Mặc dù cho tới nay vẫn chưa có một công trình nào đưa ra một định nghĩa đầy đủ và cụ thể về cuộc cách mạng KHCN hiện đại. Song về đại thể, ở đây, có thể hiểu cuộc cách mạng KHCN hiện đại là sự thay đổi căn bản trong bản thân các lĩnh vực KHCN cũng như mối quan hệ và chức năng xã hội của chúng, khiến cho cơ cấu và động thái phát triển của các lực lượng sản xuất cũng bị thay đổi hoàn toàn. Trong đó quan trọng nhất là việc nổi lên vai trò hàng đầu của yếu tố con người trong hệ thống lực lượng sản xuất dựa trên việc vận dụng đồng bộ các ngành công nghệ mới có hàm lượng KHCN cao (gọi tắt là các ngành công nghệ cao – hitech) như công nghệ thông tin, công nghệ vật liệu mới, công nghệ sinh học…

Ở những nét khái quát nhất, có thể định nghĩa cuộc cách mạng KHCN hiện đại là sự biến đổi tận gốc lực lượng sản xuất của xã hội hiện đại, được thực hiện vai trò dẫn đường của khoa học trong toàn bộ chu trình: “Khoa học-Công nghệ-Sản xuất-Con người- Môi trường”. Trong đó, có thể thấy được một số đặc điểm lớn sau:

Một là, sự vượt lên trước của khoa học so với kỹ thuật và công nghệ trong quá trình diễn ra đồng thời cuộc cách mạng khoa học và cách mạng công nghệ, đã tạo điều kiện đẩy nhanh tiến bộ kỹ thuật - công nghệ. Ngược lại, đã tạo điều kiện đẩy nhanh tiến bộ kỹ thuật-công nghệ. Ngược lại sự tiến bộ đó lại thúc đẩy khoa học phát triển nhanh hơn nữa và đưa khoa học trở thành lực lượng sản xuất trực tiếp.

Hai là, các yếu tố riêng biệt của quá trình sản xuất được kết hợp hữu cơ với nhau và được kết nối thành một hệ liên kết mạng trên quy mô quốc gia và quốc tế (máy điều khiển + máy động lực + máy công cụ + máy vận chuyển…, + kết nối mạng và liên mạng), tạo điều kiện xuất hiện các hệ thống công nghệ mới về nguyên tắc (cách mạng công nghệ).

Ba là, hầu hết các chức năng lao động dần dần được thay thế từ thấp lên cao (từ lao động chân tay sang lao động trí tuệ) trong quá trình thay đổi về chất của quá trình sản xuất dẫn đến sự thay đổi về căn bản vai trò của con người sản xuất, từ chỗ lệ thuộc và bị trói chặt (quan hệ một chiều) vào quá trình sản xuất tiến lên làm chủ và chi phối lại quá trình sản xuất (quan hệ hai chiều)

Bốn là, tạo một bước ngoặt trong toàn bộ hệ thống lực lượng sản xuất, nâng cao đáng kể năng suất và hiệu quả của nền sản xuất xã hội, cũng động một cách sâu sắc và toàn diện tới các quan hệ kinh tế đối ngoại và mọi lĩnh vực đời sống xã hội trong phạm vi quốc gia và quốc tế ngày càng mở rộng, quan hệ sản xuất ngày càng tiến bộ. đây là giai đoạn phát triển tiến bộ của lao động được biến đổi về chất trên cơ sở những tư tưởng mới nhất của KHCN cũng như quy luật của các hình thái vận động vật chất khác nhau vừa được phát hiện ra.

Sự khác nhau giữa cách mạng công nghiệp, cách mạng KHKT, cách mạng KHCN hiện đại và cách mạng thông tin

Trong khoa học, cũng giống như trong kinh tế, nếu xem xét khái niệm “khuôn mẫu” (Paradigm) của Thomas Kun ở bình diện trình độ của lực lượng sản xuất theo các tiêu chí như công cụ, tư liệu, phương tiện, vật liệu, năng lượng và động lực,… thì việc ra đời một khuôn mẫu mới trong lĩnh vực này cũng có thể đồng nghĩa với sự xuất hiện một thời đại kinh tế mới. C.Mác đã nhận xét:“Những thời đại kinh tế khác nhau không phải ở chỗ chúng sản xuất ra cái gì mà là ở chỗ chúng sản xuất bằng cách nào với những tư liệu lao động nào. Các tư liệu lao động không những là các thước đo sự phát triển lao động của con người, mà còn là một chỉ tiêu của những quan hệ xã hội, trong đó lao động được tiến hành. Trong bản thân các tư liệu lao động thì những lao động cơ khí lại cấu thành những dấu hiệu đặc trưng tiêu biểu cho một thời đại sản xuất xã hội nhất định”.

Bởi vậy, có thể nói, những dấu hiệu đó đặc trưng cho những giai đoạn phản ánh sự khác biệt căn bản giữa các cuộc cách mạng công nghiệp, cách mạng KHKT, cuộc cách mạng KHCN hiện đại và các cuộc cách mạng thông tin.

Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất (cuối thế kỷ XVII đầu thế kỷ XIX) – đã thay thế hệ thống kỹ thuật cũ có tính truyền thống của thời đại nông nghiệp (kéo dài 17 thế kỷ), chủ yếu dựa vào gỗ, sức mạnh cơ bắp (lao động thủ công), sức nước, sức gió và sức kéo động vật bằng một hệ thống kỹ thuật mới với nguồn động lực là máy hơi nước và nguồn nguyên, nhiên vật liệu và năng lượng mới là sắt và than đá, khiến lực lượng sản xuất được thúc đẩy phát triển mạnh mẽ, tạo nên tình thế phát triển vượt bậc của nền công nghiệp và nền kinh tế. Đây là giai đoạn quá độ từ nền sản xuất nông nghiệp sang nền sản xuất cơ khí trên cơ sở khoa học. Tiền đề kinh tế chính của bước quá độ này là sự chiến thắng của các quan hệ sản xuất tư bản chủ nghĩa, còn tiền đề khoa học là việc tạo ra nền khoa học mới, có tính thực nghiệm nhờ cuộc cách mạng trong khoa học vào thế kỷ XVII đã nêu ở trên;

Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ hai (diễn ra vào cuối thế kỷ XIX, đầu thế kỷ XX) với hệ thống kỹ thuật mới dựa trên nguồn động lực là động cơ đốt trong, nguồn năng lượng là điện năng, dầu mỏ, khí đốt và nguồn nguyên vật liệu là thép, các kim loại màu, các hoá phẩm tổng hợp,… đã tạo nên những tiền đề mới và cơ sở vững chắc để phát triển công nghiệp ở mức cao hơn nữa. Cuộc cách mạng này được chuẩn bị bằng quá trình phát triển 100 năm của các lực lượng sản xuất trên cơ sở của nền sản xuất đại cơ khí và bằng sự phát triển của khoa học trên cơ sở kỹ thuật. Yếu tố quyết định của cuộc cách mạng này là - chuyển sang sản xuất trên cơ sở điện – cơ khí và sang giai đoạn tự động hoá cục bộ trong sản xuất, tạo ra các ngành mới trên cơ sở khoa học thuần tuý, biến khoa học thành một ngành lao động đặc biệt. Về tư tưởng kinh tế - xã hội, cuộc cách mạng này tạo ra những tiền đề thắng lợi của chủ nghĩa xã hội ở quy mô thế giới;

Cuộc cách mạng KHKT (từ thập niên 40 tới thập niên 80 của thế kỷ XX) - với đặc điểm căn bản có ý nghĩa quyết định và có tính phổ biến là sự phát triển mạnh mẽ của tự động hoá và điều khiển học trong các lĩnh vực khoa học, kỹ thuật, công nghệ và sản xuất trên cơ sở các thành tựu của vật lý học, hoá học, điện tử - tin học,…. Nhờ vậy, một loạt các ngành như năng lượng nguyên tử, hoá học polyme, kỹ thuật tên lửa và hàng không – vũ trụ đã được thúc đẩy phát triển mạnh mẽ.

Về công cụ và phương tiện, nhờ tạo ra các thiết bị tự động và các máy tính điện tử thuộc các thế hệ ban đầu mà các thông tin- logic của lao động trí óc trong việc thu thập, xử lý thông tin và tính toán về toán học trong các quy trình sản xuất và công nghệ đã được chuyển giao cho các máy móc và thiết bị. Sau khi những thông tin “phản hồi ngược”về sự biến động của các thông số công nghệ thu được thông qua các máy móc, thiết bị kiểm soát - điều khiển các tổ máy lớn và các quy trình sản xuất được so sánh với các chương trình đã được định sẵn trong các phiếu đục lỗ, băng từ, đĩa từ và các vật mang tin khác, các thiết bị và cơ chế điều khiển sự thay đổi chế độ công nghệ sẽ tính toán và duy trì một cách tự động các thông số của quy trình công nghệ đã được lập trình, nhằm tìm ra những điều kiện và các thông số tối ưu để chế tạo sản phẩm và điều khiển các công đoạn của quá trình sản xuất.

