Bài 1
CƠ ĐIỆN TỬ – CƠ HỘI VÀ THÁCH THỨC TRONG QUÁ TRÌNH HỘI NHẬP NỀN KINH TẾ TOÀN CẦU CỦA VIỆT NAM

PGS. TSKH Phạm Thượng Cát


1. Làm rõ hơn về Cơ điện tử

1.1 Hiểu về Cơ điện tử ngày nay

Cơ điện tử được hiểu là một công nghệ mới được hình thành từ sự liên kết của nhiều ngành công nghệ hiện có như cơ khí, điện tử, điều khiển, công nghệ thông tin vv.. Tuy nhiên do là một công nghệ mới đang phát triển và mở rộng với tốc độ nhanh nên khó có thể có ngay được một định nghĩa chính xác.Một định nghĩa quá cứng bây giờ có thể gây nhiều hạn chế, thiếu chính xác trong tương lai. Ta đã thấy điều này qua ba thập kỷ phát triển của Cơ điện tử.

Nhiều định nghĩa về Cơ điện tử khác nhau đã được nhiều nhà khoa học và công nghệ đưa ra với các cách nhìn và quan điểm khác nhau. Tuy vậy một nét chung nhất được thừa nhận và cũng là bản chất của cơ điện tử là sự “liên kết cộng năng của nhiều lĩnh vực để tạo ra những sản phẩm mới có những tính năng vượt trội”. Sự liên kết cộng năng này mang lại nhiều cơ hội và không ít thách thức cho sự phát triển của chính cơ điện tử.

Cho đến bây giờ còn nhiều bàn cãi về định nghĩa và nhiều quan điểm khác nhau về cơ điện tử có phải là một công nghệ mới không hay đơn thuần là sự kết hợp thông thường của các công nghệ đã biết. Có quan điểm cho cơ điện tử không phải là một ngành khoa học mà chỉ đơn thuần là một công nghệ không có nền tảng khoa học cơ bản như cơ học, điều khiển học vv.. Trong báo cáo này tác giả đề cập đến quan điểm của mình đối với những vấn đề nêu trên và trình bày một số ý kiến của mình về những cơ hội và thách thức của cơ điện tử đối với Việt Nam trong quá trình hội nhập nền kinh tế toàn cầu.

Trước tiên theo suy nghĩ của tác giả đến thời điểm này thì cơ điện tử có thể được định nghĩa như sau:
“Cơ điện tử là một lĩnh vực khoa học và công nghệ được hình thành từ sự cộng năng của nhiều ngành khoa học công nghệ nhằm hoàn thiện, thông minh hoá tạo nên linh hồn và cảm xúc cho các sản phẩm và công cụ phục vụ cho con người”.

1.2 Cơ điện tử khác với Tự động hoá như thế nào?

Nhiều chuyên gia về tự động hoá cho rằng cơ điện tử chả là cái gì mới vì khi xây dựng các hệ thống điều khiển tự động các chuyên gia tự động hoá đã phải làm công việc tích hợp hệ thống, kết nối đầu đo, cơ cấu chấp hành, máy tính điều khiển, viết phần mềm đo - điều khiển và lựa chọn cả các thiết bị giao diện để điều khiển các quá trình công nghệ kể cả các hệ cơ. Như vậy các hệ thống tự động hoá cũng đã tích hợp nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ khác nhau từ lâu. Điều này hoàn toàn đúng và thực tế để xây dựng được các hệ thống điều khiển quá trình cơ học, các chuyên gia tự động hoá cũng phải hiểu thấu đáo các mô hình, quá trình động lực học của hệ cơ học và của cả các đầu đo, cơ cấu chấp hành mới tích hợp được một hệ thống hoạt động ổn định và tối ưu. Mặt khác phương pháp tích hợp các hệ thống điều khiển này không chỉ cho riêng các đối tượng, quá trình cơ mà các chuyên gia tự động hoá còn làm nhiều hơn trong lĩnh vực điều khiển các quá trình công nghệ và tự động hoá công nghiệp (điều khiển lò phản ứng, điều khiển nồi hơi hay tự động hoá quá trình xử lý nước thải...).
Vậy thì cơ điện tử có các điểm nào mới hơn các hệ thống tự động?
Với những gì hiện nay chúng ta hiểu về hệ thống cơ điện tử thì những điểm mới của cơ điện tử so sánh với các hệ tự động hoá khác nhau ở 3 điểm sau:

 Một là: Các sản phẩm cơ điện tử thường là các sản phẩm cuối cho người dùng (end-user products)
Ngay từ khi hình thành khái niệm “cơ điện tử” các chuyên gia Nhật Bản đã định hướng cho khái niệm này là sản phẩm kết hợp cơ và điện tử hơn là nói đến một hệ thống công nghệ cao. Có nghĩa là các sản phẩm cơ điện tử là các sản phẩm cho người sử dụng cuối cùng như các đồ dùng, thiết bị gia dụng được chế tạo hàng loạt, hoặc các sản phẩm chất lượng cao như ôtô, máy bay, tên lửa, tàu vũ trụ, thiết bị y tế, các bộ phận cơ thể nhân tạo thay thế cho con người vv... Các sản phẩm này được thiết kế và chế tạo một cách tiện ích nhất, phù hợp với các yêu cầu riêng cho người sử dụng và người sử dụng không quan tâm đến các công nghệ được dùng trong nó mà họ mua và dùng các sản phẩm này vì nó tốt hơn, kinh tế hơn, tiện dụng hơn phù hợp với những yêu cầu riêng của mình. Do vậy, các sản phẩm cơ điện tử phải tuân thủ quy luật thị trường là tính kinh tế và thoả mãn yêu cầu người dùng hơn là chỉ đạt chỉ tiêu kỹ thuật đơn thuần.

 Hai là: các sản phẩm cơ điện tử có các công nghệ thích ứng tinh xảo, có tính thông minh và thiết kế cơ khí cô đọng bền chắc.
Với các công nghệ micro và nano hiện nay các sản phẩm cơ điện tử có thể đưa các cảm biến, vi xử lý và cơ cấu chấp hành vào bất kỳ vị trí không gian hẹp cô đọng nào trong cấu trúc cơ khí của sản phẩm. Điều này tạo nên các sản phẩm cơ điện tử có độ thông minh cao mà lại đặt được vào một cấu trúc hoàn hảo cô đọng cả về kích thước, trọng lượng và tiêu thụ năng lượng.

 Ba là: Độ tự do của thiết kế cơ điện tử lớn hơn
Thiết kế các sản phẩm cơ điện tử là một thiết kế tổng hợp tối ưu nên nó là một thiết kế cho phép thay đổi được tất cả các bộ phận cơ khí, đầu đo, cơ cấu chấp hành, vi xử lý điều khiển để đạt được một thiết kế hoàn hảo cân bằng. Cấu trúc cơ khí cũng có thể thay đổi, các bộ phận điện tử, điều khiển cũng có thể thay đổi linh hoạt cho từng loại sản phẩm. Như vậy thiết kế cơ điện tử là một thiết kế cộng tác để đạt được một sản phẩm có tính cạnh tranh cao. Ngược lại khi tích hợp các hệ thống tự động các chuyên gia tự động phải chấp nhận đối tượng điều khiển (quá trình cơ khí) như một thực thể cố định. Các đầu đo, cơ cấu chấp hành cũng là các sản phẩm có sẵn và bộ phận có thể thay đổi được là bộ điều khiển và thuật toán điều khiển. Độ tự do trong thiết kế tích hợp các hệ thống tự động bó hẹp hơn nhiều so với độ tự do của thiết kế các sản phẩm cơ điện tử.

1.3. Cơ điện tử là một lĩnh vực khoa học hay công nghệ?

Hiển nhiên cơ điện tử với sự kết hợp tối ưu của công nghệ cơ, điện tử, điều khiển... dễ được coi là một lĩnh vực công nghệ hơn là một lĩnh vực khoa học. Điều này một phần cũng do hiện nay chưa hình thành được nền tảng khoa học, cơ sở lý luận của cơ điện tử. Ngược lại đối với cơ khí ta có cơ học là nền tảng khoa học; tự động hoá có lý thuyết điều khiển tự động và lý thuyết hệ thống làm nền tảng; điện tử có các phương trình maxell, lý thuyết mạch, công nghệ thông tin có lý thuyết automat, cơ sở dữ liệu, lý thuyết thông tin ... làm nền tảng. Vậy cơ điện tử có nền tảng khoa học của nó hay không?

Để làm sáng tỏ vấn đề này ta hãy xuất phát từ bản chất của cơ điện tử là sự cộng năng, gắn kết hữu cơ của nhiều ngành khoa học công nghệ khác nhau. Do vậy cơ điện tử cũng có phần khoa học dựa trên nền tảng khoa học của từng lĩnh vực riêng rẽ và phần khoa học của sự liên kết đa ngành. Chính phần khoa học của sự liên kết đa ngành này tạo nên sự khác biệt về mặt khoa học của cơ điện tử. Tuy nhiên qua 3 thập kỷ phát triển, cái bản chất của sự cộng năng này lại ít được nghiên cứu mổ xẻ nhất. Đây là một nhược điểm ảnh hưởng không nhỏ tới sự phát triển của cơ điện tử, như một ngành khoa học. Các nghiên cứu về cơ điện tử chưa tìm ra được các quy luật tạo nên sức mạnh tổng hợp, vượt trội của sự liên kết đa ngành, chưa chỉ ra được sự liên kết đa ngành tạo ra những khả năng lựa chọn giải pháp tối ưu như thế nào.Việc nghiên cứu khám phá ra những quy luật của sự gắn kết đa ngành sẽ cho ta hiểu rõ hơn về các cơ hội và thách thức mà cơ điện tử mang lại.Đồng thời các nghiên cứu này sẽ đem lại những kết quả khoa học mới có thể quay lại thúc đẩy các nghiên cứu hướng mới ở mỗi ngành (lý thuyết điều khiển, lý thuyết hệ thống...).

Sự tích hợp của nhiều công nghệ (cơ, điện tử, phần mềm, điều khiển...) dẫn đến sự phụ thuộc lẫn nhau đòi hỏi sự đặc biệt chú ý trong quá trình phát triển sản phẩm cơ điện tử. Nguyên nhân do sự phụ thuộc đan chéo dẫn đến sự tăng đột biến của độ phức tạp ảnh hưởng tới những vấn đề về độ tin cậy và tính ổn định của hệ thống. Để có thể khắc phục được những vấn đề này cần có các nghiên cứu về lý luận, các phương pháp xử lý hữu hiệu, các mô hình và công cụ phù hợp. Đây là những thách thức khoa học hóc búa mà cơ điện tử phải giải quyết trong tương lai.
Với những phân tích trên đây ta cơ thể thấy cơ điện tử được hình thành ban đầu như một lĩnh vực công nghệ nhưng sự phát triển của nó ngày càng đòi hỏi phải giải quyết những vấn đề khoa học của riêng mình. Đó là những vấn đề khoa học, quy luật của sự liên kết đa ngành. Trong tương lai sự gắn kết giữa cơ điện tử với ngành sinh học tạo nên lĩnh vực bio_mechatronics còn là một thách thức lớn hơn về mặt khoa học cho sự phát triển của cơ điện tử.

1.4. Thế nào là công nghiệp cơ điện tử?
Ta có các ngành công nghiệp cơ khí, điện tử, công nghiệp tự động hoá, công nghiệp công nghệ thông tin, công nghiệp chế tạo đầu đo, cơ cấu chấp hành, vậy có nền công nghiệp cơ điện tử hay không? Có ý kiến cho rằng cơ điện tử là sự tích hợp của các ngành công nghệ có sẵn nên việc chế tạo các sản phẩm cơ điện tử hoàn toàn có thể dựa trên các ngành công nghiệp hiện có nêu trên.Nói vậy cũng đúng vì thực tế hiện nay việc chế tạo, sản xuất các sản phẩm cơ điện tử đang phải dựa vào các nhà máy sản xuất của các ngành công nghiệp hiện có.Tuy nhiên một khi số lượng và chủng loại sản phẩm cơ điện tử ngày càng nhiều trên thị trường thì hiển nhiên sẽ hình thành ngành công nghiệp cơ điện tử. Vậy công nghiệp cơ điện tử là gì và nó cós những đặc trưng gì khác với các ngành công nghiệp hiện hành?

Có thể hiểu công nghiệp cơ điện tử là ”ngành công nghiệp cung cấp các sản phẩm, kỹ năng và dịch vụ cơ điện tử chất lượng cao cho người tiêu dùng”.
Ngành công nghiệp cơ điện tử cũng như các ngành công nghiệp khác bao gồm các mảng chức năng chính sau:
 Hệ thống quản lý điều hành và các dịch vụ hỗ trợ sản xuất
 Mảng vận hành hệ thống sản xuất và chế tạo các sản phẩm về thiết bị cơ điện tử
 Mảng tiếp thị sản phẩm
 Mảng đào tạo

Trong dây chuyền sản xuất các sản phẩm cơ điện tử hiện nay thường bao gồm các hệ thống điện, hệ thống khí nén, hệ thống điện tử, hệ thống PLC, hệ thống cảm biến, hệ thống thuỷ lực, CNC và hệ thống robot. Trong đó, mảng chế tạo các bộ phận và hệ thống cơ điện tử thường bao gồm các bộ phận thiết kế, phát triển các phần mềm ứng dụng, chế tạo các chi tiết, lắp ráp và thử nghiệm kiểm tra chất lượng sản phẩm. Khác với các ngành công nghiệp khác, công nghiệp cơ điện tử đòi hỏi tư duy thiết kế và chế tạo liên ngành. Phần thiết kế có độ tự do lớn bảo đảm tính liên kết hoàn hảo của hệ thống trong khi phần chế tạo các phần tử, chi tiết lại được thực hiện ở các ngành công nghiệp độc lập. Thiết kế sản phẩm cơ điện tử là loại “thiết kế hướng tới thị trường” khác với các lợi thiết kế sản phẩm truyền thống là “thiết kế cho đạt các chỉ tiêu kỹ thuật”, hoặc thiết kế để “cơ giá thành rẻ nhất”. Thiết kế cơ điện tử đòi hỏi áp dụng các công nghệ cao cho các chức năng vượt trội nhưng giá thành có sức cạnh tranh và lợi ích thoả mãn người tiêu dùng.

Do các sản phẩm cơ điện tử là các sản phẩm hướng tới các yêu cầu có cá tính của người tiêu dùng, cho nên ngành công nghiệp cơ điện tử phải có tính mềm dẻo cao để bảo đảm được thời gian đưa các sản phẩm ra thị trường nhanh kịp thời với các cơ hội kinh doanh nảy sinh liên tục trong quá trình phát triển của xã hội loài người.

1.5. Xu thế phát triển của cơ điện tử ngày nay

Trên thực tế sự gắn kết hữu cơ nhiều công nghệ trong một sản phẩm đã có từ lâu trước cả khi khái niệm “cơ điện tử” mà các chuyên gia Nhật đưa ra. Ví dụ công nghiệp hàng không, công nghiệp vũ trụ và công nghiệp quốc phòng đã cho ra các sản phẩm như máy bay, tên lửa có điều khiển, tàu ngầm trinh sát không người lái hàng thập kỷ nay. Các sản phẩm này được tích hợp một cách hữu cơ các công nghệ cơ, điện, điện tử, máy tính, điều khiển, cảm biến cơ cấu chấp hành và là những sản phẩm cơ điện tử cao cấp cỡ lớn cả về chức năng và giá thành phục vụ cho những mảng thị trường đặc chủng. Do tính đặc thù của các sản phẩm này mà các kỹ năng liên kết các công nghệ của nó đã không được phổ cập trong một thời gian dài. Ta có thể nhận thấy với sự phát triển của khoa học công nghệ nhất là công nghệ vi xử lý _xu thế phát triển của cơ điện tử đã và đang chuyển dần từ các sản phẩm cơ điện tử cao cấp (máy bay, tên lửa...) đến các sản phẩm cơ điện tử công nghiệp (ôtô, camera, robot gia đình...). Người Nhật đã đi tiên phong trong hướng này và đã cho ra đời khái niệm “cơ điện tử” vào cuối những năm 60 đầu năm 70 của thế kỷ 20. Đây thực sự là một công nghệ làm thay đổi thế giới. Tuy nhiên các sản phẩm cơ điện tử công nghiệp chừng mực nào đó còn có nhiều thách thức cao hơn so với các sản phẩm của công nghệ hàng không do nó không phải là sản phẩm của một ngành chuyên dụng. Cơ điện tử công nghiệp phải đối mặt với sự cạnh tranh gay gắt của thị trường sản phẩm chế tạo hàng loạt, như chu kỳ đổi mới sản phẩm ngắn, giá cả cạnh tranh và thời gian đưa ra thị trường phải nhanh. Do vậy, cơ điện tử công nghiệp không chỉ đơn thuần có tư duy thiết kế hệ thống mà phải có cả tư duy thiết kế hướng sản phẩm.

* Xu thế thứ hai là sự chuyển dịch thay thế các chức năng, nguyên lý và thiết kế cơ khí sang các giải pháp phần mềm được thể hiện trong các hệ nhúng ở các sản phảm cơ điện tử. Xu thế chuyển các chức năng cơ khí vào phần mềm đã được khẳng định qua tỷ lệ giữa phần cơ/phần cứng/phần mềm trong việc phát triển các sản phẩm cơ điện tử. 15 năm trước đây, tỷ lệ này là 60/25/15. Vào năm 1998, tỷ lệ này còn 30/15/55 và hiện nay tỷ lệ phần mềm còn cao hơn. Hiện nay, phần mềm tạo nên sự linh hoạt và độ tự do lớn trong thiết kế các sản phẩm cơ điện tử. Phần lớn phần mềm được thể hiện trong các chíp phần cứng, do vậy ta hiểu thiết kế phần mềm ở đây là sự thiết kế phối hợp cứng/mềm (hardware/software co-design). Tuy nhiên, hiện nay đã xuất hiện nhiều công nghệ cho phép tạo ra các chíp cứng chuyên dụng trên cơ sở lập trình phần mềm như công nghệ PSoC (Programmable System on Chip) của hãng CypressMicroSystem mà trong hội nghị này có nhiều báo cáo đề cập đến.

* Xu thế thứ ba là sự chuyển dịch từ phương pháp tiếp cận trên cơ sở phối ghép hệ thống nhỏ sang phương pháp tiếp cận hệ thống lớn toàn cục.

Phần lớn các sản phẩm cơ điện tử hiện nay được phát triển trên cơ sở phối ghép các hệ thống nhỏ thành hệ thống tích hợp. Bản chất của phương pháp này là từng hệ nhỏ (cơ khí, điện tử, phần mềm...) được thiết kế độc lập nhưng chú trọng đến việc phối ghép với các hệ thống con còn lại. Một khi các phương thức phối ghép đã được xác định thì mỗi hệ thống con được thiết kế độc lập theo các phương pháp truyền thống của mình. Với cách tiếp cận này thì không thực sự cần thiết phát triển một công nghệ thiết kế mới để đạt đưọc các tính năng vượt trội mà sự kết hợp liên ngành mang lại. Trong khi đó những giá trị gia tăng, những chức năng ưu việt của cơ điện tử lại xuất phát từ sự gắn kết hữu cơ giữa các công nghệ. Do vậy, nhu cầu tất yếu và cũng là một xu thế phát triển của cơ điện tử hiện nay là tìm ra được các cơ sở khoa học, mô hình và công cụ để có thể mô hình hoá, phân tích, tổng hợp, mô phỏng và chế thử các hệ thống liên kết đa công nghệ. Điều này sẽ tạo cho cơ điện tử một sự phát triển nhảy vọt, có cơ sở khoa học chắc chắn, các sản phẩm cơ điện tử sẽ được thiết kế theo phương pháp từ trên xuống (top-down) khác với cách thiết kế đi từ dưới lên (bottom – up) đang phổ biến hiện nay.

* Xu thế thứ 4 là cơ điện tử ngày càng mở rộng, gắn kết với các công nghệ mới khác và đi từ vĩ mô sang thế giới vi mô:

Ngoài các sản phẩm và hệ thống cơ điện tử thông thường, ta thấy đã xuất hiện nhiều sản phẩm vi cơ điện MEMS (MicroElectromechanical - Microelectronic Systems) và đang nghe nhiều đến lĩnh vực công nghệ cao Nano NEMS (Nano Electromechanical - Nanomechotronic Systems). Trong khi cơ điện tử thông thường và vi cơ điện MEMS dựa trên cơ sở khoa học của cơ học và lý thuyết điện từ trường, thì công nghệ Nano NEMS dựa trên cơ sở khoa học của cơ lượng tử và đi sâu vào thế giới vi mô phân tử. Công nghệ Nano hứa hẹn nhiều kết quả và ứng dụng phi thường nhưng còn rất nhiều thách thức đòi hỏi nhiều thời gian và đầu tư. Với bản chất gắn kết nhiều công nghệ cao trong một sản phẩm, cơ điện tử ngày càng tích hợp trong nó những công nghệ mới. Trước tiên, phải nói đến lĩnh vực trí khôn nhân tạo bao gồm cả lĩnh vực xử lý tiếng nói và hình ảnh sẽ mang lại linh hồn và cảm xúc cho các sản phẩm cơ điện tử trong tương lai. Việc tích hợp với công nghệ sinh học tạo nên các hệ thống bio_mechatronics đang mở ra những chân trời mới cho sự sáng tạo của loài người.

1.6. Nhìn lại sự phát triển cơ điện tử ở nước ta thời gian qua

Phải nói trong thời gian qua lĩnh vực cơ điện tử của nước ta đã có nhiều chuyển biến vượt bậc. Nổi bật nhất là với sự nỗ lực của Viện nghiên cứu chiến lược khoa học công nghệ thuộc Bộ Khoa học và Công nghệ, cơ điện tử đã trở thành một trong những lĩnh vực công nghệ trọng điểm trong chiến lược phát triển khoa học công nghệ của cả nước ta từ nay đến năm 2010. Hợp tác quốc tế về cơ điện tử đã được thúc đẩy ở cả ba miền Nam Bắc, từ hội nghị Nhật – Mĩ - Việt Nam RESSECE’98 ở Hà Nội, RESSCE’00 ở TP HCM đến trường hè về cơ điện tử ở Đà Nẵng năm 2002 và tháng 11 này chúng ta sẽ tổ chức hội nghị cơ điện tử quốc tế lần 9 tại Hà nội. Lĩnh vực cơ điện tử đã được hình thành tại nhiều trường đại học ở Hà Nội, TP HCM và Đà Nẵng. Các cuộc thi sáng tạo robot đã mang lại nhiều cơ hội cho giới trẻ tiếp cận đến các phương pháp và kỹ năng thiết kế và tích hợp các sản phẩm cơ điện tử. Việc nghiên cứu về lĩnh vực cơ điện tử đang được triển khai với sự phát triển đáng kể tại các viện nghiên cứu, các trường đại học và nhiều cơ sở sản xuất. Qua số bài tham gia hai hội nghị toàn quốc về cơ điện tử lần thứ nhất tại Hà Nội và lần thứ hai bây giờ đã chứng tỏ các tiềm năng nghiên cứu sáng tạo của chúng ta trong lĩnh vực khoa học công nghệ cơ điện tử mới mẻ này. Trong sản xuất các sản phẩm cơ điện tử đã được nhiều cơ sở trong cả nước và các liên doanh tổ chức sản xuất tại Việt Nam như Viện máy công cụ và Dụng cụ, nhà máy sản xuất robot ở khu công nghiệp Nomura Hải Phòng. Thị trường các sản phẩm và hệ thống cơ điện tử ở Việt Nam còn rộng mở cho nhiều cơ hội đầu tư và phát triển.

Tuy nhiên sự phát triển của lĩnh vực cơ điện tử ở nước ta cũng gặp không ít khó khăn do bản thân ngành cơ điện tử là một ngành khoa học công nghệ mới nên việc thâm nhập vào đời sống sản xuất đòi hỏi phải cơ một quá trình thay đổi nhận thức và chính sách vĩ mô. Sự phát triển có được trong thời gian qua chủ yếu là sự phát triển nghiên cứu tự phát tuân theo quy luật cung cầu của thị trường, sự nỗ lực của các chuyên gia tâm huyết và sự phát triển của Internet mang lại.

2. Cơ hội và thách thức của cơ điện tử đối với quá trình hội nhập nền kinh tế toàn cầu của Việt Nam.

Toàn cầu hoá là xu thế tất yếu không thể tránh khỏi đối với các quốc gia và Việt Nam cũng không phải là ngoại lệ. Vấn đề là chúng ta chủ động hay bị động trong quá trình hội nhập nền kinh tế toàn cầu này. Cơ điện tử một ngành khoa học và công nghệ nổi trội đang làm thay đổi thế giới mang lại cho chúng ta nhiều cơ hội, và không ít thách thức trong qúa trình hội nhập này. Chúng ta hãy điểm qua một số cơ hội và thách thức này đối với sự phát triển của Cơ điện tử Việt Nam:

2.1. Cơ điện tử – cơ hội vàng cho Việt Nam và mỗi chúng ta

Thị trường là động lực thúc đẩy sự phát triển và là cơ hội vàng cho sự phát triển cơ điện tử của Việt Nam. Phải nói quá trình hội nhập đã mở cửa thị trường cho các sản phẩm của ta sang mọi châu lục. Thị trường của các sản phẩm cơ điện tử là thị trường mới không chỉ ở trong nước mà ở cả các nước đang phát triển và phát triển trên toàn cầu. Đây là thị trường chưa bị bão hoà nên mức độ cạnh tranh chưa khốc liệt. Mặt khác nhu cầu sử dụng các sản phẩm cơ điện tử ngày càng nhiều và chủng loại sản phẩm cơ thể nói là vô tận. Các sản phẩm cơ điện tử được hình thành từ các ý tưởng thông minh hoá, bổ sung các chức năng mới cho các sản phẩm hiện hành và tạo ra các sản phẩm mới bằng sự tích hợp liên kết nhiều công nghệ cao trong sản phẩm từ đơn giản đến phức tạp. Như vậy ta có thể thông minh hoá, tạo linh hồn và cảm xúc cho các đồ dùng, thiết bị, máy móc xung quanh ta sáng tạo nên các sản phẩm mới với các chức năng vượt trội. Có thể tưởng tượng từ cái chăn biết tự động đắp cho em bé ngủ mỗi khi bé trở mình, hoặc biết ru cho bé ngủ khi cần thiết, các thiết bị gia dụng biết ngoan ngoãn vâng lời và tự học để chiều lòng theo các tập quán và sở thích riêng của chủ nhân, cái kính biết tự động đổi số trong quá trình sử dụng phù hợp với thị giác của người dùng, đến các bộ quần áo biết tự động kiểm tra sức khoẻ cảnh báo chủ nhân và tự động gọi cấp cứu mỗi khi cơ sự cố nguy hiểm.
 Với sức tưởng tượng phong phú của người Việt Nam ý tưởng sáng tạo ra các sản phẩm mới là vô tận và cơ điện tử sẽ là công nghệ, tạo nên cơ hội cho Việt Nam và cho mỗi chúng ta có thể thành công trên thị trường toàn cầu.
 Với thị trường đồ sộ, cơ điện tử thực sự sẽ tạo nên nhiều cơ hội việc làm mới cho các nhà nghiên cưú và các nhà chuyên môn với nhiều ứng dụng trong mọi ngành nghề từ nông nghiệp, y tế, năng lượng, giao thông vận tải… tới các ngành dịch vụ giải trí, bưu chính viễn thông, an ninh quốc phòng v.v…Những nghiên cứu khảo sát về thị trường cho thấy riêng trong lĩnh vực tự động hoá xí nghiệp thị trường của cơ điện tử cũng có thể lên đến 200 tỷ EURO trong năm 2008. Thị trường ô tô đang được phát triển với tốc độ chóng mặt do tác động của công nghệ cơ điện tử. Công nghiệp ô tô đang trong giai đoạn chuyển đổi công nghệ. Có đến 90% các cải tiến đổi mới ở ô tô nằm trong phần mềm và phần điện tử.
Cơ điện tử cũng đang tạo ra nhiều cơ hội việc làm trong giáo dục đào tạo. Các kỹ sư cơ khí, các kỹ sư điện ở các nhà máy hiện nay cần được đào tạo, bổ túc các kiến thức và cách làm việc phối hợp của cơ điện tử. Đây là một nhu cầu vô cùng lớn. Mặt khác nhu cầu kỹ sư cơ điện tử được đào tạo bài bản sẽ là một nhu cầu luôn tăng trưởng hiện nay và trong tương lai.
 Với quá trình hội nhập và mở cửa nhiều công nghệ mới, nguồn vốn và thông tin dễ dàng đến với Việt Nam tạo điều kiện và nhiều cơ hội cho các ý tưởng sáng tạo với sự lao động kiên trì đạt được các thành công.

2.2. Những thách thức của cơ điện tử

Bên cạnh những cơ hội ta cũng còn phải đối mặt với nhiều thách thức trong quá trình phát triển cơ điện tử như sau;

*Thách thức đối với quá trình đào tạo nguồn nhân lực cơ điện tử
Một câu hỏi đặt ra là liệu ta có thể thực sự dạy được cơ điện tử hay không?
Do cơ điện tử là một lĩnh vực liên ngành nên việc đào tạo cơ điện tử ở các trường cũng rất đa dạng. Tuy nhiên, chúng ta chưa hình thành một giáo trình chuẩn về cơ điện tử ở các trường đại học lớn ở các nước và điều này cũng khó có thể có tính đa dạng sản phẩm của lĩnh vực cơ điện tử. Mặt khác, sự phối hợp giữa đào tạo và sản xuất trong lĩnh vực cơ điện tử cũng còn nhiều khó khăn nhất là kết hợp bài giảng với việc thực hành cơ điện tử ở các nhà máy. Quan điểm về kỹ sư cơ điện tử ở các nhà máy cũng khác với quan điểm về kỹ sư cơ điện tử ở các viện nghiên cứu, trường đại học. Một số cho rằng các kỹ sư cơ điện tử là các nhà kiến trúc sư công nghệ hơn là các chuyên gia, số khác lại nhấn mạnh đến tầm quan trọng của tiếp cận hệ thống hơn là đi sâu vào các công nghệ . Một vấn đề thách thức nữa là sự phát triển của cơ điện tử đòi hỏi sự cập nhật thông tin của nhỉều ngành công nghệ, trong đó có công nghệ vi điện tử và công nghệ thông tin có tốc độ phát triển quá nhanh. Do vậy, yêu cầu về nội dung giảng dạy và các giáo viên giảng dạy cũng phải cập nhật được các kiến thức mới. Điều này không phải là dễ dàng đối với các nước nghèo như Việt Nam.

Một thách thức không nhỏ là vấn đề thực hành trong đào tạo cơ điện tử. Vì cơ điện tử là lĩnh vực có tính ứng dụng caovà đòi hỏi kỹ năng thực hành của nhiều công nghệ cao nhất là công nghệ điều khiển thời gian thực, các hệ nhúng. Đầu tư cho các phòng thí nghiệm cơ điện tử đòi hỏi không ít kinh phí và trí tuệ.

