Những nỗ lực của Nhật Bản để hướng tới hiện thực hóa một xã hội siêu thông minh

Bài viết này mô tả đặc điểm và hiện trạng của những công nghệ lõi và việc hệ thống hóa chúng hướng tới hiện thực hóa xã hội siêu thông minh của Nhật Bản.

Những nỗ lực để hệ thống hóa những công nghệ lõi.

Trong thời đại của IoT, mọi thứ đều được kết nối, những dòng dữ liệu từ những cảm biến và dữ liệu nhật ký từ tất cả mọi thứ được tạo ra trên mạng đều có thể được liên kết, tạo ra khả năng liên kết nhiều hệ thống, cho phép tạo ra các giá trị và dịch vụ mới. Để tạo ra các giá trị mới, cần hệ thống hóa việc phối hợp các hệ thống riêng lẻ, phát triển riêng biệt. Trong Kế hoạch cơ bản về khoa học và công nghệ lần thứ 5 của Nhật Bản, tập trung hướng tới xây dựng một nền tảng chung sử dụng hiệu quả IoT (Nền tảng dịch vụ xã hội siêu thông minh). "Chiến lược Đổi mới Công nghệ và Năng lượng Quốc gia đến năm 2050", được Văn phòng Nội các phê duyệt vào tháng 4/2016, kêu gọi kết nối các trang thiết bị liên quan đến năng lượng và tối ưu hóa các hệ thống nối mạng để sử dụng năng lượng hiệu quả triệt để và giảm thiểu tiêu thụ năng lượng toàn cầu và lượng khí thải CO2.

Việc sử dụng IoT trên quy mô toàn diện yêu cầu phải phát triển các giao diện và định dạng dữ liệu để thúc đẩy việc sử dụng dữ liệu trên nhiều hệ thống.

Ngoài ra, cần phải thúc đẩy sự phát triển của một cơ chế và những công nghệ để đảm bảo việc chia sẻ thông tin dễ dàng giữa các hệ thống. Thông tin bao gồm các bản đồ ba chiều, dữ liệu định vị và dữ liệu khí tượng được cung cấp bởi các hệ thống cơ sở hạ tầng chung của Nhật Bản, như Hệ thống Vệ tinh Quasi-Zenith, Hệ thống Phân tích và Tích hợp Dữ liệu (DIAS) và cơ sở hạ tầng xác thực công cộng.

Ngoài ra, điều quan trọng là cần đạt được sự thành phần hóa của phần cứng và phần mềm, và cho ra đời điện toán tiên phong (edge computing) để tăng tốc và đa dạng hóa việc xử lý thời gian thực của các hệ thống của người dùng cuối - yêu cầu quan trọng sự tinh vi của IoT.

Tăng cường mang tính chiến lược công nghệ cơ sở hạ tầng cho xã hội siêu thông minh.

a. Công nghệ bảo mật:

Để đạt được một xã hội siêu thông minh, đảm bảo an ninh mạng là một tiền đề cơ bản. Do đó, điều cần thiết là thúc đẩy các dự án xã hội siêu thông minh dựa trên mô hình thiết kế an ninh (the concept of security by design), mô hình này đảm bảo an ninh trong các giai đoạn lập kế hoạch và thiết kế của một hệ thống tổng thể.

b. Công nghệ để xây dựng hệ thống IoT

Để hiện thực tổng thành hóa phần cứng và phần mềm và xây dựng và vận hành các hệ thống quy mô lớn, điều quan trọng là tăng cường các công nghệ cần thiết để phát triển hệ thống IoT. Bộ Thông tin và Truyền thông (MIC) đã nỗ lực để thiết lập một nền tảng công nghệ để kết nối số lượng lớn các thiết bị một cách nhanh chóng và hiệu quả, và kết nối hoặc tích hợp các thiết bị truyền thông không dây với các tiêu chuẩn khác nhau và nhiều dịch vụ với các mạng hiệu quả và an toàn. Ngoài ra, Bộ đã tăng cường nỗ lực để làm cho công nghệ này trở thành một tiêu chuẩn quốc tế. Bộ cũng đã tạo ra một môi trường (IoT Testbed) cho phép các doanh nghiệp khác nhau phát triển và thử nghiệm các hệ thống IoT tối ưu và nó đã thúc đẩy sự phát triển và ra đời của các dịch vụ IoT tiên tiến.