Như vậy, cuộc cách mạng KHKT không chỉ thể hiện ở sự thay đổi về chất đối với các yếu tố truyền thống của tổ hợp máy móc gồm ba khâu mà C.Mác đã chỉ ra: “Tất cả máy móc đã phát triển đều gồm 3 bộ phận khác nhau một cách căn bản: động cơ, cơ cấu truyền lực cuối cùng là máy công cụ hay máy công tác”, mà còn thêm vào đó một khâu mới thứ tư nữa, đó là điều khiển tự động (ở những bước ban đầu là tự động hoá cục bộ) - mở ra giai đoạn phát triển kỹ thuật và công nghệ mới trên cơ sở các máy móc thiết bị điều khiển bằng chương trình - số (CNC – Computerized Numeric Control), thiết kế- chế tạo với sự giúp đỡ của các máy tính điện tử (CAD/CAM), cũng như các hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS – Flexible Manufacturing System) đưa nền sản xuất quá độ từ tự động hoá cục bộ sang tự động hoá tổng hợp (đồng bộ). Kể từ đây, con người có thể chế tạo hàng loạt hoặc đơn chiếc mọi sản phẩm theo chương trình đã định sẵn.

Đây cũng là xuất phát điểm của việc cách mạng hoá các phương thức sản xuất vật chất, tổ chức và quản lý kinh tế và xã hội, khiến cho các quan hệ sản xuất và quan hệ xã hội của con người bị thay đổi hoàn toàn.Cùng với cơ sở năng lượng của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ hai là năng lượng điện chủ yếu dựa vào năng lượng nước và các nhiên liệu hoá thạch ( như than, dầu mỏ, khí đốt), vẫn còn phát huy được tác dụng, đã xuất hiện một cơ sở năng lượng mới về nguyên tắc đó là năng lượng hạt nhân, dựa trên hiện tượng phân rã hạt nhân uran được khám phá vào năm 1938.

Cho đến nay, tỉ trọng điện nguyên tử đã đạt xấp xỉ tỉ trọng thuỷ điện đã có hàng trăm năm nay. Ngoài ra, các nguồn năng lượng sơ cấp khác để tạo ra điện có thể tái tạo lại được cũng như có những bước phát triển mới có nhiều triển vọng như năng lượng sinh khối (bio-mass), địa nhiệt, gió, mặt trời.Về cơ sở động lực, giao thông vận tải đường sắt, đường bộ và đường không, sau đó là hàng không vũ trụ đã được cách mạng hoá bởi sự xuất hiện và phát triển các loại tuabin công suất lớn và các động cơ phản lực, thay cho động cơ pistong và hệ động cơ cách quạt. Nhờ vậy, đã có thể đưa tốc độ giao thông lên tới 300-500 km/h trong giao thông đường sắt, đường bộ và vượt qua gấp nhiều lần âm thanh trong vận tải đường không.

Thành tựu công nghệ quan trọng nhất trong lĩnh vực động lực của thế kỷ XX là việc chế tạo ra các tên lửa công suất cực lớn dùng nhiên liệu hoá học, hỗn hợp ở dạng lỏng hoặc rắn. Với hệ thống động lực mới này, con người đã tạo ra được tốc độ vũ trụ cấp một – 7,9 km/s phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên của trái đất (1957), tốc độ vũ trụ cấp hai –11,2 km/s phóng các tàu vũ trụ thám hiểm các hành tinh thuộc hệ Mặt trời như Mặt trăng, sao Kim, sao Hoả,....(1959) và đưa con người lên Mặt trăng (1969) mở ra kỷ nguyên chinh phục vũ trụ.Trong cuộc cách mạng KHKT, khoa học đã tiến vượt lên trên và giữ vị trí chủ đạo trong dây chuyền “Khoa học- Kỹ thuật -Sản xuất”.

Nhờ đột phá được vào cấp vi mô và siêu vi mô (mức nguyên tử, mức các hạt cơ bản và dưới mức cơ bản) của giới vật chất hữu cơ và vô cơ, cuộc cách mạng lần này đã tăng cường gấp bội sức mạnh vật chất và trí tuệ của con người, đưa năng lực của tư duy lên một tầm vóc mới trong việc nhận thức, chinh phục và cải tạo thiên nhiên, đây là giai đoạn mới về chất trong sự phát triển của KHKT, trong đó các phương tiện và đối tượng lao động, các nguồn năng lượng, công nghệ, phương thức tổ chức và quản lý sản xuất và xã hội bị biến đổi về căn bản.

Cuộc cách mạng KHKT trước hết, đã thay đổi tới tận gốc rễ những yếu tố vật chất có tính truyền thống của lực lượng sản xuất, tạo ra các yếu tố mới về nguyên tắc dẫn tới những dịch chuyển sâu sắc về chất trong cơ cấu kinh tế của nền sản xuất vật chất, trong tổ chức và quản lý nền kinh tế- xã hội, tạo nên một hệ thống công nghệ mới về nguyên tắc so với những hệ thống sản xuất và công nghệ của hai cuộc cách mạng công nghiệp trước đây. Với cuộc cách mạng này, cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba đã được mở màn.Cuộc cách mạng KHCN hiện đại. So với các cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất và lần thứ hai trước đây chỉ thay thế một phần chức năng lao động chân tay của con người bằng máy móc cơ khí, hoặc tự động hoá một phần, hay tự động hoá cục bộ trong cuộc cách mạng KHKT, thì khác biệt cơ bản nhất của cuộc cách mạng KHCN hiện đại là sự thay thế phần lớn và hầu hết chức năng của con người (cả lao động chân tay lẫn trí óc) bằng các thiết bị máy móc tự động hoá hoàn toàn trong quá trình sản xuất nhất định.

Nếu cơ sở năng lượng của cuộc cách mạng KHKT là năng lượng hạt nhân dựa trên nguyên tắc phân rã hạt nhân (Nuclear fission) với những chất thải gây ô nhiễm môi trường, thì cơ sở năng lượng của cuộc cách mạng KHCN hiện đại cũng vẫn là năng lượng hạt nhân, nhưng lại dựa trên nguyên tắc hoàn toàn mới và ngược hẳn lại, đó là tổng hợp hạt nhân (Nuclear fusion), thường được gọi là tổng hợp nhiệt hạch (thermonuclear). Đây chính là nguồn năng lượng của tương lai, do phương pháp tổng hợp nhiệt hạch không kèm theo các sản phẩm phân hạch gây ô nhiễm môi trường nên không gây những thảm hoạ môi trường kiểu Chec-nobul (Liên xô) cho nhân loại.

Thâm nhập vào tất cả các lĩnh vực của nền sản xuất xã hội, cuộc cách mạng KHCN hiện đại đã đảm bảo cho lực lượng sản xuất phát triển nhanh chóng theo hai hướng chủ yếu:

1. Thay đổi chức năng và vị trí của con người trong sản xuất trên cơ sở dịch chuyển từ nền tảng cơ - điện tử và cơ – vi điện tử;

2. Chuyển sang sản xuất trên cơ sở các nghành công nghệ cao có tính thân thiện với môi trường.Nếu các cuộc cách mạng công nghiệp trước đây góp phần tiết kiệm lao động sống thì cuộc cách mạng KHCN hiện đại đã tạo điều kiện tiết kiệm các tài nguyên thiên nhiên và các nguồn lực xã hội, cho phép chi phí tương đối ít hơn các phương tiện sản xuất để tạo ra cùng một khối lượng hàng hoá tiêu dùng. Kết quả, đã kéo theo sự thay đổi cơ cấu nền sản xuất xã hội cũng như những mối tương quan giữa các khu vực I, II và III của nền sản xuất xã hội. Làm thay đổi tân gốc các lực lượng sản xuất, cuộc cách mạng KHCN hiện đại đã tác động tới mọi lĩnh vực đời sống xã hội loài người, nhất là ở các nước tư bản chủ nghĩa phát triển vì đây chính là nơi phát sinh của cuộc cách mạng này.Các cuộc cách mạng thông tin.

Trong lịch sử phát triển nhân loại, cho tới cuối thế kỷ XX, loài người đã trải qua 5 cuộc cách mạng thông tin.Tiêu chí để phân biệt các cuộc cách mạng thông tin là những thay đổi căn bản về các công cụ tiếp nhận, lưu trữ, xử lý, truyền thông tin và về khối lượng thông tin có thể phổ biến cho mọi người.

