiệu suất cao nguy hiểm dự đoán khả thi mặt thương mại vài năm Để làm cho cơng nghệ linh hoạt có sức hấp dẫn hơn, nhà sản xuất ô tô bắt đầu bán hệ thống xe kết nối với nhà (vehicle-to-home), cho phép khách hàng dùng xe để cung cấp điện cho nhà ngược lại Trong tương lai, siêu tụ điện (các tụ điện hóa cơng suất cao) lưu trữ động chuyển động lắc nạp điện gần khơng có thời gian trễ cịn cho phép xe tơ nạp điện thời gian dừng bình thường giao thơng, ví dụ: Tại nút đèn giao thơng Các hệ thống pin khác kể đến pin kim loại-khơng khí cấp độ nghiên cứu ban đầu Pin kim loại-khơng khí sử dụng lithium kẽm (pin kẽm-khơng khí pin nhiên liệu) làm cực anode oxy lấy từ môi trường để làm catốt Điều làm cho pin có trọng lượng nhẹ với cực catốt tái tạo dùng lâu Trong thập kỷ tới, mật độ lượng tăng lên đến mức mà loại xe chạy pin trở nên có khả cạnh tranh chi phí với xe chạy động đốt Để cải tiến mật độ lượng có hai định hướng ý: phát triển vật liệu điện cực có điện dung cao phát triển lại pin sử dụng hóa học điện áp cao Có thể đến năm 2020 sản phẩm có mặt thị trường Các ứng dụng quy mơ lớn tích trữ lượng lưới tác động đến cầu Sự cố điện gây thiệt hại hàng tỷ la năm tồn giới Phát điện mức tiếp tục vấn đề Các hệ thống tích trữ lượng quy mơ lớn tạo khả làm cân biến động điện phân tán chúng Trong hệ thống pin đặc biệt phù hợp với ứng dụng phân phối lượng quy mô nhỏ, ngắn trung hạn, dung tích lưu trữ hạn chế tự phóng điện khiến chúng khơng thích hợp cho việc cân tải Các hệ thống thay sử dụng để tích trữ lượng lưới tích trữ lượng thuỷ điện, tích trữ thủy điện bơm (PSH), 51 tích trữ lượng khơng khí nén (CAES) hệ thống hydro Các hệ thống PSH sử dụng rộng rãi chiếm tới 97% tích trữ lượng lưới tồn giới Chúng sử dụng thay đổi độ cao để tích trữ điện cao điểm để sử dụng sau này, giống nhà máy thủy điện thông thường Các hệ thống PSH phức tạp công nghệ lưu trữ áp dụng quy mô lớn nhiều nước Các hệ thống hydrogen CAES sử dụng cho ứng dụng lượng dài hạn Hoa Kỳ Đức khai thác nhiều thập kỷ Tuy nhiên, công nghệ có chi phí cao, hiệu suất tổng thấp làm nảy sinh mối lo ngại an tồn Tích trữ lượng từ siêu dẫn (SMES) siêu tụ điện phục vụ ứng dụng lưu trữ ngắn hạn - khoảng vài giây vài phút - cách sử dụng tĩnh điện từ trường Bánh đà tích trữ lượng quay cách áp dụng SMES mômen quay Các siêu tụ điện bánh đà thường có đặc trưng mật độ cơng suất cao mật độ lượng thấp, làm cho chúng thích hợp để cân biến động điện ngắn Cơng nghệ tích trữ lượng tiên tiến dự báo làm giảm phát thải khí nhà kính Cơng nghệ tích trữ lượng hy vọng đóng góp cho việc đạt mục tiêu kịch 2°C cách tạo khả linh hoạt cho hệ thống điện giảm lượng nhiệt thất thoát Sẽ có thêm nhiều lượng khai thác từ nguồn tái tạo kiểm sốt sản lượng lượng thông qua giải pháp lưu trữ Đồng thời, khai thác lượng tái tạo ngày tăng, nhu cầu cơng nghệ tích trữ lượng tăng lên Các hệ thống lưu trữ thơng minh lưới điện thơng minh khuyến khích sản xuất lượng tái tạo cấu hợp tác địa phương; Các công nghệ lượng mặt trời, gió pin có chi phí hiệu đơn nguyên quan trọng cho hệ thống lượng phi tập trung Ở kinh tế phát triển, hệ thống lưu trữ có tiềm mang đến nguồn điện chắn, đáng tin cậy cho vùng xa xôi mà trước tiếp cận Đẩy mạnh NC&PT để nâng cao hiệu chi phí tích trữ lượng Cần có đột phá cơng nghệ hệ thống tích lũy nhiệt nhiệt độ cao công nghệ pin mở rộng quy mơ, hệ thống lưu trữ làm tối ưu hóa hiệu suất hệ thống lượng tạo điều kiện tích hợp lượng tái tạo NC&PT giải