Máy tính sẽ kiểm soát hầu hết mọi thứ trong tương lai (27/01/2024)

Những người theo chủ nghĩa tương lai thường đánh giá sức mạnh tính toán và các năng lực liên quan là những chỉ số chính của tiến bộ công nghệ. Sự bùng nổ tính toán của dữ liệu sẽ có tác động trực tiếp đến các trụ cột cơ bản của xã hội như chăm sóc sức khỏe, an ninh, truyền thông, giao thông và năng lượng.

Ảnh minh họa.

Trong Công nghiệp 4.0, các loại máy tính tiên tiến mới đã xuất hiện và tiện ích cũng như tiện ích của chúng. Mục tiêu của những công nghệ mới nổi này là tăng tốc độ phát triển khả năng mở rộng và cải thiện năng lực vốn có của con người.

Lĩnh vực máy tính đã có những tiến bộ to lớn kể từ khi máy tính điện tử được phát triển vào những năm 1960. Trong xã hội siêu kết nối của nhân loại, việc xử lý thông tin đã trải qua những thay đổi mang tính cách mạng. Theo nhà tương lai học - Ray Kurzweil, sức mạnh xử lý trung bình đã tăng gấp đôi cứ sau hai năm và con người sẽ có thể "mở rộng phạm vi trí thông minh của mình lên hàng tỷ lần".

Một thập kỷ trước, chúng ta không thể hình dung được thực tế của điện toán nhận thức nhưng những tiến bộ gần đây trong vật lý và công nghệ nano đã biến điều đó thành hiện thực. Dưới đây là một số ví dụ về các lĩnh vực mô hình điện toán đang thay đổi nhanh chóng:

Điện toán truyền thống hoặc cổ điển

Điện toán truyền thống hoặc cổ điển đã chứng kiến nhiều bước lặp trong khoa học vật liệu sử dụng ống chân không, bóng bán dẫn, bộ vi xử lý và mạch tích hợp. Khi sử dụng máy tính cổ điển, tất cả quá trình xử lý được thực hiện bằng cùng một logic hoặc điện áp cao/điện áp thấp và thông tin được lưu trữ dưới dạng bit trong thiết bị bộ nhớ có thể là 1 hoặc 0 (hệ thống nhị phân).

Máy tính tương tự - Analog Computing

Máy tính analog có thể xử lý đầu vào và cung cấp đầu ra có ý nghĩa mà không yêu cầu dịch đầu vào sang bất kỳ ngôn ngữ máy tính cụ thể nào. Máy tính analog biểu thị các số bằng cách sử dụng các đại lượng dễ quan sát như điện áp hoặc góc quay thay vì mã, ngôn ngữ lập trình hoặc thuật toán. Các ví dụ phổ biến về máy tính analog đang được sử dụng là nhiệt kế, đồng hồ tốc độ và vôn kế.

Siêu máy tính - Super-Computing

Ngược lại với máy tính truyền thống, chúng thường bao gồm nhiều CPU (đơn vị xử lý trung tâm), bao gồm các mạch để giải mã hướng dẫn từ chương trình và thực hiện các phép toán logic và toán học theo đúng thứ tự. Siêu máy tính khác với máy tính lớn ở chỗ chúng có lượng lưu trữ dữ liệu lớn và khả năng tính toán mạnh mẽ.

Ảnh minh họa.

Siêu máy tính và điện toán hiệu năng cao tương ứng là những phương tiện và cơ chế giải quyết các vấn đề phức tạp với tốc độ nhanh hơn. Siêu máy tính Frontier tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge vẫn là máy tính nhanh nhất thế giới và có thể tính toán với tốc độ 1,102 triệu phép tính mỗi giây.

Điện toán đám mây - Cloud Computing

Di chuyển và lưu trữ dữ liệu cũng như ứng dụng từ các máy chủ ở xa thông qua Internet được gọi là điện toán đám mây. Điện toán đám mây mang lại sự linh hoạt về chi phí, tính di động và tăng năng suất cho người dùng doanh nghiệp. Hoạt động và thương mại phụ thuộc vào khả năng lưu trữ, ưu tiên, phân tích, phân phối và mở rộng quy mô dữ liệu đó một cách an toàn. Dữ liệu kinh doanh ngày càng được chuyển sang đám mây lai và đám mây. Theo các nhà dự báo, trong vòng vài năm tới, hầu hết các nhiệm vụ xử lý dữ liệu sẽ được tìm thấy trong dữ liệu đám mây.

Ảnh minh họa.

Để đáp ứng nhu cầu lưu trữ và phân tích ngày càng tăng, khu vực công và tư nhân đang xây dựng các kho dữ liệu lớn hơn và tổng hợp dữ liệu đám mây 

Đám mây giúp cải thiện tường lửa và bảo mật được kiểm soát về mặt an ninh mạng. Biết dữ liệu được lưu trữ ở đâu và ai chịu trách nhiệm bảo mật dữ liệu là một trong những lợi ích chính của đám mây.