Cuộc cách mạng thông tin lần thứ nhất được khởi đầu bằng việc con người có được tiếng nói- đánh dấu điểm ngoặt căn bản trên bước đường phát triển tiến hoá của loài người. Kể từ đây, con người tách hẳn khỏi thế giới đông vật. Nhờ có tiếng nói, thông tin tạo ra được thay đổi, truyền bá và lưu trữ và trở thành một động lực mạnh mẽ thúc đẩy quá trình giao tiếp và phát triển kỹ thuật ở những giai đoạn phát triển đầu tiên của thời đại nông nghiệp.

Cuộc cách mạng thông tin lần thứ hai đấnh dấu bằng việc phát minh ra chữ viết. Đây là một công cụ căn bản, làm thay đổi phương thức sinh hoạt của cộng đồng, dẫn đến chỗ mở rộng phạm vi phát triển và tạo lập các hệ thống cộng đồng mới vượt ra khỏi tầm phạm vi của các quan hệ huyết thống trong thời đại nông nghiệp. Nhờ có chữ viết, thông tin đã được lưu trữ, truyền bá nhanh chóng với khối lượng tri thức lớn để tư duy, phát triển và sáng tạo các kỹ thuật và công nghệ mới. Chữ viết đã tạo điều kiện thuận lợi chưa từng có để phát triển và sáng tạo kỹ thuật, công nghệ . Tri thức được giữ lại, tích luỹ, truyền bá, sử dụng, đã đưa kỹ thuật và công nghệ phát triển đỉnh cao rực rỡ, điển hình là các công trình xây dựng kim tự tháp Ai Cập, các hệ thống thuỷ lợi, kiến trúc nguy nga của các thành phố nổi tiếng còn lưu giữ đến ngày nay ở Hy Lạp, La Mã nhờ chữ viết, mà những công trình toán học kiệt suất của Ơclít, Acsimet, Ptoleme,….đã được giữ lại.Cuộc cách mạng thông tin lần thứ hai đã thúc đẩy những cuộc di dân lớn, những cuộc trinh phục những miền đất mới và khởi đầu quá trình toàn cầu hoá giữa các nền văn hoá và các nền văn minh, góp phần tạo ra những tiền đề khởi phát cho cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất, cũng như tạo ra những xung lực mạnh mẽ để phát triển KHCN và giao lưu quốc tế.

Cuộc cách mạng thông tin lần thứ ba đánh dấu bằng sự ra đời kỹ thuật in, tạo khả năng chưa từng thấy để thông tin và tri thức truyền bá qua thời gian và không gian, vượt qua các rào cản ngăn cách giữa các nền văn hoá và văn minh, tạo ra quá trình toàn cầu hoá mới với tốc độ nhanh gấp nhiều lần, đồng thời góp phần thúc đẩy nhanh chóng diễn biến của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất. Nhờ cuộc cách mạng thông tin lần thứ ba, thông tin và tri thức của nhân loại được nhân bản, xử lý, truyền bá rộng khắp và trở thành tài sản chung của loài người.

Cuộc cách mạng thông tin lần thứ tư hình thành trên cơ sở các thiết bị truyền thông bằng điện và điện tử (điện thoại, điện báo, radio, truyền hình) đã thúc đẩy sự truyền bá rất nhanh chóng mọi loại hình thông tin và tri thức trên quy mô toàn cầu. Cuộc cách mạng thông tin này gắn liền với cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ hai và thúc đẩy mạnh mẽ quá trình quốc tế hoá lực lượng sản xuất và phân công lao động trên quy mô quốc tế.

Cuộc cách mạng thông tin lần thứ năm: Những thành quả của cuộc cách mạng KHKT và cách mạng KHCN hiện đại đã thúc đẩy mạnh mẽ sự xuất hiện cuộc cách mạng thông tin lần thứ năm với đặc điểm nổi bật là các hệ thống siêu lộ cao tốc thông tin (super highways), các hạ tầng thông tin quốc gia (NII-National Information Infrastrure), hạ tầng cơ sở thông tin khu vực (RII-Regionnal Information Infrastructure) và hạ tầng cơ sở thông tin toàn cầu (GII- Global Information Infrastructure). Trong đó, biểu trưng đặc sắc nhất và nổi bật nhất là Internet.Cuộc cách mạng thông tin lần thứ năm đã thúc đẩy mạnh mẽ quá trình toàn cầu hoá diễn ra trong tất cả các lĩnh vực kinh tế-xã hội, KHCN, chính trị, quân sự,….., đồng thời đang tạo ra những thách thức mới đối với các quan niệm truyền thống về tất cả các lĩnh vực hoạt động của xã hội loài người.

Mặc dù chưa có thể dự đoán được hết các tác động của mạng Internet đối với loài người nhưng trên thực tế, cuộc cách mạng thông tin lần này đang mở ra một kỷ nguyên mới- Kỷ nguyên số hóa làm đảo lộn tư duy và sinh hoạt của xã hội loài người.Trên cơ sở các thế hệ máy tính mới, các nước tư bản chủ nghĩa phát triển như Mỹ đang xây dựng thế hệ mạng thông tin toàn cầu mới – đó là Internet-2 và Internet thuộc thế hệ tiếp theo (NGI- Next Generation of Internet) với tốc độ truy cập cao hơn tốc độ của mạng Internet hiện nay 1000 lần. Với những tác động có tính cách mạng mà đến nay chỉ có thể so sánh được với các truyện viễn tưởng.

Các đột phá quan trọng trong CNTT cuối thế kỷ XX

Theo quan điểm của các nhà khoa học Pháp nêu trong báo cáo dưới tên gọi “các siêu lộ thông tin” của Great Teri (Gerard Thery)- Tổng kỹ sư viễn thông gửi Thủ tướng Pháp ngày 31/7/1994, chỉ nêu ra có 3 đột phá công nghệ là: 1. Kỹ thuật nén số hình ảnh; 2. Công nghệ truyền tải không đồng bộ và 3. Cáp quang. Chúng ta thấy rằng, nếu chỉ với 3 đột phá này, thì xã hội công nghiệp vẫn chưa đủ điều kiện để chuyển hoá thành xã hội thông tin. Bởi vậy, ở đây có thể liệt kê lại và xem xét thêm một số đột phá công nghệ có tính cốt lõi của cuộc cách mạng thông tin này.

Đột phá thứ nhất – sử dụng các vi mạch, chip điện tử có tốc độ xử lý, tính toán cao trong các cấu trúc song song là một trong những đột phá quan trọng nhất của công nghệ thông tin, đã tạo nên một cách tiếp cận khác hẳn so với việc sử dụng các máy tính điện tử thông thường trên cơ sở bộ vi xử lý thông thường. việc sử dụng các bộ xử lý song song và các nơron (Nerual)- một kiểu tương tự đặc thù của bộ xử lý song song, đã cho phép nhiều bộ vi xử lý cùng hoạt động một lúc trong một chế độ mạng song song linh hoạt được mô phỏng theo mạng lưới các tế bào tạo nên não của con người. Các cấu trúc này, giống như não người, tiến hành tổ chức thông tin thành các mô thức, chỉ định các chức năng khác nhau trong mạng lưới và tỏ ra rất có hiệu quả sau khi sử dụng các phương pháp heuristic (Tìm kiếm thông minh), chứ không phải bằng các thuật toán, để tìm ra các lời giải có tính xấp xỉ một cách nhanh chóng. Mặt khác, chúng còn có thể tái tổ chức lại để điều chỉnh các sai sót trong các cấu tử. Như vậy, máy tính điện tử đã hỗ trợ con gnười về mặt trí tuệ trên cơ sở hoạt động cơ bản là suy lý nhằm sử dụng những thông tin và tri thức đã biết để vươn tới những thông tin chưa biết.

Đột phá thứ hai – kỹ thuật số hoá (Numerisation): Ra đời trong thập niên 60 và được sử dụng trong đời sống xã hội vào cuối thập niên 80 đã khởi đầu cuộc cách mạng số hoá trong công nghệ thông tin. Trong đó, nhờ kỹ thuật số hoá, mọi tín hiệu (âm thanh, chữ viết, hình ảnh, biểu bảng,…) đều được mã hoá thành một chùm tín hiệu 1 và 0 rồi được truyền đi qua các modem (thiết bị điều biến – giải điều biến) theo đường hữu tuyến (bằng dây dẫn), tức là được truyền không phải bằng các modul tần số sóng truyền như trong kỹ thuật tương tự (analog). Ở phía thiết bị thu, chùm tín hiệu 0-1 sẽ được tái hiện lại nguyên mẫu ban đầu.