pháp lưu trữ tiến hành nhằm mục đích giảm chi phí cơng nghệ Chi phí vốn cao cho cơng nghệ tích trữ rào cản việc triển khai rộng Khi nguyên liệu, công nghệ ứng dụng triển khai để tích trữ lượng tạo ra, kỹ thuật giao thức cần phát triển để xác nhận tính an tồn chúng đảm bảo giảm thiểu nguy thất bại tổn thất Ví dụ, lợi ích pin lithium cần đánh giá khía cạnh tác động sức khoẻ mơi trường toàn cầu từ việc khai thác vận chuyển lithi 52 2.9 Sinh học tổng hợp Sinh học tổng hợp lĩnh vực nghiên cứu công nghệ sinh học mang đến nguyên lý kỹ thuật để điều khiển ADN sinh vật Sinh học tổng hợp cho phép thiết kế tái tạo phận sinh học tái thiết hệ thống sinh học tự nhiên cho mục đích hữu dụng Nhánh nghiên cứu hy vọng có phạm vi rộng ứng dụng lĩnh vực y tế, nông nghiệp, công nghiệp lượng, làm nảy sinh vấn đề pháp lý đạo đức quan trọng Sinh học tổng hợp tái tạo hình dáng hệ thống sống sở thiết kế hợp lý Con người tiến hành thao tác gen cách gây giống có chọn lọc từ cách 10.000 năm, đến năm 1970, thao tác trực tiếp ADN sinh vật thực thơng qua kỹ thuật di truyền Sinh học tổng hợp lĩnh vực nghiên cứu mới, mở phương pháp tiếp cận kỹ thuật để thao tác vật liệu di truyền Sinh học tổng hợp định nghĩa ứng dụng khoa học, công nghệ kỹ thuật để tạo điều kiện thúc đẩy việc thiết kế, chế tạo biến đổi vật liệu di truyền thể sống, cho phép thiết kế tạo phận, thiết bị hệ thống sinh học tái thiết lại hệ thống sinh học tự nhiên có cho mục đích hữu ích Trong kỹ thuật di truyền truyền thống sử dụng phương pháp tiếp cận thửvà-sai để tạo thiết kế sinh học mới, sinh học tổng hợp cố gắng làm thay đổi hình dáng hệ thống sống dựa sở thiết kế hợp lý Để làm điều này, sinh học tổng hợp sử dụng ngun lý kỹ thuật chuẩn hóa, mơ đun hóa tính tương thích Ví dụ, nhà sinh học tổng hợp tạo phân chia thành phần chức gọi “biobricks” dựa chuỗi ADN, có khơng thể tìm thấy tự nhiên Biobricks thực số chức định, kết hợp để tạo đổi nhiều lĩnh vực, bao gồm y tế, nông nghiệp, công nghiệp lượng Sinh học tổng hợp nắm triển vọng mang lại đổi nhiều lĩnh vực kinh doanh Là tảng công nghệ, sinh học tổng hợp có tiềm mang lại lợi ích kinh tế xã hội quan trọng, tạo doanh nghiệp làm cho doanh nghiệp thời trở nên có hiệu (Hình 2.2) Nó thúc đẩy số lĩnh vực thị trường quan trọng lượng (ví dụ nhiên liệu vận tải với chi phí tương đối thấp), y học (phát triển văcxin), nông nghiệp (cây trồng thiết kế) ngành hóa chất Ngành có phạm vi rộng ứng dụng thông qua sản xuất vật liệu dựa sinh học, bao gồm plastic sinh học mỹ phẩm thân thiện mơi trường (ví dụ nước hoa tự nhiên thiết kế tổng hợp) Trong lĩnh vực công nghệ sinh học biển, nhiều ứng dụng dự đoán, hầu hết chưa hình dung Một ví dụ gần biển đổi tảo cát để sản xuất nhiên liệu sinh học sử dụng chỉnh sửa gen Sinh học tổng hợp giúp đạt mục tiêu kinh tế sinh học, nghĩa 53 giảm phát thải khí nhà kính đạt an ninh lương thực lượng Dân số giới không ngừng tăng trưởng mối đe dọa chất lượng nước đất gia tăng, sinh học tổng hợp cung cấp ứng dụng nông nghiệp sâu rộng hứa hẹn tăng suất hiệu Ví dụ khơng bao gồm loại trồng có khả kháng hạn hán bệnh tật, làm tăng suất, mà loại ngũ cốc sản sinh phân bón riêng cho chúng Hình 2.2 Ứng dụng sinh học tổng hợp lĩnh vực Hai phát triển làm thay đổi sinh học tổng hợp Thứ nhất, chỉnh sửa gen sử dụng hệ miễn dịch tự nhiên vi khuẩn để tạo “kéo phân tử” (molecular scissors) để cắt thay sợi ADN với độ xác cao Kỹ thuật giúp nhà khoa học hiểu biết sâu vai trò gen