Thách thức đối với nghiên cứu khoa học:
Cơ điện tử một mật là công nghệ tạo nên sản phẩm mới, mặt khác lại là một lĩnh vực khoa học hóc búa, cần nhiều nghiên cứu tập trung vào các tác động tương hỗ giữa các lĩnh vực công nghệ khi chúng được tích hợp với nhau một cách hữu cơ. Chúng ta còn biết quá ít về các ảnh hưởng về tác động qua lại này mà đây lại là bản chất của cơ điện tử. Có nắm bắt được các cơ sở khoa học của các tác động tương hỗ này thì mới phát huy được những tính năng vượt trội mà chỉ sự liên kết các công nghệ mới có được. Tuy nhiên, đây lại là một thách thức lớn cho nghiên cứu vì phải đối mặt với những vấn đề của hệ thống lớn, mang tính phi tuyến, nhiều bất định và thay đổi theo thời gian Mối quan hệ chặt chẽ giữa cơ, điện tử, điều khiển, phần mềm của cơ điện tử dẫn đến những quan hệ phụ thuộc tạo nên những ảnh hưởng đến độ tin cậy và tính ổn định của sản phẩm cơ điện tử. Khảo sát độ phức tạp của các tương tác trong các hệ cơ điện tử đặt ra những bài toán cần phải nghiên cứu như sau:
- Phát triển các phương pháp điều khiển cho các hệ thống có nhiều phần tử phi tuyến như ma sát, trễ, bão hoà,…
- Phát triển các công cụ mô phỏng thời gian thực cho các hệ thống công nghiệp phức tạp.
- Nghiên cứu các phương pháp điều khiển cho các hệ có tham số thay đổi theo thời gian.
- Nghiên cứu các phương pháp thiết kế dự phòng, có độ dôi dư cả về phần cứng, phần mềm để có được sản phẩm cơ điện tử có độ tin cậy và độ bền cao.
-…

Thách thức trong thiết kế các sản phẩm cơ điện tử.
Việc thiết kế các sản phẩm cơ điện tử theo phương pháp liên kết các hệ thống nhỏ đi từ dưới lên (bottom - up) như hiện nay sẽ dần dần không đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng/ giá thành/ thời gian. Việc thiết kế theo hệ thống lớn là một thách thức đối với cơ điện tử. Điều này đòi hỏi các chương trình thiết kế CAD cho các sản phẩm cơ điện tử phải được mở rộng ra nhiều lĩnh vực ( CAD cho cơ + CAD cho điện tử + CAD cho điều khiển…) và xử lý được độ phức tạp cho chương trình thiết kế tổng hợp, khả năng mô hình hoá và mô phỏng hệ thống lớn. Mặt khác các chương trình thiết kế này còn phải đáp ứng được các yêu cầu đa dạng của các ứng dụng của cơ điện tử.

Thách thức đối với sự tin cậy của sản phẩm
Việc tích hợp nhiều công nghệ và chức năng của một sản phẩm đương nhiên sẽ làm giảm độ tin cậy của sản phẩm do độ phức tạp của hệ thống tăng. Ta lấy ví dụ về ô tô, yêu cầu của ô tô là phải hoạt động ổn định và tin cậy. Việc đưa vào hàng trăm hệ vi điều khiển được kết nối thành mạng trong một ô tô liệu có làm hoạt động của ô tô thông minh kém tin cậy hơn so với ô tô cơ khí truyền thống hay không? Về lý thuyết của độ phức tạp cao, một sai sót trong một chíp có thể dẫn đến việc ngưng hoạt động của toàn hệ thống nếu không được thiết kế tốt.
Một thực tế là vấn đề độ tin cậy của sản phẩm cơ điện tử lại là một vần đề ít được mổ xẻ và thực hành tại các cơ sở sản xuất. Điều này sẽ ảnh hưởng không nhỏ đến sự phát triển của cơ điện tử trong tương lai.



Thách thức đối với sản xuất.
Sản xuất các sản phẩm cơ điện tử đòi hỏi những năng lực thiết kế và chế tạo kể cả các điều kiện lắp ráp mà không phải luôn có trong một cơ sở sản xuất. Đối với những cơ sở vừa và nhỏ việc có đủ các điều kiện này không phải là dễ dàng. Mức độ hợp tác giữa các chuyên gia cơ điện tử, tự động hoá đòi hỏi có sự gắn kết cao. Cách làm việc chuyển dịch từ các chuyên gia độc lập sang làm việc theo nhóm chuyên gia phối hợp đa ngành. Điều này cũng không phải là dễ vì phải thay đổi nếp làm việc đã hình thành từ lâu. Ngay cả khâu kiểm tra chất lượng sản phẩm cũng đòi hỏi nhiều trong thiết bị hơn để có thể đánh giá được chất lượng sản phẩm ở từng công nghệ khác nhau.
Một giải pháp cho thách thức trong sản xuất các sản phẩm cơ điện tử có thể tìm ở sự phối hợp giữa thị trường - đào tạo - nghiên cứu và sản xuất, và hình thành mạng lưới các cơ sở sản xuất phục vụ cho chế tạo và lắp ráp các chi tiết cơ điện tủ.

3. Một số suy nghĩ về phát triển cơ điện tử ở nước ta
Nước ta nằm trong khu vưc Châu Á có tốc độ tăng trưởng kinh tế cao và đang trong giai đoạn cất cánh có nhiều hứa hẹn cho sự phát triển lĩnh vực cơ điện tử trong tương lai. Với thị trường to lớn và các cơ hội nêu trên, Cơ điện tử có thể đóng góp một phần không nhỏ trong sự phát triển và tăng trưởng bền vững của Việt Nam.

Khác với các sản phẩm nguyên vật liệu ( dầu khí, nông nghiệp, thuỷ sản…), hoặc các sản phẩm gia công ( giầy dép, quần áo…) của ta có giá trị gia tăng thấp, thì ngược lại các sản phẩm cơ điện tử có giá trị gia tăng cao nằm trong ý tưởng thiết kế và phần mềm nhúng trong sản phẩm. Do vậy một chính sách vĩ mô, khuyến khích đầu tư cho đào tạo, nghiên cứu và sản xuất các sản phẩm cơ điện tử sẽ mang lại sự phát triển diện rộng về khoa học – công nghệ và sự thịnh vượng về kinh tế cho nước nhà.

Dân tộc ta lại có óc sáng tạo và tính cần cù chịu khó là những ưu điểm, lợi thế cho phát triển lĩnh vực cơ điện tử. Tuy nhiên công nghệ cơ điện tử đòi hỏi sự hợp tác đa ngành, làm việc theo nhóm lại là một thách thức không nhỏ đối với chúng ta. Sự tuyên truyền quảng bá sâu rộng để thực sự có sự chuyển biến nhận thức về những lợi ích và cơ hội mà cơ điện tử có thể mang lại nhất là cho lớp trẻ có thể là những bước đi ban đầu cần thiết cho sự phát triển cơ điện tử của ta.
Trong sự phát triển ngành công nghiệp cơ điện tử nên có những tập trung đầu tư để có được một số sản phẩm cơ điện tử chủ chốt của Việt Nam trong thời gian ngắn. Có thể lựa chọn các sản phẩm chủ chốt trong một số lĩnh vực như thiết bị gia dụng, thiết bị y tế, phương tiện giao thông, máy gia công, chế biến nông sản vv… Mặt khác cần sớm thành lập Hội Cơ điện tử Việt Nam và xuất bản các ấn phẩm về Cơ điện tử như Tạp chí khoa học công nghệ Cơ điện tử, Cơ điện tử ngày nay, Bản tin nhanh Cơ điện tử. Thường xuyên tổ chức các hội nghị khoa học, hội chợ và các cuộc thi sáng tạo các sản phẩm Cơ điện tử quốc gia và quốc tế.

4. Kết luận
Cơ điện tử một ngành khoa học và công nghệ nổi trội đang làm thay đổi thế giới mang lại cho chúng ta nhiều cơ hội, và không ít thách thức trong quá trình hội nhập. Xây dựng một lĩnh vực khoa học công nghệ và công nghiệp Cơ điện tử ở Việt Nam là một quá trình lâu dài và đòi hỏi nhiều nỗ lực. Việc đào tạo nguồn nhân lực Cơ điện tử là rất quan trọng và cần phải cung cấp được các kiến thức đa ngành và khả năng tư duy liên ngành cho học viên. Các vấn đề nghiên cứu còn chưa được giải quyết của cơ điện tử bao gồm nghiên cứu những vấn đề khoa học nảy sinh trong quá trình phối hợp liên ngành, độ phức tạp, tính ổn định cũng như các đặc trưng vượt trội có được của sự phối hợp liên ngành. Thiết kế sản phẩm Cơ điện tử là thiết kế tối ưu liên ngành, nó đòi hỏi những phương pháp và công cụ mới. Quá trình sản xuất các sản phẩm Cơ điện tử đòi hỏi tư duy chế tạo tổng hợp trong khi mỗi chi tiết của sản phẩm lại được chế tạo ở các ngành công nghiệp độc lập. Cơ điện tử cũng đòi hỏi thay đổi quá trình tiếp thị và các dịch vụ bảo hành, bảo trì sản phẩm. Tính liên ngành của Cơ điện tử tiếp tục được phát triển và ngày càng tích hợp nhiều công nghệ mới. Tóm lại, Cơ điện tử tạo ra nhiều cơ hội cho sự phát triển, phồn thịnh của đất nước đồng thời đòi hỏi nhiều sự thay đổi ở nhiều lĩnh vực. Nhiệm vụ của chúng ta là tạo được sự phát triển hài hoà và bền vững trong quá trình chuyển đổi từ tư duy chuyên môn hóa sang tư duy cộng năng đa ngành.

Bài 2
ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA - HÔM NAY VÀ NGÀY MAI


Định nghĩa về điều khiển
Lĩnh vực điều khiển tự động nghiên cứu những nguyên tắc và phương pháp trong thiết kế các hệ thống kỹ thuật để đảm bảo được các tính năng như yêu cầu bằng cách tự động thích ứng với các thay đổi của hệ cũng như của môi trường xung quanh.

Lịch sử phát triển
Lý thuyết điều khiển tự động đã phát triển qua 3 giai đoạn chính.
Giai đoạn 1: Cho đến những năm 1940. Trong giai đoạn này, cơ sở lý thuyết điều khiển tự động được hình thành. Khi đó, các phương pháp khảo sát hệ “một đầu vào, một đầu ra - SISO” như: Hàm truyền và biểu đồ Bode để khảo sát đáp ứng tần số và ổn định; biểu đồ Nyquist và dự trữ độ lợi/pha để phân tích tính ổn định của hệ kín. Vào cuối những năm 1940 và đầu những năm 1950 phương pháp đồ thị nghiệm của Evans đã được hoàn thiện. Giai đoạn này được coi là “điều khiển cổ điển”.
Giai đoạn 2: Xung quanh những năm 1960, là giai đoạn phát triển của kỹ thuật điều khiển được gọi là “điều khiển hiện đại” (Modern Control). Hệ kỹ thuật ngày càng trở nên phức tạp, có “nhiều đầu vào, nhiều đầu ra - MIMO”. Để mô hình hóa hệ thuộc dạng này phải cần đến tập các phương trình mô tả mối liên quan giữa các trạng thái của hệ. Và phương pháp điều khiển bằng biến trạng thái được hình thành. Cũng trong thời gian này, lý thuyết điều khiển tối ưu có những bước phát triển lớn dựa trên nền tảng nguyên lý cực đại của Pontryagin và lập trình động lực học của Bellman. Đồng thời, lọc Kalman được hoàn thiện và nhanh chóng trở thành công cụ chuẩn, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực để ước lượng trạng thái bên trong của hệ từ tập nhỏ các tín hiệu đo được.
Giai đoạn 3: Giai đoạn “điều khiển bền vững hệ đa biến”, được bắt đầu từ những năm 1980. ứng dụng những thành tựu của toán học, các nghiên cứu về điều khiển đã đưa ra được các phương pháp thiết kế bộ điều khiển để một hệ kỹ thuật vẫn đảm bảo được các tính năng sử dụng khi có tác động của nhiễu và sai số. Trong hai thập kỷ cuối, nhiều nhánh mới về điều khiển cũng đã hình thành, đó là: thích nghi, phi tuyến, hổn hợp, mờ và neural.
Ngày nay, khi nói đến điều khiển là phải nhắc đến 4 thuật ngữ quan trọng: Động lực học, mô hình hóa, kết nối, và nhiễu - sai số.
Thành tựu do ngành điều khiển mang lại trong 40 năm qua
 lDẫn hướng và điều khiển thiết bị trong không gian, bao gồm máy bay dân dụng, tên lữa, máy bay chiến đấu, tàu vận tải, vệ tinh. Hệ thống điều khiển này đã đảm bảo được tính ổn định và chính xác dưới tác động của nhiễu môi trường và của chính hệ thống.
 Hệ thống điều khiển trong sản xuất công nghiệp, từ máy tự động đến mạch tích hợp. Những thiết bị điều khiển bằng máy tính đã có độ chính xác định vị và lắp ráp rất cao để tạo ra nhiều sản phẩm có chất lượng tốt.
 Hệ thống điều khiển quá trình công nghiệp, ví dụ trong quá trình sản xuất hydrocarbon và nhiều chất hóa học khác. Hệ điều khiển này đã xử lý hàng ngàn thông tin lấy từ cảm biến để điều khiển hàng trăm cơ cấu chấp hành: van, cấp nhiệt, bơm v. v. để cho ra sản phẩm với yêu cầu khắt khe về tính năng kỹ thuật.
 Điều khiển hệ truyền thông, bao gồm: hệ thống điện thoại và Internet. Hệ thống điều khiển có nhiệm vụ kiểm soát mức năng lượng ở đầu vào, đầu ra và khi truyền dẫn, thông báo những sự cố đa dạng, phức tạp thường xảy ra trong truyền thông.

Cơ hội và thách thức
Điều khiển hệ hỗn hợp: Để điều khiển hệ này, bộ điều khiển phải có khả năng thực hiện các suy luận logic (lập luận và ra quyết định) và điều khiển các đại lượng liên tục thông dụng như: Điện thế, vị trí, nồng độ v.v... Lý thuyết điều khiển cho hệ kiểu này chưa phát triển, đặc biệt đối với những hệ lớn.
Điều khiển trong môi trường không đồng bộ, phân tán và thông qua mạng: Để có được tín hiệu điều khiển phải nhờ nhiều phép tính toán, chờ nhiều thông tin từ các nguồn khác nhau và nhiều thông tin được truyền thông qua mạng. Và như vậy, tính ổn định, tính bền vững và tính năng của hệ cần phải được đặc biệt quan tâm.
Tính tự trị và độ chính xác của hệ thống điều khiển có mức cao hơn: Hệ thống phản hồi cần phải được trang bị cho những hệ thống lớn, chính xác, kể cả hệ thống quản lý và di truyền, quản lý không gian và điều khiển bay, hệ thống C4ISR (Command, Control, Communications, Computers, Intelligence, Surveillance, Reconnaissance, tạm dịch: Hệ thống ra lệnh, điều khiển, thuyền thông, tính toán, xử lý thông minh, giám sát, thăm dò). Những tiến bộ về điều khiển bền vững trong vài thập kỷ cuối cần phải được ứng dụng triệt để khi điều khiển hệ dạng này.
Tổng hợp tự động các giải thuật điều khiển với khả năng tích hợp kiểm tra và phê chuẩn: Hệ thống kỹ thuật trong tương lai cần được thiết kế, hiệu chỉnh thiết kế nhanh dựa vào những phần mềm ứng dụng mạnh. Các nhà nghiên cứu cần phải hoàn thiện công cụ để tự động hóa toàn bộ quá trình thiết kế hệ điều khiển, bắt đầu từ việc mô hình hóa đến mô phỏng phần cứng, kể cả những phần mềm kiểm tra và phê chuẩn (quyết định).
Xây dựng một hệ tin cậy từ các phần không tin cậy: Phần lớn các hệ thống kỹ thuật lớn phải tiếp tục hoạt động cả khi một số các thành phần của nó không hoạt động hoặc hoạt động không tốt. Nói một cách khác, phải thiết kế một hệ điều khiển như thế nào đó để khi có trường hợp như vậy xảy ra thì tính năng của hệ suy giảm từ từ hơn là đột ngột.
Hướng nghiên cứu
 Tăng những nghiên cứu mang tính chất tích hợp các lĩnh vực: Điều khiển, khoa học máy tính, truyền thông và mạng. Phải tìm ra được các nguyên lý, phương pháp và công cụ để mô hình hóa và điều khiển những hệ lớn, mạng các hệ, các hệ phân tán và những kỹ thuật thật chi tiết để thiết kế những phần mềm tin cậy, công dụng rộng và hoạt động trong trong thời gian thực.
 Về thực chất, tăng các nghiên cứu trong điều khiển chính xác. Phải quan tâm đến các hệ có nhiễu và sai số, hệ tự học và hệ trí tụê nhân tạo.
 Phát triển hệ thống điều khiển trong các lĩnh vực công nghệ nano, cơ lượng tử, điện từ trường, sinh học và khoa học môi trường.
 Tiếp tục các nghiên cứu về lý thuyết và biết cách sử dụng tốt nhất công cụ toán học. Thành tựu của ngành phụ thuộc vào mức độ gần gũi với toán học.
 Đầu tư tìm hướng tiếp cận mới trong đào tạo và xa hơn nữa, phổ biến các khái niệm và công cụ điều khiển cho những người không chuyên. Việc đào tạo trên diện rộng các nhà khoa học, các kỹ sư biết về nguyên tắc của phản hồi, biết sử dụng công cụ điều khiển để khảo sát động lực học của một hệ, biết kiểm soát nhiễu và sai số phải là một ngành nghề tốt trong tương lai.
Cuối cùng, ủy ban cũng xác định năm lĩnh vực tiềm tàng cần ứng dụng thành tựu của điều khiển.

Lĩnh vực ứng dụng thành tựu điều khiển
 Không gian và giao thông vận tải
 Truyền thông và mạng
 Sinh học và y học
 Vật liệu và chế biến
 Kỹ thuật robot và máy thông minh

Kết luận
Với những thành tựu đã đạt được và với những định hướng đúng trong lĩnh vực điều khiển, ngành điều khiển cùng với bao ngành khác chắc chắn sẽ đảm bảo an toàn cho cuộc sống con người và cho sự phồn vinh của xã hộ

Bài 3
IMMOBOT – CÔNG NGHỆ CỦA TƯƠNG LAI
Tai nạn của vũ trụ Người đổ bộ sao Hỏa
Lúc 12:02p.m. ngày 03-12-1999, giờ California, sau chuyến du hành 11 tháng lên sao Hỏa, tàu vũ trụ của NASA hướng ăng-ten khỏi trái đất chuẩn bị đổ bộ vào bầu khí quyển Hỏa tinh. Đó là thời điểm cuối cùng các trạm điều khiển nhận được tín hiệu từ con tàu. Theo phỏng đoán của ban quan sát tai nạn NASA, tàu Mars Polar Lander (Người đổ bộ lên cực Hỏa tinh) đã rời quỹ đạo, bật dù và bắt đầu đốt các động cơ dưới để giảm tốc độ rơi của nó như đã được lập trình. Nhưng do ba chân hạ cánh của phi thuyền không mở được, các cảm biến ở chân đã gửi tín hiệu sai cho phần mềm điều khiển của Lander báo rằng nó đã chạm đất. Vì không được lập trình để đối phó với tình huống đó, phần mềm đã bỏ qua các dấu hiệu cho thấy phi thuyền vẫn đang trên độ cao 40 mét và đã tắt các động cơ phía dưới. Lực hấp dẫn đã kéo con tàu đâm vào bề mặt sao Hỏa như một vụ va chạm xe đua.

Cũng năm 1999, nhưng từ xa hàng triệu kilômét, một tàu vũ trụ khác của NASA đã đối mặt với tình huống khôn khéo hơn nhiều. Tàu Deep Space I (Không gian sâu thẳm I) vừa bắt đầu chuyển hướng để nhận các tín hiệu quang học để chỉ dẫn hành trình bay ngang qua một tiểu hành tinh. Khi nó định tắt các camera để tiết kiệm năng lượng thì công tắc điện bị kẹt. Sự cố này định hướng lại nguồn năng lượng cần cho các thành phần khác, gián đoạn nhiệm vụ và đe dọa con tàu rơi vào chế độ tự bảo vệ bán bất hoạt, mà có thể khiến các trạm điều khiển dưới mặt đất mất hàng tuần để khôi phục lại. Nếu như vậy thì tiểu hành tinh đã ở xa đằng sau. Nhưng tàu Deep Space I lại có một thứ mà tàu Lander thiếu: đó là một robot có thể âm thầm suy nghĩ và xủ lý tình huống bất ngờ. Sử dụng các tri thức kỹ thuật, robot này tìm cách sửa công tắc bằng cách bật-tắt nó liên tục. Cách này thất bại, nó tự vạch ra một kế hoạch thành công để hoàn thành công việc định vị và phi thuyền đã tiếp tục hành trình an toàn.

Robot đã cứu cánh Deep Space I tiên phong cho một thế hệ máy móc mới hy vọng sẽ có ảnh hưởng lớn tới khoa học vũ trụ và trên Trái Đất. Không giống những cỗ máy cơ khí di chuyển cứng nhắc trong các phim khoa học viễn tưởng, hay những thiết bị vô tri trên dây chuyền lắp ráp, những robot mới này có nhiều trí tuệ hơn là sức mạnh cơ khí. Mỗi loại có một bức tranh chi tiết về những cơ chế làm việc nội tại của nó, được mã hóa bằng những mô hình dựa trên phần mềm, bức tranh này cho nó khả năng phản ứng theo cách mới mẻ trước những sự kiện mà người lập trình có thể đã không giả định. Do nhiều loại trong số những cỗ máy hướng nội, tự cấu hình này không hề di chuyển, một số nhà khoa học về máy tính đã gọi chúng là những robot bất động, hay immobot (immobile robot).

Các immobot đã bắt đầu phát huy ở những tình huống nơi sự hoạt động giấu mặt là quan trọng. Chúng cần thiết vì các điều khiển trực tiếp là bất khả (thí dụ trong các tàu vũ trụ quá xa đến nỗi các tín hiệu radio mất hàng phút hay hàng giờ để tới) hoặc khi con người không đủ kỹ năng cần thiết để kiểm soát mọi chi tiết (thí dụ các hệ thống thực dụng như máy văn phòng, các nhà máy xử lý nước, các động cơ đốt trong). Ông Brian Williams từng nghiên cứu cho NASA và đồng phát minh phần mềm giấu mặt cho Deep Space I, hiện tại là giáo sư Học viện công nghệ Massachuset (MIT) tại Phòng thí nghiệm Trí tuệ nhân tạo và các hệ thống vũ trụ. Ông cho biết," Có rất nhiều hệ thống trong thế giới này có cảm biến và tác tử, nhưng không hề giống các robot di động truyền thống chút nào". Với kinh nghiệm lập trình phần mềm immobot, ông giải thích "những hệ thống đó có một mô hình cảm nhận tính vật lý của các thành phần nội tại của chúng, và có thể suy diễn từ mô hình đó để quyết định cái gì bị hỏng và biết cách hành động. Những hệ thống đó đáng tin cậy hơn nhiều so với các máy tính thông thường - những thứ rất tốt để thực hiện những chỉ dẫn từng bước vô tri do lập trình viên sắp đặt. Tuy nhiên, những máy tính vẫn còn kém khi phải tìm cách giải quyết những sự cố không dự báo trước như hỏng hóc các bộ phận."

Suy diễn immobot đang có mặt trong các hệ thống thường dùng như xe hơi, máy photocopy, phần mềm CSDL. Và nếu lĩnh vực này vẫn giữ tốc độ nhảy vọt đáng kinh ngạc đó, thì trong tương lai gần, những bộ óc immobot sẽ điều khiển nhiều công nghệ hạ tầng như các hệ thống sưởi, thoát hơi, điều hòa không khí; các mạng điện thoại và máy tính; các hệ thống không lưu và các lưới điện. Qủa vậy, toàn bộ các đô thị và khu vực có thể được chuyển thành các mạng immobot phân tán rộng khắp. Sam Lightstone, giám đốc phát triển kỹ thuật tại phòng thí nghiệm Toronto của IBM, phát biểu, "Những bài toán mà bạn phải căng mắt vào máy tính và nhức óc suy nghĩ là những chỗ dụng võ của các mô hình tinh vi. Chúng cho phép một hệ thống máy tính đưa ra và phân tích các lựa chọn mà một người không thể làm được".

Một cách xử lý mẫu mực
Thành công trong sự cố Deep Space I đánh dấu một thắng lợi khởi đầu cho thế hệ immobot. Nhưng thực tế, cái công tắc bị kẹt không phải là một tình huống khủng hoảng thực sự, những người điều khiển mặt đất đã cố tình đánh lạc phần mềm điều khiển của con tàu để họ có thể chứng kiến hệ xử lý thông minh từ xa (Remote Agent) do Williams và các đồng sự phát triển sẽ phản ứng ra sao. Đây là một phần trong các thử nghiệm hiện trường về phương pháp lập trình gọi là "suy diễn dựa theo mô hình", một nguyên lý cốt lõi của immobot.

Để cho các máy phản ứng giấu mặt, đa số những chuyên gia trong robot học và kỹ thuật điều khiển từ lâu đã dùng các chương trình heuristic (phỏng đoán) để kê vào danh sách các luật hoàn thành mục tiêu và xử lý tình huống khẩn cấp. Thí dụ, "Nếu A đúng, thì làm B. Nếu C đúng thì làm D". Vấn đề mà nhiều chuyên gia trí tuệ nhân tạo khẳng định là các phần mềm lập trình tay truyền thống hoặc là đáng tin cậy hoặc là có thể chấp nhận được. Không thể cả hai khả năng.

Tai nạn của tàu Polar Lander và một số sự cố liên quan tới phần mềm khác đã phá hoại những chuyến du hành gần đây của NASA, điều này giải thích ví sao có rất nhiều tình huống chúng ta giao phó cho phần mềm lại vô cùng phức tạp như vậy. Còn những nhà lập trình làm việc theo thời gian biểu căng thẳng, lương bổng hạn hẹp thì không thể viết ra chương trình dự trù tất cả các tình huống bất ngờ. Khi họ cố làm cho được, thì phần mềm lại quá rối rắm đến nỗi chúng ẩn chứa đầy lỗi nghiêm trọng.

Một chương trình dựa theo mô hình có thể suy diễn như Remote Agent không hề được xây dựng theo cách đó. Nó giống như một bức tranh về cỗ máy mà nó đã được thiết kế để điều khiển, bức tranh này vẽ bằng ngôn ngữ logic của máy tính. Cả robot di động và robot bất động có thể dùng bức tranh này để tự lập mô hình, và chọn ra cách nhanh nhất, an toàn nhất, bõ công nhất để thực hiện các lệnh của một người vận hành hay xử lý tình huống khẩn cấp. Ông Williams giải thích "Ý tưởng thật đơn giản. Hãy giao cho chương trình một sơ đồ vật lý của hệ thống và để phần mềm suy diễn phải làm gì".

Robert Rasmussen, kiến trúc sư trưởng dự án Hệ thống dữ liệu du hành tại phòng thí nghiệm Động cơ đẩy phản lực của NASA, cho rằng tính đáng tin cậy thực tiễn của Remote Agent nằm ở tập hợp các mô hình đơn giản của nó. Mỗi mô hình định nghĩa một trong các thành phần điện và cơ khí của Deep Space I theo các trạng thái có thể của nó. Thí dụ, một van có thể biểu diễn bằng một trong hai chế độ hoạt động, "đóng" hoặc "mở", và một trong hai chế độ lỗi, "kẹt mở" và "kẹt đóng". Các luật toán học chỉ ra những bước chuyển hợp lệ giữa các chế độ và xác suất của mỗi cái. Thí dụ, rất ít khả năng một van có thể chuyển từ trạng thái "kẹt mở" sang "kẹt đóng", do vậy phần mềm biết rằng nó nên mất ít thời gian tìm kiếm những khả năng đó nếu xảy ra sự cố.

Tại các cấp độ cao hơn của phần mềm, hàng trăm mô hình thành phần được ghép nối với nhau theo sơ đồ phi thuyền. Trong hoạt động thực tế, phần mềm sẽ bắt đầu với mục tiêu chung do những người vận hành xác lập, cũng như bức tranh về trạng thái hiện thời của phi thuyền do các cảm biến chỉ ra, chúng kiểm soát các van, rơ-le, con quay hồi chuyển, buồng nhiên liệu và camera. Phần mềm sẽ xây dựng tri thức của nó về nội tại của con tàu, vạch ra một kế hoạch từng bước để đạt mục tiêu hay tiếp cận các vấn đề.

Điểm mạnh của kiểu lập trình này là các nhà phát triển phần mềm không phải bày ra mọi chi tiết một hoạt động – hay tưởng tượng và trù bị mọi tai nạn có thể có. Ông Rasmussen cho biết thêm, "Các kỹ sư tưởng tượng ra mọi sự cố có thể nghĩ ra được, và việc đảm bảo cho con tàu phản ứng được với các tình huống đó quả là một ván cờ vô cùng tốn thời gian. Ngược lại, lập trình dựa theo mô hình cho chúng ta một cách để làm cho các hệ thống ứng xử như chúng ta muốn, mà không phải mất hàng năm trời và hàng triệu đô-la".

Sự hoạt động giấu mặt nơi văn phòng
Một tàu vũ trụ tất nhiên cần nhiều hoạt động ngầm hơn là một chiếc máy photocopy. Nhưng những máy văn phòng sử dụng nhiều phải đảm bảo một yêu cầu tương tự về độ tin cậy và hiệu quả. Đó là lý do tại sao các kỹ sư tại Xerox và trimg tâm nghiên cứu mới nổi Palo Alto của hãng đã bắt đầu áp dụng trí tuệ immobot vào các máy copy.

Giống như một sân bay của một thành phố lớn với các chuyến bay hạ và cất cánh trên cùng đường băng, thách thức lớn nhất của một máy copy là vấn đề lập lịch: nó cần phải phải đưa tờ giấy trắng tiếp theo và hệ thống in ngay khi tờ trước đó ra khỏi. Nhưng do các thế hệ máy copy và máy in trước đó của Xerox đã ngày càng phức tạp, hãng nhận thấy rằng quá trình xử lý sẽ càng mất nhiều thời gian hơn, đặc biệt là khi người dùng đưa ra nhiều lựa chọn như copy hai mặt, phân loại, đóng ghim. Hơn thế, phần mềm lập lịch phỏng đoán của các máy này thiếu độ hiểu biết đầy đủ về các mối tương tác giữa các bộ phận, do vậy coi mỗi tiến trình là một công việc riêng biệt, tất cả các tiến trình phải hoàn tất trước khi tờ giấy tiếp theo có thể đưa vào. Cách duy nhất để dự trù mọi yêu cầu có thể là xem xét bất kỳ yêu cầu nào ngoài những cái do người lập trình nghĩ ra và chia nó thành hai hay nhiều việc. Thậm chí còn tệ hơn thế, phần mềm lập lịch đã phải viết lại gần hết mỗi khi Xerox muốn thêm tính năng mới cho máy.

Nhưng các máy copy-in tiên tiến của Xerox, DocuColor 2045 và DocuColor 2060 đã tiến một bước lớn tới khả năng suy nghĩ. Cả hai loại giá từ $90,000 tới $120,000 đều có chương trình lập lịch theo mô hình, do các nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Palo Alto thiết kể để tối ưu hóa dòng xử lý giấy từng thời khắc một. Nếu muốn có một lượng lớn giấy copy một mặt đi qua liên tiếp trong khi đang copy hai mặt thì có thể xem thời lượng của nhiều thao tác và xây dựng một mô hình triển khai. Thí dụ muốn copy 70 bản một cuốn sách nhỏ, trước khi nhấn Start, một máy chạy theo mẫu có thể dự đoán việc đóng ghim sẽ là công đoạn chậm nhất và thông báo thông tin này cho các thành phần khác của máy, cho phép chúng chạy đồng thời mà không phải mất khối lượng lưu trạng thái lớn. Một điểm mạnh khác là các mô hình điều khiển của DocuColor được xây dựng từ những mô hình nhỏ hơn đặt sẵn cho mỗi thành phần. Khi một thành phần mới thêm vào, như một máy quét hay một bộ sắp xếp, thì nó truyền mô hình nội tại tới bộ điều khiển trung tâm và nâng cấp phần mềm mà không gây lỗi.

