Xét về mặt thuật ngữ, để hình dung khái niệm cách mạng khoa học và công nghệ chúng ta cần phân biệt bốn khái niệm (hay hàm ý cơ bản): cách mạng, cách mạng khoa học, cách mạng công nghệ, cách mạng khoa học và công nghệ.
Về thuật ngữ “cách mạng”, trong các sách báo mácxít thuật ngữ này được hiểu với hai hàm nghĩa căn bản: Thứ nhất, cách mạng là hiện tượng xã hội, là một sự cải tạo làm cho cái cũ bị phá vỡ về căn bản. Thứ hai, cách mạng là giai đoạn trong quá trình phát triển của xã hội có tính quy luật. Cách mạng có thể diễn ra trên quy mô toàn xã hội (kinh tế, chính trị, văn hóa, khoa học…) hoặc trên một mặt nào đó của xã hội.
Về thuật ngữ “cách mạng khoa học”, cách mạng khoa học là sự phá vỡ hoàn toàn những quan điểm lỗi thời bằng việc xây dựng lý thuyết khoa học mới sâu sắc hơn, khái quát hơn và mới về nguyên tắc đem lại những thay đổi tận gốc hệ thống tri thức hiện tại. Hay như cách nói của Thomas Kuhn trong tác phẩm nổi tiếng của mình – “Cấu trúc các cuộc cách mạng khoa học”: “cách mạng khoa học ở đây phải được hiểu là một quá trình phát triển không
mang tính tích lũy, trong đó một mẫu hình cũ được thay thế toàn bộ hay một phần bằng một mẫu hình mới không có gì tương thích với mẫu hình trước” [56, tr.191]. Có nghĩa là, ở bình diện trình độ của lực lượng sản xuất, việc ra đời một “khuôn mẫu” (Paradigm) đồng nghĩa với sự xuất hiện một thời đại kinh tế mới. Có thể kể đến các cuộc cách mạng lớn trong lịch sử như: cuộc cách mạng của Côpécnich (thế kỷ XVI); cuộc cách mạng trong khoa học tự nhiên thế kỷ XVIII – XIX: học thuyết tế bào, học thuyết bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, học thuyết tiến hóa của Đácuyn; cuối thế kỷ XIX đầu thế kỷ XX: cuộc cách mạng trong vật lý, sinh học, hóa học…
Về thuật ngữ “cách mạng công nghệ” chúng ta có thể hiểu đó là sự thay thế phương tiện kỹ thuật cũ bằng phương tiện kỹ thuật mới (ví dụ: sự thay thế bóng đèn điện sợi đốt sang bóng đèn huỳnh quang) dựa trên những nguyên lý mới. Thuật ngữ “cách mạng khoa học và công nghệ”, lại là khái niệm của thời hiện đại nói lên mối quan hệ giữa khoa học và công nghệ. Giữa khoa học và công nghệ xuất hiện liên kết hoàn toàn mới mà trước đó chưa từng xuất hiện. Sự thay đổi mối liên kết này thể hiện ở những điểm sau: Một là, những thành tựu khoa học làm tiền đề trực tiếp cho những thay đổi kỹ thuật và công nghệ.
Hai là, có sự thay đổi bước ngoặt về phương tiện lao động khoa học: kỹ thuật,
tổ chức nghiên cứu, thông tin. Ba là, khoa học hiện đại trở thành một cơ thể xã hội phức tạp, phát triển không ngừng. Nhân tố quyết định cho sự phát triển khoa học và công nghệ chính là nhu cầu thực tiễn mà trước hết là nhu cầu của sản xuất khi mà kiến thức khoa học trở thành điều kiện tiên quyết đối với sản xuất và đối tượng của quá trình sản xuất (tự nhiên) trở nên phức tạp hơn.