sức khoẻ số bệnh điều trị cách thay đổi mô quan Các tế bào miễn dịch người bệnh lập trình lại khiến chúng công tế bào ung thư; Các tế bào miễn dịch trở nên kháng virus, ví dụ virus HIV; ngăn chặn chứng bệnh rối loạn di truyền để không truyền sang hệ cháu Thứ hai, DIY sinh học “biohacking” công việc cộng đồng ngày tăng cá nhân tổ chức nhỏ, họ tiến hành nghiên cứu thực hành sinh học khoa học sống bên tổ chức chuyên nghiệp Chi phí cho thiết bị, cơng cụ máy tính giảm, với gia tăng thực tiễn phát triển nguồn mở thúc đẩy phong trào này, “dân chủ hố” khoa học cho phép người tiếp cận liệu sinh học Từ năm 2003, chi phí lập trình tự gen giảm 54 triệu lần Chi phí hiệu cải thiện tổng hợp gen, với tốc độ chậm nhiều DIY sinh học đại diện cho động đổi tiềm tương tự Thung lũng Silicon, với số lượng lớn cá nhân khám phá tìm ứng dụng cho khối sinh học (biobricks) Trong tương lai, đổi lĩnh vực trở nên phổ biến người sử dụng chắp vá cải tiến sản phẩm dịch vụ từ công ty lớn, giống xảy ngành chế tạo Sự phát triển sinh học tổng hợp đối mặt với nhiều trở ngại, có mối quan tâm đến nguy hiểm sinh học Sự phát triển công nghệ đặt số rủi ro an toàn an ninh sinh học An toàn sinh học bao gồm loạt sách thơng lệ thiết kế để bảo vệ người lao động môi trường tránh trường hợp áp dụng sai không chủ ý phóng thích tác nhân hay vật liệu nguy hiểm phịng thí nghiệm An ninh sinh học thường liên quan đến việc kiểm soát vật liệu thông tin sinh học quan trọng nhằm ngăn chặn việc sở hữu trái phép, lạm dụng cố tình phóng thích Những rủi ro phát sinh sinh học tổng hợp thường khó đánh giá số lượng gần vơ hạn tính chất phát triển sản phẩm hệ thống biến đổi gen Sự khó khăn trầm trọng thêm thực hành nguồn mở sinh học tổng hợp So với nhiều loại hình khoa học khác, việc thử nghiệm lĩnh vực đối mặt với bất trắc rủi ro cao chất tự chép truyền lại sinh vật Đối với an ninh sinh học, DIY sinh học hướng tới hoạt động bất hợp pháp, số đe dọa đến an tồn cơng cộng (ví dụ vũ khí sinh học) Đối với việc chỉnh sửa gen, cần có thêm nhiều kinh nghiệm chun mơn để tạo tác nhân lây nhiễm, quan có thẩm quyền cần đảm bảo giám sát đánh giá thỏa đáng Sinh học tổng hợp đặt vấn đề đạo đức Mặc dù liệu pháp gen (tức làm thay đổi mơ bình thường thể) kỹ thuật y học chấp nhận, khơng phải biến thể làm thay đổi tế bào sinh sản người Kiểu chỉnh sửa gen (còn gọi chỉnh sửa dòng sinh dục - germline editing) nguyên tắc làm thay đổi chất lồi người Các đại diện đến từ Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ, Anh Trung Quốc hội nghị gần thống việc tạm ngừng hoạt động làm thay đổi vĩnh viễn gen người Nhóm kêu gọi nhà khoa học khắp giới tránh xa nghiên cứu chỉnh sửa dòng sinh dục rủi ro đánh giá tốt đạt trí xã hội rộng lớn thích hợp kỹ thuật Vẫn cịn có bất định kỹ thuật pháp lý Tương lai sinh học tổng hợp phụ thuộc vào phương pháp tổng hợp ADN đáng tin cậy, xác tốn Trong chi phí cho việc lập trình tự ADN 55 không đáng kể, chi phí viết mã di truyền cần phải giảm với thang độ tương tự Những khó khăn kỹ thuật liên quan đến việc giảm chi phí tương đương với lập trình tự lớn tạo nên rủi ro tài cao cho cơng ty công nghệ cao thường công ty nhỏ tham gia phát triển sinh học tổng hợp Ngoài cịn có rào cản chủ yếu cần vượt qua lĩnh vực tin sinh học sở hạ tầng phần mềm, phần mềm thích hợp có khả sẵn sàng lâu trước tổng hợp ADN Điều cóm lợi cho sinh học tổng hợp, làm tăng cần thiết thận trọng an ninh sinh học, thiết kế trình tự dễ dàng gửi