Phương pháp số hoá như vậy có ưu điểm là thông tin được truyền ít bị nhiễu, méo tín hiệu bởi sự tác động của trường điện từ bên ngoài.Các phương tiện nghe, nhìn với các đối tượng thông tin phức tạp và chất lượng cao về âm thanh, hình ảnh tĩnh và động chỉ vừa mới tiếp cận được với kỹ thuật số hoá. Đầu tiên là các đĩa compaq thay thế các đĩa nhựa vào cuối những năm 80 của thế kỷ XX, rồi sau đó truyền hình số hoá đã nổi lên kế vị ti vi có độ phân giải cao.Trong bước cơ bản đầu tiên, 3 loại kỹ thuật tin học, viễn thông và phương tiện nghe nhìn đã được thống nhất hoàn toàn bằng kỹ thuật số hoá. Trong thời gian tới đây, tất cả các kỹ thuật sản xuất và xuất bản các nội dung thông tin đều phải nhờ tới kỹ thuật số hoá. Mỗi đồ vật, sản phẩm, sách vở, bảo tàng, thư viện, công trình kiến trúc sẽ có một “hình ảnh bằng số” riêng của mình và mọi nội dung thông tin sẽ được tăng cường và củng cố nhờ mã số nhị nguyên (0 và 1)của chúng.

Đột phá công nghệ này đã cho phép ra đời trong thập niên 90 hai khái niệm mới, đó là các siêu lộ cao tốc thông tin và đa phương tiện (multimedia), cũng như một dịch vụ viễn thông mới, đó là điện thoại có hình (visionphone).

Đột phá thứ ba- công nghệ lade: Thông qua một bộ lọc cho phép các quang tử có cùng tần số, bước sóng và cùng hướng đi qua và tạo nên một chùm ánh sáng có tần số rất cao, hội tụ lại ở một điểm rất nhỏ và phát thành tia cực mảnh với công suất cực lớn. Tuy mới xuất hiện nhưng lade đã được xã hội chấp nhận và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực do hiệu quả kỳ diệu của công nghệ này như y tế (giải phẫu não, mắt, mổ các khối u với hiệu suất cao, khai thông tắc nghẽn các động mạch,….), vật lý thiên văn, công nghệ không gian,…và nhất là trong công nghệ thông tin (các đầu đọc CD-ROM, chuyển tải tín hiệu trên cáp quang,…) do có những ưu điểm về tính hội tụ, định hướng cao, truyền tải được nhiều tín hiệu hơn sóng điện từ….kết hợp với cáp sợi quang để truyền tín hiệu dưới dạng “chớp- tắt” tương ứng với mã số nhị phân 0 và 1, cũng như cùng với các đột phá công nghệ khác chỉ vừa xuất hiện trong vòng chưa đầy một thập kỷ, công nghệ lade đã trở thành một trong những công nghệ nền tảng của cuộc cách mạng thông tin lần thứ năm.

Đột phá thư tư – cáp sợi quang, đó là các vật liệu thuỷ tinh ở dạng sợi, được kéo thành những dây cáp gọi là cáp quang dẫn hay cáp sợi quang, cấu tạo bởi hai loại thuỷ tinh có hệ số khúc xạ khác nhau và loại có hệ số khúc xạ thấp bọc ở ngoài để các tia sáng lade khi đi trong sợi cáp không bị khuếch tán ra môi trường bên ngoài. Do đó khi truyền tải trên khoảng cách lớn, các tín hiệu khi được khuếch đại tại các trạm tiếp vận đều không bị méo và không bị nhiễu. So với các dây dẫn điện thông thường chỉ cho phép truyền các tín hiệu trong phạm vi giải tần dưới 60 MHZ, thì cáp quang có ưu điểm là có thể tăng thông lượng truyền tải tín hiệu lện tới hàng chục GHZ trong cùng một đơn vị thời gian khiến cho khối lượng thông tin (âm thanh, hình ảnh, số liệu, chữ viết,….) được truyền đi tăng gấp hàng trăm lần so với truyền trong dây dẫn kim loại bình thường.

Đồng thời để tăng lượng thông tin (tăng giải thông), người ta đã truyền cùng một lúc nhiều xung ánh sáng có màu sắc khác nhau, bởi vì khi có thêm một ánh sáng màu thì giải thông của cáp quang sẽ tăng gấp đôi.Với cáp sợi quang, ý tưởng của G.Bell muốn dùng ánh sáng để truyền tải tiếng nói đúng một thế kỷ trước đó (1880) đã trở thành hiện thực.

Vào cuối thập niên 80 trở đi đã xuất hiện các tuyến cáp quang đầu tiên xuyên suốt các đại dương lớn, đảm bảo nối kết số hoá băng rộng (B-ISDN – Broadband Integrated Service Digital Network) 60 nước lại với nhau và tới năm 1997 con số này là 90 nước. Như vậy, so với hệ thống vệ tinh và hệ thống cáp đồng trục trước đây xuyên Đại Tây dương TAT-1 do công ty AT&T dải năm 1956 chỉ truyền được đồng thời 48 kênh đàm thoại, công nghệ viễn thông bằng cáp quang đã dược cách mạnh hoá về mặt dịch vụ, công suất, tính khả thi và chất lượng, từ 20.000-40.000 kênh đàm thoại đồng thời ở thế hệ 1 vào cuối thập niên 80 với tốc độ 280 Mbps (các hệ thống cáp quang ngầm xuyên Đại Tây dương TAT-8 dải tháng 12/1988 và xuyên Thái Bình dương HAW.4/TPC-3 dải tháng 4/1989 lên tới 160.000 kênh ở thế hệ 2 (1991) với tốc độ 560 Mbps.

Đầu thế kỷ XXI theo đà phát triển của các công nghệ truyền thông, các hệ thống cáp quang ngầm đáy biển thế hệ mới sẽ có tốc độ truyền dẫn từ 10-40 Gbps cho phép truyền đồng thời hơn 1 triệu kênh đàm thoại. Chất lượng truyền tải cao của cáp quang, xuyên suốt qua khoảng cách, khả năng vận chuyển các lưu lượng thông tin khổng lồ của nó có thể tạo ra một chuỗi số liên tục tuyệt đối giữa toàn bộ nguồn thông tin và người sử dụng với giá thành ngày càng ít phụ thuộc vào khoảng cách và khối lượng thông tin được truyền đi, đã đưa cáp quang trở thành một đột phá công nghệ cực kỳ quan trọng ở cuối thế kỷ XX và trở thành hệ tuần hoàn của các siêu lộ cao tốc thông tin.

Đột phá công nghệ thứ năm- công nghệ nén số hình ảnh: Để truyền tải những lượng thông tin khổng lồ do kỹ thuật số hoá của truyền hình tạo ra, các thuật toán nén số đã cho phép giảm khối lượng thông tin xuống hàng trăm lần và hơn nữa. Đây là các thuật toán phân tích hình ảnh rất phức tạp và chỉ mới thực hiện được trong khoảng hơn 5 năm gần đây, bởi vì các linh kiện điện tử cần thiết cho hoạt động này trước đó không thể thực hiện được. Nhờ công nghệ này, truyền hình bằng kỹ thuật số đã có thể được truyền phát đi hiệu quả hơn so với truyền hình thông thường (phát minh năm 1925) theo kỹ thuật tương tự và tới đây thay thế hoàn toàn truyền hình thông thường, chấm dứt hơn 50 năm hoạt động thương mại hoá loại truyền hình này.

Việc các tấm thẻ vi mạch giải mã nén số theo tiêu chuẩn thế giới MPEG (Moving Picture Expert Group) như MPEG-1 dùng cho các hoạt động xử lý tin học và MPEG-2 và MPEG-3 dùng cho các chương trình nghe nhìn có độ phân giải cao đã được đưa vào thương mại hoá rộng rãi phục vụ các điểm thuê bao và các thiết bị đầu cuối đang thúc đẩy mạnh mẽ quá trình xã hội hoá cuộc cách mạng số hoá một cách thực sự và với tốc độ ngày càng chóng mặt trong mọi lĩnh vực đời sống con người và đặt thêm một viên gạch vững chắc có tính nền móng vào công cuộc xây dựng mạng lưới các siêu lộ cao tốc thông tin toàn cầu.

Đột phá công nghệ thứ sáu- công nghệ truyền tải không đồng bộ (ATM-Asynchronous Mode of Transfer):công nghệ này do Trung tâm Quốc gia về nghiên cứu viễn thông của Pháp phát minh ra năm 1982 trên cơ sở kỹ thuật chuyển mạch gói (Packet Switching) của Bộ Quốc phòng Mỹ vào cuối thập niên 50- đầu thập niên 60. Đây là phương thức truyền tin trong đó thông tin được chia thành các “gói” gọi là các tế bào thông tin, các tế bào này có độ dài cố định là 53 bytes (gồm 5 bytes là trường địa chỉ - dùng để định hướng tế bào giữa các điểm chuyển mạch và cập nhật các nhãn địa chỉ mới tại từng điểm chuyển mạch và 48 bytes là trường thông tin – dùng để truyền thông tin một cách thông suốt và an toàn trên mạng) chỉ được truyền độc lập và được sắp xếp lại theo thứ tự ở nơi nhận.

