Đang tải... (xem toàn văn)
Trong bài viết này, chúng tôi giới thiệu và phân tích nền tảng của công nghệ thị giác máy tính, học máy, công nghệ robot trong quá trình xây dựng các hệ thống thông minh; ảnh hưởng của các công nghệ này đến các ngành khác như kinh doanh, ngân hàng, tài chính, thống kê, kế hoạch.
TRAO ĐỔI THÔNG TIN KHOA HỌC Mở rộng đào tạo ngành công nghệ thông tin theo hướng thị giác máy tính, học máy, cơng nghệ robot CÁCH MẠNG CƠNG NGHIỆP 4.0 Lê Văn Hùng1,2 Viện Nghiên cứu Quốc tế MICA – Đại học Bách khoa Hà Nội, 2Tổng cục Thống kê; Email: van-hung.le@mica.edu.vn TÓM TẮT C ách mạng công nghiệp 4.0 phát triển mạnh mẽ, tác động đến lĩnh vực đời sống xã hội Nó đặt vấn đề lớn đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao đáp ứng phát triển công nghệ thông minh Trong viết này, chúng tơi giới thiệu phân tích tảng cơng nghệ thị giác máy tính, học máy, cơng nghệ robot trình xây dựng hệ thống thông minh; ảnh hưởng công nghệ đến ngành khác kinh doanh, ngân hàng, tài chính, thống kê, kế hoạch Chúng đề xuất thay đổi chương trình đào tạo ngành Cơng nghệ thơng tin Đại học Hùng Vương theo định hướng nguồn nhân lực chất lượng cao đáp ứng nhu cầu doanh nghiệp Từ khóa: Cách mạng cơng nghiệp 4.0, thị giác máy tính, học máy, cơng nghệ robot, nguồn nhân lực chất lượng cao Giới thiệu Cách mạng công nghiệp 4.0 diễn từ năm 2000, cách mạng thơng qua cơng nghệ Internet, trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence – AI), thực tế ảo (Virtual Reality – VR), tương tác thực ảo (Augmented Reality – AR), mạng xã hội, điện toán đám mây, di động, phân tích liệu lớn (Social, Mobile, Analytics, Cloud – SMAC) [1], vv Các công nghệ minh họa hình Đến vài năm gần cụm từ “Công nghiệp 4.0” lên từ báo cáo 72 Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ số (8) – 2017 Chính phủ Đức Hiện nay, Công nghiệp 4.0 vượt khỏi khuôn khổ dự án Đức với tham gia nhiều nước trở thành phần quan trọng cách mạng công nghiệp lần thứ tư Các công nghệ phát triển mạnh mẽ, thâm nhập sâu rộng vào lĩnh vực đời sống xã hội Như công nghiệp robot thay người thực công việc cần độ xác cao, bền bỉ, độc hại, vv Robot thành tựu ngành tự động hóa máy tính Tuy nhiên robot chế tạo để TRAO ĐỔI THƠNG TIN KHOA HỌC Hình 1: Các tảng công nghệ trọng tâm Cách mạng công nghiệp 4.0 phục vụ cho hoạt động người cần có chương trình phần mềm vận hành Ví dụ để robot di chuyển cần phần mềm thị giác máy tính để nhận biết môi trường định hướng đường Trong y học, robot sử dụng để thực ca mổ khó, u cầu độ xác cao, đặc biệt nano–robot sử dụng ca mổ nội soi phát dấu hiệu bất thường hệ tiêu hóa người Để thực cơng việc này, robot thực thi chương trình thị giác máy Các chương trình thực hình ảnh thu từ mơi trường, sau phát nhận dạng bất thường hệ tiêu hóa Gần đây, Trung Quốc người ta phát minh máy khám bệnh xác bác sỹ Chiếc máy dựa công nghệ khai phá liệu (data mining), học máy (machine learning) trí tuệ nhân tạo để học từ hồ sơ khám bệnh ghi chép triệu chứng, sau đưa định người mắc bệnh Trong kinh doanh sử dụng cơng nghệ phân tích liệu lớn (big data), học máy, khai phá liệu để phân tích liệu thị trường chứng khốn, hóa đơn mua bán Từ đưa chiến lược kinh doanh cho doanh nghiệp, tổ chức cá nhân Trong an ninh công nghệ, kỹ thuật thị giác máy tính học máy giúp xây dựng hệ thống quản lý bãi đỗ xe thông qua biển số, hay phát dấu hiệu bất thường tội phạm Để nắm bắt, vận dụng, sử dụng công nghệ vào sống xã hội cần có đội ngũ trẻ, động, sáng tạo để khai thác, sử dụng cơng nghệ Từ tạo hệ thống phục vụ tốt nhu cầu người Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ số (8) – 2017 73 TRAO ĐỔI THÔNG TIN KHOA HỌC Trong báo này, tập trung minh họa, phân tích vai trò thị giác máy, học máy, cơng nghệ robot trí tuệ nhân tạo thấy cần có chuyển dịch vấn đề đào tạo ngành công nghệ thông tin trường đại học Cụ thể đào tạo cử nhân, kỹ sư cơng nghệ thơng tin có lực, trình độ để đáp ứng phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ mà trọng tâm công nghệ Cách mạng công nghiệp 4.0 Nghiên cứu liên quan Hiện cụm từ “Cách mạng công nghiệp 4.0 – Industry Revolution 4.0” nhắc đến hầu hết diễn đàn khoa học cơng nghệ, thương mại, giáo dục, vv Nó minh họa hình Hình 2: Minh họa diễn đàn theo lĩnh vực Cách mạng công nghiệp 4.0 Hình 3: Quá trình phát triển mạng công nghiệp Ralf tác giả [2] giới thiệu trình hình thành phát triển cách mạng cơng nghiệp, phân tích thành phần Cách mạng công nghiệp 4.0 Reinhard, tác giả [3] Klaus [4] phân tích đặc trưng Cách mạng cơng nghiệp 4.0 q trình xây dựng doanh nghiệp số Cụ thể công nghiệp, Giáo sư Sabina [5] giới thiệu phân tích tiến hóa, cách mạng việc áp dụng công nghệ robot vào ngành công nghiệp sản xuất ôtô (lắp ráp ôtô hình 4a), áp dụng công nghệ robot hệ ôtô (ôtô không người lái hãng Google hình 4b) Trong ngành giáo dục Việt Nam, gần có nhiều diễn đàn trường Hình 4: Minh họa dây chuyền lắp ráp ơtơ robot (a) ôtô không người lái Google (b) 74 Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ số (8) – 2017 TRAO ĐỔI THÔNG TIN KHOA HỌC a) b) Hình 5: Diễn đàn cách mạng cơng nghiệp 4.0 Đại học Bách khoa Hà Nội (a) Đại học Thủy Lợi (b) đại học lớn trao đổi Giáo sư đầu ngành việc xu hướng đào tạo ngành khoa học kỹ thuật để đáp ứng thay đổi, phát triển công nghệ Cách mạng cơng nghiệp 4.0 Ví dụ diễn đàn trường Đại học Bách khoa Hà Nội[6] (minh họa hình 5a), Trường Đại học Thủy Lợi (minh họa hình 5b)[7] Mở rộng đào tạo ngành cơng nghệ thông tin theo hướng tiếp cận thị giác máy tính, học máy, trí tuệ nhân tạo a) Thị giác máy tính, học máy, trí tuệ nhân tạo Cách mạng công nghiệp 4.0 Cách mạng công nghiệp 4.0 bao gồm cơng nghệ Internet, trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence – AI), thực tế ảo (Virtual Reality – VR), tương tác thực ảo (Augmented Reality – AR), mạng xã hội, điện toán đám mây, di động, phân tích liệu lớn (Social, Mobile, Analytics, Cloud – SMAC) [vnexpress], vv Dựa tảng công nghệ này, cách mạng cơng nghiệp 4.0 có mục tiêu chuyển hoạt động người sang hoạt động số, hay gọi cách mạng ‘cách mạng số’ Hiện nay, với phát triển phần cứng máy tính loại cảm biến hình ảnh cơng nghệ thị giác máy tính (computer vision) phát triển Nó áp dụng vào nhiều lĩnh vực an ninh, công nghệ robot, xây dựng hệ thống trợ giúp người mù, y học, nông nghiệp, vv Thị giác máy tính giúp máy tính ‘nhìn’ người cách hiểu nội dung hình ảnh thu từ mơi trường Chúng ta cần phân biệt hai khái niệm ‘xử lý ảnh’ ‘thị giác máy tính’ Do có nhiều cách hiểu khác hai khái niệm này, trình bày hai khái niệm sau: Xử lý ảnh trình từ hình ảnh gốc làm cho chất lượng hình ảnh tốt lên xấu theo mục đích Thường trình thực photoshop số phần mềm xử lý ảnh khác Thị giác máy tính q trình hiểu nội dung hình ảnh, hình ảnh từ mơi trường có khn mặt người hay đối tượng khơng Trong thị giác máy tính, xử lý ảnh xem bước tiền xử lý Mơ hình hệ thống thị giác máy Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ số (8) – 2017 75 TRAO ĐỔI THÔNG TIN KHOA HỌC Hình 6: Minh họa hệ thống thị giác máy tính nhận dạng hình ảnh tính [image recognition] minh họa hình Trong ngành cơng nghệ robot (robotics) sử dụng nhiều đến công nghệ thị giác máy