Điện toán biên:

Điện toán biên là sản phẩm của xã hội cảm biến, nơi mọi thứ và mọi thứ đều được kết nối, thường được gọi là Internet of Things. Điện toán biên đặt sức mạnh tính toán và các chức năng phân tích gần với nơi tạo ra dữ liệu.

Điện toán biên thúc đẩy quá trình chuyển sang cơ sở hạ tầng biên dựa trên dữ liệu và được sử dụng để tối đa hóa khả năng xử lý tốc độ và giảm yêu cầu băng thông. Hoạt động và thương mại phụ thuộc vào khả năng lưu trữ, ưu tiên, phân tích, trao đổi và mở rộng quy mô dữ liệu của thiết bị một cách an toàn. Để giảm độ trễ, điện toán ranh giới nhằm mục đích di chuyển các hoạt động, lưu trữ dữ liệu và xử lý thời gian thực đến gần thiết bị hơn thay vì phụ thuộc vào vị trí trung tâm.

Máy tính sương mù - Fog Computing

Cơ sở hạ tầng máy tính phi tập trung được biết đến với các thuật ngữ điện toán sương mù, mạng sương mù hoặc đơn giản là "làm mờ". Dữ liệu, tính toán, lưu trữ và ứng dụng được đặt ở những vị trí hợp lý và hiệu quả nhất khi điện toán đám mây (trung tâm dữ liệu) được mở rộng đến rìa mạng. Thường được gọi là "ngoài sương mù", vị trí này nằm giữa đám mây và nguồn dữ liệu.

Tính toán lượng tử - Quantum Computing

Với điện toán lượng tử, nền văn minh hiện đang ở ngưỡng cửa. Điện toán lượng tử hoạt động bằng cách khai thác các tính chất đặc biệt của nguyên tử và hạt hạ nguyên tử. Nói một cách đơn giản, máy tính lượng tử sử dụng các bit lượng tử hoặc qubit để liên lạc kỹ thuật số thay vì các bit nhị phân thông thường gồm số 1 và số 0. Tính toán lượng tử thực hiện điều này bằng cách xử lý dữ liệu đầu vào bằng cách sử dụng các đặc điểm riêng biệt của các hạt hạ nguyên tử. Nguyên tử được sử dụng trong điện toán lượng tử vì chúng là một hệ vật lý có thể tồn tại đồng thời ở cả trạng thái 0 và 1.

Ảnh minh họa.

Điện toán lượng tử có thể đạt được tốc độ xử lý và phân tích dự đoán chưa từng có, cho phép giải quyết vấn đề. Công nghệ lượng tử sẽ biến đổi nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như phân tích thời gian thực và an ninh mạng. Các nhà vật lý đang thiết kế máy tính lượng tử, có thể hoạt động tốt hơn máy tính thông thường và tính toán với tốc độ đáng kinh ngạc, có thể tạo ra một loại phân tích và mật mã hoàn toàn mới. Hơn nữa, vì điện toán lượng tử là không xác định nên có thể được sử dụng để khám phá đồng thời một số lượng lớn các giải pháp khả thi.

Máy tính sinh học - Biological Computing

Lĩnh vực điện toán sinh học tiên tiến liên quan đến việc sử dụng các sản phẩm sinh học để thực hiện các nhiệm vụ, thường yêu cầu sử dụng các vật liệu như sợi thủy tinh và dây đồng. DNA và axit amin thường được sử dụng làm yếu tố sinh học trong các nghiên cứu này. Điện toán sinh học sẽ tiến hành xử lý thông tin bằng cách sử dụng tế bào (tổng hợp protein) cũng như DNA, protein và RNA để tạo ra các tế bào mới. Những vật liệu này có thể được sử dụng để điều khiển các phản ứng hóa học tự nhiên thực hiện tính toán.

Ảnh minh họa.

Máy tính sinh học có thể lưu trữ dữ liệu về DNA của tế bào sống trong tương lai. Với việc sử dụng công nghệ này, máy tính sinh học có thể lưu trữ lượng dữ liệu vô hạn và thực hiện các phép tính phức tạp mà hiện tại không thể đạt được.

Máy tính quang học và quang tử - Optical and Photonic Computing

Các xung ánh sáng quang học được sử dụng trong điện toán quang tử thay vì bóng bán dẫn điện sẽ tạo ra các cổng logic cho tính toán máy tính. Để đáp ứng yêu cầu xử lý và truyền dữ liệu của điện toán thế hệ tiếp theo, các nhà nghiên cứu tại Đại học Aalto đã tạo ra các cổng logic quang học dựa trên ánh sáng. Tốc độ xử lý cực nhanh của các cổng logic chirality quang học mới gần như tuyệt vời. Chúng nhanh hơn hàng triệu lần so với các công nghệ hiện tại.