Sở dĩ gọi đây là phương pháp truyền tải không đồng bộ vì sự xuất hiện tiếp theo của các tế bào ATM của mỗi kênh thông tin không nhất thiết phải mang tính chu kỳ. Nhờ đơn giản hoá các tham số của “gói” thông tin và giảm thiểu hoá công tác xử lý trên mạng trong quá trình truyền nên công nghệ ATM là một kỹ thuật chuyển gói “nhanh” với hai tốc độ cơ bản là 155 Mbps và 622 Mbps và với các tốc độ thấp hơn trong các giai đoạn chuyển tiếp. Trong quá trình truyền thông tin theo tốc độ truyền riêng của từng thiết bị đầu cuối trên mạng ATM, nhờ có hai loại “nhãn phân biệt” (là trường địa chỉ và trường thông tin) mà mỗi tế bào được nhận diện rất chính xác và không bị nhầm lẫn trong dòng thông lượng của mạng lưới.

Sử dụng được trên tất cả các loại phương tiện truyền tải sẵn có như vệ tinh, cáp đồng trục, cáp quang và hệ phân cấp số hoá, đồng bộ,…. công nghệ chuyển tải không đồng bộ - ATM, cùng với kỹ thuật số mang lại khả năng kết nhập và truyền tải dưới dạng các tín hiệu 0 và 1 đối với tất cả các thông tin thuộc đủ mọi loại khác nhau như âm thanh, giọng nói, hình ảnh tĩnh, động và các dữ liệu tin học (bảng biểu, đồ hoạ, văn bản, số liệu,….), đã cho phép tạo ra các mối liên lạc với lưu lượng thông tin có khả năng thay đổi theo nhu cầu, xử lý các tuyến liên lạc khác nhau về dữ liệu, tiếng nói, các chương trình nghe nhìn và điều chỉnh một cách hiệu quả các tín hiệu có thông lượng cao. Bởi vậy, công nghệ này sẽ là trái tim của các siêu lộ cao tốc thông tin tới đây.

Đột phá thứ bảy – Mạng thông tin số hoá đa dịch vụ băng rộng (B-ISDN Broadband Intergrated Services Digital Network): Trên cơ sở kỹ thuật số, trong khoảng những năm 1980 –1984, Uỷ ban tư vấn viễn thông quốc tế (CITT- nay là liên minh viễn thông quốc tế - ITU), cùng với Viện nghiên cứu tiêu chuẩn quốc gia Mỹ - ANSI và một số tổ chức tiêu chuẩn khác đã cùng đưa ra một mô hình mạng thông tin số đa dịch vụ (Intergrated Services Digital Network – ISDN) nhằm xây dựng một mạng lưới viễn thông duy nhất đáp ứng được tất cả các loại hình dịch vụ nêu trên với hiệu quả cao, với sự thống nhất hai loại mạng là:

Các mạng truyền dữ liệu kiểu mạng cục bộ - LAN (Local Area Network), mạng diện rộng (Wide Area Network) và mạng khu vực thành phố MAN (Metropolitan Area Network).

Các mạng telex và mạng điện thoại (sử dụng kỹ thuật truyền tương tự và chuyển mạch cơ học), là những mạng trước đây được xây dựng và hoạt động độc lập với nhau do có sự khác biệt về bản chất của thông tin, cũng như do các hạn chế về kỹ thuật.Về thực chất, đây là loại mạng băng hẹp (N-ISDN- Narrowband Intergrated Services Digital Network) với các tốc độ cơ bản là 64 kilobit và 128 kilobit để đáp ứng các dịch vụ điện thoại và truyền số liệu trên một mạng duy nhất.

Tuy nhiên, do sự tiến bộ cực kỳ nhanh chóng của công nghiệp viễn thông và nhu cầu trao đổi dữ liệu tăng lên không ngừng cùng với các loại hình dịch vụ truyền dữ liệu ảnh, nghe nhìn các dữ liệu đòi hỏi phải có tốc độ truyền cỡ hàng Mbps tới hàng trăm Mbps khiến mạng băng hẹp N-ISDN không còn khả năng đáp ứng được nữa. Bởi vậy, từ giữa thập niên 80 trở đi, Uỷ ban Tư vấn Viễn thông quốc tế đã bắt tay vào nghiên cứu một mô hình mạng viễn thông mới nhằm đáp ứng được các yêu cầu mới đặt ra, đó là mạng thông tin số hoá đa dịch vụ băng rộng B-ISDN cho phép thực hiện tất cả các ứng dụng truyền tiếng nói, âm thanh, hình ảnh tĩnh, động và các dữ liệu, đồ hoạ, văn bản, bảng biểu,…. trong cùng một hệ thống mạng có khả năng cung cấp đồng thời các dịch vụ truyền tin với tốc độ thay đổi trong khoảng từ hàng chục Kbps tới hàng trăm mbps và hàng Gbps.

Nhờ đó, có thể truyền kết hợp một số lượng lớn các thông tin sử dụng băng tần tiếng nói (trên các mạng điện thoại có dung lượng hàng chục nghìn thuê bao và hơn nữa), cùng với luồng số liệu hoặc hình ảnh có tốc độ cao (trên các mạng LAN, WAN và MAN) trong một thời gian ngắn với các dịch vụ truyền thông đa phương tiện, đa dạng và phức tạp, có thể đáp ứng nhu cầu của từng cá nhân.Với ưu điểm đặc trưng bởi tính truyền dẫn mềm dẻo dễ dàng thích ứng với các nhu cầu luôn thay đổi và gần như không bị hạn chế về tốc độ truyền dẫn vì các tế bào thông tin được truyền đi trong một đơn vị thời gian là hoàn toàn tự do, nên vào năm 1990 công nghệ ATM- chuyển tải không đồng bộ đã được Uỷ ban Tư vấn viễn thông Quốc tế chọn làm giải pháp kỹ thuật Mạng thông tin số hoá đa dịch vụ băng rộng B-ISDN.

Từ năm 1992 tới nay, có rất nhiều hệ thống B-ISDN trên cơ sở công nghệ ATM đưa vào thử nghiệm dịch vụ trên mạng lưới thực tế tại Mỹ, Tây Âu và Châu Á, kết quả là loại mạng này đã được chấp nhận triển khai vào năm 1993 sau khi đã hoạt động thực sự trên thương trường. Có thể coi loại mạng này là phần hồn của các siêu lộ cao tốc thông tin toàn cầu trong thế kỷ XXI.

Đột phá công nghệ thứ tám- đa phương tiện trong thế giới thông tin tương tác: các thành tựu mới nhất về tin học - viễn thông vào thập niên 90 đã cho phép ra đời các ứng dụng đa phương tiện, hay còn gọi là các ứng dụng đa trình, trong đó hợp nhất tất cả các thông tin dưới dạng thức sau: văn bản và số liệu, hình hoạ và đồ hoạ (Graphics), hình ảnh tĩnh và động, âm thanh. Về thực chất, truyền thông đa phương tiện là sự hội tụ của ba lĩnh vực hoạt động là: công nghiệp điện ảnh và truyền hình, công nghiệp tin học và công nghiệp viễn thông. Việc xuất hiện các mô hình tổ chức truyền hình mới, các quyết định đầu tư ồ ạt vào các lĩnh vực sản xuất phần mềm và xây dựng các mạng lưới truyền dẫn điện tử, cũng như sự gắn kết của nhiều tác nhân thuộc ba lĩnh vực này đang chứng tỏ rằng những đột phá công nghệ mới nhất đang diễn ra trong công nghệ thông tin đã kéo theo sự tiến bộ phi thường của lịch sử.

Vào thập niên 90, nhu cầu chuyển giao thông tin mạnh mẽ trong các hoạt động đời sống của con người đã làm nảy sinh một vấn đề quan trọng mới, đó là vấn đề tương tác giữa các thông tin (Interacctivity of Infrmation). Sự ra đời của đa phương tiện thật đúng lúc bởi vì nó đã khắc phục được những nhược điểm vốn có xưa nay của từng lĩnh vực nghe nhìn như: truyền hình có hình ảnh, nhưng lại không trao đổi đựơc với khán giả, điện thoại có âm thanh và có thể giao tiếp được giữa người với người nhưng không có hình ảnh, còn máy tính tuy có nhiềukhả năng trao đổi thông tin qua lại và nhất là khi được nối mạng thì càng có khả năng lớn hơn để phát huy ưu thế trao đổi thông tin qua lại với các dạng thức âm thanh, hình ảnh và văn bản, nhưng nhược điểm lớn nhất của máy tính là vấn đề nén thông tin.