Xét về mặt thực tiễn, sau Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất vào cuối thế kỷ XVII đầu thế kỷ XIX, Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ hai vào nửa sau thế kỷ XIX đến đầu thế kỉ XX, nhân loại đang tiến hành Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba - trong đó có Cuộc cách mạng khoa học và
công nghệ hiện đại vào cuối thế kỉ XX cho tới đầu thế kỉ XXI [6, tr.20-21]. Ngay từ thế kỷ XVII, khoa học đã từng bước đưa ngành trồng trọt chăn nuôi trở thành cốt lõi của nền kinh tế nông nghiệp, phát triển chủ yếu dựa vào tài nguyên thiên nhiên. Đến giữa thế kỉ XVII, nền kinh tế công nghiệp bắt đầu được hình thành. Từ đó đã có hai cuộc cách mạng công nghiệp nổ ra nhờ sự phát triển vượt bậc của khoa học kĩ thuật, được đánh dấu bằng sự ra đời của máy hơi nước và máy phát điện. Và đặc biệt, với Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ hai (cuối thế kỷ XIX đầu thế kỷ XX), loài người đã đi sâu nghiên cứu thế giới từ vi mô đến vĩ mô, tất cả những sự vật nằm ngoài khả năng quan sát của giác quan con người. Hàng loạt những phát kiến vĩ đại về phân tử, nguyên tử, hạt nhân, các hạt cơ bản... đến những hiểu biết về vũ trụ: các vì sao, thiên hà, đại thiên hà, sự giãn nở của vũ trụ... Cuộc cách mạng công nghiệp đó tất yếu sẽ dẫn đến cuộc cách mạng về lực lượng sản xuất mà ngày nay chúng ta gọi là Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba, bắt đầu vào khoảng từ sau đại chiến thế giới lần thứ hai. Đó là một cuộc cách mạng mà chỉ trong chưa đầy một thế kỉ đã thúc đẩy xã hội loài người tiến bộ hơn 10.000 năm trước cộng lại. Người ta ước tính rằng trong thế kỉ XX toàn bộ lượng thông tin, tri thức tăng thêm khoảng 1000 lần so với đầu thế kỷ và vượt trội tất cả các tri thức mà loài người tích lũy được trong suốt lịch sử phát triển từ thế kỉ XIX trở về trước. Lịch sử thế giới đã ghi nhận: trong 230 năm của thời đại công nghiệp (1740 - 1970) sản xuất của thế giới năm 1970 tăng 1000 lần so với năm 1740. Chỉ trong 20 năm (1970 - 1990) sản xuất của thế giới năm 1990 đã tăng gấp 2 lần so với năm 1970, tức là ngang với khối lượng của cải vật chất ra trong 230 năm của thời đại công nghiệp [52, tr.528]. Cuộc cách mạng này gồm 2 giai đoạn kế tiếp nhau: giai đoạn 1 - Cuộc cách mạng khoa học và kỹ thuật (từ thập niên 40 đến giữa thập niên 70 của thế kỷ XX; giai đoạn 2 - Cuộc cách mạng khoa học và công nghệ hiện đại (từ nửa sau thập
niên 70 của thế kỷ XX cho tới đầu thế kỷ XXI) [6, tr.13]. Hiện nay, các nhà nghiên cứu đều nhất trí gọi cuộc cách mạng kể từ sau Thế chiến II đến nay là
Cuộc cách mạng khoa học và công nghệ. Trong đó, cách mạng khoa học và
công nghệ là quá trình biến đổi những yếu tố chủ yếu trong lực lượng sản xuất của xã hội được thực hiện nhờ vào vai trò dẫn đường của khoa học trong chu trình khép kín: khoa học- công nghệ- sản xuất- con người- môi trường [6, tr.19]. Thực chất quan niệm này muốn nhất mạnh đến đặc điểm của Cuộc
cách mạng khoa học và công nghệ hiện đại - pha thứ hai của Cuộc cách mạng
công nghiệp lần thứ ba.
Nhìn chung, theo các nhà nghiên cứu, Cuộc cách mạng khoa học và công nghệ với đặc điểm nổi bật là khoa học và kỹ thuật (công nghệ) gắn bó chặt chẽ với nhau tạo thành lực lượng sản xuất trực tiếp của nhân loại. Bản chất của cuộc cách mạng lần này là “sự biến đổi nhảy vọt và triệt để về chất trong hệ thống các lực lượng sản xuất, ở ảnh hưởng mạnh mẽ của nhiều mặt của nó đối với tiến trình lịch sử” [9, tr.64].