c. Công nghệ phân tích dữ liệu lớn

Điều quan trọng là cải thiện công nghệ phân tích dữ liệu lớn để lấy được tri thức và giá trị từ nhiều dữ liệu quy mô lớn, bao gồm dữ liệu phi cấu trúc. Với nhận thức rằng dữ liệu là một tài sản, dữ liệu tích lũy và sẵn có tại Nhật Bản cần được tích cực sử dụng, và thúc đẩy việc cải thiện và sử dụng các loại dữ liệu nhất định mang lại lợi thế cạnh tranh cho Nhật Bản.

d. Công nghệ trí tuệ nhân tạo

Các công nghệ trí tuệ nhân tạo có thể hỗ trợ việc sử dụng IoT, phân tích dữ liệu lớn và liên lạc tiên tiến. Liên quan đến công nghệ trí tuệ nhân tạo, Viện nghiên cứu truyền thông quốc tế thuộc Viện Công nghệ thông tin và truyền thông quốc gia (NICT) đã nghiên cứu và phát triển một bản dịch bài diễn văn đa ngôn ngữ sử dụng công nghệ xử lý ngôn ngữ tự nhiên dựa trên phân tích dữ liệu lớn và đã phát triển một hệ thống phân tích thông tin. Ngoài ra, Trung tâm thông tin và mạng nơron của NICT đã nghiên cứu để làm sáng tỏ các chức năng của não người và đã áp dụng kiến thức đó vào nghiên cứu và phát triển các công nghệ như để ước lượng nhận thức và ấn tượng của một người từ hoạt động não của họ, và để tạo ra một mạng thông tin.

Viện nghiên cứu truyền thông toàn cầu đã tiến hành nghiên cứu và phát triển hệ thống bản dịch bài diễn văn đa ngôn ngữ để cải thiện tính chính xác của bản dịch. Viện này hướng tới tăng số lượng ngôn ngữ có thể dịch chính xác từ bốn thứ tiếng (Nhật, Anh, Trung và Hàn) thành mười thứ tiếng và nhằm giới thiệu công nghệ dịch thuật cho bệnh viện, cơ sở thương mại, điểm đến du lịch và những nơi tương tự, trước khi Tokyo Olympic và Paralympic Games diễn ra vào năm 2020. Ngoài ra, với mục đích giới thiệu sớm và sử dụng rộng rãi các loại xe điện và xe lăn điện sử dụng trí thông minh nhân tạo, Bộ Thông tin và Truyền thông đã thực hiện phát triển và trình diễn hệ thống di động tự hành (công nghệ tự động lái xe, công nghệ điều khiển tự động và tương tự).

Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp (METI) đã thành lập Trung tâm Nghiên cứu Trí tuệ Nhân tạo tại Viện Khoa học Công nghệ Tiên tiến Quốc gia vào tháng 5 năm 2015. Đây là trung tâm nghiên cứu của các học viện và ngành công nghiệp, trung tâm đã tập hợp các nhà nghiên cứu và công nghệ xuất sắc và đã tìm cách hình thành một môi trường tạo ra một chu kỳ hiệu quả để thương mại hóa kết quả nghiên cứu cơ bản. Cụ thể, trung tâm đã tập trung vào những nghiên cứu tiên tiến về trí tuệ nhân tạo giống như não người và trí tuệ nhân tạo tích hợp dữ liệu với kiến thức, sự phát triển các công cụ cho các khuôn khổ trí tuệ nhân tạo và các mô-đun cốt lõi tiên tiến cho phép kết nối nghiên cứu sớm và phát triển kỹ thuật tiêu chuẩn để đánh giá định lượng độ hiệu quả và độ tin cậy của các công nghệ trí tuệ nhân tạo. Ngoài ra, Tổ chức Phát triển Công nghệ Năng lượng và Công nghiệp mới đã khởi động Dự án Phát triển Công nghệ Trí thông minh nhân tạo và Robot lõi thế hệ tiếp theo. Theo dự án, tổ chức này đã tiến hành nghiên cứu và phát triển công nghệ trí tuệ nhân tạo, các thiết bị cảm biến như hệ thống camera có thể nhận ra các vật thể khó nhận dạng và công nghệ thiết bị truyền động cho cơ nhân tạo.

Ngoài những hoạt động nghiên cứu và phát triển tiến hành cùng với ngành công nghiệp, bắt buộc phải có những hoạt động nghiên cứu và phát triển cơ bản mới. Để Nhật Bản dẫn đầu thế giới trong 10 đến 15 năm, điều quan trọng là tạo ra một công nghệ cơ sở mới cho trí tuệ nhân tạo và phân tích dữ liệu lớn.