Dưới sức ép của nhu cầu tương tác thông tin trong kỷ nguyên thông tin đang diễn ra, những thành tựu và đột phá công nghệ mới nhất nêu trên đã cho phép công nghệ thông tin, trong cuộc cạnh tranh với công nghệ truyền hình và công nghiệp điện tử dân dụng, đưa ra không phải những chiếc máy tính thông thường nữa mà là trang thiết bị đa phương tiện.

Từ giữa thập niên 90 trở đi, không chỉ với chức năng xử lý thông tin đơn thuần mà còn là nguồn tri thức, các máy vi tính- đa phương tiện sẽ trở nên những chiếc máy “thông minh” và ngày càng đóng vai trò quan trọng trong giao tiếp người- máy, cũng như trong giao tiếp giữa các đối tác trên những khoảng cách xa bất kỳ một cách nhanh chóng. Nhờ đa phương tiện, các di sản văn hoá của dân tộc và của thế giới được đưa vào bảo tồn và di truyền dưới dạng các bảo tàng ảo. Các bảo tàng ảo còn liên quan tới toàn bộ các ngành nghề trong các lĩnh vực khoa học và nghệ thuật như các nhà bảo tàng, trung tâm trưng bày, phòng tranh, kênh truyền hình, các tư liệu của các viện nghe nhìn quốc gia, các kho tư liệu tranh ảnh, thương gia, nhân viên đấu giá, các chuyên gia, các nhà sử học,…Các loại viện bảo tàng ảo này có thể mang lại sự hiếu kỳ và đáp ứng được lòng mong đợi của những người tham quan các dịch vụ mà các bảo tàng thực khó có thể mang lại.

Việc “tìm đường bằng kỹ thuật số” cho phép chuyển dễ dàng từ hình ảnh tĩnh sang văn bản viết và bài bình luận hoặc chuyển sang hình ảnh động, cho phép con người thả hồn theo đuổi trí tưởng tượng, tách mình ra khỏi thế giới hiện tại và đi xuyên qua mọi bức tường thời đại và thời gian, tư duy theo phép ngoại suy hay theo một sự chỉ dẫn để tiến hành các nghiên cứu hoặc dạo chơi hay rời khỏi một thư viện hay viện bảo tàng để đi tới hàng nghìn thư viện hay viện bảo tàng khác trong giây lát hoặc theo đuổi cuốn catalog của một ngành nghệ thuật mà mình yêu thích.Khái niệm bình đẳng trong việc tiếp cận văn hoá, tri thức và thông tin, cũng như việc bảo tồn văn hoá và bản sắc của dân tộc có nguy cơ trở thành khái niệm trống rỗng nếu như những di sản văn hoá nghệ thuật phong phú của dân tộc và nhân loại không được truyền rộng rãi cho công chúng.

Việc thu hút và khuyến khích công chúng thưởng thức và nâng cao trình độ nhận thức, tri thức khoa học và tính thẩm mỹ nghệ thuật trong những lĩnh vực mà hệ thống đa phương tiện đang đóng góp, là một trong những điều kiện cụ thể để khái niệm bình đẳng trong việc tiếp cận thông tin trở thành hiện thực. Hiện nay, chỉ còn một vài hãng như Thomson, Philip,…. vẫn theo đuổi chế tạo các thiết bị thu hình có độ phân giải cao, còn đa số các hãng điện tử và công ty khác như Sony, Apple, IBM, Compaq, Intel,…. đều tập chung vào việc chế tạo các máy tính với những thiết bị đa phương tiện đầy sức mạnh tương tác.

Ở Mỹ, tốc độ trang bị máy vi tính của các hộ gia đình tăng từ 35% năm 1994 tới 75% năm 2000. Giám đốc thương mại của hãng France Telecom cho biết: “sẽ có hai sự phát triển năng động được thực hiện. Sự phát triển thứ nhất diễn ra rất nhanh, gắn liền với ngành tin học và xuất phát từ ngành truyền thống chuyên nghiệp. Sự phát triển thứ hai chậm hơn, gắn với lĩnh vực nghe nhìn và ngày càng có tính tương tác (Interactivity) nhiều hơn”. Xuất phát từ nhận định trên, mà hãng này đã đẩy mạnh chương trình phủ 30.000 km cáp quang giữa các thành phố và kéo cáp quang tới 2.500 văn phòng tư vấn và thương mại lớn ở châu Âu.Vừa cạnh tranh, vừa tập hợp để sinh tồn, tất cả các công ty viễn thông lớn (AT&T, MCI,….), các công ty tin học (IBM, Apple, Microsoft, Intel….), các công ty điện tử đại chúng (Sony, Phillips, Thomson, Toshiba, Sharp, National,….) cùng các hãng thông tấn, các hãng xuất bản, phát thanh, truyền hình và hát kịch… đang liên kết với nhau để tạo ra các mối liên minh mà ảnh hưởng của các mối quan hệ này sẽ cực kỳ quan trọng vào đầu thế kỷ XXI này.

Đột phá thứ chín – các hệ thống thông tin di động: Sự xuất hiện công nghệ ATM và mạng B-ISDN đã chấm dứt thế hệ thứ nhất của các hệ thống thông tin di động tế bào dùng kỹ thuật tương tự (Cellular Anlogue) trên cơ sở Công nghệ đa truy nhập phân theo tần số (FDMA- Frequency Multiple Access) như AMPS (America Mobile Phone System), NMP (Nordic Mobile Phone) và TACS (Total access Communication System). Kỹ thuật số (Digital Technology) đã khởi đầu thế hệ thứ hai của các hệ thống thông tin di động tế bào với công nghệ đa truy nhập phân theo thời gian (TDMA-Time Division Multiple Access) đã xuất hiện và phát triển mạnh mẽ theo 3 tiêu chuẩn chủ yếu sau đây:

1. Tiêu chuẩn châu Âu – GSM (Global System for Mobile Communication hay Group Speccial Mobile);

2. Tiêu chuẩn của Nhật – PDC (Personal Digital Cellular);

3. Tiêu chuẩn của Bắc Mỹ - D-AMPS (Digital American Mobile Phone System).Các hệ thống này đã đánh dấu một bước tiến căn bản của thông tin di động. Với định hướng phát triển thông tin tế bào số ( Cellular Digital), các hệ thống này đã quá độ sang thế hệ 3 vào năm 2000 trên cơ sở công nghệ đa truy nhập phân theo mã (CDMA – Code Division Multiple Access ) và WCDMA ( Wide-CDMA). Trong đó, nhờ các thành tựu công nghệ mới, các dịch vụ điện thoại và các dịch vụ khác như truyền văn bản, số liệu, thư điện tử (E-mai) sẽ tăng lên mạnh mẽ.

Trong thế hệ mới, với sự xuất hiện của các hệ thống truyền dẫn tốc độ cao từ 2,5-10 Gbps, các nhà kỹ thuật viễn thông thế giới đang cố gắng hợp nhất 2 tiêu chuẩn của Mỹ và châu Âu cùng tồn tại song song bằng chuẩn SONET (Synchronous Optical Network- mạng cáp quang đồng bộ ) cho hệ thống 150 Mbps. Kỹ thuật SONET và SDH (Synchronous Digital Hierachy - Mạng số cấu trúc đồng bộ) kể từ giữa thập niên 90 trở đi sẽ trở thành tiêu chuẩn truyền dẫn trên toàn thế giới đối với các siêu lộ cao tốc thông tin điện tử, bởi vì qua các kênh SDH/SONET người ta có thể truyền đi các số liệu của mạng B-ISDN.

Nhờ công nghệ viễn thông vũ trụ đang triển khai với các dự án xây dựng các mạng thông tin di động toàn cầu (Như IRIDUM, GLOBALSTAR, ODYSSEY, ELLIPSO, SKYBRIDGE, Hệ thống thông tin di động TELEDESIC với 840 vệ tinh của Bill Gates và Mc.Caw…. thông qua một hệ thống các vệ tinh quỹ đạo tầm thấp phủ quanh trái đất (trong khoảng 1.000-10.000 km), cũng như hệ thống 240 kinh khí cầu quanh trái đất của Nhật Bản, mà thông tin di động đang có những bước đi đầy hứa hẹn ở đầu thế kỷ XXI.

Đột phá công nghệ thứ mười – các siêu lộ cao tốc thông tin: những con đường tiến vào xã hội thông tin ở thế kỷ XXI mà điển hình nhất là mạng thông tin toàn cầu Internet. Nhờ công nghệ viễn thông vũ trụ, thực chất là công nghệ không gian và những tiền đề do các đột phá mới nhất trong công nghệ thông tin tạo ra gần đây, mà ý tưởng xây dựng các siêu lộ cao tốc thông tin, hay còn dược gọi là các xa lộ thông tin diện tử, đang dần được hiện thực hoá. Ngoài việc sử dụng các mạng cáp quang rải ngầm dưới đáy các đại dương và trên đất liền, các siêu lộ cao tốc thông tin này dựa trên việc xây dựng các hệ thống thông tin viễn thông di động toàn cầu.