Ở giai đoạn đầu của cuộc cách mạng khoa học và công nghệ, những lý thuyết khoa học quan trọng nhất được đề xuất làm cơ sở cho nhiều sáng chế kỹ thuật nảy sinh và gắn bó với nhau tạo thành những tiến bộ khoa học - kỹ thuật thúc đẩy mạnh mẽ hoặc mở ra các ngành công nghiệp mới. Nếu trước đây trong sản xuất, khoa học chỉ là sự tổng kết kỹ thuật, còn kỹ thuật lại rút ra từ kinh nghiệm, thì nay khoa học đã vượt trước kinh nghiệm và kỹ thuật đóng vai trò là nhân tố then chốt của sự phát triển kinh tế ở mỗi nước. Các ngành khoa học - kỹ thuật được ưu tiên đầu tư phát triển ở thời kỳ này là công nghệ cơ khí, chế tạo động cơ, hóa chất, năng lượng, điện tử [9, tr.65].
Giai đoạn gần đây Cuộc cách mạng khoa học và công nghệ gắn liền với sự ra đời và phát triển mạnh mẽ của một nền văn minh mới trong lịch sử loài người mà người ta thường gọi là nền văn minh thông tin - hậu công nghiệp.
Theo Alvin Toffler, làn sóng văn minh thứ ba này bắt đầu hình thành ở nước Mỹ vào cuối những năm 50, trở thành xu hướng chủ đạo trong phát triển kinh tế nước này vào những năm 70 và mở rộng thành xu thế toàn cầu từ những năm 80 trở lại đây.
Mũi đột phá của cuộc cách mạng khoa học và công nghệ này là sự nhanh chóng và không ngừng tạo ra, hình thành, phát triển những công nghệ mới, đẩy mạnh quá trình tự động hóa. Các lĩnh vực công nghệ thông tin, công nghệ vật liệu mới, công nghệ sinh học, công nghệ vũ trụ, công nghệ hạt nhân… ngày càng được khẳng định là những lĩnh vực mũi nhọn. Các nước tư bản, đặc biệt là các nước tư bản phát triển, đã không ngừng nâng cao trình độ công nghệ - bởi lẽ công nghệ kỹ thuật cao sẽ làm đòn bẩy cho tăng trưởng kinh tế. Cụ thể, công nghệ mới sẽ làm tăng nhanh phương tiện sản xuất hiện đại, những tri thức và hiểu biết có giá trị, năng lực và mức độ thành thạo kỹ thuật, phương pháp tổ chức và quản lý sản xuất có hiệu quả… Nâng cao trình độ công nghệ trong thời đại cách mạng khoa học công nghệ được coi là nhân tố chi phối khả năng cạnh tranh trên thị trường thế giới của bất kỳ một nước tư bản nào.
Tiêu chí chủ yếu của cuộc cách mạng khoa học và công nghệ lần này là sự phát triển và áp dụng rộng rãi kỹ thuật nguyên tử và điện tử, khoa học- công nghệ trở thành lực lượng sản xuất trực tiếp, mở đầu thời đại tự động hóa toàn bộ. Phần lớn các nhà nghiên cứu đồng tình gọi cuộc cách mạng lần này là Cuộc cách mạng khoa học và công nghệ (thay vì tên quen gọi là cách mạng khoa học - kỹ thuật). Bởi lẽ, ở giai đoạn này, những phát minh khoa học đều trực tiếp dẫn đến hình thành các nguyên lý công nghệ sản xuất mới, chứ không chỉ dừng ở mặt công cụ sản xuất ra của cải vật chất như ở các giai
đoạn trước. Cuộc cách mạng khoa học và công nghệ lần này phát triển sâu
lĩnh vực xã hội của các nước tư bản phát triển, và hiện nay vẫn đang tiếp tục tác động mạnh mẽ, với ảnh hưởng ngày càng to lớn, sâu sắc.