đến nước khác để sản xuất mà khơng có kiểm sốt thích hợp Đồng thời, số lượng lớn quy định cần tuân thủ để tạo sinh vật biến đổi gen cách hợp pháp (đặc biệt để tránh nguy hại cho người ngăn ngừa khỏi mơi trường kiểm sốt) gây hạn chế ứng dụng 2.10 Công nghệ Blockchain Blockchain (chuỗi khối) sở liệu cho phép truyền tải giá trị mạng máy tính Cơng nghệ dự báo phá vỡ số thị trường cách đảm bảo giao dịch đáng tin cậy mà khơng cần thiết phải có bên thứ ba Tuy nhiên, phát triển công nghệ mối đe dọa vấn đề kỹ thuật cịn cần giải Cơng nghệ blockchain gì? Trong mục đích hầu hết giao thức truyền thống trao đổi thông tin, blockchain lại tạo khả cho giao thức trao đổi giá trị Công nghệ tạo điều kiện cho nắm bắt chung giá trị gắn liền với liệu cụ thể cho phép giao dịch thực Blockchain hình thức lưu trữ minh bạch tuyệt đối mà cá nhân tham gia có quyền truy cập phiên đầy đủ Một cập nhật, khơng thể bị thay đổi xáo trộn mà bổ sung trình cập nhật diễn đồng thời tất máy tính mạng lưới Bản thân blockchain sở liệu phân tán đóng vai trị sổ cơng khai, dùng chung đáng tin cậy mà khơng làm giả (sửa đổi) người kiểm tra Các giao thức xây dựng blockchain (ví dụ bitcoin) định rõ cách người tham gia mạng lưới trì cập nhật sổ cách sử dụng mã hóa thơng qua đồng thuận chung Sự kết hợp tính minh bạch, quy tắc chặt chẽ giám sát liên tục có khả mơ tả đặc điểm mạng lưới dựa blockchain cung cấp đầy đủ điều kiện để người dùng tin tưởng vào giao dịch tiến hành mạng lưới, mà không cần đến tổ chức trung tâm Như vậy, công nghệ mang lại tiềm giảm chi phí giao dịch cách loại bỏ cần thiết tổ chức trung gian tin cậy để thực truyền tải giá trị an toàn Blockchain gây phá vỡ thị trường tổ chức cơng cộng có mơ hình kinh doanh hay lý tồn nằm việc cung cấp tin cậy đằng sau giao dịch 56 Công nghệ Blockchain gây phá vỡ nhiều lĩnh vực Công nghệ Blockchain ban đầu thiết kế công nghệ tảng cho bitcoins, loại tiền tệ kỹ thuật số mà không chịu quản lý không hỗ trợ ngân hàng trung ương Thay vào đó, cơng nghệ nhằm mục tiêu tạo dựng tin tưởng vào (nghĩa khơng cần thiết phải có bên trung gian thứ ba) cách ngăn chặn gian lận chi tiêu (double-spending) liên tục ghi lại giao dịch tiền tệ chủ sở hữu Sự cung ứng bitcoins tự động, hạn chế, phân chia theo lịch trình định sẵn dựa thuật toán xác định tỷ lệ tiền tệ tạo Như giao dịch tiền tệ thơng thường, tỉ giá hối đối bitcoin với đồng tiền truyền thống xác định thông qua hệ thống đấu giá hai đầu (double-auction system) Thiết lập khuyến khích xem xét kỹ lưỡng đảm bảo cho mạng lưới: bitcoin ngày chấp nhận giá trị tăng tương đối so với đồng tiền khác, có khuyến khích tính tốn thêm để hưởng lợi Trong kinh nghiệm bitcoin buộc phải suy nghĩ lại tiền tệ, tác động kỳ vọng công nghệ tảng blockchain vượt xa loại đồng tiền kỹ thuật số Cơng nghệ gây xáo trộn doanh nghiệp quản lý tài sản, quan phủ biến đổi cách thức cung cấp dịch vụ Các ứng dụng tiềm nhóm thành ba hạng mục sau: Giao dịch tài chính: Các ứng dụng tài cơng nghệ blockchain vượt xa bitcoin tiền kỹ thuật số Ví dụ, cơng nghệ tạo hội toán chuyển tiền qua biên giới, thường có chi phí giao dịch cao so với số tiền chuyển Gọi vốn đám đông (hay gọi vốn cộng đồng) tạo hội khác, thường liên quan đến số lượng lớn nỗ lực quản lý so với quy mô đầu tư cá nhân Một blockchain “khơng ủy quyền” bitcoin, mạng lưới mở tất người để đóng góp liệu sở hữu tập thể sổ cái; “ủy quyền” có nhiều người dùng mạng lưới bổ sung thêm liệu xác minh nội dung