Như nêu ở trên, đây là các hệ thống thông tin viễn thông dựa trên một tập hợp các vệ tinh di động trên nhiều mặt phẳng quỹ đạo e-líp hoặc dẹt và tròn hoạt động ở tầm thấp hơn (trên dưới 10.000km) so với hệ thống thông tin quốc tế do hai tổ chức INTELSAT và INTERSPUNIK đảm nhiệm, hiện đang hoạt động tại quỹ đạo địa tĩnh ở độ cao khoảng 36.000 km so với trái đất.Với số lượng các vệ tinh được phân bố hợp lý trên quỹ đạo và nhờ các luồng thu – phát sóng di động giữa các vệ tinh bảo đảm quét liên tục trên bề mặt trái đất, nên các cuộc đàm thoại và trao đổi dữ liệu không bị gián đoạn giữa các điểm bất kỳ trên bề mặt trái đất.

Các vệ tinh này thu nhận thông tin trong các cuộc trao đổi dữ liệu từ mặt đất và “truyền cho nhau” trực tiếp trong vũ trụ hoặc qua các trạm cửa ngõ hoặc trực tiếp với máy điện thoại di động cá nhân cầm tay hoặc máy vi tính. Nhờ một phần cơ sở hạ tầng của hệ thống này nằm ngay trên hệ thống các vệ tinh viễn thông di động, nên các vệ tinh không chỉ làm nhiệm vụ chuyển tiếp các tín hiệu, mà còn phân loại và tìm cách đưa các tín hiệu đó đến các điểm thuê bao cần thiết tại các vùng và các khu vực khác nhau trên trái đất.

Như vậy , vào những năm cuối cùng của thế kỷ XX, nhờ các thành tựu kỳ diệu của KHCN mới, những tiền đề để bước vào kỷ nguyên thông tin trong một thế giới tương tác thông tin với các siêu lộ cao tốc thông tin toàn cầu đã được chuẩn bị xong về căn bản. Qua các siêu lộ này, thông tin thuộc tất cả các dạng thức (âm thanh, hình ảnh tĩnh, động, văn bản, âm thanh,…) sẽ được hợp nhất trên cơ sở một hạ tầng thông tin hết sức hiện đại, đặt trên mặt trái đất, dưới đại dương và trong vũ trụ, liên kết và nối liền các mạng phát thanh, truyền hình, điện thoại, thông tin và máy tính của các nước, nối liền các xí nghiệp, các cơ quan, bệnh viện, các nơi vui chơi giải trí và với gia đình nhằm phục vụ chuyển giao, chia sẻ thông tin giữa con người, các đơn vị sản xuất xã hội và giữa các quốc gia trên quy mô toàn cầu, góp phần thúc đẩy mạnh mẽ quá trình toàn cầu hoá về kinh tế, khoa học và công nghệ,…Dưới sự tác động mạnh mẽ của cuộc cách mạng KHCN hiện đại, những giai đoạn quá độ căn bản của xã hội công nghiệp lên xã hội thông tin đang diễn ra với nhịp độ nhanh chóng.

Nếu trước đây, loài người phải mất hơn 17 thế kỷ để chấm dứt xã hội nông nghiệp, khoảng 200 năm để chuyển lên xã hội công nghiệp, thì ngay nay các đột phá về KHCN mới đã cho phép chỉ trong vòng chưa đầy 30 năm con người có thể bước vào một xã hội thông tin đầy hứa hẹn nhưng cũng đầy lo âu và bất trắc với các sự kiện đang diễn ra qua các giai đoạn như sau:

1. Giai đoạn chuẩn bị - trước năm 1984;

2. Giai đoạn hình thành - trong khoảng những năm 1984-1988;

3. Giai đoạn chuyển dịch – trong khoảng những năm 1988-1994;

4. Giai đoạn ứng dụng – trong khoảng những năm 1994-2010;5. Kỷ nguyên thông tin- Bắt đầu từ năm 2010 trở đi.Đây vừa là thời cơ, đồng thời cũng là nguy cơ, bởi vì nếu không nắm bất được những hướng đi và xu thế phát triển, biết cách tận dụng triệt để và có hiệu quả những thành quả của cuộc cách mạng KHCN hiện đại, cũng như nếu không có các đường lối và đối sách kịp thời và có căn cứ thật sự khoa học đối với những diễn biến có tính bột phát của cuộc cách mạng này để hạn chế những tác động tiêu cực của nó, thì nguy cơ bị lạc hướng và tụt hậu để mãi mãi là nước chậm phát triển sẽ là điều không thể tránh khỏi đối với các nước đang phát triển. Điều này diễn ra rất nhanh chóng, bởi vì nhịp độ phát triển của cuộc cách mạng KHCN hiện đại diễn ra ngày nay với nhịp độ nhanh hơn rất nhiều so với bất kỳ cuộc cách mạng nào trước đây trong lĩnh vực KHCN.

Công nghệ vật liệu

Khởi điểm của mọi cuộc đột phá về kỹ thuật và công nghệ trong các thập kỷ cuối cùng của thế kỷ XX là việc triển khai những vật liệu mới có các tính năng đặc biệt như silic cho công nghệ chế tạo vi mạch, sợi quang dẫn cho ngành quang điện tử và viễn thông, các kỹ thuật gốm cho kỹ thuật nhiệt độ cao, các vật liệu composite, các tinh thể áp điện, các hợp kim nhớ hình cho ngành hàng không-vũ trụ, ôtô,….Những vật liệu mới mang tính chất chiến lược đối với sự phát triển của nền kinh tế và của xã hội sẽ được ưu tiên phát triển là:

Các vật liệu kết cấu (Composite)- ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các ngành xây dựng, hoá chất, giao thông vận tải, kỹ thuật trên biển và ngoài khơi, thể thao và giải trí, môi trường, công nghệ sinh học,…

Các vật liệu gốm – trong 20 năm tới, với các tính chất như có độ cứng cao, chống ăn mòn, có khả năng thay ghép dùng trong y-sinh học, các loại ống gốm đặc biệt sẽ được sử dụng trong lĩnh vực nhiệt độ cao (trong các động cơ và tua- bin của các ngành công nghiệp ô tô, hàng không –vũ trụ và kỹ thuật-công trình), cũng như lĩnh vực nhiệt độ thấp và lĩnh vực y-sinh;

Các vật liệu điện tử - trong tương lai gần, vật liệu silic hiện bá chủ trong công nghiệp điện tử có thể sẽ được thay thế bằng các vật liệu nằm trong khoảng từ nhóm II đến nhóm V của bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học của Mendelep (như Beryllium, Gallium, Germanium, Lithium, Nobium, Tantal, Zirconium và các nguyên tố đất hiếm,…);

Các vật liệu siêu dẫn – là những vật liệu ở một giới hạn nhiệt độ nào đó sẽ trở nên dẫn điện một cách “siêu việt” do bị mất hoàn toàn điện trở (R=0). Từ khi được nhà vật lý người Hà Lan H.K.Onnes phát hiện tính siêu dẫn vào năm 1911 ở thuỷ ngân với nhiệt độ tới hạn khoảng 4 độ K (1 độ K= -273 độ C), cho tới nay, “hàng rào nhiệt độ” không ngừng được nâng lên (năm 1973 là 23,3 độ K, năm 1986 là 35 độ K, năm 1987 là 90 độ K, năm 1988 là 105 độ K, 125 độ K và hiện nay là 133 độ K) với cuộc đua tranh hạ thấp hàng rào này cho tới nhiệt độ bình thường trong phòng đang diễn ra từng ngày từng giờ.

Đầu thế kỷ XXI, hy vọng có thể tạo ra các vật liệu siêu dẫn ở nhiệt độ bình thường (trong phòng), các chất siêu dẫn sẽ được ứng dụng mạnh mẽ hơn trong các lĩnh vực như điện kỹ thuật (tích trữ điện năng trong các bobin không có điện trở, tải điện trên các dây siêu dẫn), trong giao thông vận tải (chế tạo các con tàu chạy trên các đệm từ tính làm bằng chất siêu dẫn), trong vi điện tử (chế tạo các máy tính điện tử siêu tốc cỡ một nghìn tỷ phép tính/ giây), trên các vi mạch (chíp siêu dẫn) và trong y, sinh học (chế tạo các thiết bị cảm biến cực nhạy thu nhận các tia hồng ngoại và đo các từ trường cực yếu trong các máy quét sử dụng các thiết bị giao thoa siêu dẫn lượng tử (SQUIDs-Superconducting Quantum Interference Devices).Những thành quả mà cuộc cách mạng KHCN hiện đại đang diễn ra trong lĩnh vực vật liệu mang lại là cực kỳ to lớn và không thể lường hết trong thời gian tới đây.