Lập trình theo mô hình là một công việc khổng lồ cho những nhà nghiên cứu của Xerox để có thể cải tiến hiệu suất các máy văn phòng. Theo họ, người chủ có thể thêm hay bỏ bớt các thành phần theo ý họ, và có thể tự làm việc trong nhiều giờ. Ngoài ra, Xerox có thể dùng các mô hình hiện tại để giả lập các cấu hình thiết bị mới và đánh giá xem chúng hoạt động ra sao trước khi bỏ tiền phát triển mô hình thực sự cho một thế hệ máy mới của họ.

Dẫn lời ông Robert Morris, Giám đốc trung tâm nghiên cứu Almaden của IBM tại San Jose, California, sự khác biệt giữa việc bảo cho hệ thống phải làm như thế nào và việc bảo nó biết kết quả cuối cùng bạn muốn là rất cơ bản. IBM đang xây dựng cái mà họ gọi là "các đặc tính giấu mặt" - những tính chất dựa trên mô hình, cũng như những thứ khác để ứng dụng lập trình heuristic cổ điển vào các sản phẩm như Web Server và các mạng lưu trữ. Những đặc điểm này sẽ cho phép chúng tự cấu hình lại để làm việc tối ưu, tùy thuộc yêu cầu. Thí dụ, một dự án liên quan tới xây dựng phần mềm CSDL DB/2 của IBM với các mô hình cho phép các CSDL có thể học từ các truy vấn quá khứ và gợi ý cách viết lại các câu truy vấn mới để lấy dữ liệu nhanh hơn và chính xác hơn. Những hiệu quả đơn giản đang chỉ đường cho hướng đi này. Theo Morris, chúng ta đã bỏ ra rất nhiều thời gian để quả trị những hệ thống đó và mất quá nhiều tiền để trả cho người vận hành chúng. Đã đến lúc chúng ta phải dành những thứ đó cho công nghệ mới.

Hướng đi đúng
Nếu việc xử lý các tình huống không biết trước là quan trọng đối với một máy photocopy thì tất nhiên trong tương lai gần điều này cũng hoàn toàn thiết yếu đối với các máy như các xe hơi có bộ xử lý tiên tiến. Theo GS. Williams, các quan chức của TOYOTA USA vừa thăm phòng thí nghiệm Trí tuệ nhân tạo để tìm giải pháp giảm triệt để tỉ lệ hỏng của hơn 30 bộ xử lý trong mỗi chiếc TOYOTA. William cho biết, "Ở cấp độ đó, các hệ điều khiển phải có khả năng suy diễn và trí thông minh của một robot". Và mặc dù còn lâu các kỹ sư mới có thể đưa một con immobot vào ghế của tài xế, thì việc kiểm soát các chức năng nội tại cảu chiếc xe lại là một vấn đề khác hẳn.
Người lái xe không thể dành ra sự tập trung và có những kỹ năng để hiểu những vấn đề về áp suất nhiên liệu, mức xả, các phanh chống khóa và bất kể thứ nào khác trong các hệ thống phức tạp đó. Các xe khách hiện đại chứa hàng tá vi xử lý, kiểm soát và điều khiển những chức năng với phần mềm. Nhưng các nhà nghiên cứu tại Châu Âu đang phát triển các immobot chẩn đoán được tích hợp để chạy trên các bộ xử lý và phản ứng với những trục trặc bên trong ngay khi (hoặc thậm trí trước khi) xảy ra. Theo Peter Struss, một nhà khoa học máy tính tại đại học bách khoa Munich, các chương trình heuristic truyền thống thất bại ở những tình huống đó vì chúng "không thể nắm được những tri thức cơ bản mà con người dùng để suy diễn" trong việc chẩn đoán hỏng hóc và lập kế hoạch sửa chữa. "Những tri thức cơ bản" ở đây là các cấu trúc, cách ứng xử và tương tác giữa các van, ống dẫn, cảm biến và các bộ phận khác trong ô-tô. Tại Occ'm, công ty phần mềm Munich do Struss đồng sáng lập, ông đã bỏ ra nhiều năm để xây dựng và chạy thử các mô hình phần mềm cho các bộ phận ô-tô với sự hợp tác của các công ty như BMW, Fiat, DaimlerChrysler, Peugeot, Citroën và Renault. Ông đang tìm kiếm những mô hình có thể chỉ ra những trục trặc thậm chí che mắt cả những thợ cơ khí lành nghề.
Thí dụ, khi điều hòa trong xe bạn không làm việc. Một immobot có thể nhanh chóng suy diễn ra rằng có trục trặc ở bộ cảm biến mức nhiên liệu trong bình khí. Mối phụ thuộc lẫn nhau là gì? Trong một số loại xe, hệ thống điều khiển điện AC phải hỏi đơn vị điều khiển động cơ xem nó có được phép tiếp tục không. Hệ thống điều khiển xe sẽ kiểm tra xem có đủ nhiên liệu không, nếu không thì từ chối yêu cầu đó.

Một hệ thống chẩn đoán theo mô hình biết trước những chi tiết như thế. Do vậy, nếu bạn có một thùng xăng đầy mà điều hòa vẫn không làm việc thì hệ thống sẽ đưa ra phỏng đoán đã được dạy về nguyên nhân. "Thợ sửa chữa có thể đọc thông tin chẩn đoán từ các đơn vị điều khiển và đoán lỗi ở đâu, nhưng hiển nhiên không thể đúng hoàn toàn. Họ không thể thấy hết mọi tương tác. Nhưng một immobot thì có thể".

Trong hai mô hình xe hơi tự chẩn đoán, Struss đã giúp xây dựng một dự án cho Uỷ ban Châu Âu về một phần mềm immobot chạy trên laptop đặt trong cabin hành khách. Tuy nhiên, Struss dự đoán rằng tới năm 2004 thì một chương trình tương tự mới có thể cài đặt cho các modul chẩn đoán trên xe. Trong khi đó, ông đang phát triển các công cụ lập trình để giúp các nhà thiết kế ô-tô xây dựng những loại xe có hệ thống chẩn đoán ngay trong khi thiết kế, chứ không phải là thêm thắt vào sau đó (như ngày nay). Nghĩa là, thí dụ như, để đảm bảo các cảm biến luôn đặt ở chỗ sao cho chúng trả về dữ liệu mà một immobot cần để xác định hỏng hóc, và một ngày nào đó, nó có thể có thêm tính năng tự sửa chữa.

Tại Trung tâm nghiên cứu khoa học quốc gia Pháp người ta đang triển khai một dự án xây dựng một hệ thống dựa trên mô hình để giúp các thợ sửa chữa tách biệt các lỗi trong các mạch điện tử.
Công trình của Struss và các nghiên cứu tương tự tại châu Âu như dự án của Pháp tập trung để tiến tới thương mại hóa phần mềm immobot. Bà Louise Travé-Massuyès, giám đốc dự án của Pháp phát biểu, "Chắc chắn immobot sẽ trụ được trong ngành ô-tô. Bài toán cơ bản trong các loại xe là độ phức tạp ngày càng tăng của các hệ thống điện, khiến các công ty tìm kiếm những công cụ thông minh để giúp họ phân tích sản phẩm của mình. Lợi điểm về an toàn và kinh tế của hệ chẩn đoán theo mô hình là những lỗi và triệu chứng không cần dự kiến trước". Nói cách khác, những nhà thiết kế phần mềm chỉ cần mất thời gian học xem các hệ thống của một chiếc xe phải hành động như thế nào, chứ không cần biết chúng có thể hư hỏng ra sao.

Điều khiển vĩ môBa ngành công nghệ mà các immobot đang chiếm lĩnh là tàu vũ trụ, máy photocopy và xe hơi. Nhưng không có gì cản trở các immobot đối mặt với những thách thức lớn hơn về kích thước và phạm vi.
Tại Porto Alegre, Brazil, một đô thị công nghiệp với dân số 1.3 triệu, ngành nước thiếu những nhân viên vận hành có đủ năng lực để điều hành tất cả 5 nhà máy xử lý nước của thành phố. Struss cho biết nhiều nhân viên ngành nước không được đào tạo nghề. Để nâng cao năng lực cho họ, Struss và các cộng sự tại trường đại học đang hợp tác với ngành nước để xây dựng một immobot tư vấn, immobot này sẽ kiểm soát các số đo chất lượng nước như chất cặn, màu sắc, độ axít, độ kiềm. Mục tiêu của dự án là xác định sai sót càng sớm càng tốt và tự động đưa cách giải quyết.
Mặc dù việc đảm bảo nước an toàn cho người dùng có vẻ là vấn đề đơn giản, song theo Struss thì việc chuyển nhiệm vụ đó thành các mô hình khó khăn hơn nhiều so với công việc trong ngành ô-tô. Lý do là một bể chứa nước có tính chất một hệ sinh thái hơn là một cỗ máy, và nghĩa là việc mô hình hóa không thể chỉ giới hạn ở các lỗi với các thành phần hệ thống, mà còn phải tìm kiếm những yếu tố ảnh hưởng và mối tương tác khác nữa.
Thí dụ, nếu có thay đổi trong số liệu của cảm biến, thì một nhà máy xử lý nước điều khiển bằng immobot có thể suy diễn ngược để tìm nguyên nhân có khả năng nhất, điều này chỉ thực hiện được khi và chỉ khi nó có đủ các mô hình liên kết với nhau về các quá trình vật lý và sinh học ảnh hưởng tới chất lượng nước. Thí dụ khi tỉ lệ sắt của nước quá cao thì hệ thống phải suy ra rằng có sự sinh sôi bùng nổ của tảo do xác tảo chết làm thay đổi độ axít của nước, immobot sẽ bảo những nhân viên vận hành biết về cách đối phó tức thời và lâu dài: xử lý nước ngay để loại bỏ sắt và kiểm tra nguyên nhân có nhiều khả năng nhất là sự bùng phát của tảo, thừa chất dinh dưỡng do phân bón từ chất thải nông nghiệp.
Một hệ tư vấn mẫu đang được thử nghiệm tại Porto Alegre. Nhưng việc xây dựng các mô hình chính xác và hoàn thiện của các quá trình mới chỉ được một phần, và việc làm cho tất cả các mô hình này làm việc được với nhau vẫn là vấn đề rất phức tạp. Struss cho biết, "Bài toán rất khó do không thể liệt kê hết mọi thành phần. Đôi khi còn không biết chúng là cái gì nữa".

Trong khi những thách thức trên đang được giải quyết thì phần mềm immobot đang thâm nhập vào những hệ thống nhỏ, tích hợp như máy photocopy và xe hơi. Trước khi có thể áp dụng các tính năng suy diễn theo mô hình vào các công nghệ hạ tầng lớn thì các nhà nghiên cứu vẫn phải vượt qua một cản trở khác: sự hoài nghi của các kỹ sư theo trường phái truyền thống, những người đã quen với việc tránh điều khiển máy bằng phần mềm heuristic.

Thí dụ tại NASA, những sự nghi ngờ về phần mềm hoạt động ngầm toàn phần đã gần như loại bỏ Remote Agent trước khi tàu Deep Space I rời bệ phóng. Ken Fort, giám đốcViện nghiên cứu tương tác người-máy tại trường đại học West Florida, cho biết "Những người điều hành chuyến thám hiểm rất sợ rủi ro. Thực tế, đã rất khó khăn để họ để mắt tới, dù chỉ là một thử nghiệm". Ken Fort từng là trợ lý giám đốc tại trung tâm nghiên cứu Ames của NASA trong thời gian Williams phát triển Remote Agent.

Nhưng sự thành công của Remote Agent cùng với những thử nghiệm khác về suy diễn theo mô hình có thể sẽ chậm dãi lung lay ý kiến của những kỹ sư bảo thủ. Thí dụ, ông Rasmusssen của phòng thí nghiệm Động cơ phản lực đang làm việc với nhóm của Williams để phát triển một chương trình dựa trên mô hình dùng làm phần mềm điều khiển chính cho con tàu Phòng thí nghiệm sao Hỏa, dự kiến phóng vào năm 2009. Tại Edinburgh, Scotland, một công ty nhỏ mang tên Intelligent Applications (Các ứng dụng thông minh) đang hợp tác với General Electric International để bán một phần mềm theo mô hình phục vụ viẹc kiếm soát và chẩn đoán hoạt động của các tuabin khí sản xuất điện. Và Uỷ ban Châu Âu đã triển khai một dự án phát triển phần mềm quản lý hỏng hóc theo mô hình phục vụ cho các máy bay thương mại.

Thay lời kết
Theo các nhà nghiên cứu, immobot có thể sẽ phát triển rộng khắp, và giúp điều khiển một số công nghệ hạ tầng quan trọng của chúng ta. Thí dụ trong điều hành bay, Williams gợi ý xây dựng các hệ thống immobot dùng dữ liệu cảm biến từ các vệ tinh và trạm mặt đất để đánh giá về điều kiện thời tiết, tự động xác định và lựa chọn tuyến bay an toàn, hiệu quả nhất và điều chỉnh không lưu. Williams cho biết, "Xa hơn, bạn có thể chỉ định các bài toán mà con người chưa bao giờ đối mặt với". Nếu ông và các đồng sự đi đúng hướng, thì cách duy nhất để cho các công nghệ hạ tầng hoạt động giấu mặt mà không tăng nguy cơ hỏng hóc do phần mềm có thể bằng cách lập trình để chúng có khả năng rất người như có thể dự kiến kế hoạch và giải quyết một cách sáng tạo. Và trong một thế giới mà ngày càng có nhiều nguy hiểm như bây giờ, thì việc biết rằng có những immobot có thể tự chăm sóc mình và chăm sóc cho con người sẽ là một nguồn thư dãn cho chúng ta.

Bài 4
10 CÔNG NGHỆ MỚI LÀM THAY ĐỔI THẾ GIỚI

Tạp chí Technology Review (www.technologyreview.com) vừa đưa ra danh sách 10 công nghệ mới được đánh giá sẽ làm thay đổi cách sống và làm việc của xã hội hiện đại. Cùng với bản danh sách, là chân dung các nhà phát minh hàng đầu thế giới, những con người đang miệt mài, âm thầm lao động trong phòng thí nghiệm để làm nên những thay đổi lớn lao cho nền tin học, y học, chế tạo học, giao thông và hạ tầng năng lượng của loài người.

1. Mạng cảm biến không dây (Wireless sensor network)Đảo Great Duck (Vịt Lớn) ngoài khơi Maine – Mỹ, có diện tích 90 hecta, bao phủ bởi núi đá và những thảm cỏ; đây là nơi làm tổ lớn nhất trên thế giới của loài chim báo bão Leach, và cũng là nơi tiến hành những thí nghiệm tiên tiến nhất thế giới về mạng không dây. Mùa hè năm ngoái, các nhà nghiên cứu đã đặt những thiết bị theo dõi nhỏ xíu vào các hang làm tổ của loài chim này. Họ gọi là những "hạt bụi" (mote) do chúng có nguồn điện rất nhỏ - một cặp pin AA – và được trang bị một bộ vi xử lý, một bộ nhớ nhỏ xíu cùng với các cảm biến theo dõi ánh sáng, độ ẩm, áp suất và nhiệt độ. Mỗi "hạt bụi" còn có một bộ thu-phát radio chỉ đủ mạnh để phát đi dữ liệu tới các "hạt bụi" gần đó và chuyển tiếp thông tin nhận được từ các hàng xóm khác.

Không chỉ là một nghiên cứu mới nhất về tập tính của loài chim, những "hạt bụi" này còn mở ra tương lai của các mạng cảm biến chạy pin không dây làm nhiệm vụ theo dõi môi trường, máy móc và thậm chí cả chính con người. David Culler (Đa-vít Cu-lơ), nhà khoa học máy tính tại đại học tổng hợp Berkeley (Bếch-kơ-ly), bang California đã nghiên cứu công nghệ này được 4 năm. Ông nói "Đây là một trong những cơ hội lớn lao của công nghệ thông tin, các mạng cảm biến không dây năng lượng thấp sẽ dẫn đầu triển vọng của ngành này".

Hiện tại, Culler tạm thời rời đại học Berkeley để phụ trách một phòng thí nghiệm nhỏ của Intel hoàn thiện các "hạt bụi" đó, cũng như hệ thống phần cứng và phần mềm để phát triển các mạng không dây với hàng ngàn thậm chí hàng triệu cảm biến. Những mạng này sẽ quan trắc hầu hết mọi thứ, như giao thông, thời tiết, hoạt động địa chấn, các lực nén lên cao ốc hay cầu, những cuộc hành quân trên mặt trận - tất cả với một mức độ tinh tế hơn nhiều so với trước đó. Do những mạng như thế quá phân tán để có thể nối cứng các cảm biến vào lưới điện hay lưới truyền thông, thách thức số một của dự án là làm thế nào để các "hạt bụi" có thể truyền tin không dây cho nhau với nguồn năng lượng pin tối thiểu. Theo ông Culler, "những thiết bị này phải tự tổ chức thành một mạng bằng cách nghe ngóng nhau và xác định xem nghe thấy từ cái nào . . . nhưng chỉ riêng hoạt động nghe thôi cũng tốn năng lượng rồi". Do vậy, việc tìm cách tắt sóng radio trong hầu hết thời gian trong khi vẫn cho phép dữ liệu lan truyền qua mạng, từ "hạt bụi" này tới "hạt bụi" khác, giống như cách chia dữ liệu trên Internet thành các gói rồi tìm đường đi từ nút mạng này tới nút mạng khác. Trước khi nhóm của Culler tìm ra lời giải, chưa hề có một thứ giao thức như trên Internet để mạng không dây làm việc được. Giải pháp của họ là: TinyOS, một hệ điều hành nhỏ gọn chỉ cỡ vài kilobyte, làm những công việc quản lý như đóng gói dữ liệu để chuyển tiếp và bật sóng radio lên chỉ khi nào cần thiết. Hệ điều hành TinyOS có thể tải về miễn phí và tự do sửa đổi, do vậy các nhà nghiên cứu không thuộc đại học Berkeley và Intel có thể tiến hành thử nghiệm các mạng cảm biến không dây trong nhiều môi trường mà không phải mất công phát triển lại công nghệ cơ sở. Theo ông Deborah Estrin (Đơ-bô-ra Étx-trin), giám đốc trung tâm cảm biến nhúng nối mạng của trường ĐHTH California thuộc bang Los Angeles, các "hạt bụi" của Culler đã trở thành một "nền móng hỗ trợ lớn". Ông Estrin hiện đang khoan thăm dò một mỏ tự nhiên ở vùng núi San Jacinto với một mạng dày đặc các cảm biến hình ảnh và tiểu khí hậu không dây.

Những nhà nghiên cứu khác đang tìm cách thu nhỏ các "hạt bụi" hơn nữa. Một nhóm, do nhà khoa học máy tính Kristofer Pister (Krítx-tô-phơ Pitx-tơ) thuộc đại học Berkeley lãnh đạo, đặt mục tiêu thu nhỏ còn 1 mm3. Với kích thước đó, các cảm biến không dây có thể đặt vào mặt đường, vật liệu xây dựng, sợi vải và thậm chí cả cơ thể con người. Nguồn thông tin cảm biến thu được sẽ nâng cao hiểu biết của chúng ta về môi trường xung quanh và giúp chúng ta bảo vệ tổ ấm của chính mình.

2. Công nghệ sản xuất mô tiêm (Injectable Tissue Engineering)
Mỗi năm, hơn 700,000 bệnh nhân tại Mỹ phải phẫu thuật thay thế khớp. Những ca này thuộc loại đại phẫu thuật, trong đó đầu gối hay phần mông được thay bằng bộ phận cấy ghép nhân tạo, do vậy nhiều bệnh nhân cố gắng trì hoãn càng lâu. Jennifer Elisseeff (Gien-ni-phơ Ê-li-sép), một kỹ sư dược phẩm sinh học tại trường đại học Johns Hopkins, kỳ vọng một liệu pháp mới sẽ loại bỏ hoàn toàn việc phẫu thuật: mô tiêm. Bà cùng các đồng sự đã phát triển một phương pháp tiêm vào khớp một dung dịch hỗn hợp đặc biệt gồm các polyme lỏng đặc biệt, các tế bào và chất kích thích sinh trưởng; sau khi chiếu tia hóa liệu chúng sẽ cứng lại và hình thành nên mô khỏe mạnh. Elisseeff nói "Chúng tôi không chỉ đang cố gắng cải tiến liệu pháp hiện dùng, mà chúng tôi đang thực sự thay đổi hoàn toàn nó".

Công trình của Elisseeff là một phần trong những nỗ lực khám phá công nghệ sản xuất mô, một lĩnh vực mà các nhà nghiên cứu từ lâu đã hy vọng sẽ sản xuất ra những mô nuôi cấy trong phòng thí nghiệm để thay thế các cơ quan, mô cấy ghép. Trong ba thập kỷ vừa qua, các nhà nghiên cứu đã tập trung nuôi mô mới trên khung polyme trong phòng thí nghiệm. Mặc dù đã thành công trong việc tạo ra những lượng nhỏ sụn và da, nhưng các nhà nghiên cứu vẫn gặp khó khăn với các khung polyme lớn hơn. Thậm chí nếu thành công thì các bác sĩ vẫn phải phẩu thuật để cấy ghép. Tới nay, Elisseeff, cũng như các nhà nghiên cứu công nghiệp và hàn lâm khác, đang chuyển hướng sang các hệ thống tiêm được đỡ tốn kém hơn nhiều. Đa phần các ứng dụng sản xuất mô có thể đưa vào sử dụng sớm nhất đều dùng cách tiêm, chứ không phải cấy ghép. Và Elisseeff đang nỗ lực đẩy nhanh tốc độ này.

Bà cùng các đồng sự đã dùng một hệ thống tiêm được để nuôi sụn trong cơ thể chuột. Các nhà nghiên cứu ghép các tế bào sụn vào một polyme lỏng nhạy sáng và tiêm nó dưới da lưng chuột. Sau đó họ chiếu tia cực tím qua da, làm cho polyme cứng lại và bọc lấy các tế bào. Qua một thời gian, các tế bào sinh sôi và phát triển thành sụn. Để kiểm tra tính khả thi của công nghệ về yêu cầu phẫu thuật nhỏ hơn, các nhà nghiên cứu đã tiêm chất lỏng vào khớp gối của xác chết, sau đó dùng một sợi quang để quan sát quá trình hóa rắn trên một màn hình vô tuyến.

Trong khi hầu hết các nghiên cứu về mô tiêm tập trung vào sụn và xương, các nhà phân tích cho rằng công nghệ này còn có thể mở rộng ra các mô khác như gan và tim. Theo Anthony Atala, bác sĩ phẫu thuật nhi tại đại học tổng hợp Harvard, liệu pháp này có thể cho phép thay thế các phần nhiễm bệnh của một cơ quan và khôi phục chức năng của nó. Trong trường hợp bệnh tim, thay vì phải mở lồng ngực để phẫu thuật cấy van cơ khí hay mô cơ khí, thì chỉ cần tiêm hỗn hợp tế bào và chất lỏng polyme phù hợp vào rồi dùng tia chiếu hóa liệu.

Với Elisseeff và các nhà nghiên cứu khác, giới hạn tiếp theo nằm ở một công cụ mới mạnh mẽ: các tế bào gốc. Lấy từ tủy xương hoặc phôi thai, các tế bào gốc có khả năng phân tách thành nhiều loại tế bào. Elisseeff và các cộng sự đã khai thác khả năng này để nuôi đồng thời tủy và xương mới; đây là một trong những kỹ thuật tinh vi nhất trong công nghệ sản xuất mô. Họ làm ra các lớp hỗn hợp polyme-tế bào gốc, chiếu các tia hóa liệu riêng cho từng lớp kích thích các tế bào này phát triển thành xương hoặc tủy. Dạng lai ghép như thế sẽ đơn giản hóa các ca phẫu thuật như thay đầu gối, trong đó yêu cầu thay phần trên của xương ống chân và phần sụn trên nó.

Việc nuôi các cơ quan nhân tạo 100% không thể làm được trong ngày một ngày hai. Giáo sư Elisseeff hướng đích tới các tiến bộ nhỏ hơn để có thể hiện thực hóa sản xuất mô trong vòng một thập kỷ. Và với hàng ngàn bệnh nhân cần thay khớp mỗi năm tại Mỹ, những tiến bộ nhỏ đó cũng là quá lớn.
3. Công nghệ pin mặt trời nano (nano solar cells)
Mặt trời có lẽ là nguồn năng lượng duy nhất đủ lớn để thay thế các nguyên liệu hóa thạch cho chúng ta. Nhưng việc khai thác năng lượng của nó phụ thuộc công nghệ chip silicon. Giá thành của các chip silicon đẩy giá năng lượng mặt trời cao gấp 10 lần so với nhiên liệu hóa thạch, do vậy chỉ được dùng trong các vệ tinh và các ứng dụng cao cấp khác.

Paul Alivisatos (Pôn Ali-vi-sa-tốtx), một nhà hóa học tại đại học Berkeley, bang California, đề xuất một sáng kiến hay hơn: dùng công nghệ nano để sản xuất các nguyên liệu quang điện mà có thể trải ra như giấy nilông hay sơn. Không chỉ có thể nhúng các pin mặt trời nano vào các vật liệu xây dựng khác, mà giải pháp này còn hứa hẹn giá thành sản xuất rẻ để năng lượng mặt trời được dùng rộng rãi thay cho điện năng.

Hướng tiếp cận của Alivasatos bắt đầu từ các polyme dẫn điện. Các nhà nghiên cứu khác đang tìm cách trộn các pin mặt trời vào những vật liệu này, nhưng thậm chí những thiết bị tốt nhất cũng không đủ công suất để chuyển năng lượng mặt trời thành điện năng. Để tăng công suất, Alivisatos và các đồng sự đang thêm một thành phần mới vào polyme: nanorod (que nano), chúng là các tinh thể vô cơ bán dẫn hình thanh có kích thước khoảng 7 tới 60 nano mét. Kết quả thu được là một vật liệu linh hoạt và rẻ tiền, đạt được hiệu quả như các pin mặt trời bằng silicon. Alivisatos hy vọng trong 3 năm tới, phòng thí nghiệm Nanosys do ông đồng sáng lập sẽ cho ra một loại pin mặt trời nanorod có công suất như các hệ thống dùng silicon. Các mẫu pin mặt trời ông đã làm ra cho tới nay bao gồm các tấm composite nanorod-polyme dày độ 200 nanomet. Các lớp điện cực mỏng được kẹp giữa các tấm composite. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào các tấm này, chúng sẽ hấp thụ các photon, kích hoạt các electron trong polyme và nanorod (chiếm 90% thành phần composite). Kết quả sinh ra một dòng điện đủ dùng do các điện cực tạo nên.

Những kết quả bước đầu rất đáng khích lệ. Hiện tại một số kỹ thuật còn giúp nâng cao công suất hơn nữa. Đầu tiên, Alivasatos và các đồng sự chuyển sang một vật liệu nanorod mới, cadmium telluride, chất này hấp thụ nhiều ánh sáng hơn cadmium selenide được dùng trước đó. Họ cũng đang tìm cách sắp xếp các nanorod thành các nhóm phân nhánh để dẫn electron hiệu quả hơn so với các nanorod hỗn độn. Alivisatos giải thích "Đây chỉ là vấn đề xử lý, không có lý do rõ ràng tại sao các pin mặt trời nano cuối cùng vẫn không làm sao so được với các pin silicon".

Các pin mặt trời nano có thể trải ra, in như mực phun hoặc thậm chí sơn vào bề mặt do vậy "một bảng quảng cáo trên xe buýt cũng có thể là một ác-quy mặt trời" – như ông Stephen Emedocles, giám đốc phát triển thương mại của Nanosys, phát biểu. Ông dự đoán rằng những vật liệu rẻ tiền có thể sẽ tạo ra một thị trường 10 tỷ USD mỗi năm cho pin mặt trời, và làm lung lay thị trường pin silicon truyền thống.

Các nanorod của Alivisatos không phải là công nghệ duy nhất tìm kiếm năng lượng mặt trời rẻ tiền. Nhưng dù cho cuối cùng hướng đi của ông có cách mạng hóa năng lượng mặt trời được hay không, thì ông đã mang lại những giải pháp công nghệ nano hoàn toàn mới mẻ để tìm lời giải cho bài toán. Và chỉ riêng thế đã là một đóng góp lớn cho cuộc tìm kiếm một loại pin mặt trời tốt hơn. Alivisatos nói "Sẽ có những nhóm nghiên cứu khác với ý tưởng và cách xử lý thông minh hơn – có thể là những thứ mà chúng tôi chưa bao giờ nghĩ tới. Những ý tưởng mới và vật liệu mới đã mở ra một sự thay đổi. Việc thử nghiệm nhiều hướng đi và xem cái gì xảy ra là một ý kiến hay."
4. Cơ-điện tử học (mechatronics)
Để cải tiến mọi thứ từ tính tiết kiệm nhiên liệu cho tới khả năng hoạt động, các nhà nghiên cứu ô-tô đang chuyển hướng sang "cơ-điện tử", một sự kết hợp các hệ thống cơ khí quen thuộc với các linh kiện điện tử mới và điều khiển bằng phần mềm thông minh. Thí dụ về hệ thống phanh, trong 5-10 năm tới, các kích hoạt điện tử-cơ sẽ thay thế các xy-lanh thủy lực, dây dẫn sẽ thay thế ống dẫn dầu phanh, và việc dùng chân nhấn phanh sẽ được thay thế bằng thao tác trên phần mềm. Rolf Isermann (Rôn Ixơ-man), một kỹ sư tại Đại học Bách khoa Darmstadt - Đức, đang dùng phần mềm có khả năng xác định và chữa lỗi trong thời gian thực nhằm đảm bảo công nghệ trên vận hành đúng.

Để thực hiện phanh cơ-điện tử, nhóm của Isermann đang phát triển một phần mềm thu thập dữ liệu từ ba cảm biến: cái thứ nhất phát hiện dòng điện tới cần kích hoạt phanh, cái thứ hai theo dõi vị trí cần kích hoạt, và cái thứ ba đo lực nén của nó. Các số đo, như độ tăng ma sát, được phân tích để phát hiện lỗi và bật đèn cảnh báo trên công-tơ mét để người lái xe sửa chữa trước khi hỏng. Anh Karl Hedrick, một kỹ sư cơ khí tại đại học Berkeley bang California, cho biết "Ban đầu mọi người đều e ngại về độ an toàn của các thiết bị điện tử. Tôi nghĩ rằng hiện giờ người ta đang nhận thức được rằng chúng an toàn hơn những thiết bị cơ khí. Lý do chủ yếu là do bạn có thể đặt các chương trình chẩn đoán lỗi và đặt dung sai lỗi. Isermann chắc chắn là người đầu tiên phát triển công nghệ này".

Isermann cũng đang nghiên cứu để các động cơ chạy sạch hơn. Ông đang phát triển phần mềm phát hiện các chất không cháy có thể gây hại cho bộ lọc khói và tăng mức ô nhiễm. Do việc đặt một cảm biến trong buồng đốt là phi thực tế, hệ thống của Isermann dựa vào dữ liệu từ các cảm biến đo mức ô-xy trong ống xả và theo dõi tốc độ của trục khuỷu. Những thăng giáng nhỏ trong vận tốc trục khuỷu cùng với thay đổi trong khí xả giúp phát hiện chất không cháy. Nếu có, phần mềm có thể cảnh báo cho lái xe hoặc, trong tương lai, có thể tự động sửa chữa.

Những mối quan hệ đối tác với các công ty chế tạo, trong đó có Daimler Chrysler và Continental Teves, gắn kết công trình nghiên cứu cơ sở của nhóm Isermann với ứng dụng trên những sản phẩm xe hơi thực sự. Isermann nói rằng "80 - 90 % cải tiến về động cơ và xe hơi ngày nay là do điện tử học và cơ-điện tử học". Những năm gần đây, các hệ cơ-điện tử mới chỉ thấy chủ yếu trong các sản phẩm lớn như máy bay, thiết bị công nghiệp, hoặc trong các thành phần chính xác của camera và máy photocopy. Tuy nhiên những ứng dụng mới trong xe hơi và xe tải đã phát động một số lượng đột biến các nhóm nghiên cứu về cơ-điện tử. Xu hướng này đã được kích thích bởi nhiều yếu tố: giá vi xử lý và cảm biến hạ, các quy định chặt chẽ về khí thải xe cộ tại châu Âu và California, và mong muốn của các nhà sản xuất ô-tô về tính tiện nghi và hiệu quả cao hơn trong các sản phẩm ô-tô của họ.