sổ Các sổ ủy quyền (Permissioned ledgers) cung cấp loạt ứng dụng khu vực tư nhân Các sở giao dịch chứng khốn (ví dụ New York Stock Exchange Nasdaq), ngân hàng (như Goldman Sachs), cơng ty thẻ tín dụng (Master Card) công ty bảo hiểm (công ty Bảo hiểm Nhân thọ New York) đầu tư gần tỷ USD vào doanh nghiệp khởi nghiệp sử dụng công nghệ blockchain Bằng cách thay sở hạ tầng ngân hàng cần thiết cho toán chuyển tiền xuyên biên giới, kinh doanh chứng khốn tn thủ quy định, cơng nghệ sổ phân tán cắt giảm chi phí cho dịch vụ ngân hàng tồn cầu lên đến 20 tỷ USD năm Hệ thống ghi chép xác minh: Cơng nghệ blockchain sử dụng để tạo trì sổ ghi chép tín nhiệm Sổ phân tán phương thức ghi chép trung thực, minh bạch dễ tiếp cận lịch sử Nó sử dụng để lưu trữ loại liệu nào, bao gồm quyền sở hữu tài sản Các ứng dụng bao gồm 57 việc đăng ký chứng minh quyền sở hữu đất đai lương hưu chứng minh tính xác thực nguồn gốc tác phẩm nghệ thuật, hàng xa xỉ (ví dụ kim cương) loại thuốc đắt tiền Ở loại hình ứng dụng này, blockchains có tính “ủy quyền” tức dựa vào tổ chức trung gian để cập nhật lưu trữ sổ Honduras lên kế hoạch xây dựng hệ thống đăng ký quyền sử dụng đất sử dụng blockchain, điều làm thay đổi cách thức văn phịng cơng chứng giải đăng ký bất động sản Sổ blockchain dùng chung mang lại cải thiện đáng kể cho việc phân bổ nguồn lực khu vực cơng cách củng cố kế tốn, tăng tính minh bạch tạo điều kiện kiểm tốn ngăn ngừa tham nhũng tăng hiệu Công nghệ đảm bảo tính tồn vẹn hồ sơ ghi chép dịch vụ quyền, thu thuế, phân phát khoản trợ cấp cấp hộ chiếu Một sổ dùng chung cấp khác quyền đảm bảo giao dịch qn khơng sai sót Ngồi ra, blockchain cung cấp phương thức để thúc đẩy thị trường tài phát triển làm cho dịch vụ công hiệu kinh tế Hợp đồng thông minh: Hợp đồng thông minh (smart contract) thuật ngữ mô tả khả tự đưa điều khoản thực thi thỏa thuận hệ thống máy tính cách sử dụng cơng nghệ blockchain Tồn q trình smart contract thực tự động khơng có can thiệp từ bên ngồi Các điều khoản smart contract tương đương với hợp đồng pháp lý ghi lại ngôn ngữ máy tính Cơng nghệ Blockchain tạo hội để nối thêm liệu bổ sung vào giao dịch giá trị Những liệu rõ phải đáp ứng điều khoản định trước giao dịch tiến hành Bằng cách này, giao dịch thực giống hoá đơn, tự động tốn hồn thành điều kiện định Những “hợp đồng thông minh” dựa blockchain coi loại tiền tệ lập trình Các điều khoản định rõ giao dịch mã lập trình sử dụng để diễn tả việc cung cấp dịch vụ, giống lưu trữ liệu đám mây (ví dụ Dropbox), thị trường (ví dụ eBay) tảng kinh tế chia sẻ, Uber AirBnB Microsoft thiết lập liên doanh lĩnh vực để cung cấp dịch vụ cho thuê máy chủ Hợp đồng thông minh tạo lực cho tảng truyền thông, ngăn chặn vi phạm quyền đảm bảo ca sỹ nhà làm phim thu tiền quyền cho việc phân phối nội dung số Còn tồn số bất ổn định công nghệ Một điều không chắn quan trọng ứng dụng khơng có tổ chức trung gian (khơng ủy thác - unpermissioned) an tồn chúng phụ thuộc lớn vào số người dùng Điều có nghĩa ứng dụng phải mở rộng cách đầy đủ trước trở nên đáng tin cậy Hơn nữa, thuật toán chuẩn để đảm bảo cho sổ chống gian lận (đang sử dụng Bitcoin) có cường độ tính tốn mạnh mạng lưới kiểm tra kỹ lưỡng Năng lực tính tốn tổng mạng lưới Bitcoin 58 tăng lên theo cấp số mũ kể từ năm 2010 Khi có nhiều người khai thác (miners) tham gia mạng lưới, thuật tốn làm cho quy trình mã hóa trở nên khó để nhằm trì tỷ lệ sinh tiền bitcoins Mặc dù thiết lập khuyến khích