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