Thị trường hàng xa xỉ hiện nay đang phát đạt nhất, thí dụ hãng BMW cho ra các mẫu xe cao cấp có hơn 70 bộ vi xử lý điều khiển hơn 120 động cơ siêu nhỏ. Tuy nhiên cơ điện tử sẽ tiến dần vào thị trường thông dụng trong vòng 5 năm nữa. Và với phần mềm như của Isermann, thì các hệ thống cơ-điện tử trong những loại xe mới sẽ mạnh mẽ và đáng tin cậy như các cơ cấu bằng thép.
5. Lưới tính toán (Grid Computing)
Trong thập kỷ 1980, các giao thức liên mạng đã cho phép chúng ta nối kết hai máy tính bất kỳ với nhau, và một mạng khổng lồ các mạng gọi là Internet bao trùm toàn cầu. Trong thập kỷ 1990, giao thức HTTP cho khả năng nối kết hai tài liệu bất kỳ, và một thư viện tài liệu trực tuyến khổng lồ bùng nổ trên Internet. Hiện nay, các "giao thức lưới" (grid protocols) đang phát triển nhanh chóng, có thể cho phép chúng ta liên kết hầu hết mọi thứ: các cơ sở dữ liệu, các công cụ giả lập và trực quan, thậm chí cả việc chia sẻ khả năng tính toán giữa các máy tính. Và rồi một ngày chúng ta lại thấy mình trong sự bùng nổ thông tin lớn chưa từng có.

Nhà nghiên cứu Ian Foster (I-an Phótx-tơ) của Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne (Mỹ) cho biết "Chúng ta đang bước vào một tương lai mà ở đó vị trí các tài nguyên máy tính không còn là vấn đề gì nữa". Foster và Carl Kesselman (Kan Kê-sơl-man), nhà nghiên cứu thuộc Viện tin học của trường đại học Nam California, là những người tiên phong trong khái niệm mà họ gọi là lưới tính toán, tương tự như khái niệm lưới điện. Foster và Kesselman, cùng với Steven Tuecke của Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne, đã phát triển bộ công cụ Globus Toolkit, một hệ thống triển khai các giao thức lưới hiện đã được chuẩn hóa. Những giao thức đó hứa hẹn mang lại cho máy tính gia đinh và văn phòng khả năng thâm nhập vào không gian mạng (cyberspace), tìm kiếm tài nguyên ở bất cứ đâu và thu thập lại tùy yêu cầu.

Kesselman nói "Thử tưởng tượng bạn là trưởng nhóm phản ứng khẩn cấp đang phải xử lý một vụ tràn hóa chất lớn. Bạn sẽ muốn biết những thông tin như: thành phần hóa chất, dự báo thời tiết và ảnh hưởng của thời tiết đến hình dạng lan tràn, tình trạng giao thông hiện thời và ảnh hướng tới các ngả đường sơ tán. Nếu tìm lời đáp trên Internet ngày nay thì bạn sẽ bị sa lầy vào một đống các thủ tục đăng nhập (log-in) và phần mềm không tương thích. Nhưng với lưới tính toán, điều này thật đơn giản: các giao thức lưới cung cấp các cơ chế chuẩn để tìm kiếm, truy cập và kích hoạt bất kỳ tài liệu trực tuyến nào, với tất cả tính bảo mật và xác thực cần thiết".

Nhiều máy tính lưới phân tán đang được xây dựng trên khắp thế giới, hầu hết đều dùng Globus Toolkit. Chúng sẽ có sức mạnh tính toán và phạm vi ứng dụng chưa từng có, từ trong nghiên cứu gien, vật lý hạt cho tới động đất. Lưới TeraGrid trị giá 88 triệu USD của Hội khoa học tự nhiên Mỹ sẽ là một trong các lưới lớn nhất. Khi được hoàn tất vào cuối năm nay (2003), siêu máy tính phân tán, đa năng này sẽ có thể thực hiện 21 tỷ tỷ phép tính dấu phẩy động trong một giây, trở thành một trong các hệ thống tính toán nhanh nhất Trái Đất. Và hiện tại công nghệ lưới tính toán đang được sự hỗ trợ mạnh mẽ từ những hãng công nghiệp lớn như IBM, Sun Microsystems và Microsoft. IBM, một đối tác chính trong dự án TeraGrid và một số dự án lưới tính toán khác, đang bắt đầu tiếp thị một phiên bản thương mại nâng cấp của Globus Toolkit.

Larry Smarr, giám đốc Học viện California về công nghệ thông tin và viễn thông, phát biểu rằng "Không chỉ có công trình của Foser và Kesselman về các giao thức và chuẩn (bắt đầu từ năm 1995), mà thực sự cả một làn sóng công nghệ lưới tính toán đã nổi lên". Hơn thế, Foster và Kesselman đã đóng vai trò trụ cột trong việc tạo dựng lên một cộng đồng xung quanh công nghệ lưới tính toán và trong việc ủng hộ xu hướng sát nhập với hai công nghệ khác có liên quan: kết nối điểm-điểm cùng cấp (peer-to-peer) và các dịch vụ Web. Công nghệ kết nối điểm-điểm cùng cấp tận dụng sức mạnh của những máy tính để bàn nhàn rỗi trong các bài toán lớn với giải pháp nổi tiếng của SETI@home. Các dịch vụ Web cung cấp truy cập tới những tài nguyên tính toán từ xa với những cải tiến trong giao thức siêu văn bản. Với việc trợ giúp sát nhập ba công nghệ mạnh mẽ này, Foster và Kesselman sẽ đem cuộc cách mạng lưới tính toán gần thực tế hơn nữa. Điều đó đồng nghĩa với khả năng tiếp cận khắp mọi nơi, trơn tru tới nguồn lực vô hạn của máy tính.

6. Ảnh học phân tử (Molecular Imaging)
Tại trung tâm nghiên cứu ảnh học phân tử thuộc bệnh viện đa khoa Massachusetts (Mỹ), Umar Mahmood (U-ma Ma-mút) dùng một camera số để quan sát một khối u đang lớn dần qua lớp da lưng một con chuột sống. Bằng cách dùng các phần tử đánh dấu huỳnh quang and bộ lọc chuẩn, nhà phóng xạ học thực sự nhìn thấy những ảnh hưởng của khối u ở cấp độ phân tử: các enzym phá hoại do khối u tiết ra hiển thị trên màn hình máy tính của Mahmood dưới dạng những vết đỏ, vàng, xanh. Mahmood nói, trong tương lai những "hình ảnh phân tử" như vậy có thể giúp phát hiện sớm bệnh ở người, và dẫn tới các liệu pháp hiệu quả hơn.

Ảnh học phân tử là cách gọi tắt một số kỹ thuật cho phép các nhà nghiên cứu quan sát các gien, protêin, và các phân tử hoạt động trong cơ thể, ngày nay công nghệ này đang bùng nổ, nhờ có những tiến bộ trong sinh học tế bào, tác nhân sinh hóa và kỹ thuật phân tích bằng máy tính. Các nhóm nghiên cứu khắp thế giới đang hợp sức dùng các kỹ thuật chụp ảnh quang học, nguyên tử và từ trường để nghiên cứu những tương tác phân tử đằng sau các quá trình sinh học. Không như tia X, siêu âm và một số kỹ thuật truyền thống khác chỉ giúp các bác sĩ có những thông tin giải phẫu như kích thước khối u, ảnh học phân tử có thể giúp tìm vết những nguyên nhân gây bệnh chính. Thí dụ, sự xuất hiện của một protêin lạ trong một nhóm tế bào có thể là tín hiệu bắt đầu ung thư. Mahmood đang trợ giúp để dẫn dắt các nghiên cứu nhằm đưa công nghệ này vào y học lâm sàng.

Việc phát hiện một phân tử nào đó trong các hoạt động tế bào là rất khó. Khi các nhà nghiên cứu tiêm một chất đánh dấu gắn với phân tử, vấn đề nảy sinh là phải phân biệt giữa các phần tử đánh dấu bên trong và bên ngoài. Do vậy Mahmood đã làm việc với các nhà hóa học để phát triển những "chất thăm dò thông minh" thay đổi độ sáng hay từ tính khi gặp phân tử đích. David Piwnica-Worms, giám đốc Trung tâm ảnh học phân tử tại Đại học tổng hợp Washington, St.Louis, cho biết "Đây là một bài toán lớn. Phương pháp này cho phép bạn xem những protêin và enzyme theo lựa chọn, mà không thể làm được bằng những kỹ thuật dò tìm truyền thống".

Trong một loạt các thí nghiệm khởi đầu, nhóm của Mahmood đã điều trị chuột bị ung thư với một loại thuốc ngăn chặn sản sinh một enzyme kích thích khối u lớn lên. Các nhà nghiên cứu sau đó tiêm vào chất huỳnh quang dò tìm, khi gặp enzyme đó nó sẽ phát sáng. Dưới máy quét quang học, các khối u được trị liệu sẽ phát huỳnh quang yếu hơn so với các khối u không được trị liệu. Điều này cho thấy khả năng của ảnh học phân tử trong theo dõi tiến độ điều trị theo thời gian thực, chứ không phải đợi hàng tháng trời để xem liệu khối u có co lại không. John Hoffman, giám đốc chương trình Ảnh học phân tử tại Viện Ung thư quốc gia Mỹ, nói "Mục tiêu chính là đưa ra một liệu pháp tối ưu cho từng bệnh nhân và sau đó kiểm tra, thí dụ như xem thuốc có tác dụng lên phần nào. Hơn thế, ảnh học phân tử có thể dùng để phát hiện các tín hiệu ung thư trước khi có những thay đổi về mặt giải phẫu trước hàng tháng hoặc hàng năm, loại bỏ việc các bác sĩ phẫu thuật phải cắt một mảnh mô để chẩn đoán. Mahmood nói "Tới một ngày, chúng ta có thể thay thế các mẫu thử sinh học bằng hình ảnh".

Trong phòng thí nghiệm của Mahmood, các thực nghiệm y học đang tiến hành để chụp ảnh cộng hưởng từ của mạch máu, mạch máu to ra là dấu hiệu sớm của u và các biến đổi khác. Với những kỹ thuật cao cấp hơn như trong nghiên cứu ung thư ở chuột, thì còn hai năm nữa mới có thể thử nghiệm trên người. Bức tranh tổng thể là: 10 năm nữa, ảnh học phân tử sẽ có thể thay thế các bản chụp X-quang, mẫu thử, và các kỹ thuật chẩn đoán khác. Mahmood cho rằng "Mặc dù sẽ không thể thay thế hoàn toàn phương pháp chụp ảnh truyền thống, nhưng ảnh học phân tử sẽ có ảnh hưởng sâu sắc tới nghiên cứu y tế cơ bản cũng như chế độ chăm sóc cao cấp cho bệnh nhân". Và như vậy, một lĩnh vực công nghệ sinh học mới đã nảy mầm, như một con tàu đang giong buồm ra khơi từ bến cảng ngay sát phòng thí nghiệm của Mahmood.

7. Công nghệ in nano (Nanoimprint Lithography)
Tại các phòng thí nghiệm nano trên khắp thế giới, người ta đang phát triển nhiều loại vi cảm biến, tranzito, và lade. Những thiết bị này đem đến một viễn cảnh công nghệ điện tử viễn thông rẻ tiền và siêu tốc. Nhưng để công nghệ nano vượt ra khỏi phòng thí nghiệm là một chuyện rất khó khăn, do thiếu những kỹ thuật sản xuất thích hợp. Các công cụ dùng để sản xuất hàng loạt vi chíp silicon không thể áp dụng cho công nghệ nano, còn các phương pháp đặc biệt trong PTN lại quá đắt tiền và cần nhiều thời gian mới đưa vào thực tế được. Stephen Chou (Stê-phơn Châu), kỹ sư điện tại đại học Princeton, nói "Ngay bây giờ, mọi người đều nói tới công nghệ nano nhưng khả năng thương mại hóa nó lại phụ thuộc chủ yếu vào năng lực chế tạo của chúng ta".

Ông Chou tin rằng, câu trả lời có thể nằm ở một cơ chế chỉ tinh vi hơn một chút so với kỹ thuật in thông thường. Đơn giản bằng cách dán một khuôn đúc cứng vào một vật liệu mềm, ông có thể in các chi tiết nhỏ hơn 10 nano mét. Mùa hè năm ngoái, khi trình diễn công nghệ này, Chou cho thấy ông có thể tạo các chi tiết nano trực tiếp lên silicon hay kim loại. Bằng cách quét một tia laze cực mạnh qua vật cứng, ông làm chảy bề mặt đủ thời gian để ép khuôn và in chi tiết mong muốn.

Mặc dù Chou không phải là nhà nghiên cứu đầu tiên thực hiện công nghệ in này (một số nhà khoa học còn gọi là in thạch bản mềm), thì "những màn trình diễn của ông đã đặt bàn đạp cho công nghệ sản xuất nano", như lời John Rogers, một nhà hóa học tại phòng thí nghiệm Bell của Lucent Technologies. Ông Rogers cũng cho biết "Thành công mà Chou đạt được là ở tốc độ, diện tích tạo mẫu, và những chi tiết nhỏ nhất có thể làm được. Đó là một bước tiến mang tính cách mạng". Kỹ thuật in nano có thể trở thành phương pháp sản xuất nano rẻ tiền, thuận tiện trong những sản phẩm như các bộ phận quang học trong truyền thông, chíp gien trong màn chắn chẩn đoán. Thật vậy, phòng thí nghiệm NanoOpto do Chou sáng lập tại Somerset, New Jersey, đã bắt đầu bán các bộ phận nối mạng quang học sản xuất theo công nghệ in nano. Và Chou đã dùng các chip gien có các kênh nano in lên kính để nắn dòng phân tử ADN, do vậy tăng tốc xét nghiệm gien.

Chou đang tìm cách để chứng minh rằng công nghệ in nano có thể giải quyết những thách thức lớn hơn: làm thế nào để khắc sâu các mẫu nano vào silicon phục vụ cho các thế hệ vi chíp hiệu năng cao trong tương lai. Chou cho biết kỹ thuật này cho phép số tranzito trên một lớp silicon lớn gấp 36 lần so với những công cụ in silicon thương mại. Nhưng để chế tạo các con chip đa tầng, thì phải căn lề tuyệt đối trong suốt 30 bước in. Trong quá trình này, sức nóng có thể làm méo khuôn và lớp silicon, do vậy mỗi lượt đốt nóng và in phải thực hiện rất nhanh. Gần đây, Chou cải tiến kỹ thuật đốt nóng bằng laze, làm giảm thời gian in từ 10 giây xuống còn dưới 1 micro-giây (10-3). Với kết quả này, Chou chứng minh khả năng sản xuất các chip đa tầng cơ bản của công nghệ in nano. Ông cho biết đối tượng tiếp theo sẽ là các vi xử lý và chip nhớ phức tạp. Hiện tại, PTN Nanonex, một cơ sở khác do Chou sáng lập tại Princeton - New Jersey, đang bận rộn hợp tác với các nhà chế tạo công cụ in silicon.

Các kết quả của Chou ra đời tại chính thời điểm ngành công nghiệp sản xuất chip đang tiêu tốn hàng tỷ đô-la để phát triển các kỹ thuật chế tạo mới sử dụng đủ thứ, từ tia cực tím cho tới các dòng electron. Điều này càng tôn vinh công lao của Chou, ông đã bắt tay vào công nghệ sản xuất nano từ những năm 1980, khi mà hầu hết các nhà khoa học khác còn chưa nhìn ra được triển vọng của nó. Chou tự hào phát biểu "Bây giờ thì không ai đặt câu hỏi gì thêm về khả năng chế tạo của công nghệ in nano, và mọi nghi ngờ đột nhiên biến mất !".

8. Bảo hiểm phần mềm (Software Assurance)
Treo máy tính - một sự cố như cơm bữa, và thường là do một lỗi phần mềm. Nói chung, hậu quả thì nhỏ - một lời cằn nhằn và nhấn nút khởi động lại máy. Nhưng nếu phần mềm đang chạy các hệ thống phân tán phức tạp như điều hành bay hay một thiết bị y tế, thì một lỗi nhỏ thôi cũng phải trả giá đắt, thậm chí cả sinh mạng của nhiều người. Để tránh khỏi những thảm họa đó, nữ giáo sư Nancy Lynch (Nen-xi Lin-ch) và giáo sư Stephen Garland (Stê-phơn Ga-lan) đang tạo ra những công cụ mà họ hy vọng sẽ sản xuất ra những phần mềm hầu như không có lỗi.

Cùng làm việc ở phòng thí nghiệm Khoa học Máy tính thuộc Học viện công nghệ Massachusetts (MIT), Lynch và Garland đã phát triển một ngôn ngữ máy tính và các công cụ lập trình để phát triển phần mềm mạnh mẽ hơn, hay như lời Garland nói là "để làm cho công nghiệp phần mềm giống một ngành sản xuất hơn". Lynch chỉ ra rằng, các kỹ sư công chánh làm mô hình cầu trước khi xây dựng, còn lập trình viên thường khởi đầu bằng một mục tiêu, và có thể sau một vài cuộc thảo luận, đơn giản là ngồi xuống viết code (mã nguồn). Các công cụ của Lynch và Garland cho phép lập trình viên lập mô hình, thử nghiệm và cân nhắc về phần mềm trước khi bắt tay viết mã. Đây là một hướng đi độc nhất trong số những nỗ lực gần đây của Microsoft, IBM và Sun Microsystems nhằm nâng cao chất lượng phần mềm và đơn giản hóa bản thân quá trình lập trình.

Giống như họ, Lynch và Garland xuất phát từ một khái niệm gọi là tổng quát hóa (abstraction). Ý tưởng là khởi đầu với một mô tả cấp cao về các mục tiêu của chương trình và sau đó viết ra các lệnh ngày càng cụ thể hơn mô tả các bước mà chương trình có thể thực hiện để đạt được mục tiêu và cách thức thực hiện các bước đó. Thí dụ, một hệ thống phòng tránh va chạm máy bay, thì mô tả cấp cao có thể là khi hai máy bay bay quá gần nhau thì phải hành động; thiết kế cấp thấp hơn có thể là bắt hai máy bay trao đổi thông tin để quyết định cái nào phải hạ thấp, cái nào phải bay cao lên.

Lynch và Garland đã đưa ý tưởng này tiến xa hơn nữa. Từ nhiều năm trước, nữ giáo sư Lynch đã phát triển một mô hình toán học để giúp các lập trình viên dễ dàng kiểm tra xem liệu một bộ các mô tả tổng quát có khiến một hệ phân tán ứng xử hợp lý hay không. Với mô hình này, bà và giáo sư Garland đã tạo ra một ngôn ngữ máy tính mà lập trình viên có thể dùng để viết "giả mã" mô tả những gì một chương trình cần làm. Cùng với các sinh viên của mình, giáo sư Garland cũng đã phát triển các công cụ để chứng minh rằng các mô tả trừu tượng cấp thấp hơn tương quan đúng với các mô tả cấp cao và để mô phỏng phản ứng của chương trình trước khi nó được dịch thành một ngôn ngữ lập trình cụ thể như Java. Những công cụ này định hướng người lập trình chú ý tới nhiều tình huống có thể phát hiện lỗi hơn - mà có thể kiểm tra bằng các mẫu thử phần mềm điển hình, qua đó dảm bảo phần mềm luôn làm việc trơn tru. Một khi đã thử nghiệm phần mềm xong, thì người lập trình có thể dễ dàng dịch mã giả sang một ngôn ngữ lập trình chuẩn.

Không phải tất cả các nhà khoa học máy tính đều đồng ý rằng có thể chứng minh phần mềm không có lỗi. Shari Pfleeger, nhà khoa học máy tính làm việc cho Rand ở thủ đô Washington, cho rằng "Mặc dù vậy, những phương pháp toán học như của Lynch và Garland vẫn có chỗ đứng trong thiết kế phần mềm. Chúng vẫn quan trọng cho những phần cốt lõi nhất của một hệ thống lớn, dù cho bạn có tin hay không là sẽ giải quyết được 100% vấn đề".

Trong khi một số nhóm đã bắt đầu làm việc với phần mềm của Lynch và Garand, thì hai người đang theo đuổi một hệ thống tự động sinh chương trình Java từ giả mã cấp cao. Garland nói, "Mục tiêu là cắt giảm gần hết can thiệp của con người" và "loại bỏ những lỗi chuyển dịch". Cộng sự của họ, Alex Shvartsman, nhà khoa học máy tính tại trường đại học Connecticut, cho biết "Một công cụ như vậy sẽ từng bước, chậm nhưng chắc, đưa chúng ta tới một ngày mà các hệ thống đáng tin cậy hơn nhiều so với hôm nay". Dù thế nào, chúng ta đều đánh giá cao những nỗ lực và mục tiêu của họ.
9. Đường dược liệu (Glycomics)
James Paulson (Giêm Pôn-sơn) làm việc tại Viện nghiên cứu Scripps ở La Jolla, bang California. Ông đang cầm trên tay một chai đường tổng hợp trị giá tới 15 triệu USD. Cytel, một công ty công nghệ sinh học Paulson từng điều hành, đã tổng hợp ra loại đường đó - một trong hàng ngàn chất do cơ thể người sinh ra - với hy vọng bán ra để tăng cường sức khoẻ. Mục tiêu của Cytel là chuyển loại đường đó thành một dược liệu có thể làm mềm phản ứng của hệ miễn dịch nhằm hạn chế tối tổn thương do những cơn đau tim hay phẫu thuật. Họ đã thất bại, song những nỗ lực tìm hiểu và sử dụng các loại đường trong trị liệu đã thúc đẩy một ngành khoa học mới: đường dược liệu. Và Paulson là người tiên phong phát triển các loại đường dược liệu mới có tác dụng lên nhiều loại bệnh, từ thấp khớp cho tới sự lan rộng các tế bào ung thư.

Đường có chức năng sống còn trong cơ thể, đặc biệt là trong việc điều hoà và quyết định chức năng của protêin qua một quá trình gọi là dính đường (glycosylation) trong đó các phân tử đường dính vào các phân tử protêin khác, bao gồm cả những loại protêin mới sinh. Mặc dầu vậy vai trò này thường bị xem nhẹ. Bằng cách tác động vào quá trình dính đường hay chính bản thân đường, các nhà nghiên cứu hy vọng chặn đứng quá trình sinh bệnh, tạo ra các loại thuốc mới và tăng cường các loại thuốc hiện có. Thí dụ tập đoàn công nghệ sinh học Amgen đã tăng cường loại dược phẩm bán chạy nhất của hãng (một protêin kích thích sản sinh hồng cầu gọi là enrythropoietin) bằng cách gắn thêm hai phân tử đường vào mỗi phân tử protêin. Các hãng khác như GlycoGenesys, Progenics Pharmaceuticals và Oxford Glycoscience đều có các loại đường dược liệu dùng trong xét nghiệm nhiều loại bệnh như bệnh Gaucher hay ung thư sắc tố.

Những nố lực nghiên cứu đường lâu nay vẫn bị lấp bóng bởi các nghiên cứu về gien và protêin. Nhưng trong vài thập kỷ vừa qua, các nhà nghiên cứu đã từng bước khám phá những chức năng của đường. Cuối thập kỷ 1980, Paulson và nhóm của ông đã tách một gien cho một trong các enzyme phụ trách quá trình dính đường. Sự kiện đó mở màn cho những nghiên cứu sâu hơn về những chức năng sinh dưỡng cũng như phá hoại của đường.

Đây là một nhiệm vụ phi thường. Các nhà khoa học ước tính cơ thể người có khoảng 40,000 gien và mỗi gien có thể mã hoá vài loại protêin. Các loại đường làm thay đổi một số protêin này, và các loại tế bào khác nhau liên kết với cùng một loại đường theo nhiều cách khác nhau, tạo ra nhiều loại cấu trúc nhánh, mỗi loại có một chức năng duy nhất. Theo Paulson, để khám phá hết những thứ này "quả là một ác mộng". "Để lĩnh vực này tiến bộ nhanh chóng, chúng ta phải tập hợp các chuyên gia trong nhiều ngành con bàn về vấn đề nối kết các công nghệ và chuẩn bị tiến tới một hướng nghiên cứu đường dược liệu thực sự". Trong nỗ lực đó, Paulson đã thành lập Hội đường dược liệu gồm hơn 40 nhà khoa học từ một số ngành, với kinh phí 34 triệu USD trong 5 năm do Viện y tế quốc gia Hoa Kỳ tài trợ.

Paulson nhấn mạnh rằng, dù cho nỗ lực lớn và kinh phí dồi dào của liên bang, thì hội cũng không thể nào nghiên cứu chi tiết từng loại đường trong cơ thể. Paulson nói "Chúng ta mới chỉ ăn được một phần trái táo" – vâng, nhưng thật ngọt ngào, vì đó là trái táo lớn.

10. Mật mã lượng tử (quantum cryptography)
Thế giới sống trên những bí mật. Các chính phủ, công ty và cá nhân, đấy là chưa kể đến các công ty .COM, khó lòng mà tồn tại được nếu không có sự bí mật. Nicolas Gisin (Ni-cô-la Gít-xin) , thuộc trường đại học Geneva, là người tiên phong nghiên cứu công nghệ tăng cường tính an toàn cho trao đổi thông tin điện tử. Công cụ của Gisin, mang tên mật mã lượng tử, giúp truyền thông tin theo cách mà bất kỳ kiểu nghe lén nào đều bị phát hiện. Công nghệ này dựa trên vật lý lượng tử, ứng dụng theo các góc độ nguyên tử: bất kỳ nỗ lực nào nhằm quan sát một hệ lượng tử không thể không thay đổi nó. Sau 10 năm thí nghiệm, mật mã lượng tử đang trở nên khả thi. Richard Hughes, một nhà tiên phong trong mật mã lượng tử tại Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos tại New Mexico, cho biết "Bây giờ chúng ta có thể nghĩ về mục đích sử dụng thực tế của công nghệ này".

Nhà vật lý kiêm doanh nhân Gisin sẽ là người đang gánh vác nhiệm vụ đưa công nghệ này vào thị trường. Công ty mà Gisin tách từ phòng thí nghiệm của đại học tổng hợp Geneva năm 2001, idQuantique, đã cho ra đời hệ mật mã lượng tử thương mại đầu tiên. Hệ thống bao gồm một bộ sinh số ngẫu nhiên (phải có để sinh khóa giải mã) và các thiết bị phát và phát hiện từng photon ánh sáng tạo ra tín hiệu lượng tử.

Các nhà mật mã học truyền thống tập trung phát triển các giải thuật mã hóa mạnh để giữ cho thông tin khỏi rơi vào tay người khác. Nhưng thậm chí mật mã mạnh nhất cũng thành vô dụng nếu ai đó đánh cắp được khóa. Theo Nabil Amer, giám đốc nhóm lý tin tại trung tâm nghiên cứu IBM, với mật mã lượng tử, bạn có thể chắc chắn rằng khóa giải mã là an toàn. Việc trao đổi khóa được thực hiện dưới dạng các photon có hướng phân cực sai khác ngẫu nhiên. Người gửi và người nhận hợp pháp so sánh hướng phân cực của từng photon một. Bất kỳ nỗ lực nào để trích tín hiệu đều thay đổi các hướng phân cực, mà người gửi và người nhận có cách để phát hiện ra.

Mật mã lượng tử đang đi trước thời đại của nó. Các chiến lược mã hóa phi lượng tử như các hệ mật mã khóa công khai thường dùng trong thương mại đến nay vẫn chưa bị phá. Nhưng tính bảo mật của các hệ mật mã khóa công khai phụ thuộc vào giả thiết rằng hiện nay vẫn không có các máy tính đủ nhanh để bẻ mã. Tuy nhiên, khi các máy tính ngày càng nhanh hơn, thì cơ chế bảo vệ này càng mong manh. Gisin nói "Mã hóa khóa công khai có thể tốt cho hiện tại, nhưng một ngày nào đó, một ai đó sẽ tìm ra cách phá nó. Chỉ mật mã lượng tử mới đảm bảo những thông điệp đã mã hóa gửi đi ngày nay sẽ an toàn mãi mãi".

Gisin không hề ảo tưởng về những thử thách mà ông phải đối mặt. Thí dụ, mật mã lượng tử chỉ làm việc khi trên một quãng đường, một xung nhỏ có thể đi qua không khí hay qua cáp quang mà không cần trợ lực, do quá trình khuếch đại phá hỏng thông tin mã hóa lượng tử. Nhóm của Gisin giữ kỷ lục thế giới về khoảng cách truyền là hơn 67 km bằng cáp quang từ Geneva tới Lausanne (Thụy Sỹ).

Công trình của Gisin và những nhà nghiên cứu khác có thể sẽ mở ra một kỷ nguyên mới của công nghệ thông tin lượng tử. Thật trớ trêu, người ta cũng thấy rằng các máy tính lượng tử siêu tốc một ngày nào đó sẽ cho sức mạnh để phá mật mã lượng tử, đến lúc đó thì Gisin và những nhà nghiên cứu khác lại phải hoàn thiện phương thức cất giấu thông tin bí mật của mình. Gisin dự đoán "Trong những thập kỷ tới, thương mại điện tử và chính phủ điện tử sẽ thành hiện thực chỉ khi truyền thông lượng tử đã phát triển rộng rãi". Nói cách khác, tương lai công nghệ sẽ phụ thuộc nhiều vào khoa học bảo mật.

Các ý tưởng điên rồ của nhà tự động hoá hơi bị ấm đầu

1. Thành phố yên tĩnh Xe máy ôtô chạy không tiếng động : gắn vào động cơ xe máy, ôtô thiết bị khử tiếng ồn làm việc theo nguyên lý điều khiển thích nghi tích cực để triệt tiêu tiến ồn do động cơ gây ra
2. Vườn thú không ngủ: Các con thú, chim muông, cá v.v.đều là các robot hoạt động theo chương trình hoặc được điều khiển từ xa
Quản lý và điều hành vườn thú không phải là các nhà chăn nuôi và thú y mà là các nhà tự động hoá.
3. Nhà chung cư tự túc năng lượng. ứng dụng nguyên lý áp điện và sử dụng sức nặng của các chung cư cao tầng để sản xuất năng lượng cung cấp cho toà nhà. Dân cư sống trong toà nhà này không biết hoá đơn thu tiền điện là gì.
4. Chiếu sáng sưởi ấm không dừng điện . Cô đặc ánh sáng mặt trời ở vùng xích đạo phía quả đất được chiếu sáng, dùng cáp quang vận chuyển năng lượng mặt trời cô đặc đó về các vùng đêm và vùng có vĩ độ cao để chiếu sáng và sưởi ấm. Sở Điện lực được đổi tên thành Sở ánh sáng.

sưu tầm

Lời bình : Nghe nói có rất nhiều nhà Tự động hoá ấm đầu, mong các bạn cùng sưu tầm và phát triển thêm các ý tưởng điên rồ và kỳ quặc của họ để góp vui với Tự động hoá ngày nay.

Cuộc cạnh tranh trên thị trường máy giặt

Tiêu chuẩn năng lượng
Các tiêu chuẩn mới về năng lượng máy giặt, cùng với mức độ đòi hỏi cao về chất lượng làm sạch, đang thúc ép các nhà sản xuất cạnh tranh để cho ra đời những máy giặt tiên tiến, kiểu cách, và có hiệu suất năng lượng cao.