kiểm tra kỹ lưỡng đòi hỏi lượng điện lớn để xử lý xác minh giao dịch tiến hành mạng lưới, lượng điện ước tính tương đương với mức sử dụng điện nước Ailen Các giải pháp thay khác với cường độ tính tốn thấp để đạt thống an toàn phát triển thử nghiệm Một không chắn khác liên quan đến hợp đồng thông minh nằm mức độ mà dịch vụ phức tạp lập trình đầy đủ thành điều khoản Để mạng lưới hồn tồn tự hoạt động (nghĩa khơng có cơng ty hỗ trợ dịch vụ), lệnh nhúng giao dịch cung cấp định nghĩa dịch vụ toàn diện Mặc dù điều thực nhiều dịch vụ thơng thường (như tính tốn), câu hỏi đặt liệu đạt điều với ứng dụng phức tạp không, nơi họp chợ kinh tế chia sẻ Uber AirBnB Những điều thường đòi hỏi chế giải tranh chấp khó chuyển thành mật mã phân định Việc giải điều không chắn cơng nghệ tạo khả cho hoạt động bất hợp pháp Việc ẩn danh giao dịch làm nảy sinh mối quan tâm đến khả khai thác công nghệ cho hoạt động bất hợp pháp Trong tất giao dịch thực thông qua blockchain ghi lại liên tục khơng thể thay đổi, chứa thơng tin liên quan danh tính mạng Internet người tham gia, khơng thiết danh tính thực người Một số người sử dụng tiền ảo tham gia vào việc sử dụng khơng thích hợp hoạt động bất hợp pháp, bao gồm rửa tiền chuyển tiền để mua hàng hoá bất hợp pháp Các phương pháp nhận dạng hiệu dẫn đến việc thực thi luật pháp hiệu lực loại tiền tệ kỹ thuật số so với việc sử dụng tiền mặt Tuy nhiên, ứng dụng hợp đồng thơng minh tạo khả hình thành hoạt động thị trường bất hợp pháp, khơng có cơng ty tổ chức chịu trách nhiệm phải tuân thủ quy định 59 KẾT LUẬN Xã hội già hóa, biến đổi khí hậu, thách thức sức khoẻ số hóa ngày tăng, với yếu tố khác dự báo định hình chương trình nghị NC&PT tương lai, phạm vi lẫn quy mô nhu cầu đổi sáng tạo Các thị trường có khả hình thành, tạo nhu cầu kỹ mới, hội tăng trưởng việc làm Các cách tiếp cận tăng trưởng bền vững, thông qua kinh tế tuần hoàn, tiến triển nhanh Tốc độ phát triển kinh tế nhanh chóng kinh tế nổi, với hoạt động xuyên biên giới tập đoàn đa quốc gia phân mảnh rộng chuỗi giá trị toàn cầu, tạo thuận lợi cho phân bố rộng hoạt động STI khắp hành tinh Cạnh tranh toàn cầu nhân tài nguồn lực chắn gia tăng, việc sáng tạo phổ biến tri thức Các trung tâm xuất sắc hưởng lợi từ cạnh tranh này, thu hút nhiều nguồn lực nhân tài tốt nhất, điều gây bất lợi cho nơi cạnh tranh Tuy nhiên, hoạt động STI phải đối mặt với hạn chế nguồn lực Có khả tăng trưởng chưa đủ kinh tế phát triển nổi, cạnh tranh nguồn lực vấn đề ưu tiên chương trình nghị sách gây hạn chế nguồn tài sẵn có Điều ảnh hưởng đến vai trò STI vệc giải thách thức tương lai Tương tự, dân số già hóa với thay đổi mẫu hình di cư dẫn đến hậu không chắn tính khả dụng kỹ STI Các xu hướng lớn đặt vấn đề cấp bách đòi hỏi phản ứng sách, khả can thiệp phủ phải đối mặt với trở ngại lớn, bao gồm nợ công cao, mối đe dọa an ninh quốc tế gia tăng, khả xói mịn gắn kết xã hội hình thành nhà hoạt động lực ngồi nhà nước khó khăn thách thức thẩm quyền lực hành động phủ Định hướng tác động chiều phát triển STI định chất động xu hướng lớn đưa giải pháp cho thách thức mà xu hướng mang đến Có thể thấy tồn cầu hóa thúc đẩy tiến công nghệ truyền thông vận tải; tăng trưởng thu nhập tương lai ngày bị chi phối phát triển STI; kết cải thiện sức khoẻ gia tăng tuổi thọ phụ thuộc nhiều vào đổi cơng nghệ y học Đó số tác động có lợi STI, có tác động tiêu cực Ví dụ, phát triển STI làm trầm trọng thêm bất bình đẳng khơng ý đầy đủ đến