Bộ Giáo dục và Khoa học Nhật Bản (MEXT) đã khởi chạy Dự án nền tảng trí tuệ tích hợp tiên tiến (Advanced Integrated Intelligence - AIP) và thiết lập một trung tâm NC&PT (Trung tâm AIP) tại RIKEN để đẩy nhanh phát triển dự án. Trong dự án này, trung tâm sẽ tích hợp thúc đẩy hoạt động nghiên cứu và phát triển trí thông minh nhân tạo sáng tạo, sự thích ứng của trí tuệ nhân tạo và dữ liệu lớn cho các lĩnh vực khoa học khác nhau, tạo ra các giá trị mới bằng cách sử dụng IoT và bồi dưỡng nguồn nhân lực cho an ninh mạng.

Dự án nhằm phát triển công nghệ cơ sở cho trí thông minh nhân tạo sáng tạo mới vượt trội hơn rất nhiều so với việc học sâu. Để đạt được mục tiêu này, các thành viên dự án sẽ áp dụng các kết quả khoa học từ chuyên ngành thần kinh học, khoa học nhận thức và khoa học toán học đã được tích lũy ở Nhật Bản, và sẽ sử dụng kiến thức liên quan đến hoạt động trí tuệ của con người. Cụ thể hơn, Trung tâm AIP sẽ thực hiện hoạt động nghiên cứu và phát triển về tái tạo cảm hứng của con người bằng cách kết hợp các công nghệ và lý thuyết học sâu khác nhau, chẳng hạn như suy luận ngẫu nhiên, công nghệ "Tự động học", cho phép kiến thức từ thế giới thực có thể tiếp nhận được bằng cách xử lý ngôn ngữ và phân tích video và hình ảnh quy mô lớn và các thuật toán thông minh nhân tạo hoàn toàn mới dựa trên mô hình tính toán của các mạch thần kinh não.

Bằng cách này, nghiên cứu và phát triển trí thông minh nhân tạo đã được tiến hành với việc chia sẻ vai trò giữa MIC, MEXT và METI. Ngoài ra, ba bộ đã thành lập Hội đồng Chiến lược Công nghệ Trí tuệ Nhân tạo để thúc đẩy các dự án một cách tích hợp và ba Bộ đã chia sẻ kết quả hợp tác của hoạt động nghiên cứu và phát triển với các bộ khác. Vì vậy, toàn bộ chính phủ đã nỗ lực để tạo ra các ngành công nghiệp mới và thúc đẩy đổi mới, và để nâng cao khả năng cạnh tranh quốc tế của Nhật Bản.

e. Công nghệ thiết bị

Sự phát triển của công nghệ thiết bị đang được hiện thực với tốc độ nhanh, xử lý dữ liệu quy mô lớn thời gian thực với mức tiêu thụ điện năng thấp. Để hiện thực mức tiêu thụ năng lượng cực thấp trong các thiết bị, điều quan trọng là tăng cường công nghệ vật liệu, công nghệ nano và công nghệ quang lượng tử.

Hơn nữa, do nhu cầu truyền tải thông tin tăng lên và việc sử dụng sóng vô tuyến mở rộng, khả năng truyền tải trong các băng tần hiện đang được sử dụng dự kiến sẽ chạm mức giới hạn. Do đó, việc phát triển nguồn sóng vô tuyến mới và sự tinh vi của mạng đã trở thành vấn đề cấp bách. MIC đã tiến hành nghiên cứu và phát triển trên công nghệ cơ bản cho các thiết bị sóng terahertz trong tám năm từ năm 2011 đến năm 2018 để mở băng tần terahertz (băng tần 300GHz) hiện chưa được sử dụng.