Năm 2001, các nhà sản xuất châu Âu đã tình nguyện cam kết giảm 20% mức tiêu thụ năng lượng của các máy giặt. Loại máy giặt trục ngang tốn ít điện và nước hơn được dùng phổ biến ở châu Âu, điều này giúp bảo tồn các nguồn tài nguyên. Tiêu chuẩn của Hoa Kỳ do chính quyền Bush thông qua năm 2002 sẽ yêu cầu các máy giặt phải có hiệu suất tăng 22% vào 01-01-2004, và tiến tới 35% vào 01-01-2007.

Theo ông Joe McGuire, chủ tịch Hiệp hội các nhà sản xuất máy gia dụng Mỹ (AHAM), thì "các nhà sản xuất có đủ thời gian để phát triển một dòng sản phẩm mới đáp ứng những tiêu chuẩn trên". Với tiêu chuẩn dó, mỗi năm một gia đình Mỹ sẽ tiết kiệm được 100 USD chi phí cho giặt giũ.

Công nghệ xanh và sạch

Tại triển lãm Công nghiệp Thiết bị Nhà bếp và Nhà tắm tổ chức năm 2002 tại Orlando, Florida, LG Electronics ra mắt Intellowasher, máy giặt cửa trước màu xanh nhạt, không chổi than, không dây cu-roa. Với hệ thống truyền động trực tiếp, lực được truyền trực tiếp tới thùng giặt, làm cho máy thật mạnh mẽ và tin cậy, tối ưu tiêu thụ năng lượng và giảm thiểu rung động và tiếng ồn.

Một số công ty đã đón đầu tiêu chuẩn năm 2007. Tháng 7-2001, Ủy ban về thiết bị gia dụng Hoa Kỳ thông qua luật thuế chính sách năng lượng của năm 2001, trong đó bao gồm cả điều khoản được AHAM ủng hộ, đạo luật này sẽ đánh thuế 50 – 100 triệu USD vào các nhà sản xuất tủ lạnh và máy giặt không đạt được những tiêu chuẩn hiệu suất tối thiểu của liên bang.

Cũng theo ông McGuire, chủ tịch AHAM, "quốc hội và chính phủ Hoa Kỳ đang rất chú trọng tới việc bảo tồn nguồn năng lượng. Chìa khóa ở đây là sự kết hợp đúng giữa các quy định và động cơ kinh tế để làm cho các nhà sản xuất đáp ứng được yêu cầu khách hàng đồng thời đem lại sự tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường". "Nó sẽ là một động lực tốt để kích thích thị trường chuyển đổi".

Tất cả các máy giặt do công ty Thụy Điển Asko Cylinda AB sản xuất đều được thiết kể để đạt và vượt mức các tiêu chuẩn kể từ khi công ty giới thiệu hệ cảm biến vào năm 1999. Các máy giặt của Asko dùng các cảm biến để tính ra lượng quần áo và kiểm soát chu kỳ giặt để đạt được kết quả tối ưu với lượng tiêu thụ nước, điện và thời gian tối thiểu. Một số mô hình có chế độ khởi động trễ, cho phép người dùng khởi động máy giặt trong những thời điểm nhu cầu năng lượng thấp, thậm chí kể cả khi họ vắng nhà.

Michael Wasson, phó chủ tịch kiêm giám đốc kỹ thuật của Asko USA cho biết thị trường Mỹ đang tiếp bước những nỗ lực mạnh mẽ của châu Âu về hiệu suất năng lượng. Asko đang tiếp tục nghiên cứu để cải tiến hiệu suất điện và nước vượt tiêu chuẩn 2007.

Từ năm 1999, hãng Fisher & Paykel của New Zealand đã tuân theo tiêu chuẩn 2007. Máy giặt Ecosmart của hãng đưa ra một hệ thống tiết kiệm nước bằng cách tính ra chính xác lượng nước cần cho mỗi lần giặt. Chu kỳ quay có ba chế độ trong đó có tốc độ 1000 vòng/phút làm giảm 30% thời gian phơi khô. Ecosmart có một mô-tơ khả trình gắn với bộ khuấy qua một trục duy nhất, do vậy không có dây cu-roa hay puli hoặc bánh răng, làm tăng độ tin cậy và tuổi thọ của máy. Để giảm thiểu tác hại lên sợi vải, Ecosmart đầu tiên hòa nước với nhiệt độ thích hợp rồi mới đổ vào thùng giặt, không giống các máy giặt khác cho nước nóng và lạnh trực tiếp vào quần áo. Thực tế sử dụng cho thấy máy giặt này có tính năng giữ gìn quần áo như các máy giặt cửa trước hàng đầu, nhưng lại có tính tiện lợi và dung tích lớn của một máy giặt cửa trên.

Cửa trên hay cửa trước ?

Máy giặt "3 trong 1" của Haier American (New York) thực hiện giặt, quay và sấy khô. Nó có chức năng chạy bán tải, tự động chọn nước nóng/lạnh, và chức năng nhúng ướt để chống nhàu.

Đầu năm 2002, một cuộc điều tra của hiệp hội thiết bị gia dụng Mỹ - AHAM cho biết số lượng máy giặt cửa trên ở Mỹ giảm từ 92% xuống 89%, 24% dùng các máy có nhãn trợ giá Energy Star.

Trong khi các máy giặt cửa trước được ưa chuộng do tiết kiệm nước và hiệu quả giặt sạch cao hơn, thì các máy giặt cửa trên cũng đang phát triển những công nghệ đem lại tính năng tương tự.

Máy giặt cửa trên Kenmore Elite của Whirlpool Corporation có công nghệ giặt mới gọi là Calypso. Không cần bộ khuấy ở giữa, máy giặt không bao giờ tràn nước nên tiết kiệm nước hơn các máy giặt truyền thống. Nó có một đĩa giặt ở đáy thùng giặt, tạo ra các chuyển động dạng sóng đẩy quần áo lên xuống.

Máy giặt Duet của Whirlpool hiện tại vượt mức tiêu chuẩn 2007, tiết kiệm 68% nước và 67% điện so với máy giặt tiêu chuẩn. Nó có 4 cảm biến để đo lượng nước, độ bẩn, nhiệt độ nước và tốc độ mô-tơ để thích nghi với từng giai đoạn giặt. Máy sấy quần áo Duet có công nghệ Senseon duy trì nhiệt độ ổn định trong suốt chu kỳ sấy và liên tục cảm nhận độ ẩm còn lại trong sợi vải, không sấy quá khô. Bộ đôi máy giặt-sấy Duet còn có ngăn kéo đựng quần áo rất tiện lợi và đẹp mắt.

Công ty thiết bị gia dụng Thor, một nhà sản xuất với 94 năm tuổi đời, cho ra thế hệ máy giặt mới có hiệu suất cao hơn tiêu chuẩn 58% . Máy giặt-sấy liên hợp của Thor có chỉ sử dụng 75% điện so với máy giặt và máy sấy tách rời.

Maytag đưa ra một thiết kế mới cho tương lai: một máy hình quả trứng có truyền hình qua mạng và hệ thống âm thanh tiên tiến. Hệ thống giặt của nó có một máy quét có thể đọc chỉ dẫn giặt là và thực hiện chế độ giặt, sấy tương ứng.

Các máy giặt đời mới tiết kiệm điện nước như thế nào? International Rectifier Corp. (El Segundo, bang California) đưa ra công nghệ "quản lý năng lượng" cho các nhà sản xuất máy giặt. Công nghệ này sử dụng các chip gọi là IC năng lượng. Hầu hết các mô-tơ chuẩn hoạt động tăt hoặc bật toàn phần, mà không có khả năng thay đổi vận tốc hay mô-men. Các chip mới của International Rectifier Corp cho phép động cơ thay đổi tốc độ và phản ứng để giặt nhẹ nhàng hơn và hiệu quả hơn. Các chip này cũng có thể tăng tốc độ trong chu kỳ quay để tạo ra lực ly tâm lớn hơn. Hãng Maytag hiện đã áp dụng công nghệ chip năng lượng trong loại máy giặt Neptune của mình. Neptune có hệ thống giặt Turbo Clean tiết kiêm 40% nước, 60% điện, và có thể giặt sạch 55 loại vết bẩn thông thường. Máy sấy Neptune có điều khiển IntelliDry và màn hình cảm tác tinh thể lỏng. Maytag cho biết đây là máy sấy đầu tiên có màn hình cảm tác.

Cạnh tranh với công nghệ "ấn tượng"
Bộ đôi máy giặt-máy sấy Duet của Whirlpool là một thiết kế kiểu cách, ấn tượng từ trong ra ngoài. Khi hiệu suất năng lượng đã trở thành một tiêu chuẩn, các nhà sản xuất máy giặt lại quay sang những tính năng khác để tạo sự khác biệt trong thị trường đầy cạnh tranh này. Trong khi một số cải tiến nặng về công nghệ, thì một số khác lại nhằm tăng tính dễ dùng cho người sử dụng. Một cuộc thăm dò cho biết người dùng thường không kiểm tra túi quần áo trước khi đem giặt, do vậy đồ vật trong túi có thể làm hư máy hoặc quần áo. Từ kết quả này, Amana Appliaces đã cho ra đời một loại máy giặt và máy sấy mới với những tính năng "thân thiện với gia đình" như: lồng giặt không gỉ, chịu được va đập với vật cứng; khả năng chịu được lệch tải. Hãng còn thử nghiệm nhiều màu sắc khác nhau trên bàn điều khiển để xem màu nào bắt mắt người dùng nhất. Kết quả là gam màu sáng nhạt được ưa chuộng nhất.

Một cải tiến khác là máy giặt "Maxx for Kids" của BSH Bosch và Siemens Hausgeräte GmbH (Munich, Đức). Máy có một bảng điều khiển đầy màu sắc và theo motif đồ chơi trẻ em, máy còn có chức năng làm giảm vết nhàu.

Một cách khác để máy giặt dễ dùng hơn là đưa ra nhiều tùy chọn. Máy giặt Indesit của Merloni Elettrodomestici (Fabriano, Italy) có chức năng chọn chu kỳ giặt theo loại sợi vải để giảm vết nhàu. Các chu kỳ quay trung gian bị loại bỏ và chu kỳ xả có thêm nước để làm mềm vải. Các pha giữa các chu kỳ quay giúp sắp xếp lại đồ giặt trong thùng. Chu kỳ quay cuối cùng giảm sự tạo thành các nếp nhăn, vặn. Chức năng phân rã vết bẩn tối ưu chương trình giặt được chọn để tẩy sạch các vết bẩn.

Các máy sấy của Siemens-Electrogeräte GmbH (Munich, Đức) có một giỏ đặc biệt để đựng đồ len. Một đồ len thường mất 8 giờ để phơi khô, trong khi chỉ mất khoảng 2 giờ nếu dùng giỏ đặc biệt này. Theo công ty, không có nguy cơ quần áo bị nhiệt làm co, thậm chí giỏ đặc biệt này còn dùng cho được cho cả giầy thể thao.

Hãng Frigidaire đưa ra máy sấy Augusta có hệ thống sấy cân bằng phun hơi nóng qua mặt sau của trống, sau đó phân tán đều để tránh các điểm nóng tập trung có thể làm hỏng quần áo.

Hệ thống giặt-sấy của GE Appliances có Logic thích nghi (Adaptive Logic), gồm một loạt công nghệ thông minh dành cho các gia đình bận rộn. Sử dụng một thuật toán, hệ thống này theo dõi các thói quen giặt giũ trong nhà và điều chỉnh cấu hình mặc định để thu được hiệu quả cao nhất. Thí dụ, để tính toán chính xác hơn thời gian chu kỳ, máy giặt sẽ tính khoảng cách từ máy tới cống thoát nước, áp lực và nhiệt độ nước, kích cỡ mẻ giặt, kiểu sợi vải qua 10 mẻ giặt gần nhất và điều chỉnh theo những thông số đó. Với các chu kỳ giặt/sấy tốc độ, hệ thống có thể giặt và sấy đồ trong 30 phút, nhanh gấp rưỡi các hệ thống khác. Hệ thống sấy còn có tính năng diệt khuẩn duy nhất : diệt tới 99.9% một số loại vi khuẩn trong quần áo, tính năng này đã được Hội Vệ sinh Liên bang Mỹ công nhận.

Máy giặt-sấy liên hợp mini của công ty Equator (Hoa Kỳ) chỉ cỡ chiếc máy rửa bát, dùng điện 100V và có thể đặt vào trong một ngăn bếp hoặc đặt trên mặt bếp. Matsushita (Nhật) còn đưa ra giải pháp tiết kiệm không gian hơn: thiết bị giặt sách tay "bình bọt điện" N-BK2 của hãng được tách rời khỏi bệ chứa mô-tơ điện cùng bộ khuấy, chuyển động rung lắc giúp "bình bọt điện" giặt được gần hết mọi loại quần áo.

Với những người yêu môi trường, máy giặt không xà phòng Denkaisui của Sanyo là một phát minh tuyệt vời. Sanyo là hãng đầu tiên phát triển công nghệ này, máy dùng sóng siêu âm làm chất bẩn bong khỏi sợi vải, sau đó quá trình điện phân sinh ra ôxy kích hoạt và axít HCl để làm sạch quần áo. Với các vết bẩn cứng đầu, thì vẫn phải dùng một chút xà phòng.

Công nghệ máy giặt tương tác

Washy-Talky của Electronux là máy giặt biết nói đầu tiên trên thế giới, máy có thể nói những câu chỉ dẫn bằng tiếng Anh hoặc tiếng Hindu như "hãy đậy nắp lại", "bỏ xà phòng vào, đậy nắp và nghỉ tay" dựa trên khả năng tự động nhận biết quá trình giặt và tình trạng máy. Hiện tại mới chỉ được bán ở thị trường Ấn Độ.

Một công nghệ tương tác khác đang nổi lên là máy giặt nối mạng. Trong khi công nghệ mạng gia đình mới chỉ bắt đầu, thì nhiều công ty đã cho ra đời các máy giặt nối Internet. Hãng Haier của Trung Quốc đã tiếp thị máy giặt Internet vào thị trường châu Âu. Máy giặt Internet của Haier có thể download chương trình giặt từ Internet để cập nhật, có thể điều khiển hoặt theo dõi từ xa, khi có lỗi thì nó hiển thị cảnh báo ra màn hình.
Trịnh Hiệp

TOÀ NHÀ BIẾT SUY NGHĨ VÀ RA QUYẾT ĐỊNH

Trong tương lai, cảm biến siêu nhỏ sẽ được sử dụng trong hệ thống điều khiển toà nhà. Chúng sẽ giám sát nhiệt độ, ánh sáng; liên lạc với nhau và quyết định nên làm cái gì một cách rất thông minh.
Sẽ không lâu nữa, chân chúng ta sẽ không còn bị lạnh khi ở trong nhà vào mùa đông giá rét. Giống như một thực thể sống, ngôi nhà của chúng ta sẽ được trang bị những vi cảm biến có khả năng phát hiện những mẩu giấy vụn trên sàn nhà, hoặc lo cho bàn tay của chủ nhân không bị lạnh. Hàng ngàn bộ cảm biến nhỏ xíu được bố trí khắp nơi trong toà nhà. Giấu dưới thảm, hay lẫn với sơn trên tường, những bộ cảm biến nhỏ chỉ bằng hạt bụi này sẽ giám sát nhiệt độ, không khí hay lượng các-bon đi-ô-xít trong không khí. Sau đó chúng sẽ gửi dữ liệu tới hệ điều khiển. Và trong một tương lai xa hơn nữa, những "hạt bụi" mang trong mình công nghệ micro và nano này có cả khả năng ra quyết định, chẳng hạn như mở van giữ nhiệt hay điều khiển pin mặt trời tạo nhiệt độ cho toà nhà.
Điều dường như là viễn tưởng này lại là thực tế đối với giáo sư Osman Ahmed, kỹ sư trưởng của Building Automation thuộc Siemens Building Technology ở Buffalo Grove, Illinois. Phòng của giáo sư đang nghiên cứu ra những sản phẩm của ý tưởng trên. Trung tâm của hệ thống này là công nghệ MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems: Hệ thống vi cơ điện tử) - một khối silicon nhỏ bé có chức năng như cảm biến, bộ xử lý, bộ kích thích, và có môđun tín hiệu radio có thể liên lạc với các thiết bị khác. Như vậy, thiết bị này không những đo được điều kiện môi trường và xử lý tín hiệu mà nó còn có thể tự ra quyết định. Hiện nay, thiết bị cảm biến MEMS đầu tiên đã được thiết kế. Nó có thể làm được những việc như đo áp suất của lốp xe ô tô, truyền tín hiệu về hệ điều khiển.
Ahmed cho biết rằng lợi thế lớn nhất của cảm biến MEMS là khả năng liên lạc không dây. Ông cho biết: “Hiện nay, những hệ thống đo điều kiện toà nhà có sử dụng cảm biến và thiết bị gắn trên tường đều có 2 điểm chung đó là: có dây dẫn cấp điện và dây dẫn truyền tín hiệu tới hệ thống điều khiển”. Đây sẽ là nhân tố làm tăng chi phí lắp đặt, và khi có sự cố xảy ra sẽ tốn nhiều thời gian để tìm ra. Còn đối với cảm biến MEMS thì lại khác. Chúng không cần dây dẫn và có thể truyền tín hiệu bằng sóng tần radio. Bên cạnh nhiệm vụ ghi dữ liệu về điều kiện khí hậu, chúng còn có thể sử dụng để truyền thông tin từ chuông cứu hoả hoặc thậm chí truyền hình ảnh từ những camera MEMS mini. Tuy nhiên, để xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ từ cảm biến thì cũng cần một thế hệ máy tính tốc độ rất cao. Với sự hỗ trợ của tập đoàn Corporate Technology, Siemens đã có lời giải cho vấn đề này.
MEMS đơn khối: Một trong những mục tiêu của các nhà nghiên cứu MEMS là tạo ra loại chip MEMS đơn khối (monolithic MEMS chip) - loại chip được tạo ra từ chỉ một miếng silicon. Loại chip này sẽ mang lại rất nhiều lợi ích. Chúng có thể được sản xuất với chi phí thấp bằng việc sử dụng phương pháp bán dẫn chuẩn. Những nhà nghiên cứu hy vọng rằng những con chip này sẽ hoạt động tin cậy như những bộ vi xử lý truyền thống. Chúng có thể cảm nhận và xử lý những thay đổi của môi trường, có chức năng điều khiển và truyền thông tin.
Theo giáo sư Ahmed thì thử thách lớn nhất đối với các kỹ sư MEMS là tích hợp các linh kiện vào với nhau. Bên cạnh đó, việc bảo vệ mạch điện tử khỏi bị hỏng mà vẫn đảm bảo cho cảm biến tiếp xúc với môi trường xung quanh là một khó khăn khác nữa, vì hiện nay chưa có vỏ bọc chuẩn nào cho những thiết bị này.
Mặc dù hiện nay chưa có loại chip như các nhà nghiên cứu mong muốn, nhưng thay vào đó họ đã chế tạo ra một vi hệ thống tích hợp một con chip MEMS, môđum không dây, bộ vi xử lý và thiết bị quản lý điện năng. Lợi ích của hệ thống này là nó có thể được sản xuất sử dụng phương pháp bán dẫn chuẩn. Siemens Building Technology hiện nay đang sử dụng hệ MEMS kích cỡ 1 centimét vuông tích hợp đa linh kiện của Siemens Corporate Technology trong một dự án phối hợp với trường ĐH Florida. Trong dự án này, cảm biến được sử dụng để giám sát những ngôi nhà rất nhỏ (như lồng chuột). Hệ MEMS này gồm một miếng silicon tích hợp các linh kiện như cảm biến khí gas và giám sát không khí. Các nhà nghiên cứu đang có kế hoạch mini hoá và tăng mức độ dễ sử dụng của thiết bị này trước khi tung ra thị trường. Họ hy vọng có thể giảm giá thành và bổ sung khả năng giao tiếp không dây cho thiết bị.

Công nghệ phục vụ gia đình

Dưới đây là một số thiết bị công nghệ giúp cho ngôi nhà của bạn hiện đại, tiện lợi hơn. Chúng giúp bạn có cuộc sống thú vị hơn

Khóa không cần chìa
Bạn vẫn có thói quen giấu chìa khóa dưới thảm chùi chân hay dưới chậu cây cảnh ngoài cửa? Không nên ‘đánh bạc’ với căn nhà của bạn theo những cách này. Thay vào đó, bạn có thể xem xét giải pháp với Touchpad Lockset. Đây là một loại khóa nút điện tử không cần dùng chìa. Touchpad Lockset cho phép bạn khóa và mở cửa sử dụng bất kỳ mã an toàn nào bạn chọn. Với kiểu khóa này bạn có thể yên tâm ra khỏi nhà, loại bỏ cảm giác lo lắng mất hoặc quên chìa khóa.
Thiết lập mã rất đơn giản. Ban chọn bất kỳ mã nào bạn muốn từ 2 đến 8 số. Touchpad Lockset chấp nhận 6 mã khác nhau, và nếu muốn bạn có thể thêm và xóa kiểu mã mà bạn không muốn.
Nếu có ai cố gắng đột nhập vào nhà bạn. Sau 4 lần nhập sai mã, Touchpad Lockset sẽ phát ra hồi chuông cảnh báo. Ngoài ra, Touchpad Lockset còn có thể phát quang khi đêm xuống.
Giá của loại khóa điện tử này là: 124,99 USD.

Thiết bị cảnh báo không dây từ xa
Bạn đang bận rộn trong nhà bếp, nhà đóng kín mít cửa, và bạn lo lắng nếu có bạn thân hoặc ai đó đến thì có thể họ sẽ ra về vì nghĩ bạn vắng nhà? Hãy để thiết bị cảnh báo không dây từ xa quẳng gánh lo này đi hộ bạn. Hệ thống này phát hiện và báo cho bạn biết bằng bộ nhận đặt trong nhà nếu có người hay xe tiến gần đến nhà bạn. Việc duy nhất bạn phải làm là đặt cảm biến gàn vị trí cần phát hiện như cổng, gara, cửa ra vào... Khi cảm biến phát hiện thấy có vật chuyển động (người và xe...) nó sẽ truyền tín hiệu tới bộ nhận và bộ nhận sẽ phát ra một âm điệu để thông báo.
Thông thường thiết bị này gồm 1 cảm biến và một bộ nhận. Nhưng nếu bạn muốn có thể bổ sung thêm 3 cảm biến khác tích hợp vào cùng một bộ nhận, cho phép bạn giám sát 4 điểm khác nhau cùng lúc. Mỗi điểm cảm biến sẽ cho một âm điệu khác nhau.
Một số đặc điểm khác của thiết bị cảnh báo không dây từ xa:
- Cảm biến cảm nhận được ở khoảng cách 9m và truyền tín hiệu ở khoảng cách 360m;
- Phát hiện người và xe cộ nhưng bỏ qua vật nuôi;
- Cảm biến có lớp vỏ chống nước, không bị ảnh hưởng bởi thời tiết;
- Công nghệ vi xử lý mã nên tránh được tình trạng báo nhầm. Bộ cảm nhận chỉ phản ứng lại với tín hiệu được lập trình sẵn;
- Một cảm biến có thể liên lạc với nhiều bộ nhận trong mạng lớn hơn.
Giá của thiết bị này là: 79,99 USD

Cửa điện từ cho riêng mèo nhà bạn
Nếu bạn không muốn những con mèo lạ vào nhà mà không ‘xin phép’, thì loại cửa này là lựa chọn mà bạn đang tìm. Khi bạn chọn loại cửa này, thì mèo nhà bạn sẽ được đeo một chiếc khóa từ trên cổ. Cánh cửa được trang bị một thiết bị cảm nhận điện từ phát ra từ chiếc khóa trên cổ mèo. Khi phát hiện thấy có điện từ, cửa sẽ tự động mở và mèo nhà bạn có thể dễ dàng chui qua nắp đậy. Với những chú mèo không có thiết bị này sẽ bị ngăn lại và đứng chờ ngoài cửa. Có 3 chế độ thiết lập cho bạn lựa chọn, như để ở chế độ chỉ để cho mèo vào mà không ra được hay chỉ ra được mà không vào được, tùy thuộc vào bạn.
Giá của thiết bị này là: 69,99 USD.


Khay cấp thức ăn tự động cho vật yêu
Nếu bạn và gia đình thường xuyên phải vắng nhà, thì khả năng những con vật yêu trong nhà bạn bị bỏ đói là rất cao. Nhưng bạn hãy yên tâm, hãy để nỗi lo này cho thiết bị tự động cấp thức ăn và nước uống cho vật cưng Autopetfeeder và Autopet Oasis.
Autopetfeeder là thiết bị cấp thức ăn phải bảo trì rất ít. Bạn chỉ cần đổ đầy thức ăn vào bình chứa, Autopetfeeder sẽ tự động phân phối thức ăn cho chó hoặc mèo nhà bạn vào bất cứ thời gian nào trong ngày. Được thiết kế dành cho chó hoặc mèo, thiết bị này có thể lập trình để phân phối thức ăn 8 lần trong ngày, 7 ngày trong tuần và 365 ngày trong năm. Một thiết bị trộn bên trong bình sẽ làm cho thức ăn trong bình không bị vón cục hay dính vào nhau. Bình chứa thức ăn làm bằng vật liệu dễ làm sạch. Autopetfeeder có bộ định thời khả trình có nguồn cấp tích hợp sẵn.
Bên cạnh Autopetfeeder còn có Autopet Oasis giúp cho vật yêu nhà bạn không bao giờ bị khát nước. Thiết bị này có bộ lọc 8 tầng, do vậy nước cung cấp cho vật yêu luôn là nước sạch, đảm bảo vệ sinh.
Giờ đây, với 2 thiết bị này, bạn có thể yên tâm để con vật yêu của bạn ở nhà trong khi bạn vắng nhà trong thời gian dài.
Giá của 2 thiết bị này là: 199,9USD. Bạn có thể mua từng thiết bị riêng rẽ.

Nghe nhạc trong nhà tắm
Hãy tận dụng thời gian và thư giãn trong nhà tắm với Sony Shower CD Player and Radio. Thiết bị này giúp bạn vừa tắm vừa nghe tin tức, thông tin về dự báo thời tiết hay nghe những giai điệu mà bạn ưa thích. Dù có kích cỡ rất nhỏ gọn, nhưng chất lượng âm thanh của thiết bị không thua kém những thiết bị thông thường. Dù ban có đang trong nhà tắm hay ở đâu, căn phòng tắm của bạn sẽ tràn đầy những âm thanh làm cho bạn thư thái hơn. Một chiếc đồng hồ số nhỏ với màn hình độ phân giải cao gắn với thiết bị cho bạn biết thời gian và thông tin về sóng tần. Có nhiều kênh sóng tần cho bạn lựa chọn như: AM, FM hay chạy CD.
Sony Shower CD Player and Radio có thể chạy 15 tiếng liên tục nhờ vào nguồn pin 4 “C”.

Điều khiển căn hộ bằng giọng nói từ mọi nơi
Bạn hãy dùng giọng nói của mình và ra lệnh cho Tell HAL từ bất kỳ chiếc điện thoại nào trên thế giới, và nó sẽ bật/tắt điện, các thiết bị gia dụng hay bất kỳ thiết bị điện nào bạn muốn. Công việc được thực hiện như do chính tay bạn thực hiện. Tất nhiên, bạn vẫn có thể điều khiển các thiết bị bằng Tell HAL trong khi bạn ở nhà bằng microphone PC hay bất kỳ chiếc điện thoại nào trong nhà. Tell HAL tận dụng đường dây dẫn điện thoại trong nhà bạn, và việc lắp đặt rất dễ dàng hơn bao giờ hết với HALdeluxe, một gói điều khiển tự động hóa bằng giọng nói.
Đọc email giúp bạn, dù bạn đang ở đâu
Những tính năng của HALdeluxe không dừng lại ở đấy. Thiết bị này còn có thể đọc email giúp bạn, dù bạn đang ở đâu. Nếu bạn muốn cập nhật thông tin, bạn có thể ra lệnh cho thiết bị cập nhật tin tức, giá cả thị trường chứng khoán, thông tin dự báo thời tiết, kết quả bóng đá, lịch phát sóng chương trình TV...
Gọi và trả lời điện thoại
HALdeluxe còn có chức năng trả lời điện thoại. Nó hỗ trợ 10 kiểu hộp thư thanh, và nếu bạn đăng ký dịch vụ gọi ID, nó có thể thông báo tên và/hoặc số của người gọi cho bạn. Bạn cũng có thể ra lệnh cho HALdeluxe gọi bất kỳ người nào bạn muốn (có trong danh sách điện thoại của bạn) chỉ cần nói tên người ấy.
HALdeluxe gồm có một đầu đọc PC Powerline CD-ROM, môđun đèn, và modem HAL Voice. Nó cần một Pentium 266MHz, RAM 64MB, bộ Windows 98/2000/ME hoặc cao hơn, phần cứng có dung lượng 80 MB, một cổng nối tiếp và đường kết nối Internet.

Hệ thống an ninh không dây SecureLinc II

Thông thường thì mọi hệ thống bảo vệ tòa nhà đều là hệ thống có dây dẫn và cần nhiều thời gian để lắp đặt. Những hệ thống như vậy có thể sẽ dần bị thay thế bởi những hệ thống không dây như hệ thống an ninh không dây SecureLinc II của Smarthome. Không dây dẫn phức tạp, không nối dây. Chỉ việc thiết lập thiết bị chính, lắp đặt các cảm biến không dây vào những nơi bạn muốn và hệ thống của bạn đã sẵn sàng để lập trình.
Công việc lập trình cũng rất đơn giản, sử dụng những nút màu đen to và màn hình LCD. Hệ thống SecureLinc II hỗ trợ 29 vùng không dây và một vùng nối dây. Những chức năng khác bao gồm báo động bằng còi, và trả lời bằng giọng nói (có thể là của bạn nếu muốn).
Khi nhận được tín hiệu từ một trong những cảm biến không dây, hệ thống vang lên một hồi còi báo động 85 dB không những có tác dụng báo cho thành viên trong gia đình mà còn là sự cảnh cao đối với kẻ đột nhập. Ngoài ra, bạn có thể lập trình hệ thống gọi (bằng giọng nói của bạn) tới bất kỳ số điện thoại nào (như của bạn bè, hàng xóm, cơ quan, điện thoại di động của bạn...). Hệ thống này không cần đường dây điện thoại riêng. Ngoài những âm thanh cảnh báo, hệ thống còn phát ra những âm thanh không giống trong những tình huống cảnh báo. Chẳng hạn như, nếu bạn muốn biết liệu con bạn đã đi học về chưa. Bạn lập trình cho hệ thống, và nó sẽ nhắc bạn qua điện thoại nếu con bạn đã về nhà an toàn.
Hệ thống có thể kiểm tra trạng thái các thiết bị ánh sáng, lập trình lại chức năng an ninh, và thậm chí điều khiển các thiết bị gia dụng và ánh sáng từ mọi nơi, mọi lúc. Dù đang làm việc hay đang đi du lịch, bạn vẫn có thể dễ dàng truy cập SecureLinc II bằng điện thoại di động hay điện thoại bàn. Vào mùa hè năm nay, bạn có thể truy cập truy cập SecureLinc II thông qua SMS, email.

NGÀNH TỰ ĐỘNG HOÁ CÓ THỂ ĐÓNG VAI TRÒ CHỦ ĐẠO
TRONG VIỆC ĐÀO TẠO TỔNG CÔNG TRÌNH SƯ

GS. TSKH. Nguyễn Thiện Phúc
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội


Tóm tắt: Trong bài đề xuất phương thức đào tạo tổng công trình sư trên cơ sở phân tích nhu cầu, cách thức đào tạo, vai trò chủ đạo của ngành tự động hoá và phác thảo các môn học chủ yếu.