việc truyền bá kiến thức trang bị kỹ rộng hơn; phát triển trí tuệ nhân tạo công nghệ robot làm tăng mối quan tâm hội việc làm tương lai 60 Mặc dù công nghệ then chốt có phạm vi rộng nguồn gốc xuất xứ ứng dụng tiềm năng, rút số tác động chung liên quan trực tiếp đến sách STI sau: - Các cơng nghệ then chốt đề cập tài liệu dự đốn có tác động rộng lớn loạt lĩnh vực ứng dụng, mà nhiều số khơng thể dự đốn trước Những tác động bị chi phối loạt yếu tố phi công nghệ, bao gồm xã hội già hóa, biến đổi khí hậu, phát triển kinh tế trị thay đổi ưu đãi xã hội Cơng nghệ đồng tiến hố với xã hội, điều làm cho nhiều thay đổi cơng nghệ - đặc biệt thay đổi mang tính phá hủy - khơng thể dự đốn trước Sự khơng chắn địi hỏi quan điểm sách mở cửa linh hoạt nguồn lực cho phép hỗ trợ cho phát triển ứng dụng cơng nghệ đa dạng Tính đa dạng không làm lan rộng rủi ro hội mà tạo dựng lực tiếp thu để khai thác nghiên cứu công nghệ phát triển nơi khác Đồng thời, việc liên tục thu thập, rà sốt thơng tin, hợp tác nhà hoạch định sách bên tham gia khác hệ thống đổi sáng tạo cải thiện lực điều chỉnh sách phủ giúp thúc đẩy tính hoạt động hệ thống - Các công nghệ then chốt thường phụ thuộc vào công nghệ “tạo khả năng” khác để phát triển khai thác tương lai Công nghệ tạo khả phổ biến công nghệ thông tin truyền thông Bốn số công nghệ then chốt đề cập đến tài liệu IoT, phân tích liệu lớn, trí tuệ nhân tạo blockchain - phát triển mạnh tương lai gần thâm nhập khắp nơi nhờ vào công nghệ thông tin truyền thơng Ngồi ra, phát triển sáu cơng nghệ chủ chốt đề cập đến khác chủ yếu nhờ vào tiến thông tin truyền thông với tiến công nghệ khác Hội tụ kết hợp công nghệ đặc điểm quan trọng phát triển cơng nghệ hỗ trợ khơng gian thể chế liên ngành - ví dụ để thực NC&PT đào tạo kỹ Trong nhiều nước OECD ngày hỗ trợ không gian vậy, phải huy động nhiều nỗ lực để vượt qua chế tổ chức thể chế đơn ngành tài trợ thực NC&PT, điều gây kiềm chế sáng kiến đa ngành - Nghiên cứu khu vực cơng đóng vai trị quan trọng việc phát triển cơng nghệ trọng điểm Nghiên cứu khu vực cơng tạo tri thức làm móng cho cơng nghệ thường góp phần phát triển nguyên mẫu giới thiệu Cũng quan trọng vậy, nghiên cứu khu vực công ươm tạo nhiều kỹ cần thiết để phát triển khai thác cơng nghệ Vì đầu tư đủ cho nghiên cứu công điều quan trọng để thực hóa lợi ích cơng nghệ tăng trưởng phúc lợi tương lai - Nhờ tiến ICT, với giảm mạnh chi phí cho thiết bị phương tiện thí nghiệm, cộng đồng người dân ngày tham gia vào việc phát triển khai thác số công nghệ chủ chốt blockchain, sinh học tổng 61 hợp chế tạo đắp dần Việc mở cửa nghiên cứu, đổi sáng tạo khởi nghiệp kinh doanh theo cách hoan nghênh rộng rãi số nước OECD thiết kế khn khổ sách hỗ trợ Đồng thời, tham gia người dân đặt nhiều vấn đề quản lý, ví dụ xoay quanh việc bảo vệ sức khoẻ an toàn (điều đặc biệt cần thiết lĩnh vực sinh học tổng hợp, nơi có truyền thống DIY khoa học phát triển nhanh) quyền sở hữu trí tuệ (điều ý đặc biệt thảo luận chế tạo đắp dần) Trên thực tế, phủ cần phải thường xuyên điều chỉnh quy định soạn thảo quy định để quản lý phát triển ứng dụng nhiều công nghệ nổi, có tham gia cơng dân hay không Với tốc độ thay đổi công nghệ nhanh chóng, rõ ràng thách thức, nhiều phủ cải thiện thơng tin cảnh báo vấn đề quản lý tương lai, điều giúp họ chuẩn bị tốt để hành động nhanh chóng đốn - Các cơng nghệ mang số rủi ro không chắn, làm nảy sinh nhiều vấn đề đạo đức quan trọng Điều đòi hỏi khả quản lý