g. Công nghệ mạng

Để gửi gói dữ liệu nặng với khối lượng lớn ở tốc độ cao, sự tinh vi của công nghệ mạng cũng rất quan trọng. Đối với hệ thống truyền thông di động của Nhật Bản, MIC tập trung tăng hàng nghìn lần khả năng liên lạc và tăng hàng trăm lần số lượng thiết bị được kết nối. Hợp tác nghiên cứu và phát triển và các hoạt động chuẩn hóa quốc tế giữa các ngành công nghiệp, học viện và chính phủ đã thúc đẩy việc hiện thực hóa hệ thống truyền thông di động thế hệ thứ năm (5G) vào năm 2020. Ngoài ra, để tạo ra các dịch vụ khác nhau dựa trên IoT, một số Bộ đã tiến hành nghiên cứu và phát triển công nghệ chức năng mạng ảo cho phép xây dựng cơ sở hạ tầng mạng đáp ứng nhanh chóng và linh hoạt các nhu cầu kết nối mạng khác nhau. Hơn nữa, một số Bộ đã thúc đẩy nghiên cứu và phát triển trên công nghệ mạng cáp quang thế hệ tiếp theo cho phép tiêu thụ điện năng thấp, đường truyền dẫn dài, tốc độ cao và dung lượng lớn (1 terabit/giây). Gấp 10 lần đường truyền dẫn quang học đang dùng hiện nay (100 gigabit/giây).

Một số Bộ đã thúc đẩy nghiên cứu và phát triển những công nghệ cho các hệ thống IoT, như công nghệ điện toán tiên phong, tự động đánh giá độ trễ cho phép tùy thuộc vào loại thông tin và mức độ cấp thiết cho các thiết bị IoT khác nhau và để thực hiện kiểm soát tối ưu mạng bằng cách quay trở lại dữ liệu truyền thông tại điểm tối ưu trong mạng. Bằng cách này, họ đã hướng tới xây dựng một công nghệ cơ sở cho phép xử lý thông tin tối ưu trên khắp các mạng kết nối các thiết bị IoT khác nhau. Ngoài ra, tiến hành nghiên cứu và phát triển về công nghệ mạng chính xác và đáng tin cậy để thúc đẩy thương mại hóa sớm và phổ biến các hệ thống di động tự động (ví dụ: xe điện và xe lăn điện vv) dựa trên công nghệ lái xe tự động.

h. Siêu máy tính thế hệ tiếp theo

MEXT đã triển khai dự án FLAGSHIP 2020, kế thừa và phát triển siêu máy tính K (siêu máy tính Post K). Siêu máy tính Post K sẽ tham gia hoạt động vào năm 2020. Các tổ chức tham gia dự án đã thiết kế và phát triển phần cứng và phần mềm ứng dụng cho siêu máy tính Post K một cách hợp nhất, phối hợp bài bản để đạt được kết quả nghiên cứu sớm hơn so với các siêu máy tính thế hệ tiếp theo của các quốc gia. Mục tiêu phát triển cho siêu máy tính Post K là hiệu suất tối đa gấp 100 lần so với siêu máy tính K và tiêu thụ điện năng từ 30 - 40 MW.

Sử dụng siêu máy tính Post K, dự án FLAGSHIP 2020 sẽ thực hiện nghiên cứu đầy tham vọng, tiên phong với tầm nhìn đến tương lai xã hội và học thuật trong vòng 10 đến 20 năm tới. Kết quả là, nó sẽ đạt được những đột phá khoa học, mở ra tương lai của ngành công nghiệp và nền kinh tế của Nhật Bản, và tạo ra những cải tiến, thành tựu hàng đầu thế giới. Bằng cách giải quyết các thách thức xã hội và khoa học một cách chiến lược mà chỉ có thể được giải quyết bằng hệ thống máy tính vào những năm 2020, dự án dự kiến sẽ góp phần vào sự tăng trưởng của Nhật Bản và để thực hiện những thành tựu hàng đầu thế giới. Hệ thống được đặc trưng bởi 1) tiêu thụ điện năng hiệu quả, 2) công suất tính toán cao, 3) thân thiện với người dùng và 4) tiềm năng cho kết quả sáng tạo. Siêu máy tính Post K, sẽ được hoàn thành vào năm 2020 với các thông số kỹ thuật cao nhất trên thế giới về 4 đặc trưng này, sẽ vượt qua các hệ thống máy tính của các quốc gia khác về sức mạnh tổng thể.

i. Công nghệ cảm biến

Trong thời đại dữ liệu lớn và IoT, việc sử dụng dữ liệu đáng tin cậy trở nên quan trọng. Do đó, sự chính xác của công nghệ cảm biến để thu thập thông tin từ mọi người và mọi thứ cũng quan trọng. MIC đã thực hiện nghiên cứu và phát triển trên một máy ảnh terahertz cho phép xem qua hình ảnh trên các hình dạng của vật liệu. METI đã thực hiện nghiên cứu và phát triển công nghệ nhận dạng trên rô bốt (ví dụ, thị giác và thính giác), không bị ảnh hưởng bởi những thay đổi trong môi trường.