Tính toán hóa học - Chemical computing

Điện toán hóa học là một phương pháp xử lý máy tính không thông thường bổ sung. Trong tự nhiên, các hệ thống hóa học có thể hoạt động như các cổng logic để thực hiện các phép tính.

Tính toán không gian - Spatial Computing

Điện toán không gian cho phép thế giới ảo và vật lý kết hợp liền mạch và cho phép người dùng tương tác với máy tính một cách tự nhiên và trực quan hơn. Tai nghe dành cho thực tế ảo, thực tế tăng cường và thực tế hỗn hợp cho phép người dùng trải nghiệm điều đó. Các thiết bị này hiển thị thế giới thực đồng thời kết hợp các vật thể thực vào khung hình để tạo ra không gian ba chiều. Các thành phần của giao diện được tích hợp với môi trường. Do sự tương tác tự nhiên hơn giữa người dùng và hệ thống máy tính, điện toán không gian mang lại trải nghiệm người dùng hấp dẫn hơn.

Giao diện người-máy tính - Human-Computer Interface

Một lĩnh vực tiến bộ đầy triển vọng hấp dẫn trong AI là sự tương tác giữa con người và máy tính, có tiềm năng nâng cao khả năng nhận thức và trí nhớ của con người. Khoa học giao diện não/máy tính đã có sự phát triển đáng ngưỡng mộ. Bản đồ não và chip thần kinh chính là ví dụ của công nghệ này. Công nghệ mới với các cảm biến cấy ghép có khả năng thu tín hiệu điện não và sử dụng chúng để cấp nguồn cho các thiết bị bên ngoài là yếu tố tạo ra giao diện não-máy tính.

Ảnh minh họa.

Thậm chí, có bằng chứng cho rằng, giao diện não-máy tính có thể diễn giải suy nghĩ. Gần đây nhất, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Stanford đã thử nghiệm một giao diện não-máy tính (BCI) mới, có thể giải mã lời nói với tốc độ lên tới 62 từ mỗi phút - tăng gấp 3,4 lần so với kỷ lục trước đó. Các nhà nghiên cứu báo cáo rằng người dùng có thể gửi 62 từ mỗi phút bằng giao diện máy tính-não mới (futurism.com)

Thêm các thành phần của trí tuệ nhân tạo vào máy tính

Các hệ thống trí tuệ nhân tạo (AI) đang hướng tới mục tiêu vượt qua tốc độ và hạn chế của con người bằng cách bắt chước các đặc điểm và khả năng tính toán của con người trong máy tính. Máy tính hỗ trợ trí tuệ nhân tạo (AI) chủ yếu được sử dụng cho các tác vụ tự động hóa bao gồm: nhận dạng giọng nói, học tập, lập kế hoạch và giải quyết vấn đề. Bằng cách ưu tiên và hành động dựa trên dữ liệu, công nghệ AI có thể giúp việc ra quyết định hiệu quả hơn, đặc biệt là trong các mạng lớn hơn với nhiều người dùng và nhiều yếu tố.

Các mô hình điện toán sẽ thay đổi theo cấp số nhân khi trí tuệ nhân tạo được kết hợp với điện toán cổ điển, sinh học, hóa học và lượng tử. Trí tuệ nhân tạo có thể hướng dẫn và tăng cường điện toán lượng tử, chạy trong môi trường 5G hoặc 6G, tạo điều kiện thuận lợi cho Internet vạn vật và kích thích khoa học vật liệu, công nghệ sinh học, gen và siêu vũ trụ.

Ảnh minh họa.

Máy tính có thể thực hiện hơn 1 triệu tỷ phép tính/giây sẽ ra mắt trong vòng 10 năm tới. Con người có thể dựa vào các giải pháp phần mềm điện toán thông minh để tự động hóa lao động tri thức. Các công nghệ trí tuệ nhân tạo sẽ giúp cải thiện hiệu suất nhận thức trên tất cả các ngành dọc trong tương lai.

Điện toán tiên tiến có thể mở ra một tương lai hấp dẫn và đáng kinh ngạc, bao gồm: các máy tính có thể giao tiếp thông qua truyền sóng ánh sáng, hoạt động như giao diện người-máy, tự lắp ráp và tự dạy mình nhờ trí tuệ nhân tạo. Một ngày nào đó, máy tính có thể có tri giác.

Các công nghệ điện toán tiên tiến mới nổi có thể mang lại lợi ích đáng kể nhưng cũng có rủi ro nếu các công ty và nhà đầu tư chưa sẵn sàng áp dụng chúng.