bao quát, toàn diện lường trước thay đổi cơng nghệ, bao gồm đánh giá lợi ích, chi phí chủ động định hướng lộ trình phát triển khai thác tương lai Những cải tiến quản lý chưa phát triển hầu OECD, điều thay đổi vài năm tới với mối quan tâm sách ngày tăng “nghiên cứu đổi sáng tạo có trách nhiệm” (responsible research and innovation-RRI) Những cải tiến quản lý có kết hợp yếu tố RRI cần thiết để cân nhắc quan điểm khác việc đánh giá lộ trình cơng nghệ tương lai - Các nỗ lực nghiên cứu đổi sáng tạo xung quanh công nghệ chủ chốt ngày có phạm vi phân bố toàn giới thường hưởng lợi từ hợp tác quốc tế Điều có nghĩa việc quản lý công nghệ việc sử dụng chúng, ví dụ thơng qua quy định hiệp định, ngày trở thành vấn đề phối hợp quốc tế Các tổ chức OECD cung cấp diễn đàn hữu ích để nước hợp tác điều phối lĩnh vực - Các thực hành cảnh báo công nghệ cho thấy, phát triển cơng nghệ mang tính cạnh tranh mạnh mẽ, nhiều nước đầu tư nguồn lực lớn cho nghiên cứu đổi sáng tạo lĩnh vực công nghệ tương tự Cạnh tranh không tập trung vào giải pháp kỹ thuật, mà mơ hình kinh doanh, tảng tiêu chuẩn, đặc biệt cấp doanh nghiệp, nơi mà “lợi người dẫn đầu” tạo nên khác biệt thành cơng thất bại Các phủ muốn hỗ trợ ngành công nghiệp xung quanh cơng nghệ cần nhìn xa chức NC&PT để đánh giá giá trị động tầm cỡ ngành, rộng cấp doanh nghiệp để đóng góp cho thành cơng họ Nhiều phủ, ngồi OECD phải đối mặt với thách thức kinh tế xã hội chưa thấy coi STI phần phản ứng sách Dữ liệu từ điều tra EC/OECD sách STI cho thấy rằng, 62 phủ đặc biệt tập trung vào ý hành động sách năm gần nhằm giải vấn đề kinh tế cấp bách xây dựng sách có hiệu có trách nhiệm Trong bối cảnh kinh tế tăng trưởng chậm điều kiện ngân sách thắt chặt, nhiều phủ chuyển ý hỗ trợ từ nghiên cứu công sang đổi kinh doanh tinh thần khởi nghiệp, nhằm thúc đẩy khả phục hồi mạnh mẽ bền vững doanh nghiệp Các nỗ lực thực để tăng cường lực đánh giá sách quốc gia nhằm nâng cao hiệu định hướng tốt sách STI vào mục tiêu xã hội Các khía cạnh đạo đức xã hội STI ngày phản ánh xây dựng sách RRI Các nguyên tắc RRI đưa vào chương trình sách, chương trình tài trợ kế hoạch quản lý, lồng ghép vào cân nhắc mặt đạo đức xã hội trình đổi sáng tạo Hỗn hợp sách RRI phức tạp, nhiều cơng cụ sách cần huy động giai đoạn khác chu trình sách để đạt nhiều mục tiêu chiến lược Trên thực tế, hầu hết nỗ lực sách gần cố gắng thúc đẩy cách tiếp cận toàn diện quản lý, rõ định hướng quốc gia, cung cấp sở hạ tầng ưu đãi cho nghiên cứu liên ngành khoa học mở mở rộng phạm vi kỹ văn hoá đổi sáng tạo Biên soạn: Nguyễn Lê Hằng Tài liệu tham khảo chính: OECD (2016), OECD Science, Technology and Innovation Outlook 2016, OECD Publishing, Paris 63 TỔNG LUẬN SỐ 4-2017 CÁC XU HƯỚNG LỚN TOÀN CẦU TÁC ĐỘNG ĐẾN KHOA HỌC, CÔNG NGHỆ VÀ ĐỔI MỚI SÁNG TẠO 64 ... thay đổi công nghệ phát minh khoa học, hoạt động sách khoa học, cơng nghệ đổi sáng tạo tương lai Cục Thông tin khoa học công nghệ quốc gia biên soạn tổng luận mang tựa đề ? ?Các xu hướng lớn toàn cầu. .. tác động đến khoa học, công nghệ đổi sáng tạo? ?? nhằm truyền tải đến nhà hoạch định sách, nhà quản lý doanh nghiệp nhà phân tích xu hướng biến đổi dự đoán mơ hình khoa học, cơng nghệ đổi sáng tạo. .. innovation I NHỮNG XU HƯỚNG LỚN ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHOA HỌC, CÔNG NGHỆ VÀ ĐỔI MỚI SÁNG TẠO Những xu hướng lớn (Megatrends) thay đổi mặt xã hội, kinh tế, trị, mơi trường cơng nghệ quy mơ lớn, diễn cách chậm