k. Công nghệ cho robot, bộ truyền động và giao diện người

Cần thực hiện nghiên cứu và phát triển trên công nghệ truyền động liên quan đến cấu tạo, phần mềm và điều khiển của máy móc cho phép các robot hoạt động trong thế giới thực bằng cách sử dụng thông tin được xử lý và phân tích trong không gian mạng. Công nghệ robot có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như truyền thông, phúc lợi, hỗ trợ công việc và sản xuất; và công nghệ giao diện con người sử dụng thực tế tăng cường, kỹ thuật và khoa học não của Kansei.

MIC đã tiến hành nghiên cứu và phát triển để thiết lập công nghệ cho rô bốt nối mạng thông minh kể từ năm 2015. Chúng bao gồm công nghệ cơ bản cho phép các rô bốt khác nhau chia sẻ thông tin qua mạng và hoạt động tự động trong thời gian thực, và công nghệ truyền thông cho phép robot liên lạc với con người dựa trên hiểu biết về cảm xúc của con người, như được xác định thông qua thị giác và thính giác của robot và từ thông tin não người.

l. Công nghệ quang lượng tử

Các công nghệ quang học phát triển như các công cụ để quan sát các nguyên tử và phân tử cũng được sử dụng làm công nghệ liên ngành cho các thiết lập truyền thông và lâm sàng. Trong những năm gần đây, do sự tiến bộ của công nghệ quang học để kiểm soát chính xác và đo lường độ nhạy cao, việc sử dụng các công nghệ đã lan rộng đến lĩnh vực cơ sở hạ tầng xã hội. Hướng tới các tiến bộ trong công nghệ quang học, MEXT đã thực hiện phát triển và sử dụng các vật liệu chức năng quang học nhân tạo mới phát triển, như được tạo ra bởi các siêu vật liệu và các công nghệ truyền thông quang học tiên tiến, và nhằm tạo ra các công nghệ và hệ thống cơ sở quang học mới được sinh ra từ sự hợp nhất các công nghệ quang học và khoa học toán học tiên tiến.

Các công nghệ lượng tử đã được sử dụng theo nhiều cách khác nhau từ các chất bán dẫn trong các thiết bị điện tử quen thuộc đến một chùm lượng tử được sử dụng trong các máy gia tốc, và công nghệ đã giúp phát triển đáng kể xã hội công nghệ và tri thức. Nhật Bản cũng nhằm mục đích đóng góp vào việc hiện thực xã hội siêu thông minh bằng cách phát triển các công nghệ lượng tử thế hệ tiếp theo sớm hơn các quốc gia khác. Công nghệ như vậy sẽ là một công nghệ lõi cho các ngành công nghiệp và cơ sở hạ tầng mới.

Thông qua việc sử dụng và kiểm soát công nghệ lượng tử quang học, Nhật Bản đang nỗ lực xây dựng cơ sở hạ tầng xã hội và công nghiệp cao cấp hỗ trợ một loạt các lĩnh vực như thông tin, chăm sóc y tế, môi trường và năng lượng, và đáp ứng các nhu cầu xã hội khác nhau cho các thiết bị có độ chính xác cao hơn, độ nhạy lớn hơn, công suất cao hơn và / hoặc tiêu thụ điện năng thấp hơn.

m. Khoa học toán học:

Khoa học toán học là một ngành khoa học liên ngành hỗ trợ các công nghệ cơ bản để hiện thực xã hội siêu thông minh. Khoa học toán học góp phần vào sự hiểu biết về số lượng lớn dữ liệu phức tạp và sự trừu tượng của sự vật. Tuy nhiên, có một số vấn đề, chẳng hạn như có ít các chuyên gia trong lĩnh vực này và sự nhận thức còn thấp của các chuyên gia trong các lĩnh vực khoa học và công nghiệp khác. Do đó, cần nỗ lực để tạo cơ hội cho mọi người học mô hình toán học và khoa học dữ liệu tại các trường đại học và các cơ sở giáo dục. Ngoài ra, những nỗ lực để thiết lập một "trung tâm đổi mới toán học" cần phải cho phép các chuyên gia trong lĩnh vực khoa học toán học cộng tác với các chuyên gia trong ngành khoa học và công nghiệp khác.

Theo Vista.gov.vn