Xét trên phương diện trình độ của lực lượng sản xuất, Cuộc cách mạng khoa học và công nghệ đã đưa nhân loại tiến vào ngưỡng cửa của một thời đại mới - thời đại tri thức. Trong thời đại tri thức, tri thức con người đóng vai trò quyết định cho sự phát triển xã hội. Trong giai đoạn này, con người sử dụng tri thức của mình để chế tạo ra các loại máy móc, thiết bị có thể thay thế một phần chức năng điều khiển, tư duy của mình trong một số lĩnh vực với kết quả cao hơn nhiều so với bộ não của con người. Kết quả là, nền kinh tế công nghiệp sẽ chuyển thành nền kinh tế thông tin (hay nền kinh kế tri thức, nền kinh tế tin học, nền kinh tế mạng…).
Về đặc thù của cách mạng khoa học và công nghệ so với các cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật (hay cách mạng công nghiệp) trước đó.
Nếu các cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trước đây chỉ thay thế một phần chức năng hoạt động cơ bắp của người lao động bằng máy móc cơ khí, hoặc tự động hóa một phần, hay tự động hóa cục bộ, thì cuộc cách mạng khoa học công nghệ hiện nay là sự thay thế gần như toàn bộ chức năng thể lực (cơ bắp) của người lao động bằng các thiết bị máy móc tự động hóa hoàn toàn
trong quá trình sản xuất nhất định. Và theo đó, từ vị trí lệ thuộc nhiều vào
thiên nhiên cũng như vào quá trình sản xuất, trong giai đoạn cách mạng khoa học và công nghệ, con người đã vươn lên khai thác, làm chủ thiên nhiên, làm chủ sản xuất với tầm ảnh hưởng ngày càng rộng lớn.
Ở cuộc cách mạng khoa học công nghệ này, giữa khoa học và nền sản xuất xã hội đã tạo thành mối quan hệ biện chứng, trong đó khoa học đã thực sự trở thành lực lượng sản xuất trực tiếp và là nguồn gốc của tái sản xuất xã hội. Bộ Khoa học, công nghệ, môi trường Việt Nam đã khẳng định trong giai đoạn này “đã diễn ra quá trình khoa học biến thành lực lượng sản xuất trực
tiếp, không chỉ thể hiện ở vai trò của khoa học ngày càng tăng, mà còn là điều kiện cần thiết để đưa lực lượng sản xuất lên một bước phát triển mới” [6, tr.13]. Hơn nữa, trình độ sản xuất đã đạt tới mức cao (được khoa học và công nghệ mới nhất để tạo điều kiện cho khoa học phát triển. Nhờ đó, thời gian từ nghiên cứu đến sản xuất được rút ngắn đáng kể, khoa học trở thành lực lượng dẫn đường cho sản xuất. Thông qua sự phát triển của kỹ thuật thông tin, vi điện tử, nền sản xuất không những tạo ra những linh kiện trí tuệ mới cho nhiều thế hệ máy tính, mà còn làm cho thiết bị sản xuất, sản phẩm của tất cả các ngành được “trí tuệ hóa”.
Bên cạnh đó, nếu các cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trước đây góp phần tiết kiệm lao động sống, thì cuộc cách mạng khoa học công nghệ còn tiết kiệm các nguồn tài nguyên thiên nhiên và các nguồn lực xã hội, cho phép chi phí tương đối ít hơn các phương tiện vật chất của sản xuất để tạo ra cùng một khối lượng hàng hóa tiêu dùng. Bởi với kỹ thuật cao, không những có thể đảm bảo tính năng kỹ thuật tốt nhất, mà còn đảm bảo chất lượng công nghệ tối ưu, từ đó cải tạo toàn bộ phương pháp công nghệ sản xuất. Công nghệ mới hiện đại có các đặc điểm như: ít công đoạn, ít phế thải hoặc không phế thải, hệ thống sản xuất linh hoạt, chính xác và độ tin cậy cao, tác nghiệp từ gia công máy móc cỡ lớn chuyển sang dùng công nghệ mới chế tạo kết cấu vật chất cỡ nhỏ… Sự phát triển khoa học kỹ thuật cao và tư tưởng thiết kế công nghệ mới luôn xuất hiện, đã làm công nghệ mới liên tục ra đời, sức sản xuất xã hội phát triển lên một giai đoạn mới hoàn toàn khác về chất.