1. Giới thiệu chung về nhu cầu đào tạo tổng công trình sư

Trong báo cáo này chúng ta gọi “tổng công trình sư” là những cán bộ làm công tác kỹ thuật hoặc quản lý có kiến thức tổng hợp hệ thống, có chuyên môn sâu về một ngành và có tầm am hiểu rộng các lĩnh vực có liên quan, có năng lực quản lý điều hành một hệ thống kinh tế - kỹ thuật cụ thể. Tuỳ theo mức độ to lớn và phức tạp của hệ thống đó mà đòi hỏi trình độ của loại cán bộ này. Trong thực tế hoạt động kinh tế - xã hội ở ta hiện nay đang rất cần nhiều tổng công trình sư có thể đảm nhiệm được công trình lớn, tương ứng như công việc của kỹ sư trưởng, hoặc tổng công trình sư v.v.Và cũng không ít người đã đáp ứng được những công việc như thế.
Ở nhiều nước hầu như cũng không có hệ đào tạo chính quy loại tổng công trình sư như thế. Họ thường tự rèn luyện và tích luỹ qua thực tế công tác trong nhiều năm.Tất nhiên nếu được đào tạo có bài bản một cách chủ động thì chắc chắn là sẽ trưởng thành nhanh hơn, toàn diện hơn. Trong thực tế ít có khả năng nhờ được nước ngoài đào tạo giúp tổng công trình sư cho mình. Sau “sự kiện” Tổng công ty lắp máy Việt Nam bước đầu thành công trong việc nhận tổng thầu một số công trình lớn, không ít các công ty nước ngoài gièm pha rằng chúng ta không thể làm được. Điều này, có thể là do đụng chạm đến lợi ích quá lớn mà họ thu được từ vị trí tổng thầu cho nên họ sẽ tìm mọi cách khống chế. Lâu nay các công ty trong nước chỉ nhận được công việc xây lắp, chiếm khoảng 20% tổng giá trị công trình.
Trong bài này tính khả thi của dự án đào tạo tổng công trình sư ở ta sẽ được phân tích toàn diện với cách nhìn thoáng hơn, rằng đây không phải đơn thuần là một bậc học để lên lương, tăng chức mà là để triển khai một “mặt trận” kinh tế - xã hội mới nên nó phải được đặt dưới sự chỉ đạo của Nhà nước.

2. Cách thức đào tạo

Chúng ta đã có nhiều quy chế về các cấp đào tạo sau đại học. Mỗi quy chế nói chung đều có mặt tích cực nhưng cũng không ít các khía cạnh hạn chế, nhất là đối với các quy chế đã hơi cũ. Một trong những hạn chế là khả năng đáp ứng nhanh các nhu cầu mới. Tuy nhiên, như đã nói ở trên, đào tạo tổng công trình sư không quá quan trọng hoá việc cấp bằng, nhưng phải đòi hỏi đáp ứng được yêu cầu đảm nhiệm các trọng trách được giao, nên phải xem như một dạng đào tạo đặc cách.
Như vậy, đối với loại hình đào tạo này, “sản phẩm đầu ra” đã được xác định. Khi đã cụ thể hoá được “đầu ra” thì suy ngược lại, các bước của quá trình đào tạo cũng đã hiện rõ và sự thành công gần như được đảm bảo. Số lượng tổng công trình sư, cho mỗi chuyên ngành công nghiệp, không phải là nhiều nhưng đòi hỏi chất lượng thì phải cao ở một vài mức độ khác nhau. Có thể coi đây là hình thức đào tạo theo kiểu “may đo” (made in tailor).
Chất lượng đào tạo tổng công trình sư là tiêu chí rất quan trọng và có ảnh hưởng lớn đến mảng công việc họ phụ trách. Bởi vậy việc đánh giá hiệu quả của công tác đào tạo này phải tính tới toàn cục hệ thống mà mảng công việc được phụ trách chi phối đến.
Chất lượng đào tạo lại phụ thuộc vào đội ngũ giáo viên. Đội ngũ này phải bao gồm cả 2 dạng: cán bộ có kinh nghiệm thực tế chỉ đạo, quản lý các công trình cụ thể và cán bộ có kiến thức tổng hợp hệ thống, có khả năng cập nhật thông tin về chuyên ngành. ở nước ta hiện nay các cán bộ dạng thứ hai thường ở các trường Đại học và các Viện nghiên cứu, còn các cán bộ dạng thứ nhất thường ở các công trình sản xuất. Tuy nhiên cũng không ít trường hợp cả 2 dạng cán bộ đó được thể hiện trong một con người cụ thể. Quá trình nghiên cứu khoa học, chuyển giao công nghệ và tham gia trực tiếp các hội đồng đánh giá, các ban xây dựng kế hoạch, chiến lược chuyên ngành và nhất là quá trình tự học tập, đã giúp họ kể cả ở cơ sở nghiên cứu, giảng dạy hoặc sản xuất, ngày càng trưởng thành. Chính họ đã lớn lên cùng với các chuyên ngành công nghiệp của Đất nước kể từ những ngày còn trứng nước. Thế nhưng hầu hết họ đã hoặc cũng chẳng còn bao lâu nữa sẽ về hưu. Trong lúc tầng lớp kế cận lại chưa được chủ động đào tạo để tiếp cận với những công trình lớn.
Chúng ta đã có những bài học rút ra từ những năm đầu 60 khi bắt đầu xây dựng ngành đại học, có thể gọi là thời kỳ “vừa dạy vừa học” nhưng đã đem lại thành công rất lớn. Tinh thần vươn lên đầy hào khí đó là do biết phát huy cách làm của cha ông chúng ta sau mỗi chiến dịch lớn trong chiến tranh đều đúc kết thành những bài học cho những bước tiếp theo. Biết học trong những bước đi của quá khứ là dấu hiệu thành công trong những bước đi của tương lai.
Các chuyên ngành chủ đạo trong nền công nghiệp nước nhà đều có lịch sử phát triển của mình, được đầu tư trong thời kỳ bao cấp và được hiện đại hóa trong thời kỳ mở cửa, thậm chí có những cơ sở liên doanh hoặc 100% vốn nước ngoài gắn bó với trình độ hiện đại nhất của quốc tế như một bộ phận không tách rời của công ty mẹ. Các cán bộ kỹ thuật chủ chốt ở đây đã làm chủ được các loại hình công nghệ của chuyên ngành, đã vận hành hệ thống theo các phương thức quản lý tiến tiến, đã tiếp cận với các đầu mối trên thế giới liên quan đến hệ thống vật tư, thiết bị chuyên ngành. Qua từng thời kỳ cũng có nhiều tài liệu kỹ thuật đánh giá mức hoàn thành và hiệu quả công việc làm được của những cơ sở đó, nhưng chưa có những bộ tài liệu tổng kết về loại hình công nghệ, về hệ thống thiết bị, về hiệu quả đầu tư, về các mối quan hệ trong hệ thống chuyên ngành với thị trường thế giới v.v. Bởi vậy, tuy đã nắm trong tay nhiều cơ sở sản xuất thuộc chuyên ngành, nhưng vị tất đã có khả năng nhận tổng thầu một cơ sở mới cùng loại hình công nghệ tương tự.
Với cách nhìn tổng hợp hệ thống và phân tích toàn diện trong ánh sáng của các nguồn thông tin hiện đại của thế giới, mà ngày nay không quá khó khăn để tìm kiếm được, chắc chắn những bô tài liệu tổng kết chuyên ngành nói trên sẽ là rất bổ ích, ít ra là cho công tác đào tạo tổng công trình sư về chuyên ngành đang đề cập tới. Phương pháp này tương tự cách học phân tích tình huống (case study) được áp dụng rất hiệu quả trong đào tạo ở nhiều nước phương tây.
Một phương thức chúng ta hay dùng là tham quan khảo sát ở nước ngoài. Đó là việc rất cần duy trì và phát triển. Tuy nhiên hiệu quả của những chuyến khảo sát đó trước hết phụ thuộc vào kiến thức được chuẩn bị trước khi ra nước ngoài.

3. Vai trò chủ đạo của ngành tự động hoá

Ngày nay, hầu như trong bất cứ ngành kinh tế kỹ thuật nào nhất là các ngành công nghiệp, ở đâu cũng áp dụng kỹ thuật tự động hoá và vì thế đã làm thay đổi diện mạo nhiều ngành sản xuất, dịch vụ. Đã xuất hiện những nhà máy không có người, văn phòng không có giấy, cuộc chiến không có lính, rồi đến những thuật ngữ máy thông minh, thiết bị thông minh v.v.
Tự động hoá có mặt từ khâu thiết kế đến khâu đóng gói sản phẩm trong dây chuyền sản xuất. Tự động thiết kế CAD không chỉ cần thiết kế sản phẩm mà còn dùng trong mọi việc mô phỏng tính toán, phân tích so sánh. Bộ chương trình máy tính phục vụ nhà thầu EPC (Engineering, Procurement, Construction) sẽ đề cập ở phần sau, cũng là một loại chương trình CAD. Ngày nay người ta rất quan tâm đến một dạng phát triển CAD. Đó là CAE (Computer Aided Engineering) để phân tích kỹ thuật ngay trong giai đoạn thiết kế và tìm lời giải hợp lý nhất. Ví dụ, khi thiết kế khuôn ép nhựa, bên cạnh việc tạo dáng hình học chính xác, còn cần phải mô phỏng để phân tích quá trình sẽ sẩy ra trong khi phun ép nhựa nóng. Từ đó có thể chọn phương án liên quan đến đầu phun, đến độ co ngót v.v. để sản phẩm sẽ không bị biến dạng, cong vênh sau khi ép xong. Một dạng phát triển nữa của CAD là công nghệ tạo mẫu nhanh RPT (Rapid Prototyping Technology). Theo công nghệ này các thông tin về sản phẩm được thiết kế trên máy tính được chuyển trực tiếp sang thiết bị RPT để tạo ngay ra mẫu vật 3 chiều. Vì thế người ta còn gọi đây là máy in 3D (Three Dimetions Printer).
Như vậy chỉ riêng một vấn đề nhỏ của kỹ thuật tự động hoá, CAD, đã có thể làm thay đổi nhiều quá trình sản xuất. Khi mới ra đời CAD đã được một cơ quan khoa học của Hoa Kỳ đánh giá như một công nghệ mới “làm tăng năng suất lên gấp bội mà chưa công nghệ nào đạt tới”, đồng thời dẫn ra ví dụ minh hoạ về việc rút ngắn thời gian thiết kế một chiếc máy bay từ 1,5 năm với hơn 1 ngàn kỹ sư rút xuống vài tuần với một nhóm nhỏ kỹ sư. Ngày nay CAD vẫn trên đà phát triển mới.
Một vấn đề nữa là dùng máy tính trực tiếp điều khiển từng thiết bị, rồi đến các dây chuyền sản xuất, cả quản lý công nghệ đến quản lý toàn bộ hệ thống sản xuất, CIM (Computer Integrated Manufacturing). Từ việc điều khiển số NC (Numerical Control), điều khiển bằng máy tính CNC (Computer Numerical Control) cho đến việc ứng dụng các “máy tính nhúng” trong các bộ điều khiển các thiết bị, là một bước đường dài của sự phát triển làm tăng sự ổn định và hiệu quả sử dụng lên rõ rệt.
Một trong những đặc trưng của trình độ tự động hoá hiện đại là mức độ xử lý thông minh trong các tình huống sẩy ra ở quá trình cần có những sensor tinh xảo. Ngày nay trên cơ sở những thành tựu của hệ thống tích hợp khoa học Micro và Nano (Micro Nanoscience Integrated Systems) nhiều tổ hợp các sensors tạo ra các cụm cảm biến đa năng, cho phép nhanh chóng nhân thức môi trường và tình huống từ nhiều thông tin đồng thời.
Vài nét đặc trưng của ngành tự động hoá hiện đại vừa điểm qua càng tô đậm vai trò chủ đạo của ngành tự động hoá trong nền kinh tế kỹ thuật.
Ngày nay nhiều người đã thừa nhận rằng nói đến công nghiệp hoá, hiện đại hoá không thể không nói đến tự động hoá. “Linh hoạt hoá” là một tiêu chí quan trọng để đánh giá hệ thống tổ chức sản xuất đáp ứng yêu cầu cạnh tranh khốc liệt trên thị trường. Những bước đi từ “số hoá” đến “máy tính hoá” hệ thống sản xuất, dịch vụ ngày càng thực hiện con đường “mềm hoá”, “linh hoạt hoá” để thích nghi với thị trường biến động. Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing Systems) trở thành biểu tượng cho nền sản xuất hiện đại. Hệ thống sản xuất tích hợp với máy tính CIM (Computer Integrated Manufacturing) trở thành cốt lõi cho hệ thống quản lý công nghệ và kinh tế của doanh nghiệp. Như vậy, càng ngày tự động hoá càng nổi lên với vai trò chủ đạo, dẫn dắt nhiều lĩnh vực kinh tế kỹ thuật.
Bản thân tự động hoá là một liên ngành. Nó không thuộc một ngành kinh tế kỹ thuật riêng biệt nào, nhưng lại có mặt ở hầu hết các ngành kinh tế kỹ thuật. Nếu hình ảnh máy tính “nhúng” (embeded) trong từng thiết bị và trong cả doanh nghiệp hiện đại là một hình ảnh đẹp đã phổ biến khắp nơi thì có thể nói đến ngày nay tự động hoá đã “nhúng” trong hầu hết các ngành kinh tế kỹ thuật.
Tự động hoá là cầu nối để công nghệ thông tin bước vào được trong từng thiết bị công nghiệp và dân dụng, trong dây chuyền sản xuất, trong công tác dịch vụ, trong quản lý hành chính v.v.
Hiện thực được việc tự động hoá cho hệ thống thiết bị, cho dây chuyền sản xuất nào đó là phải am hiểu quy trình công nghệ cụ thể, phải nhận biết được các thông số của quá trình để đặt đúng chỗ, đúng lúc các loại sensors hợp lý, phải điều khiển được từng thiết bị và cả hệ thống, không những là hệ thống quản lý công nghệ mà cả hệ thống quản lý sản xuất.
Tóm lại “tự động hoá” có mặt ở hầu hết các ngành kinh tế kỹ thuật, có vị trí chủ đạo trong sự phát triển của các ngành đó và có thể nói một cách hình ảnh là “tự động hoá” đã “nhúng” phổ biến trong quản lý công nghệ, quản lý sản xuất và quản lý hành chính. “Tự động hoá” là cầu nối để các thành tựu của công nghệ thông tin biến thành hiện thực trong sản xuất và đời sống xã hội. “Tự động hoá” phải am hiểu từng ngóc ngách đến toàn thể quá trình công nghệ. “Tự động hoá” phải tiếp cận từ hệ thống toàn cục đến từng chi tiết cụ thể của vấn đề mà nó đang hiện thực.
Vì những lẽ nói trên chúng ta hoàn toàn có thể giao cho ngành tự động hoá vai trò chủ đạo trong việc đào tạo tổng công trình sư cho các công trình kinh tế kỹ thuật.

4. Các nội dung chủ yếu cần học

Kéo dài trong khoảng 18 tháng quá trình học bao gồm 3 phần nội dung: Phần học chung; Phần học chuyên ngành; Phần khảo sát thực tế và viết đồ án tốt nghiệp.
Các bài giảng cho phần học chuyên ngành được xây dựng từ những kết quả của các đề tài nghiên cứu khoa học trên cơ sở phân tích, tổng hợp các công trình chuyên ngành trước đây và được soi sáng bằng nguồn thông tin cập nhật với dòng tư duy đổi mới hệ thống. Phần học chuyên ngành là phần chủ yếu của chương trình đào tạo.
Học xong phần chuyên ngành người học nên được bố trí đi thực tập, khảo sát ở trong và ngoài nước, trong phạm vi chuyên ngành học. Đồ án tốt nghiệp nên trực tiếp là bản phác thảo một dự án mà người học sau khi tốt nghiệp sẽ đảm nhiệm.
Phần học chung có thể học theo lớp nhóm ngành. Nên đào tạo những chuyên ngành nào, là do “đặt hàng” của Bộ kế hoạch đầu tư để phục vụ triển khai kế hoạch đã duyệt, cần có những hạng mục công trình gì trong thời gian tới.
Việc học ngoại ngữ và sử dụng máy vi tính nên xem chỉ là nội dung bổ túc (nếu cần). Như vậy về 2 lĩnh vực này yêu cầu được trang bị trước khi vào học với yêu cầu sử dụng tương đối thành thạo ngoại ngữ khi đọc sách và giao tiếp được khi làm việc với đối tác nước ngoài, đồng thời sử dụng tốt máy tính nối mạng.
Dưới đây giới thiệu một số môn trong phần học chung. Các môn học này xây dựng trên cơ sở lý thuyết hệ thống, kỹ thuật định lượng và khoa học kinh tế - xã hội. Ví dụ như:
* Kỹ thuật tổ chức công ty (Techniques of Organization of Companies).
* Công nghiệp hoá và quản lý sản xuất (Industrialisation and Management of Production).
* Quản lý công nghệ và đổi mới (Management of Technology and of Inovation).
* Quản lý năng suất và chất lượng trong thời đại công nghệ (Managing Productivity and Quality in the Technological Age).
* Công nghệ sản xuất tiên tiến (Advanced Manufacturing Technologies).
* Quản lý dự án (Project Management).
* Ứng dụng máy tính trong kỹ thuật công nghiệp (Computer Applications in Industrial Engineering)
* Hệ thống thiết bị tự động hoá sản xuất (Systems of Equipment for Automation in Manufacturing)
* Hệ thống đo báo công nghiệp (Industrial Measuring and Information System)
* Người máy công nghiệp và hệ thống sản xuất linh hoạt (Industrial Robots and Flexible Manufacturing Systems)
* Hệ thống sản xuất dùng máy tính (Computer Integrated Manufacturing Systems)
Có những vấn đề cần đi sâu nghiên cứu như CIM và EPC v.v.
CIM (Computer Integrated Manufacturing) là hệ thống sản xuất tích hợp dùng máy tính. CIM là một phương thức tiếp cận để điều khiển và vận hành một công ty. Đó là sự tích hợp các hoạt động kinh doanh và sản xuất có sử dụng hệ thống máy tính và truyền thông.
EPC (Engineering Procurement Construction) gồm 3 công đoạn của tổng thầu: thiết kế (E), mua sắm (P) và xây lắp (C). Nhà thầu EPC là nhà thầu làm trọn gói, từ thiết kế, cấp hàng đến xây lắp, theo kiểu “chìa khoá trao tay”. Nhà thầu EPC tự làm một số công việc và ký các hợp đồng đối với các công việc còn lại. Có những chương trình máy tính đồ sộ giúp nhà thầu EPC quản lý toàn bộ dự án từ đầu đến lúc bàn giao cho chủ đầu tư.
Các nội dung học tập nói trên cũng mới chỉ là sơ bộ, còn việc quyết định chọn lựa nội dung các môn học phải là kết quả của một số đề tài nghiên cứu xây dựng bộ tài liệu tổng kết kỹ thuật chuyên ngành đã nói ở trên. Cho nên công việc đầu tiên cần làm ngay là hình thành một chương trình hoặc đề tài độc lập của Nhà nước hay của Bộ để nghiên cứu xây dựng bộ tài liệu tổng kết kỹ thuật chuyên ngành. Mỗi chuyên ngành là một đề tài nhánh sẽ tập hợp cả 2 dạng cán bộ lâu năm nói trên. Sản phẩm của đề tài nhánh ít ra là bộ tài liệu tổng kết và các bài giảng kèm theo. Phần bài giảng học chung thì do trực tiếp đề tài lớn đảm nhiệm.

5. Kết luận

Dự án đề xuất “phương thức đào tạo tổng công trình sư” nói trên có thể đem lại những ưu điểm sau:
- Đáp ứng nhu cầu “làm chủ” trong các công trình lớn của đất nước, và chính điều đó sẽ đem lại lợi ích rất lớn về kinh tế. Khi đó, có nhiều đơn vị có khả năng làm tổng thầu, thay vì cho việc phổ biến hiện nay là chỉ có thể làm phụ việc cho nước ngoài trên đất nước của mình.
- Dựng lại một đội ngũ cán bộ bao gồm từ những cán bộ trẻ kế thừa đến những cán bộ quản lý kỹ thuật, cán bộ nghiên cứu khoa học cán bộ giảng dạy đại học có nhiều năm kinh nghiệm còn rất tâm huyết với ngành nghề mà họ theo đuổi cả một đời người.
- Ngành tự động hoá với vai trò chủ đạo trong sự phát triển của nhiều ngành kinh tế kỹ thuật, với cách nhìn hệ thống thường đòi hỏi trong hoạt động nghề nghiệp của mình với vị trí cầu nối giưã công nghệ thông tin và công nghệ chế tạo thiết bị, hoàn toàn có thể nhận trách nhiệm về mình và phải chủ động triển khai việc đào tạo tổng công trình sư. Đó cũng là biện pháp phổ cập nhanh chóng các tiến bộ kỹ thuật tự động hoá trong nền kinh tế quốc dân.
Tuy nhiên việc đáng làm này lại chưa được bắt đầu, vì thế không nên quá cầu toàn trong giai đoạn chuẩn bị. Mọi việc sẽ được hoàn chỉnh dần, nếu công việc tổ chức và định hướng tốt. Hy vọng rằng với tinh thần tự cường trong quá trình xây dựng ngành đại học, chúng ta sẽ làm tốt việc đào tạo tổng công trình sư cho Đất nước.

Cấu trúc mạng cảm biến không dây

Khi cảm biến không dây xuất hiện trên thị trường và đi vào các ứng dụng thực tế, thì mạng cảm biến cũng bắt đầu mở rộng hơn. Một câu hỏi đặt ra là: Làm thế nào để thích nghi các cấu trúc mạng truyền thống với các phương tiện liên lạc mới hiện nay? Trong bài này chúng ta sẽ tìm hiểu về một số cấu trúc mạng đã, đang và sẽ được sử dụng cho mạng cảm biến.
Sự phát triển của các loại công nghệ mạng đã mau chóng thúc ép cảm biến đi tìm những giải pháp thay thế mới có giá thành thấp, độ phức tạp giảm và độ tin cậy tăng. Những kiến trúc mạng cảm biến trước đây sử dụng loại dây đôi xoắn bọc kim đơn giản cho mỗi cảm biến. Tiếp đến, các bus đa điểm (như Ethernet) được sử dụng. Và giờ đây chúng ta bắt đầu nhìn thấy tiềm năng thực sự của kiến trúc mạng dựa trên nền tảng web (như World Wide Web) sẽ được đưa vào nhà máy.
Khi cảm biến không dây trở thành thương phẩm quen thuộc trên thị trường thì việc lựa chọn giữa các loại cảm biến và kiểu mạng mới và cũ làm đau đầu các chuyên gia và làm cho họ phải xem xét lại những chiến lược xây dựng kiến trúc mạng mà trước đây đã từng bị gạt sang một bên. Sau đây, chúng ta cùng tìm hiểu về 3 kiểu mạng cơ bản sử dụng cho cảm biến (kiểu mạng điểm - điểm, đa điểm và mạng web - một kiểu mạng của tương lai), đánh giá sức mạnh và điểm yếu của mỗi kiểu mạng và quy luật bị xoay chuyển như thế nào khi hệ thống không dây đi vào ứng dụng.
Bên cạnh đó, để xây dựng được một mạng cảm biến khả dụng, cũng phải xét đến việc tích hợp phần cứng và phần mềm từ nhiều nhà cung cấp thiết bị. Đi kèm theo đó là những vấn đề về giao thức và các chuẩn đã có và sẽ có cho cảm biến. Chúng là yếu tố đảm bảo sự tương thông trong nhà máy.
Cấu trúc mạng điểm-điểm

Trên lý thuyết, kiểu mạng này là an toàn nhất vì chỉ có 1 điểm trong mạng có khả năng xảy ra sự cố, đó là điểm mạng chủ hay còn gọi là host (hình 1). Để nâng cao khả năng của hệ thống mạng chỉ cần bổ sung thêm 1 host dự phòng. Tuy nhiên, việc nối dây 2 host lại là vấn đề đáng bàn. Một số cấu trúc mạng này hỗ trợ tín hiệu điều biến tần (FM - frequency modulated) cho dây dẫn để truyền tải tín hiệu của nhiều cảm biến trên các kênh FM riêng biệt. Một số chuẩn (như HART bus) hỗ trợ đường truyền tín hiệu số song công cho những đường truyền tín hiệu analog sẵn có trong một số nhà máy công nghệ cũ. Kiểu kiến trúc như vậy xóa nhòa danh giới khác biệt giữa cấu trúc mạng điểm-điểm và cấu trúc mạng đa điểm.
Những kiểu mạng không dây đầu tiên sử dụng tín hiệu tần số radio (RF - Radio Frequency) đơn giản cho cấu trúc mạng điểm-điểm. Cấu trúc mạng nảy sử dụng modem RF ở 2 đầu mạng. Một cái đặt tại đầu phát làm nhiệm vụ chuyển tín hiệu RS-232 thành tín hiệu radio và cái còn lại đặt tại đầu nhận làm nhiệm vụ chuyển tín hiệu về trạng thái vốn dĩ của nó. Fluke (Everett, Washington) đã phát triển một loại vôn kế số có thể nhận tín hiệu điện áp và truyền đi qua một kênh tần số radio chuyên biệt. Tuy nhiên, cách này bị nghi ngờ về độ tin cậy vì thiết bị này được thiết kế cho những tín hiệu FM mã hóa đơn giản. Còn trong môi trường nhà máy, các yếu tố gây nhiễu có thể làm giảm đáng kể chất lượng của tín hiệu, do vậy mạng trở nên không đáng tin cậy, trừ khi nó được chăm sóc rất chu đáo.
Kiểu mạng LAN không dây cũng được sử dụng trong cấu trúc mạng này nhưng nó chỉ tỏ ra hợp với môi trường văn phòng hơn là sàn máy. Những nhà thiết kế sử dụng hệ thống thu thập dữ liệu từ xa kết hợp với cấu trúc mạng này bằng cách dùng bộ gom dữ liệu và đẩy dữ liệu này tới bộ truyền tín hiệu radio để truyền tới host, tại đây, tín hiệu sẽ được đưa trở về hình hài ban đầu vốn có của nó.
Cấu trúc mạng đa điểm

Những cấu trúc mạng đa điểm bắt đấu xuất hiện vào cuối những năm 70, đầu 80 (thế kỷ XX). Một trong số đó là Modbus của Modicon (Cty Schneider) đã mở đường vào môi trường công nghiệp. Modbus ra đời tiếp sau một số bus mở và bus độc quyền như Qbus và VMEbus.
Sự ra đời của cảm biến thông minh và vi máy tính chịu được môi trường công nghiệp đã làm thay đổi mạnh mẽ bối cảnh của mạng cảm biến. Cấu trúc mạng đa điểm đã giảm đáng kế lượng dây dẫn nối các thiết bị hiện trường với host. Nhưng vẫn còn một điểm dễ bị tổn thương đối với kiểu mạng này đó là cáp nối. Nhiều nhà cung cấp giới thiệu các giải pháp nối dây dự phòng, nhưng rốt cuộc chúng chỉ làm phức tạp thêm (hình 2).
Khi cấu trúc mạng đa điểm được chấp nhận, thì lại nảy sinh vấn đề số hóa dữ liệu. Với cấu trúc mạng điểm-điểm thì số hóa dữ liệu được thực thi ngay tại host, mỗi host có một đồng hồ đo thời gian thu thập tín hiệu analog từ các cảm biến. Còn với kiểu mạng đa điểm được trang bị trí tuệ nhân tạo phân tán thì vấn đề đồng bộ hóa các đồng hồ trở nên rất quan trọng trong một số ứng dụng. Sự ra đời của Ethernet vào giữa những năm 80 là cột mốc của sự chuẩn hóa. Nhiều công ty đồng thuận rằng, tương lai của của mạng phụ thuộc vào một chuẩn kết nối mở cho phép nhiều nhà thiết kế hệ thống hợp tác cùng nhau, giảm thiểu rào cản khó khăn ngăn cách. Giờ đây, hầu hết các nhà máy đã chuyển sang dùng Ethernet vì cả giá thành và khả năng của nó mang lại.
Hệ thống mạng không dây sử dụng chung những giao thức cho cấu trúc mạng đa điểm, tức là mô phỏng kiểu mạng nối dây cứng với các điểm truyền RF. Chuẩn IEEE-802.11 là chuẩn không dây đầu tiên hứa hẹn đưa tính kết nối tương thông của Ethernet và mạng không dây. Tuy nhiên, vẫn có nhiều vấn đề về tương thích nếu đưa tín hiệu truyền qua không khí.
Cấu trúc mạng web:

Sự hứa hẹn của cấu trúc mạng web (khi tất cả các nút luôn trong trạng thái kết nối) vẫn phải đợi đến khi các nhà cung cấp phát triển một giải pháp kết nối các nút mạng mà không cần dây dẫn. Đối với một mạng nối dây, nếu mạng quá lớn thì việc nối dây dường như trở nên bất khả thi (hình 3). Còn kiểu mạng nối dây theo đường dây điện thoại luôn có tính kết nối cao ở mọi nơi, mọi lúc, nhưng tốc độ của nó thì lại quá chậm.
Còn đối với kiểu mạng với web thì mọi thứ đều có thể. Lợi ích của việc kết nối mạng cảm biến với web càng trở nên rõ ràng hơn khi mà mức độ thông minh trong mỗi cảm biến đang tăng lên. Những dãy cảm biến hoạt hoạt động phối hợp với nhau có thể tạo nên những cấu hình tạm thời có những tính năng thay thế cho host. Một kiểu mạng tự host, rồi tiến đến tự cấu hình và cuối cùng, sau nhiều năm nữa, có thể chúng ta sẽ được thấy một kiểu mạng tự nhận biết. Tuy nhiên, để làm được điều này thì còn nhiều vấn đề tồn tại như kích cỡ của pin và lượng điện năng mạng tiêu thụ, sự ổn định trong quá trình truyền dữ liệu và thuật toán ưu tiên truyền dữ liệu.
Trong một mạng kết nối web không dây, từng nút mạng luôn trong trạng thái kết nối (xét về mặt vật lý) với các nút mạng khác trong cùng mạng. Mạng sẽ được cấu hình ra sao ở những khoảng cách khác nhau sẽ phụ thuộc vào vấn đề phần mềm được cấu hình như thế nào. Trong kiểu mạng CDMA, tín hiệu radio có thể nhận từ tất cả mọi kênh cùng lúc. Hình 4 và 5 miêu tả 2 giải pháp đơn giản nhất sử dụng bộ nhận dữ liệu dựa trên dựa trên mạng CDMA.

Kiểu kiến trúc theo như hình 4 đòi hỏi một bộ mã hóa riêng cho mỗi kênh. Và cũng đòi hỏi phần cứng dành riêng cho mỗi kênh, mặc dù trong thời điểm này là không quan trọng nhưng sẽ cần thiết vào một thời điểm nào đó. Mô hình trong hình 5 đưa ra có thể giảm lượng phần cứng cho mỗi kênh nhưng lại nảy sinh vấn đề đồng bộ hóa phân tích mẫu dữ liệu.
Một vấn đề khác cũng được quan tâm nhiều trong cấu trúc mạng cảm biến kết nối web là đường truyền. Vì tất cả các nút mạng có thể liên lạc với các nút mạng khác chỉ bằng một thao tác nhảy cóc, nên rất cần một cơ cấu lặp cho cấu trúc mạng này. Và đường truyền cho kiểu mạng này là một trong những vấn đề làm cho nó trở nên phức tạp, khó nắm bắt hơn so với các kiểu mạng khác.