tính, đặc biệt thị giác máy tính mơi trường 3D Ví dụ robot muốn di chuyển mơi trường trước hết robot phải hiểu môi trường xung quanh, bao gồm mặt đất robot di chuyển vật cản Để làm điều đầu robot thường gắn nhiều cảm biến hình ảnh để thu thập thơng tin hình ảnh từ mơi trường, sau tiến hành phân tích, nhận dạng đường đi, vật cản, sau định di chuyển Như hình 7, a) hình minh họa robot di chuyển, tìm kiếm cầm nắm đồ vật sử dụng cơng nghệ thị giác máy tính Ngồi ra, q trình chế tạo thiết bị khơng người lái ôtô, UAV, vv , để thiết bị di chuyển phải sử dụng công nghệ thị giác máy tính Ví dụ: sử dụng cơng nghệ thị giác máy tính để xây dựng hệ thống nhận dạng biển số xe, hay nhận dạng khuôn mặt facebook, minh họa hình 9(a) Rõ ràng thị giác máy tính ngành khoa học cơng nghệ hẹp áp dụng nhiều hệ thống thông minh phục vụ cho sống người b) Hình 7: Minh họa robot di chuyển sử dụng cơng nghệ thị giác máy tính (a) Robot phục vụ nhà hàng; (b) Robot phục vụ cho việc dọn dẹp 76 Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ số (8) – 2017 TRAO ĐỔI THÔNG TIN KHOA HỌC a) b) Hình 8: Minh họa robot NANO trình tìm kiếm cầm nắm đồ vật a) b) Hình 9: Nhận dạng khn mặt Facebook (a); minh họa hệ thống học máy đưa định (b) Để xây dựng hệ thống thông minh dựa công nghệ thị giác máy tính cần có hiểu biết chun mơn học máy (machine learning) Đây ngành khoa học có vai trò lớn phát triển trí tuệ nhân tạo xây dựng hệ thống thơng minh Hình 9(b) minh họa hệ thống học máy Một hệ thống học máy áp dụng ngành kinh tế thống kê đưa dự báo kế hoạch phát triển kinh tế; thị trường chứng khoán dự đoán gia tăng sụt giảm ‘cổ phiếu’; y học sử dụng để học đưa hệ định Có thể nói học máy hạt nhân trí tuệ nhân tạo b) Đào tạo nguồn lực để đáp ứng tảng công nghệ Cách mạng cơng nghiệp 4.0 Như trình bày phần trên, phát triển công nghệ mạnh mẽ Đồng hành với nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước nhà máy, khu công nghiệp xây dựng ngày nhiều Đặc biệt tập đoàn lớn SamSung, Canon, Panasonic, vv mở nhiều nhà máy Việt Nam tỉnh Phú Thọ Để đáp ứng yêu cầu nguồn nhân lực chất lượng cao Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ số (8) – 2017 77 TRAO ĐỔI THÔNG TIN KHOA HỌC cho nhà máy, dây chuyền đại đòi hỏi nguồn nhân lực đào tạo cần có chất lượng chun mơn, thực hành nghề cao Khi đáp ứng chất lượng theo yêu cầu nước ngồi chắn có nguồn thu nhập ổn định Cụ thể trình đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao môi trường giáo dục đại học, cần trang bị cho sinh viên kiến thức công nghệ cao, công nghệ thơng minh Từ sinh viên trường có khả làm việc thích nghi với dây chuyền, máy móc đại Trong trọng tâm điều khiển nó, xây dựng thêm hệ thống phần mềm để khai thác thiết bị mà doanh nghiệp nước đầu tư Hiện nay, qua tìm hiểu chương trình đào tạo ngành cử nhân Công nghệ thông tin Trường Đại học Hùng Vương, nhận thấy số vấn đề sau: • Kiến thức đại cương nhiều, nên học mơn phục vụ cho chun ngành Ví dụ mơn “Vật lý đại cương” có vai trò ngành CNTT • Các học phần sở ngành cần giảm “Lý thuyết ngơn ngữ”, “Phương pháp tính” Hai học phần học tính tốn nhiều đến học phần “Cấu trúc liệu giải thuật” Trong phần sở ngành có thực hành Đây hạn chế, làm ảnh hưởng lớn đến khả lập trình, tư lập trình, triển khai thuật tốn • Chúng tơi đề xuất thêm mơn sau vào phần Kiến thức ngành: “Trí tuệ nhân tạo” (mơn từ giai đoạn 2006–2010 có), “Các hệ thống thông minh”, “Học máy ứng dụng” 78 Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ số (8) – 2017 Hiện nay, học phần ngành CNTT – Trường Đại học Hùng Vương phần lớn hướng đến việc đào