Trong mạng cảm biến và mạng điện thoại, các nút mạng thực hiện giao tiếp đến và đi liên tục. Cách mà mạng phản ứng lại sự cấu hình lại sẽ ảnh hưởng nhiều đến khả năng và độ tin cậy của nó. Chẳng hạn như, mạng điện thoại đã trở thành chủ đề hấp dẫn trong giới nghiên cứu mạng cảm biến vì việc cấu hình lại trong không gian luôn làm cho chất lượng mạng tốt hơn, đây chính là vấn đề được quan tâm bàn luận nhiều nhất. Nếu không có một kiểu công nghệ giống như của mạng điện thoại thì mạng cảm biến sẽ bị giới hạn rất lớn trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, trong đó, sự kết nối có thể thay đổi khi môi trường RF thay đổi.
Tương lai tiếp theo của mạng cảm biến
Mạng cảm biến thường làm việc ở mức tốt nhất nếu biết bố trí cấu trúc mạng phù hợp với ứng dụng nhất, chẳng hạn như nếu ứng dụng của bạn cần kiểu mạng điểm-điểm, thì việc gi bạn phải đi tìm một kiểu mạng khác.
Tiềm năng của việc đưa web vào thế giới cảm biến là vô cùng lớn. Web sẽ giúp cảm biến hoạt động hợp tác với nhau tạo nên một kiểu mạng thông minh để giải quyết những tồn tại hiện này mà mạng cảm biến đang gặp phải, hay những yêu cầu nảy sinh trong tương lai. Khi công nghệ phần mềm và phần cứng trưởng thành hơn nữa chúng ta sẽ được chứng kiến nhiều hơn công nghệ web trong sàn máy.

Intouch 8.01 một chuẩn mực xây dựng HMI
cho các hệ thống scada và dcs


Tổng quan Powering intelligent pl
Giao diện người máy IntouchÒ HMI được thiết kế để mô tả bằng biểu tượng và điều khiển các quá trình công nghiệp. Nó cung cấp cho các kỹ sư một môi trường khai triển dễ dàng sử dụng và một chức năng bao quát để có thể tạo ra, thí nghiệm kiểm tra và triển khai một cách nhanh chóng những ứng dụng tự động hoá mạnh mẽ dùng để kết nối và phát thông tin thời gian thực. Phần mềm In Touch là một giao diện người máy (HMI) mở và linh hoạt đảm bảo tính linh động trong thiết kế ứng dụng của khách hàng khi kết nối đến phổ chức năng rộng nhất của các thiết bị tự động hoá trong công nghiệp

Mạnh mẽ và linh hoạt
Phần mềm InTouch HMI tạo cho người sử dụng khả năng và tính linh hoạt mà Giao diện người máy và các trình ứng dụng ngày nay cần đếm. Wonderware đầu tư nhiều trong nghiên cứu và phát triển để đảm bảo tạo ra các sản phẩm mới, mạnh mẽ và sáng tạo. kết quả là: Các doanh nghiệp có thể tập trung vào tiến hành công việc kinh doanh của mình trong khi đó các kỹ sư vẫn có thể sử dụng các công nghệ phầm mềm mới nhất làm đòn bẩy. Phần mềm Intouch 8.0 phản án sự đổi mới này bằng cách đưa ra 3 phiên bản riêng và nhân lên các mẫu cấu hình cho phép các doanh nghiệp giảm tổng chi phí về quyền sở hữu và đạt được kết quả đầu tư tốt hơn. Phần mềm InTouch cung cấp cho người sử dụng một môi trường phát triển linh hoạt và một cấu trúc đa năng cho phép tạo ra các ứng dụng nhanh cho bất kỳ kịch bản ứng dụng tự động hoá nào.
Phần mềm InTouch triển khai thuận lợi trên các máy đứng độc lập, trên một cấu trúc server/ máy khách phân tán; trong các ứng dụng sử dụng Server công nghiệp FactorySuiteÒ; và trong một máy khách có sử dụng các dịch vụ đầu cuối. InTouch cũng là sản phẩm phần mềm giao diện người máy đầu tiên nhận được giấy chứng nhận “Designed for WindowsXP:” (Chứng nhận “Được thiết kế dùng cho hệ điều hành WindowsXP”) của Microsoft và có thể được sử dụng để tạo ra các hiển thị có thể xem được ở trên các trạm chủ, PDAs và các browser.
Một lịch sử bảo vệ đầu tư thiết kế kỹ thuật
Cộng tác với Wonderware có một nhà sản xuất hàng đầu về phần cứng công nghiệp tập trung mạnh vào khách hàng, đảm bảo việc hỗ trợ ứng dụng trên phạm vi toàn thế giới. Wonderware đã cài đặt được hơn 200.000 phần mềm InTouch HIM trên toàn thế giới. Wonderware đã có thành tích về bảo vệ đầu tư kỹ thuật của khách hàng bằng cách tự động chuyển hướng các ứng dụng tới các phiên bản mới của phần mềm InTouch. Wonderware cũng dùng bộ phận hỗ trợ kỹ thuật đã được trao giải thưởng và bộ phận bán hàng thân thiện phạm vi toàn thế giới. Phần mềm của Intouch đáp ứng được những đòi hỏi tự động hoá trong công nghiệp ngày nay và trưởng thành trong tương lai.
Dễ sử dụng
InTouch cho phép người sử dụng nhanh chóng tạo ra và triển khai biểu diễn bằng đồ hoạ các quá trình công nghiệp thời gian thực.
Giao diện đồ hoạ (GUI)
Phần mềm InTouch cho phép người sử dụng nhanh chóng và dễ dàng tạo ra những hình ảnh các quá trình
của mình bằng đồ hoạ. Người sử dụng có thể phát triển các đồ hoạ ở trong môi trường Window MakerTM của InTouch với rất nhiều công cụ, bao gồm có các thành phần đồ thị chuẩn, các hình ảnh bitmap, ActiveX controls và các biểu tượng Symbol Factory – Một thư viện đồ hoạ cấp cao có chứa hàng ngàn các hình ảnh công nghiệp đã được định cấu hình trước. Tất cả các công cụ này đều dễ sử dụng và nhìn thấy rõ được, do đó người sử dụng có thể nhanh chóng khai thác và triển khai các ứng dụng bằng
hình ảnh nhìn thấy.
Trình soạn thảo QuickSript Editor mạnh
Với trình soạn thảo QuickSript Editor, một ứng dụng InTouch có thể được mở rộng và tuỳ chỉnh theo các yêu cầu cụ thể của hệ thống đã được chỉ định, tạo cho InTouch thành một trong những sản phẩm HMI linh hoạt nhất trên thị trường. Các kịch bản có thể được định cấu hình chạy dựa trên rất nhiều các tham số, như là các điều kiện cụ thể của quá trình, các biến đổi của dữ liệu, các sự kiện ứng dụng, các kết quả của cửa sổ màn hình, các tác động lên bàn phím, các sự kiện ActiveX v.v.,. Môi trường QuickScrip cũng hỗ trợ các chứng năng nhanh, cho phép người sử dụng khai thác thư viện các kịch bản có thể được tái sử dụng, làm đơn giản hoá ứng dụng và góp phần giảm thời gian thiết kế kỹ thuật ban đầu và thời gian bảo dưỡng và làm đơn giản hoá việc triển khai ứng dụngQuickScript Editor cũng đơn giản cho việc sử dụng và cho phép người sử dụng hoàn toàn tuỳ chỉnh cách mà ứng dụng của họ sẽ chạy như thế nào. Khi tạo ra các kịch bản, người sử dụng có thể nhấn lên các nút bấm có những cấu trúc và những biểu thức thường được sử dụng như là lớn hơn, nhỏ hơn, for-next và if-then-else. Các chức năng cao cấp như là chức năng toán hoạc, biến đổi chuỗi và nhiều các chức năng khác đều có thể truy cập vào được thông qua một Wizard nhắc nhở người sử dụng nhập vào các đối số cần thiết và đảm bảo đúng theo cú pháp của chức năng.
Một cơ chế phê chuẩn lắp sẵn ở trong cho phép người sử dụng thông qua các kịch bản trước khi triển khai chúng để ngăn ngừa các lỗi đang chạy (runtime errors). Ngoài ra đối với các ứng dụng cao cấp, các kịch bản có thể được ghi và soạn thảo trực tiếp trong trình soạn thảo kịch bản, cắt hoặc dán từ các ứng dụng khác, khuyến khích cho việc tái sử dụng và tiết kiệm thời gian thiết kế kỹ thuật. Trình soạn thảo QuickScript Editor đem lại cho người sử dụng khả năng linh hoạt để nhanh chóng và dễ dàng tuỳ chỉnh các ứng dụng của họ. Từ một người lập trình viên mới đến một người lập trình thành thạo tất cả đều có thể sử dụng cách viết kịch bản của InTouch
Triển khai
Một khoá chuyển đổi nhanh của InTouch cho phép phần khai triển (developer) của ứng dụng chuyển đổi thuận nghịch giữa môi trường runtime và development khi nhấn chuột vào nút bấm. Developer có thể nhanh chóng xác định cách mà ứng dụng sẽ nhìn và sẽ hành động trước khi triển khai chúng vào một môi trường sản xuất. Ngoài ra, giao diện người máy của InTouch có thể được khởi động như một dịch vụ cho phép trình ứng dụng tự động hoá khởi động và tiếp tục vận hành ứng dụng thông qua các chu trình đăng nhập (log-on) và thoát (log-off). Phần Development của InTouch có thể được thực hiện theo nhiều cách khác nhau tuỳ theo các yêu cầu của người sử dụng. Phương pháp đơn giản nhất là phương pháp được trình bầy trong phần cấu trúc
Khả năng kết nối không bì kịp
InTouch cho phép người sử dụng liên kết thực với bất kỳ một thiết bị điều khiển tự động hoá trong công nghiệp nào bằng thông qua hàng trăm các I/O Servers nhiều hơn bất kỳ một sản phẩm HMI sẵn có nào khác. Wonderware cùng với hơn một trăm developer của đơn vị thứ 3 đảm bảo một dải lựa chọn rộng nhất của các I/O server 32-bit cho hàng trăm các thiết bị điều khiển thông dụng nhất, bao gồm Allen- Bradley,Siemens,Modicon,Opto 22,Square D và của các hãng khác. Tất cả các server của Wonderware đều cung cấp truyền thông DDE của Microsoft cũng như là giao thức SuiteLinkTM của Wonderware cho bất kỳ một ứng dụng InTouch nào. Bộ dụng cụ FactorySuite cũng cho phép triển khai một I/O mới hoặc I/O thuộc quyền sở hữu riêng hoặc các SuiteLink server. Cộng thêm là Wonderware cũng đảm bảo hỗ trợ rộng cho OPC. InTouch 8.0 và tất cả các thành phần FactorySuite khác đều có khả năng trở thành một máy khách OPC để sử dụng với bất kỳ một OPC server nào.
Cấu trúc – phát triên hệ thống và bảo dưỡng dễ dàng
Độc lập
Các ứng dụng InTouch có thể được cài đặt ở trên một môi trường độc lập – Một nút máy tính đơn. Điều này là hữu ích cho các doanh nghiệp không cần đến nhiều trạm điều hành khác nhau để xem xét và điều khiển các quá trình công nghiệp. Mỗi một nút đều hoàn chỉnh và không phụ thuộc vào bất kỳ một máy tính nào khác về mặt vận hành. Các hệ thống như vậy cũng có thể được nối mạng

Máy khách/ máy chủ
Các ứng dụng của InTouch cũng có thể được cài đặt vào một môi trường Khách/chủ. Phương pháp này tiết kiệm thời gian và tiền bạc trong việc bảo dưỡng và quản lý phần mềm. Có sẵn một số các kịch bản khác nhau tuỳ theo yêu cầu của người sử dụng.

Cấu hình Tag Server
Trong cấu hình này, doanh nghiệp chỉ định một máy tính làm tag server, hoặc là nhiều máy tính được chỉ định là tag server. Các tag server lưu từ điển các tagname (tên nhãn) (Tất cả các tag này đều được sử dụng trong các ứng dụng của InTouch), tiến hành việc ghi lịch sử sự kiện, chạy QuickScript, hành động như là một phương tiện báo động và kết nối đến dữ liệu I/O. Các ứng dụng đang chạy trên các nút máy khách (các trạm điều hành) sẽ kết nối đến các tag server để hiển thị thông tin.
Phát triển ứng dụng mạng động lực (Dynamic NAD)
Dynamic NAD thuận lợi cho việc bảo dưỡng tập trung của một bản sao chủ ứng dụng InTouch bởi một máy chủ của hệ thống. Mỗi một nút máy khách tạo ra một bản sao tại chỗ của ứng dụng chủ. Điều này đảm bảo dự phòng mạnh.
Nếu server không chạy được, nút khách duy trì hoạt động – sử dụng bản sao tại chỗ. Kết nối lại sau khi server đã chạy tiếp tục được.
Một đặc điểm mạnh khác của NAD là người sử dụng có thể chấp nhận những thay đổi trên ứng dụng InTouch tại các nút máy khách mà không cần phải tắt ứng dụng InTouch đi. Hệ thống sẽ cảnh báo cho người vận hành khi các thay đổi với ứng dụng bắt đầu có hiệu lực và người vận hành có thể chấp nhận chúng khi thích hợp. Một khi đã được người vận hành chấp nhận thì chỉ có các thành phần của ứng dụng đã thay đổi là được tải xuống và cập nhận trên các nút máy khách. Nếu người vận hành chọn không chấp nhận những thay đổi cấu hình thì ứng dụng InTouch đã được sử dụng cuối cùng sẽ được tải xuống vào thời điểm kế tiếp khi mà hệ thống được khởi động lại. Do đó, người vận hành luôn sử dụng ứng dụng thịnh hành nhất và có thể cập nhật cho ứng dụng đang chạy vào bất kỳ thời điểm nào mà không cần phải ngừng vận hành hệ thống hoặc là không quan sát được các hình ảnh mô hình hoá quá trình
Dịch vụ đầu cuối (Terminal Services)
Cấu trúc Terminal Service cho phép triển khai, bảo dưỡng và quản lý tập trung phần mềm, cho phép tái sử dụng phần cứng, bảo mật cấp cao và hỗ trợ máy khách cho các hệ điều hành phức tạp. Đó là các hệ điều hành WindownsÒCE; Windows NTÒ (NTE); Các hệ điều hành Windows Workgroup 3:11, 95, 98 và NT đều có thể sử dụng các đầu cuối thin-client để mở rộng tầm nhìn cho các quá trình. Các đầu cuối thin-client có thể đựơc sử dụng ở vị trí các nút máy tính thông thường để hỗ trợ thêm cho việc quan sát ứng với giá rẻ hoặc thay thế cho các thiết bị chỉ thị như là các máy ghi đồ thị hoặc các bộ điều khiển nhiệt độ. Ngoài ra thiết bị đầu cuối còn giúp cho các ứng dụng InTouch có thể chạy được trên các PDA. Điều này giúp cho người sử dụng linh hoạt trong khi vẫn đang liên tục quan sát và điều khiển ứng dụng. Thiêt bị đầu cuối đảm bảo cho phần mềm giao diện người máy HMI của InTouch đem lại tất cả các lợi ích của công nghệ
thin-client trong khi đó giảm tổng chi phí của chủ sở hữu.

InTouch View
Các hệ thống trong khi đang thực thi vai trò của Server công nghiệp FactorySuite sử dụng InTouch để quan sát quá trình. Server công nghiệp góp phần làm giảm rất nhiều những nỗ lực kỹ thuật và giảm thời gian cần thiết để bảo dưỡng và truyển khai các hệ thống lớn trong một nhà máy hoặc giữa nhiều các nhà máy. InTouch View là một lựa chọn lý tưởng để khách hàng chuyển hướng các ứng dụng hiện hữu sang một hệ thống lớn có nhiều đặc tính hơn. Trong cấu hình này server công nghiệp sẽ xử lý bảo mật, kịch bản, lịch sử và I/O, và InTouch View đem lại một giải pháp HMI giá rẻ để hiển thị thông tin.
Những đặc điểm bổ sung của hệ thống phân tán.
InTouch có một số các đặc điểm phụ thêm cho phép thiết kế và điều khiển ứng dụng tốt hơn cho các môi trường phân tán. Dựa vào hình để triển khai, bảo dưỡng cho các hệ thống thiết bị InTouch có các công cụ mà bạn cần cho các hệ thống Chủ/ khách.

Tham khảo Tag từ xa
Để khai thác hết các tiện ích của cấu trúc máy khách/ chủ, phần mềm giao diện người máy của InTouch cho phép phần developer của ứng dụng tận dụng chức năng tham khảo tag từ xa. Chức năng tham khảo Tag từ xa cho phép phần developer tạo ra ứng dụng InTouch mà không sử dụng bất kỳ một tagname tại chỗ nào. ở Runtime, các nút khách kết nối đến tag server để truy cập thông tin. Cách tham khảo tag từ xa cho phép các doanh nghiệp tiết kiệm đựơc tiền bạc và thời gian vì người sử dụng có thể tạo ra một template và tái sử dụng một vài lần thông qua ứng dụng
Distributed History
Phần mềm của InTouch có một hệ thống đồ thị khuynh hướng lịch sử phân tán (đistribute historical trending) cho phép bạn chỉ định một cách năng động một tệp nguồn dữ liệu lịch sử riêng cho mỗi ngọn bút của đồ thị khuynh hướng. Điều này cho phép người vận hành quan sát được cả lịch sử của InTouch sinh ra lẫn lịch sử của Industrial SQL ServerTM trên cùng một đồ thị khuynh hướng. Đồ thị khuynh hướng lịch sử phân tán cho phép người sử dụng nhanh chóng phân tích thông tin lịch sử trên một màn hình do đó tiết kiệm thời gian và phân tích tốt hơn các biến phức.

Chuyển đổi độ phân giải động (DRC)
Chuyển đổi độ phân giải động (DRC) cho phép người sử dụng triển khai các ứng dụng trong một độ phân giải của màn hình và chạy chúng ở độ phân giải khác mà không ảnh hưởng đến ứng dụng ban đầu. Các ứng dụng cũng có thể được chạy theo độ phân giải mà người sử dụng chỉ định thay thế cho độ phân giải của màn hiển thị. Ngoài ra, DRC cũng cho phép các khách hàng tận dụng nhiều màn hình phức trong cùng một ứng dụng mà không cần phải lo lắng đến các cửa sổ sẽ xuất hiện ở đâu. Người sử dụng có thể tiết kiệm thời gian bằng cách tạo ra một ứng dụng một lần và triển khai nó ở bất kỳ đâu trên các màn hình với bất kỳ kích thước nào mà không cần phải thiết kế lại, chép lại hoặc là sửa đổi ứng dụng ban đầu.
Các vùng thời gian phân tán
InTouch HMI cung cấp các dịch vụ cho cả hệ thống lịch sử phân tán và báo động phân tán, cho phép quan sát giá trị ở thời gian tại chỗ. Điều này rất quan trọng vì nó loại bỏ được sự lộn xộn lẫn nhau khi các sự kiện xuất hiện lúc ứng dụng trở thành lớn và mở rộng ra các khu vực vật lý phức tạp.
Môi trường Development mở và truy cập được
Wonderware đã tận dụng lợi thế của các tiêu chuẩn công nghệ truyền thông và kết hợp nhuần nhuyễn chúng với các công nghệ mới của Microsoft khiến cho ứng dụng developer trở thành một môi trường development mở và có khả năng truy cập hơn. InTouch cho phép người sử dụng truy cập vào tất cả các giao thức truyền thông của các thiết bị tân tiến nhất bao gồm cả giao thức SuiteLink™ của Wonderware, OPC, và DDE chuẩn, fastDDE và NetDDE. Ngoài ra, InTouch cũng có một công cụ ActiveX. Nó cho phép người sử dụng InTouch cài đặt điều khiển ActiveX của đơn vị thứ 3 và sử dụng chúng trong bất kỳ một cửa sổ ứng dụng nào với cấu hình đơn giản trỏ và nháy chuột, không cần phải lập trình.

Các đặc điểm và ích lợi
Các mẫu bảo mật
Bảo mật mật khẩu mức truy cập
InTouch có thể được cấu hình để sử dụng các mẫu bảo mật mật khẩu mức truy cập, nó cho phép phần developer của ứng dụng InTouch nhóm các User vào các mức truy cập với các mật khẩu khác nhau và sau đó sẽ gán các mức truy cập cho các cửa sổ và các tag. Điều này khiến cho developer có khả năng giới hạn các khả năng của user trong ứng dụng InTouch căn cứ vào lĩnh vực chụi trách nhiệm và thẩm quyền của họ.
Sự xác nhận của Microsoft Windows NT
InTouch 8.0 cho phép developer của ứng dụng sử dụng Windows NT để xác nhận. Điều này khiến cho developer thừa nhận những User của InTouch được phép trên các bộ điều khiển vùng hoặc trên máy tính tại chỗ dựa trên nhận dạng user và quan hệ nhóm. Cách tiếp cận bảo mật của ứng dụng hoàn toàn được tích hợp này làm giảm số lượng mà bộ phận IT cần thiết để quản trị và duy trì các mật khẩu bảo mật và user name.
FDA 21 CFR Part 11
Ngoài ra, phần mềm InTouch 8.0 cũng có các trường xác nhận cần thiết để những khách hàng muốn tương thích với FDA 21CFR Part 11 và các qui định khác. Các chức năng và các biến mới của kịch bản đã được thêm vào phiên bản 8.0 khiến cho nó trở lên dễ dàng hơn cho các khách hàng tuân thủ các qui định của chính phủ và thiết lập các chính sách bảo mật của nhà máy.
Bảo mật server ứng dụng công nghiệp Factory Suite A2

Đối với các khách hàng đã chấp nhận server ứng dụng công nghiệp Factory Suite A2 phần mềm giao diện người máy InTouch 8.0 HIM cũng cung cấp sự tích hợp đầy đủ với mẫu bảo mật ArchestrA ™ được server ứng dụng công nghiệp sử dụng.
Được thiết kế dành cho windows xp
InTouch 8.0 là phần mềm HMI đầu tiên đạt tiêu chuẩn chất lượng Logo “Được thiết kế cho Windows XP”. Điều này có nghĩa là các ứng dụng InTouch sẽ được cài và chạy trên các cụm nền Windows XP. Phiên bản 8.0 cũng làm đòn bẩy cho các các đặc điểm XP mới và các nhà quản trị hệ thống có thể dễ dàng cài và xoá các driver ra khỏi nền XP


Báo động – các tuỳ chọn quan sát, các đặc điểm phụ và các ích lợp
Hiểu biết về các báo động hệ thống và khả năng để nhận biết chúng một cách kịp thời có thể tiết kiệm thời giờ ngừng vận hành quí giá của doanh nghiệp. Người vận hành cần thiết phải xem xét các báo động và theo dõi những gì xuất hiện trong suốt toàn bộ quá trình sản xuất để giảm thiểu và giải thích đựơc các tổn thất. Phần mềm InTouch đưa ra 3 cửa sổ báo động khác nhau chúng có thể được sư dụng cùng nhau hoặc riêng trong ứng dung.
Ba cửa sổ báo động
Đối tượng báo động phân tán cho phép người vận hành lựa chọn và đặt trước cấu hình các cửa sổ báo động tại runtime. Màn hình này sẽ mô tả tóm tắt các báo động
Kiểm soát việc quan sát cơ sở dữ liệu
Kiểm soát việc quan sát cơ sở dữ liệu hiển thị các báo động đã được ghi vào cơ sở dữ liệu của bộ ghi báo động trong InTouch. Giao diện người máy HMI của InTouch 8.0 cung cấp truy vấn đã được cải tiến và định dạng date/ time (ngày tháng/ giờ phút) cao cấp hơn. Màn hình hiển thị các báo động (phiên) lịch sử.

Kiểm soát trình xem báo động (Arlam Viewer Control)
Alarm Viewer Control là một kiểm soát của ActiveX nó trang bị cả thông tin tóm tắt về báo động (hiện hành) và cả lịch sử báo động. Nó có một công cụ tương tự như là để nhìn và cảm giác với kiểm soát quan sát cơ sở dữ liệu để cho phép nhanh chóng định cấu hình và đảm bảo dễ dàng cho việc sử dụng. Các màn hình báo động cho phép người vận hành phân loại các báo động dựa trên các thuộc tính quan trọng ở runtime. Các hộp thoại và các Wizard dễ sử dụng làm cho cấu hình báo động trở thành đơn giản dễ thực thi.
Một người sử dụng InTouch có thể kiểm soát hoàn toàn với các báo động hiện hành ở hệ thống của họ và có thể truy lục thông tin báo động lịch sử.

Các đặc điểm và cải tiến của báo động
Thừa nhận báo động
InTouch có 3 mẫu thừa nhận báo động:theo truyền thống, hoặc là định hướng có điều kiện, các báo động; Các báo động sự kiện tương thích với mẫu báo động OPC yêu cầu một thừa nhận đối với chuyển tiếp gần nhất sang trạng thái đã báo động; và các báo động tóm tắt đã được khai triển có tác dụng hỗ trợ cho thừa nhận mỗi một chuyển tiếp riêng sang và ra khỏi trạng thái đã được báo động.
Tính linh hoạt của báo động
Các báo động có thể là được phép/ bị cấm trực tiếp hoặc gián tiếp bằng cách sử dụng các tag cấm báo động dưới sự điều khiển toàn bộ của ứng dụng. Cấm báo động có thể được áp dụng cho các loại báo động đơn, các tag hoặc các nhóm để cấm hiển thị thông tin báo động trên một nút quan sát cụ thể. Sự cấm toàn bộ hệ thống có thể ngăn các hoạt động báo động tại nguồn.

Công cụ báo động (Alarm Toolkit)
Alarm Toolkit cho phép các đơn vị thứ 3, các nhà tích hợp hệ thống (Sis) và người sử dụng cuối cùng tăng cường các hệ thống InTouch bằng cách đấu chung các Alarm provider và Alarm Consumer làm việc với các thiết bị của họ. Các Alarm provider xác định các điều kiện báo động và phát ra các báo động đến các hệ thống báo động con phân tán của InTouch. Các Alarm Consumer là các máy khách tiếp nhận thông tin từ hệ thông báo động phân tán của InTouch. Bằng cách sử dụng toolkit, một giao diện phần cứng của thiết bị có thể được tạo lên và được tích hợp vào một môi trường InTouch cho phép phần cứng phát hành và quản lý các báo động bằng cách sử dụng hệ thống báo động phân tán con.
SuiteLink Time-Stamping
Phần mềm InTouch 8.0 có thể phát ra báo động trong vòng miligiây khi báo động được khởi t ạo, không phải khi consumer nhận được báo động.
Cơ sở dữ liệu của Báo động
Hệ thống báo động phân tán của InTouch hỗ trợ cho việc ghi các báo động và các sự kiện vào Server 7.0,2000 của Microsoft SQL hoặc vào cơ sở dữ liệu MDSE. Điều này tạo cho bạn sử dụng năng lực của cơ sở dữ liệu quan hệ, bất kể đến qui mô của ứng dụng hoặc ngân sách của dự án.
Sự chuyển hướng cơ sở dữ liệu của AlarmSuite.
Sự hỗ trợ cho các user của AlarmSuite vẫn có hiệu lực. Tuy nhiên để đảm bảo độ linh động tối đa, phần mềm giao diện người máy InTouch 8.0 HIM cũng có các công cụ chuyển hướng từ các sơ sở dữ liệu AlarmSuite hiện hữu sang khống chế quan sát cơ sở dữ liệu của báo động.

Dễ dàng cấu hình Hot Backup và đồng bộ lại
Hệ thống báo động phân tán cho phép bạn cấu hình cho một Alarm Provider thứ cấp để thiết lập một hệ thống dự phòng an toàn. Các cặp Alarm Provider được cấu hình bằng cách sử dụng một tiện ích đã được cung cấp. Nếu Alarm Provider gốc bị sự cố, Hệ thống báo động phân tán ngay lập tức sẽ có được thông tin báo động từ hệ thống dự phòng. Khi Alarm Provider gốc được kết nối lại, hệ thống báo động phân tán sẽ đồng bộ hoá thông tin trước khi hệ thống ban đầu này bắt đầu hoạt động.
Các đặc điểm phụ
Trình duyệt Tagname
Trình duyệt Tagname cho phép user lựa chọn các tagname và các trường tagname từ bất kỳ ứng dụng FactorySuite nào, như là một nút InTouch khác, phần mềm điều khiển InControlTM real-time, phần mềm mẻ linh hoạt InBatch TM, phần mềm công nghiệp SQL SeverTM real-time historian hoặc bất kỳ một nguồn tagname khác hỗ trợ cho giao diện từ điển Tagname của InTouch. Điều này cho phép cấu hình một cách nhanh chóng giữa các ứng dụng, tiết kiệm thời gian cho developer và đồng bộ các tagname để dễ dàng quản trị và bảo dưỡng.
Dự phòng tự động ứng dụng
Khi các ứng dụng hiện hành yêu cầu phải chuyển đổi sang chạy các bản phần mềm InTouch mới, tính năng dự phòng này bảo vệ ứng dụng cũ ở trên phiên bản phần mềm trước không bị ghi đè. Nếu cần thiết người sử dụng có thể trở lại từ điển dự phòng.
Các tuỳ chọn in báo động
Phần mềm HMI của InTouch cho phép in báo động từ bất kỳ một máy in nào đã được hệ điều hành Windows chỉ định trước. Nó có bao gồm cả hỗ trợ cho USB và các máy in trên mạng.
Factory Focus
Phần mềm giám sát đồ thị FactoryFucusTM cung cấp phiên bản runtime chỉ dùng để xem của giao diện người máy InTouch 8.0 HMI. Nó cho các nhà quản lý và các nhà giám sát khả năng liên tục quan sát quá trình ứng dụng của HMI theo thời gian thực. Bảo mật của hệ thống được tăng cường nhờ khả năng chỉ quan sát được vì dữ liệu không bị thay đổi đi. Các ứng dụng của InTouch không cần thiết phải sửa đổi để sử dụng với phần mềm FactorySuite của InTouch.
Tham khảo chéo Tagname
Chức năng tham khảo chéo Tagname cho phép các user phân tích tagname, superTag và ứng dụng tham khảo tag từ xa. Nó chỉ ra cửa sổ hoặc là một kịch bản nhanh (QuikScript) mà trong đó một tagname cụ thể hoặc tham số đã được sử dụng. Để cho thuận tiện, cửa sổ tham khảo chéo tagname có thể vẫn mở ở trong chương trình soạn thảo của WindowsMakerTM,, trong khi đó phần developer tiến hành các công việc khác. Nó cũng cho phép quan sát trực tiếp bất kỳ một kịch bản nhanh nào hoặc là chức năng nhanh trong đó tìm ra tagname.


Các biến tại chỗ
Các kịch bản nhanh (QuickScripts) và chức năng nhanh (QuickFunctions) của InTouch 8.0 hỗ trợ cho sử dụng các biến tại chỗ để tạm thời lưu các kết quả và tạo ra các tính toán phức tạp với các giá trị theo kịch bản ngay lập tức. Khi sử dụng các biến tại chỗ trong QuickScripts và trong QuickFunctions không làm giảm số đếm tagname đã có chứng nhận.
Giám sát sự cố của thiết bị
Phần mềm InTouch 8.0 của Wonderware hỗ trợ cho một số các trường tệp chấm của tagname bao gồm có RawValue,. MinRaw và MaxRaw. Bất kỳ một người điều hành nào cũng có thể sử dụng các trường tệp chấm này ở trong các kịch bản nhanh của InTouch để giám sát các giá trị của thiết bị và xác định liệu thiết bị đó đang vận hành ở ngoài dải hoặc ở ngoài dải hiệu chỉnh hay đã bị sự cố.
VTQ
VTQ liên quan tới giá trị dữ liệu, với nhãn thời gian và chất lượng gắn liền với nó của các tagname dạng I/O do một I/O server cung cấp. Qua các giao thức chuẩn của SuiteLink các nhãn thời gian và chất lượng hiện hữu dưới dạng các trường 19 chấm cho các tag và có thể tham khảo được ở trong các liên kết hoạt cảnh và các kịch bản. Mẫu VTQ được sử dụng tương thích với tiêu chuẩn OPC.
Tích hợp với các thành phần của Factorysuite
InTouch 8.0 đóng vai trò như là một máy khách FactorySuite đa năng. Nó có thể được sử dụng như là một ngoại vicho phần mềm theo dõi sản phẩm của InTrackTM, phần mềm mẻ InBatch, phần lịch sử thời gian thực của SQL Server công nghiệp, phần mềm điều khiển thời gian thực InControl, phần mềm ứng dụng DT Analyst TM và Server công nghiệp FactorySuite A2. Các cửa sổ đồ hoạ của InTouch có thể quan sát được thông qua một PDA, sử dụng các dịch vụ đầu cuối cho InTouch hoặc thông qua một trình duyệt sử dụng cửa sổ công nghiệp Suite Voyager TM. Ngoài ra các công cụ của máy khách như là các công cụ phân tích của ActiveFactoryTM, phần mềm phân tích chất lượng QI AnalystTM và phần mềm thông báo sự kiện SCADA AlarmTM cộng với phần mềm giao diện người máy HMI của InTouch để cung cấp thêm thông tin bổ sung về quá trình công nghiệp

Những yêu cầu đối với hệ thống
Để chạy phần mềm InTouch 8.0 yêu cầu hệ thống phải có cấu hình phần cứng và phần mềm tối thiểu như sau
Phần cứng
Tối thiểu
 400 MHz Pentium II
 256 MB of RAM,plus 5 bytes RAM per
 5K tags
 2 GB Free Hard Disk Space
Đề nghị nên sử dụng
•1.2 GHz Pentium III or cao hơn
•512 MB of RAM
Hệ điều hành
Microsoft Windows 2000 Professional,Server or Advanced Server with SP3*or Microsoft Windows XP with SP1*.