tạo cử nhân trường có kỹ nghề sửa chữa máy tính, giáo viên CNTT cho khối phổ thông, trường Cao đẳng, Trung cấp Trường nghề Đối với kỹ sư trường chủ yếu làm công việc quản lý đơn giản, lập trình gia cơng phần mềm Tuy nhiên với thay đổi phát triển công nghệ Cách mạng cơng nghiệp 4.0 cần có định hướng đào tạo nghề nghiệp lâu dài, bắt kịp, đáp ứng phát triển khoa học công nghệ, đặc biệt xây dựng hệ thống thông minh Kết luận Trong nghiên cứu giới thiệu tảng công nghệ Cách mạng công nghiệp 4.0 Phân tích tảng cơng nghệ thị giác máy tính, học máy cơng nghệ robot để tìm hiểu, nghiên cứu, từ định hướng vấn đề đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao đáp ứng phát triển khoa học công nghệ Chúng tơi đề xuất chương trình đào tạo ngành CNTT Trường Đại học Hùng Vương để đào tạo nguồn nhân lực đáp ứng công nghệ thông minh Tài liệu tham khảo [1] Cách mạng cơng nghiệp lần thứ tư gì?, https://vnexpress.net/projects/cach-mangcong-nghiep-lan-thu-tu-la-gi-3571618/index html, Accessed on 22-Nov-2017 [2] Ralf C Schlaepfer and Markur, Koch and Philipp, Merkofer, Industry 4.0 Challenges and solutions for digital transformation and use of exponential technologies, 2014 TRAO ĐỔI THÔNG TIN KHOA HỌC [3] Reinhard, Geissbauer and Jesper, Vedso and Stefan, Schrauf, Industry 4.0: Building the digital enterprise, 2015 [4] Klaus, Helmrich, On the Way to Industrie 4.0 – The Digital Enterprise, 2015 [5] Sabina, Jeschke, Robotics in Industry 4.0, 2016 [6] “Vắng bóng” khoa học liệu hệ thống giảng đại học Việt Nam, http://dantri.com vn/giao-duc-khuyen-hoc/vang-bong-khoahoc-du-lieu-o-he-thong-bai-giang-dai-hoc-oviet-nam-20170522115602522.htm [7] Thông điệp từ giảng “Cách mạng công nghiệp 4.0” Hiệu trưởng ĐHBK Hà Nội, http://sie.hust.edu.vn/thong-diep-tu-baigiang-cach-mang-cong-nghiep-4-0-cua-hieutruong-truong-dai-hoc-bach-khoa-ha-noi SUMMARY Training extention of information technology following method of computer vision, machine learning, robotics in industry 4.0 Van-Hung Le1,2 International Research Institute MICA, HUST–CNRS/UMI-2954 - GRENOBLE INP, Vietnam; 2General Statistics Office I ndustrial Revolution 4.0 has been developing strongly in all areas of social life It also poses a large problem in the training of high quality human resources to satisfy the development of smart technology In this article, we have introduced and analyzed the fundamental contents of computer vision, machine learning, and robotics in the building of intelligent systems; and the impact of these technologies on other industries, such as business, banking, finance, planning We also propose to change the IT training program at Hung Vuong University in the direction of high quality human resources to satisfy the requierment of enterprises Keyworks: Industrial Revolution 4.0, Computer Vision, Machine Learning, Robotics, High Quality Human Resources Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ số (8) – 2017 79 ... trường Đại học Bách khoa Hà Nội[6] (minh họa hình 5a), Trường Đại học Thủy Lợi (minh họa hình 5b)[7] Mở rộng đào tạo ngành công nghệ thông tin theo hướng tiếp cận thị giác máy tính, học máy, trí... tính, học máy, trí tuệ nhân tạo a) Thị giác máy tính, học máy, trí tuệ nhân tạo Cách mạng công nghiệp 4.0 Cách mạng công nghiệp 4.0 bao gồm cơng nghệ Internet, trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence... khoa học công nghệ, đặc biệt xây dựng hệ thống thông minh Kết luận Trong nghiên cứu giới thiệu tảng công nghệ Cách mạng công nghiệp 4.0 Phân tích tảng cơng nghệ thị giác máy tính, học máy cơng nghệ