Bộ điều khiển tự động hoá khả trình (PAC):
Một cuộc cách mạng mới

PLC đã quen thuộc với mọi người và hiện nay vẫn và sẽ hoạt động rất hiệu quả với chặng đường phát triển còn dài phía trước. Tuy nhiên, thiết bị công nghiệp đảm nhận vai trò nặng nề này cần nhiều hướng khác nhau để nâng cao tính hấp dẫn. Hiện nay các nhà cung cấp thiết bị tự động hoá tiếp tục muốn cải tiến PLC để nắm bắt các cơ hội trên thị trường và đáp ứng nhu cầu cụ thể của người sử dụng. Các chức năng bổ sung làm cho loại hệ thống mới này được chú ý đặc biệt trên thị trường.
Bộ điều khiển tự động hoá PAC (Programmable Automation Controller) cung cấp các chuẩn công nghiệp mở, đồng thời mở rộng các chức năng chuyên sâu, một nền tảng phát triển chung và các tính năng cao cấp. Khái niệm PAC đóng vai trò chủ chốt trong tự động hoá các thiết bị và nhà máy ở thời điểm hiện tại cũng như tương lai. Thuật ngữ mới này giúp người sử dụng xác định rõ nhu cầu và các nhà sản xuất nắm bắt rõ các tính năng trong sản phẩm của họ.

Định nghĩa PAC
· Bao gồm chức năng đa miền, gồm logic, chuyển động, truyền động và xử lý trên từng nền tảng ứng dụng.
· Nền tảng ứng dụng phát triển đa hướng độc lập, kết hợp việc gắn thẻ định dạng chung với một cơ sở dữ liệu riêng biệt.
· Công cụ phần mềm tạo ra thiết kế bằng dòng xử lý trên các thiết bị và các đơn vị quá trình.
· Các cấu trúc mở thiết kế theo kiểu module thể hiện các ứng dụng trong công nghiệp từ cách phối hợp các thiết bị trong nhà máy cho tới sự vận hành từng bộ phận trong các dây chuyền xử lý quá trình.
· Thực thi các chuẩn thực tế cho các giao diện ngôn ngữ mạng… cho phép chuyển giao dữ liệu như là một phần trong các hệ thống của nhiều nhà sản xuất được nối mạng với nhau.

PAC giảm chi phí cho chu kỳ sản xuất

Các PAC xử lý các vấn đề tích hợp mà các nhà sản xuất thiết bị chuẩn (OEM) và công ty ứng dụng (end user) phải đối mặt bằng cách mở rộng tính chuyên sâu trong từng lĩnh vực của các hệ thống tự động hoá, nâng cao sự luân chuyển tài nguyên, giảm chi phí chu kỳ sản xuất, giảm tổng chi phí đầu tư trong nguồn vốn của nhà sản xuất. Các nhà thiết kế và các OEM mong muốn giải pháp của họ có ít yếu tố tác động hơn đồng thời một thiết bị ra đời mang trong mình nhiều khả năng phát triển đa hướng và nhiều tính năng mở rộng hơn. Nhu cầu với các thiết bị thiết kế theo module, linh hoạt hơn và các quá trình xử lý hiện nay đang phổ biến trên thị trường. Chức năng đa miền của PAC bao gồm điều khiển logic, chuyển động, truyền động và quá trình trên một nền tảng ứng dụng độc lập.


PAC rất linh hoạt và có khả năng thay đổi cấu hình, do đó người sử dụng có thể tuỳ biến và tối ưu hoá nó để đáp ứng với yêu cầu cụ thể trong việc điều khiển tự động hoá thiết bị và nhà máy. Tất cả các bộ phận trong hệ thống PAC được thiết kế để tối đa việc tích hợp phần cứng và phần mềm. Do đó đây có thể là một công cụ lập trình và xử lý kỹ thuật cho toàn bộ hệ thống. Tính năng này bao gồm việc truy cập trực tiếp của các tham số và hàm vào cả hệ thống, kết hợp PLC, I/O từ xa, điều khiển chuyển động, điều khiển PID, truyền động, hướng dẫn người dùng, xử lý dữ liệu và trực quan hoá, cùng với mức độ tích hợp tối đa cho doanh nghiệp thông qua việc sử dụng mạng Ethernet TCP/IP, Internet và các chuẩn CNTT.

PAC sẽ ảnh hưởng đến thị trường?

PAC không thay thế các thiết bị truyền thống nhưng chúng sẽ tạo ra nhiều cơ hội mới hơn. Môi trường phát triển chung, thống nhất làm hạ các chi phí vận hành và phát triển mở rộng. Sử dụng PAC sẽ tiếp tục đẩy mạnh việc hướng đến các chuẩn truyền thông mở và tích hợp phần mềm, mà ít phải tập trung vào phần cứng hơn. Người sử dụng có thể hướng vào hiệu quả hoạt động của toàn bộ hệ thống nhiều hơn thay vì tốn thời gian trong việc lựa chọn phần cứng. PAC có nhiệm vụ phải giải quyết các vấn đề liên quan đến người sử dụng như phương pháp để giám sát và điều khiển tốt hơn các thiết bị thực tế được kết nối với nhau trong mạng hạ tầng. Điều này làm cho các nhà cung cấp PAC quan tâm đến việc tối ưu hoá hoạt động của hệ thống nhiều hơn.

Ngày nay, các nhà sản xuất đang có xu hướng chuyển thành nhà cung cấp dịch vụ từ lĩnh vực tư vấn cho tới các dự án chìa khoá trao tay toàn diện. Còn người sử dụng thì tập trung nỗ lực vào những thế mạnh chủ yếu và chức năng tích hợp tự động hoá, điều khiển của họ được giao cho các nhà cung cấp thiết bị và hệ thống tự động hoá. Điều này đặt ra yêu cầu cao hơn với các dịch vụ và hỗ trợ cho người dùng, dẫn tới việc bổ sung và tận dụng tính đa năng của PAC. Một ví dụ ở đây là sự giám sát và bảo trì dựa trên nền Web thông qua PAC để thực hiện điều khiển logic, điều khiển định vị, đo vị trí - cam điện tử hay điều khiển chuyển động theo 2 trục. Người sử dụng có thể truy cập vào Website của nhà cung cấp, cho phép các kỹ thuật viên chẩn đoán và giải quyết sự cố trực tiếp trên dây chuyền sản xuất.
(Theo: Arc Advisory Group)

Sản xuất điện tử (e-manufacturing):
Nền móng và triển vọng của Thương mại điện tử

Trong môi trường thương mại điện tử ngày nay, khả năng sản xuất đúng sản phẩm yêu cầu, chất lượng cao và giá cả phù hợp trong một thời gian ngắn nhất, đang trở thành tiêu chuẩn hàng đầu của những người tiên phong trên thị trường.

Thời đại Internet đã mang lại cho khách hàng c héi tiếp cận nhiều thông tin hơn. Họ có những yêu cầu cao hơn vÒ chÊt l­îng sn phÈm vµ tèc ®é phôc vô. Theo xu h­íng ®ã, các nhà sản xuất đang chịu áp lực chuyển sang mô hình sản xuất – theo – yêu cầu. Họ nhận ra rằng phải ®¸p øng một cách chính xác, nhanh chóng và linh hoạt c¸c sản phẩm đòi hỏi đang gia tăng một cách chóng mặt. Họ biết nếu không thể đáp ứng một cách tin cậy và lâu dài, khách hàng sẽ nãi lêi chia tay vÜnh viÔn.
Do đó, một chiến lược thương mại điện tử (e-commerce) vững chắc là thiết yÕu để tồn tại trong thế giới kinh doanh ngày nay. Dï vËy, những nhà sản xuất hiện nay có quá ít thời gian để suy nghĩ về cách thức họ đem đến triển vọng cho thương mại điện tử. Họ vẫn còn phải phát triển một chiến lược thực hiện các đơn đặt hàng yêu cầu bền vững được tích hợp liên tục với tất cả thành phần của dây chuyền cung cấp.
Mét thùc tÕ ®n gin th­êng bÞ xem nhÑ nh­ng lại là cách tốt nhất để “sở hữu” và giữ chân khách hàng là cung cấp hàng hoá theo yêu cầu của họ với chất lượng hàng đầu và dÞch vô kÞp thêi. Đây là nơi phần sau của chiến lược thương mại điện tử, đáp ứng - điện tử (e-fulfillment) được thực hiện. Đáp ứng - điện tử không chỉ là đưa sản phẩm từ nhà kho đến tay khách hàng. Nó được xem như là thµnh phÈm của một chiến lược cung ứng được phát triển tốt và tập trung cao độ.
Vì vậy, trong môi trường kinh doanh thương mại điện tử cạnh tranh khốc liệt ngày nay, nhiệm vụ với các doanh nghiệp là sản xuất được nhiều hơn, nhanh hơn, tốt hơn và rẻ hơn trước. Để đạt được điều này, các nhà sản xuất cần những công cụ quản lý thông tin thời gian thực để hỗ trợ việc ra quyết định và những cải tiến liên tục. Thông tin đúng lúc và chính xác là chìa khoá điều hành công việc kinh doanh đầy cạnh tranh và ®i tới mô hình kinh doanh tầm cỡ thế giới. Hệ thống thông tin điều hành sản xuất được tích hợp có thể sắp xếp công việc một cách hợp lý nhất để cải tiến thông suốt một cách tức thời, tự động hoá thu thập dữ liệu, nâng cao hiệu suất và chất lượng, và cung cấp một cách tự động lượng lớn tài liệu mà các chương trình tiêu chuẩn chất lượng hiÖn thêi đòi hỏi khắt khe.
Trong môi trường kinh doanh thay ®æi phøc t¹p nh­ hiÖn nay, viÖc cËp nhËt nh÷ng th«ng tin c«ng nghÖ míi nhÊt nh­ sản xuất - điện tử, điều hành sản xuất hợp tác, và hệ thống điều hành sản xuất (manufacturing execution system – MES) lµ rÊt quan träng, vì ®iÒu nµy t¹o ®é linh ho¹t trong kinh doanh bằng việc thích nghi với những biÕn cè không lường trước và tự động hoá dòng chảy thông tin.

Nền tảng của sản xuất điện tử (e-manufacturing)

Sản xuất điện tử, bao gồm nhiều chức năng và cả sự tập trung rõ ràng vào tích hợp dây chuyền sản xuất, mà cốt lõi của nó là ứng dụng của MES. MES theo định nghĩa của Viện nghiên cứu sản xuất cao cấp (Mỹ) vào năm 1990, là một lớp chức năng của công nghệ thông tin liên kết việc lên kÕt gi÷a ho¹ch ®Þnh th­ng m¹i và những hệ thống điều khiÓn nhà máy để mang l¹i những kế hoạch sản xuất thực tÕ vµ kh thi.
Trong vßng ch­a ®Çy một thập kỷ, MES giờ đây được coi là công nghệ chiến lược then chốt cho việc đạt được các bước tiến m¹nh mÏ trong hoạt động sản xuất.
Gần đây, các cán bộ của Hiệp hội hệ thống điều hành sản xuất quốc tế, một hiệp hội phi lợi nhuận ®Æt tại Pittsburgh (Mỹ), đại diện cho các nhà sản xuất phần mềm MES, cho biÕt: “Hệ thống điều hành sản xuất cung cấp những thông tin mang gióp tối ưu hoá các hoạt động sản xuất. Sử dụng dữ liệu hiện thời và chính xác, MES hướng dẫn, khởi động, đáp ứng và báo cáo về t×nh tr¹ng vËn hµnh của nhà máy. MES cung cấp thông tin quan träng về các hoạt động sản xuất của doanh nghiệp và dây chuyền sản xuất thông qua truyền thông hai chiều.

MES và sự cải tiến nhà máy kh«ng ngõng

Quản lý doanh nghiệp và sản xuất cần những thông tin nhanh chóng và chính xác để có những quyết định kinh doanh thực tế và tốc độ. NhiÒu c«ng ty nhËn ra r»ng n©ng cÊp nhµ m¸y sn xuÊt lµ ®­êng lèi cÊp thiÕt ®Ó duy tr× thÕ c¹nh tranh. Hệ thống điều hành sản xuất - giờ đây được mở rộng và được xem như điều hành sản xuất có sự hợp tác và quản lý sản xuất của doanh nghiệp – đã nổi lên thành một khía cạnh quan trọng của công nghệ thông tin cung cấp phương tiện tự động thu thập dữ liệu. Dữ liệu sau đó được phân phối cho tất cả các chức năng khác nhau của doanh nghiệp kinh doanh sản xuất và dây chuyền sản xuất.
Hệ thống quản lý dây chuyền cung cấp (SCM) hứa hẹn bước nâng cao nhanh chóng trong hoạt động sản xuất của doanh nghiệp và tạo điều kiện cho chiến lược thương mại điện tử phát triển, chính là chìa khoá thành công cho thương mại điện tử. Tuy nhiên, như hầu hết những nhà phân tích công nghiệp đã cảnh báo, chìa khoá thực sự này phục vụ cho việc nhận biết các chiến lược dựa trên hệ thống sản xuất, khi chúng tạo ra một trong những mối liên kết trọng yếu nhất trong dây chuyền cung cấp.

Với một doanh nghiệp sản xuất, tồn tại ba nhân tố chính trong dây chuyền cung cấp. Trên hình 2, vòng phản hồi chỉ tất cả các chức năng ngược với sản xuất trong thực tế. Nó tập trung vào bước khởi đầu và chuẩn bị cho quá trình sản xuất, hướng tới những thông tin tập trung vào khách hàng và yêu cầu của họ. Bản thân chức năng sản xuất là yếu tố thứ hai và tập trung vào những phương tiện, thiết bị, nhân lực, nguyên vật liệu và chính quá trình sản xuất. Yếu tố thứ ba, vòng bên ngoài (xuôi chiều) tập trung vào các sản phẩm hoàn tất, phân phối và cũng hướng tới những thông tin tập trung vào khách hàng và yêu cầu của họ.

Các ứng dụng quản lý dây chuyền cung cấp, cũng như phần mềm điều phối khả năng sản xuất có giới hạn và việc lên kế hoạch cao cấp, tất cả đòi hỏi những dữ liệu chính xác về hoạt động tại các phân xưởng sản xuất để đạt tới sự hiệu quả. Khu vực chế tạo trong nhà máy là một môi trường năng động trong ®ã sự vật được chuyển hoá liên tục và thông tin được tự động thu thập phổ biến tới tất cả các cấp quản lý doanh nghiệp để ra quyết định nhanh chóng và chính xác. MES cung cấp khả năng trực quan hoá đối với dữ liệu sản xuất và khép kín dây chuyền cung cấp. Điều này tạo điều kiện hơn cho việc tối ưu hoá đúng lúc và đúng đắn bằng các hệ thống sắp xếp, lập kế hoạch. Nó cũng mang lại hiệu quả tối đa cho việc dự trù tài nguyên / quản lý dây chuyền cung cấp / lập kế hoạch nâng cao và sắp xếp đầu tư phần mềm của doanh nghiệp.
Một kết quả có tác động mạnh khác của việc ứng dụng phï hîp công nghệ MES là khả năng đáp ứng thu thập dữ liệu và các đòi hỏi lưu trữ hồ sơ với chi phí tư bản gia tăng thấp. Việc thu thập dữ liệu này thường được yêu cầu để phục vụ cho những mục đích liên quan đến pháp lý hoặc quy định (như lịch sử của sản phẩm, dữ liệu về môi trường), đáp ứng đòi hỏi của khách hàng, là nền tảng của một chương trình cải tiến liên tục và quản lý chất lượng - Bạn không thể cải tiến được những gì bạn không thể nhìn thấy !
MES cung cấp mét b×nh diÖn d÷ liÖu nhµ m¸y kh¸i qu¸t thời gian thực và phổ biÕn chóng để phần mềm có thể thùc hiÖn tèi ®a chøc n¨ng. MES t¹o mối liªn kÕt giữa dữ liệu kinh doanh với dữ liệu nhà máy bằng việc tương quan hoá thông tin sản phẩm với những thông tin về quá trình sản xuất và chất lượng dùa trªn c së d÷ liÖu trùc tuyÕn. Về cơ bản, những hệ thống này cung cấp những thông tin chính xác, kÞp thêi ®Õn ng­êi cÇn nhËn để họ có thể ra các quyết định kịp thời và sáng suốt. Khi cả một biển thông tin được kết nối qua một hệ thống điều hành sản xuất tích hợp, hiệu quả của mỗi chức năng tăng lên rõ rệt. Một loạt những mối liên kết thông tin được phối hợp và đồng bộ hoá được tạo ra dẫn đến sự điều khiển các hoạt động sản xuất và chất lượng thµnh phÈm.
Đồng thời, một hệ thống tư liệu và thủ tục được tự động hoá thiết lập phục vụ cho phân phối thông tin. Nó không những thoả mãn tiªu chuÈn cña ISO9000, mà còn loại bá sai sãt thường thấy ë các tài liệu bằng giấy. Do đó, nó cung cấp một phương tiện hỗ trợ quyết định thời gian thực cho quản lý sản xuất và chất lượng, đồng bộ hoá tất cả nguån tµi liÖu và hoạt động trong xưởng chế tạo của nhà máy.
Việc thực thi MES hiệu quả sẽ hoàn vốn đầu tư một cách ấn tượng và, quan trọng không kém, chúng cung cấp cơ sở hạ tầng cã thÓ thích nghi với thay đổi – cho dù thay đổi đó là ngo¹i cnh (như những điều luật mới, thay đổi trên thị trường, yêu cầu của khách hàng), hay ph¸t sinh ngay trong nhµ m¸y (cải tiến doanh nghiệp, nỗ lực điều chỉnh chi phí liên tục, tái thiết kế lại quá trình sản xuất) hay thay đổi từ công nghệ (những hệ thống, nền tảng ứng dụng mới).
Chìa khoá thực sự của MES là giao diện tự động với lớp điều khiển nhµ m¸y, nơi sn xuÊt sn phÈm. Do đó, nó là phương tiện lý tưởng để thu thập tự động tất cả dữ liệu cần thiết cho bất kỳ hệ thống thông tin nào khác trong tổ chức; bao gồm quản lý chất lượng, tài liệu, quản lý bảo trì, quản lý nguyên liệu, quản lý thời gian và lao động... MES cung cấp cơ sở dữ liệu sản xuất thời gian thực cho nhµ m¸y. Nó cung cấp khả năng giám sát toàn bộ sản phẩm trong khi mang lại một nền tảng ứng dụng cải tiến liên tục cho các hoạt động của xí nghiệp. Bạn có thể trả lời nhanh chóng những câu hỏi liên quan đến chất lượng, phế phẩm, thời gian chÕt, sản lượng... và xem xét quan hệ nhân quả của sản phẩm, quá trình và nguyên vật liệu.

Kết quả mang lại với MES được thiết lập và thiết kế chính xác

Trước khi MES ra đời, các công cụ công nghệ thông tin không đủ khả năng cung cấp dữ liệu tự động thời gian thực mà các nhà quản lý sản xuất cÇn cho việc ra quyết định chính xác.

Giờ đây, phần mềm MES có thể ®¸p øng ®­îc nh÷ng yªu cÇu nµy th«ng qua thực thi những chức năng quan trọng sau:
Ø Cung cấp dữ liệu về nguyên vật liệu, sản lượng và các đơn đặt hàng quan trọng.
Ø Sắp xếp yêu cầu của khách hàng để vận hành dây chuyền sản xuất cụ thể.
Ø Điều khiển và giải quyết nhanh gọn các yêu cầu ngay t¹i sµn m¸y.
Ø Cập nhật kế hoạch làm việc (như nhân lực, nguyên liệu và máy móc).
Ø Vạch rõ, thực thi đúng quy trình sản xuất và quy tắc kinh doanh.
Ø Tự động báo cho nhân viên vÒ sự chệch hướng của các quy định sản xuất.
Ø Giải quyết nhanh gọn, sắp xếp, phối hợp nguyên liệu và những thông tin đòi hỏi cho quá trình hoạt động của từng bộ phận.
Ø Báo cáo sản xuất thời gian thực (như việc sử dụng hay thừa nguyên liệu).
Ø Tích hợp các công cụ điều khiển quá trình/chất lượng thống kê.
Ø Cung cấp thông tin phản hồi thời gian thực và thông báo tự động những ảnh hưỏng xác thực tới quá trình vận hành.
Ø Xác định rõ và thực thi sự phối hợp giữa những thiết bị riêng biệt, lộ trình, người điều khiển và nguyên vật liệu phục vụ cho trình tự công việc hay sản phẩm cụ thể để đảm bảo chất lượng ngay lần đầu tiên.
Khi các xí nghiệp sản xuất thiết lập cơ sở hạ tầng thông tin phản ứng nhanh và linh hoạt mà chúng có thể phn ứng nhanh với những thay đổi vÒ sản phẩm, quá trình, nh©n lùc và những thủ tục, như những gì MES mang lại, họ sẽ đạt được sự thích nghi mau lẹ đòi hỏi trong môi trường cạnh tranh khốc liệt ngày nay. Kết quả cuối cùng là những sản phẩm tốt hơn, sản lượng gia tăng, thời gian quay vòng và những chi phí sản xuất giảm xuống, đáp ứng với những nhu cầu của khách hàng và yêu cầu của thị trường nhanh hơn trước - tất cả đều có thể biến thành lợi thế cạnh tranh của doanh nghiệp.
Chính điều đó đem đến triển vọng sáng sủa cho thương mại điện tử!

Sự phát triển nhanh chóng
trong điều khiển chuyển động

Điều khiển chuyển động (ĐKCĐ) có lẽ là một trong những lĩnh vực đa dạng và phát triển nhanh nhất trong ngành điều khiển và tự động hoá. Các khái niệm và công nghệ ĐKCĐ đã từ lâu không chỉ gói gọn trong những hệ thống servo chuyên dụng điều khiển bởi các hệ truyền động và thiết bị tạo sẵn thường có giá khá cao. Thay vào đó, ngày nay ta còn thấy các tính năng của ĐKCĐ ứng dụng cả cho tốc độ và vị trí trong truyền động thay đổi tần số xoay chiều, các động cơ bước và truyền động vòng kín lai, cũng như các hệ truyền động và động cơ servo AC và DC thông dụng khác. Những nhà OEM, nhà tích hợp hệ thống và người sử dụng đều chịu áp lực nâng cao năng suất trong việc thiết kế với nguồn lực ngày càng ít và chỉ tiêu kỹ thuật hệ thống chính xác hơn. Sự phát triển trong công nghệ ĐKCĐ và các sản phẩm liên quan đã mang lại phạm vi lựa chọn rộng hơn để đạt được sự tối ưu.

Những xu hướng trong công nghệ servo/bước
Cùng với công nghệ tạo ra bước tiến trong độ chính xác và giá cả, công nghệ còn phải hướng đến hai nhóm giải pháp ứng dụng chính: truyền động thay đổi tần số và servo/bước. Theo nghiên cứu từ năm 2002 đến 2003 cho thấy phần lớn các khách hàng yêu cầu ứng dụng một hay hai trục và gần một nửa số người sử dụng được điều tra khẳng định rằng họ có yêu cầu về tốc độ từ 3000 vòng/phút trở xuống. Những đòi hỏi này có thể đáp ứng dễ dàng bằng hệ thống ĐKCĐ dựa trên các PLC cỡ nhỏ.

Nhằm đáp ứng những yêu cầu trên, các nhà cung cấp đang tập trung vào những giải pháp đơn giản với giá rẻ và dịch vụ tốt. Các hệ thống servo có nhiều ưu thế song khó ứng dụng do các điều kiện cụ thể của ứng dụng như quán tính, dung sai cơ khí, ma sát, nhiệt độ ảnh hưởng đến các bộ phận cơ… Việc xem xét từng điều kiện cụ thể của ứng dụng nói chung tốn nhiều thời gian và công sức hơn phát triển việc lập trình và cấu hình cho bộ điều khiển servo và PLC.

Những xu hướng trong truyền động tần số biến thiên (VFD)
Xu hướng lớn nhất của VFD trong thiết kế hệ điều khiển phân tán là chọn lựa giữa lắp đặt mới hay trang bị thêm cho những hệ thống hiện tại. Ta thường gặp câu hỏi là liệu có thể điều khiển vị trí với hệ U/f vòng hở? Câu trả lời thường phải dựa trên những đòi hỏi về độ chính xác của từng ứng dụng. Ví như, một ứng dụng có độ chính xác cao thường yêu cầu một động cơ servo AC, servo DC, động cơ bước hay hệ VFD xoay chiều vòng kín, trong khi đó một ứng dụng có độ chính xác thấp có thể chỉ đòi hỏi một VFD AC với điều khiển U/f vòng hở hay điều khiển điện-cơ giống như một starter.
Một câu hỏi thường gặp khác là việc kết nối Ethernet cho ĐKCĐ phân tán trong các hệ VFD. Nhu cầu này xuất phát từ sự tương thích giữa các sản phẩm thương mại cho lớp vật lý và tích hợp hệ điều khiển ở trên. Việc lựa chọn giữa các giao thức còn là một cuộc tranh luận hiện nay. Một giao thức mở phổ biến được sử dụng ở đây là Modbus TCP/IP được thống nhất bởi IDA (Interface for Distributed Control). Theo IDA, Modbus TCP/IP là giao thức Ethernet công nghiệp phổ biến nhất trong công nghệ tự động hoá và sẽ được thực thi như là chuẩn cho phần lớn mọi hệ điều hành.

Những vấn đề lớn trong ĐKCĐ
Sau đây là những vấn đề cần phải giải quyết theo cuộc điều tra của Motion Trends 2002:
· Gỡ lỗi phần mềm (57,2%)
· Tư liệu thiếu đầy đủ (51,1%)
· Chi phí quá cao (50%)
· Việc lắp đặt phức tạp (37,2%)
· Gỡ lỗi phần cứng (35%)
Điều đó cũng tương tự với các nhà sản xuất VFD trong việc nâng cao chức năng và tính bảo đảm. Điều phân biệt giữa các nhà sản xuất khác nhau là giá cả, dịch vụ và khả năng đáp ứng với các vấn đề nêu trên. Một biện pháp để giải quyết vấn đề trên trong ĐKCĐ là thông qua thử nghiệm. Các phòng thử nghiệm thường được phân biệt theo mục đích của chúng (như độ tin cây, đánh giá, R&D, phân tích sự cố …). Những thử nghiệm thông thường bao gồm nhiều yếu tố khác nhau liên quan đến độ an toàn, khí hậu, tương hợp điện từ, âm thanh, dao động.

Những xu hướng ĐKCĐ tương lai
Với nhiều nhà sản xuất OEM, những đòi hỏi của ứng dụng và tỉ lệ khối lượng/chi phí của một loại máy cụ thể sẽ ảnh hưởng lớn đến lựa chọn PLC, PC, hay bộ điều khiển tích hợp chuyên dụng. Việc cung cấp những lựa chọn này cho khách hàng là một điều quan trọng. Ví dụ như, AutomationDirect mới đây cung cấp bộ điều khiển và các sản phẩm I/O cho thị trường vượt qua dòng sản phẩm PLC, PC, và ứng dụng điều khiển nhúng truyền thống. Họ cung cấp các nano PLC DL05 với 14-30 đầu I/O rời rạc dưới 100 USD, và các bộ micro DL06 với 36 đầu I/O rời rạc dưới 200 USD và có thể mở rộng tới 100 I/O. Những nano và micro PLC này bao gồm khả năng tuỳ chọn theo hoạt động cho các chức năng ĐKCĐ và đếm tốc độ cao cùng với I/O analog, 2 cổng nối tiếp, PID onboard với tính năng tự động điều chỉnh, tập lệnh lập trình mạnh mẽ và kết nối với Ethernet và DeviceNet với chi phí bổ sung rất thấp. Điều này cho phép OEM xem xét các PLC này cho những ứng dụng ĐKCĐ nhúng hay chuyên dụng, cùng với lợi ích gia tăng từ độ linh hoạt của I/O, và nhiều lựa chọn truyền thông có thể mở rộng cho một vài model trong dòng sản phẩm máy móc của họ. Hơn nữa, AutomationDirect còn cung cấp các bộ điều khiển PC nhúng có tên WinPLCs cắm vào các backplane I/O của PLC truyền thống, bao gồm cả những CPU 100MHz+ hỗ trợ các hệ điều hành cấu trúc mở như Windows CE. WinPLCs cung cấp cho OEM lợi ích trong sức mạnh tính toán của PC, xử lý dữ liệu và kết nối trong doanh nghiệp của module CPU, cùng với sự thuận lợi trong những giới hạn module I/O PLC thông dụng, lựa chọn giao diện tín hiệu và độ rộng I/O.

Sự gia tăng yêu cầu về sản lượng và năng suất trong dây chuyển của OEM đã tạo ra các giải pháp điện tử sử dụng các bộ điều khiển dựa trên PC và PLC thông dụng cần thiết khi so sánh với các thiết kế cơ khí truyền thống, đáp ứng đòi hỏi cung cấp nhanh, tin cậy và dễ dàng hơn trong bảo dưỡng thiết bị. Thế hệ thiết bị dựa trên thiết kế theo cơ điện tử mới này thường được tích hợp sẵn trong các bộ module và chúng có khả năng nối mạng sử dụng những mạng chuẩn công nghiệp như DeviceNet, Profibus và Ethernet cùng với liên kết dữ liệu sản xuất cho doanh nghiệp.
Những hướng giải pháp khả thi trong ĐKCĐ hiện vẫn chưa rõ ràng giữa VFD, động cơ servo và động cơ bước. Với sự chú trọng đáng kể vào hệ thống tương thích với khả năng truyền thông cho những ứng dụng ĐKCĐ phân tán, khách hàng có thể tận dụng các sản phẩm phù hợp nhất theo Ethernet cung cấp khả năng liên kết hoạt động. Một phạm vi lựa chọn nhiều giải pháp, dịch vụ, hỗ trợ, phân phối sẽ tiếp tục giữ vai trò quan trọng trong quá trình ra quyết định của khách hàng cho các sản phẩm ĐKCĐ.

Trời ơi, nếu bạn nào quan tâm đến tự động hóa thì vào đây này: http://www.e-autonews.com. Có cả thông tin về điện - điện tử nữa: như các sản phẩm mới về tivi, máy ảnh, điện thoại....

Nếu muốn thảo luận thì các bạn vào diễn đàn: http://www.e-autonews.com/forum