Công nghệ sinh học

Cùng với công nghệ thông tin, công nghệ vật liệu mới, sự phát triển mạnh mẽ của sinh học phân tử và di truyền học phân tử, trên cơ sở các khám phá của các nhà khoa học trường Đại học Tổng hợp Cambridge (Anh) là James Watson Francis Crich từ 1953 về cấu trúc xoắn ốc của ADN- phân tử mang thông tin di truyền, mang các gen điều khiển mọi hoạt động của tế bào đã mang lại cho con người khả năng làm chủ và điều khiển được các vật thể sống và trở thành tiền đề xuất hiện công nghệ sinh học.Mục đích cơ bản của công nghệ sinh học là sử dụng các đối tượng vi sinh vật, vi- rus, tế bào động - thực vật để tạo ra các sản phẩm mong muốn, phục vụ lợi ích của con người thông qua các quy trình công nghệ thuộc 4 lĩnh vực sau:

1. Công nghệ gen;

2. Công nghệ tế bào;

3. Công nghệ vi sinh;

4. Công nghệ enzym.

Trong thế kỷ XXI , với 4 công nghệ nêu trên, công nghệ sinh học sẽ phát triển theo các hướng:

1. Cách mạng xanh trên cơ sở công nghệ sinh học như kỹ thuật nuôi cấy mô trong ống nghiệm và trong cơ thể sống để sản xuất cây giống, cây lai trên quy mô công nghiệp;

2. Công xưởng sinh học – trên cơ sở 4 lĩnh vực công nghệ sinh học nêu trên, sản xuất các dược phẩm như Insulin, Interfron, cũng như nâng cao giá trị của các chất phế thải công- nông nghiệp trong công nghiệp xử lý chất thải, sản xuất các loại vacxin, hoạt chất sinh học (các loại kháng sinh, axit hữu cơ….) sử dụng trong chăn nuôi và các loại thuốc trừ sâu dùng trong trồng trọt;

3. Chọn lọc nhân tạo sẽ thay thế chọn lọc tự nhiên trên cơ sở giải mã di truyền, thay đổi hệ gen, cấy chuyển gen, tổng hợp gen…. Nhờ kỹ thuật tái tổ hợp ADN có thể loại bỏ những đặc điểm, tính trạng không mong muốn trong quá trình lai và chọn giống;

4. Điện tử sinh học- trên cơ sở sử dụng các vật liệu sinh học và các quy trình sinh học (các enzym hay các cơ thể vi sinh vật) vào việc chế tạo các mạch điện tử cỡ nanmet, cũng như các thiết bị sinh học cực nhỏ cho phép chuyển đổi các phản ứng hoá học thành các xung điện tử.

Hiện nay, Mỹ (từ năm 1043) và Nhật Bản (từ năm 1960) là hai nước đi đầu trong việc nghiên cứu về “sinh - điện tử” ở mức phân tử, đây là một ngành chuyên nghiên cứu về việc sử dụng các phân tử hữu cơ với tính cách là các hệ thống có tổ chức, có khả năng thực hiện một số phép tính xử lý tín hiệu. Nhờ các phương pháp tổng hợp hữu cơ, người ta có thể tạo nên một phân tử tuỳ theo mục đích sử dụng với cấu trúc hoá học “tuỳ ý” nhằm đạt được những đặc tính nhất định về điện, quang và từ.Mục tiêu của lĩnh vực “Sinh -Điện tử” là mô phỏng sự chuyển rời của các điện tử ở mức phân tử nhằm chế tạo ra các tinh thể sinh học và các thiết bị cảm biến điện-sinh học....để từ đó tạo ra các hệ thống xử lý tin học có thể dùng trong các người máy (robot) và các máy tính thông minh để bắt trước một số cơ chế của bộ não và hệ thần kinh trung ương con người.

Trong tương lai không xa, các vi mạch (chíp) sinh học sẽ thay thế các vi mạch silic trong thế hệ máy tính biết tư duy với tốc độ xử lý và sức mạnh tính toán tăng lên nhiều hơn nữa, góp phần giải mã và điều khiển các cơ chế cơ bản của sự sống. Vào thế kỷ XXI, sự kết hợp giữa công nghệ sinh học và công nghệ thông tin sẽ tạo nên cái mà nhà tương lai học người Mỹ Alvin Tohler gọi là “làn sóng thứ tư”, trong đó những máy tính vi sinh học sẽ được chế tạo trên cơ sở những thành tựu của ngành sinh-điện tử học.

Công nghệ chế tạo hiện đại

Dưới tác động của cuộc cách mạng KHCN hiện đại, vào cuối thế kỷ XX, nền sản xuất mới dựa trên ngành điện tử học (New Electronics-Based Production) và công nghệ thông tin đã xuất hiện với các kỹ thuật sản xuất mới có tính then chốt ngày càng nhiều sau đây:CIM ( Computer Intergrated Manufacturing)-Sản xuất tích hợp trên cơ sở máy tính điện tử - việc vận dụng CIM vào sản xuất cho phép bảo đảm chất lượng, đồng thời tiết kiệm về tổng thể các nguồn lực, chẳng hạn tiết kiệm các chi phí thiết kế tới 15-30%, tăng chất lượng sản phẩm lên 2-5 lần, hiệu suất vốn lên 2-3 lần, năng suất lao động từ 40-70%, giảm bớt số người làm việc xuống 30-60%.NCMT (Numerically Controlled Machine Tools)-Máy công cụ điều khiển bằng số và CNC (Computer Numerical Control) – Máy điều khiển chương trình số-được phát triển từ đầu thập niên 50 và là một trong những thành tố quan trọng nhất của tự động hoá điện tử đối với nền sản xuất xã hội ở các nước tư bản chủ nghĩa phát triển và đây là những loại thiết bị chủ yếu của sản xuất tự động hoá.Industrial Robots – Các người máy công nghiệp – là phương tiện kỹ thuật quan trọng của giai đoạn tự động hoá hiện nay, được sử dụng chủ yếu trong các công đoạn sản xuất như hàn, đổ khuôn dưới áp lực, sơn, gia công cơ khí, hay trong khai thác dầu khí, trong y tế.

Trong thập niên 80 (1981-1990), giá trị sản xuất hàng năm của thế giới về người máy công nghiệp đã tăng từ 1 đến 5 tỷ USD, trong đó Nhật Bản chiếm hơn 50%, Mỹ 13-15%, còn phần của các nước Tây Âu cũng xấp xỉ Mỹ. Nếu năm 1989, trong tổng số 385.767 người máy công nghiệp của thế giới, Nhật Bản có 219.700 người máy công nghiệp, Mỹ có 37.000, Tây Âu là 54.173, thì vào năm 1995 trong tổng số 700.000 người máy công nghiệp trên thế giới, Nhật Bản có 411.000, Mỹ có 62.000, Tây Âu có 125.000 người máy công nghiệp.

Những thế hệ người máy tới đây sẽ được phát triển theo hướng tăng thêm những khả năng kỹ thuật của người máy nhờ những thiết bị đặc biệt, tượng tự các bộ phận giác quan của con người, nâng cao tốc độ làm việc, nâng cao khả năng bốc xếp, độ định vị chính xác, vi tiểu hình hoá để sử dụng trong y học... các người máy này là bộ phận hợp thành chương trình hiện đại hoá toàn bộ nền sản xuất, trước hết là nhằm tạo ra các ngành sản xuất tự động hoá linh hoạt và tiếp đó là tạo ra các xí nghiệp làm việc theo “chế độ không có người”. FMS (Flexble Manufacturing System) - Hệ thống sản xuất linh hoạt – là một trong những thành tố của “xí nghiệp tương lai”.

Các hệ thống này bao gồm các CNC, các người máy công nghiệp, các thiết bị kiểm soát - đo lường, các thiết bị tích luỹ-vận chuyển, hệ thống điều khiển thống nhất bằng máy điện toán thực hiện sự điều phối tất cả các khối chức năng của FMS, điều khiển tập trung các máy công cụ và các thiết bị khác nhau. Việc sử dụng FMS đã mang lại hiệu quả kinh tế to lớn.CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing) - thiết kế hay chế tạo nhờ máy tính điện tử - cùng với CNC, đây là một trong những yếu tố then chốt của tự động hoá sản suất, được áp dụng trong các lĩnh vực như chế tạo máy, trước hết là trong các ngành hàng không, tên lửa, vũ trụ, ô tô và điện tử , cũng như trong sản suất các kỹ thuật gia dụng. Nếu vào đầu thập niên 80, trong các ngành chế tạo máy của Mỹ sử dụng gần 3000 hệ thống CAD/CAM thì vào năm 1985 con số này đã lên tới 13.000 hệ thống. Vào giữa thập niên 90, con số này tăng lên gấp 10 lần so với năm 1985. Việc sử dụng trên thực tế CAD/CAM được tiến hành thông qua các trạm công tác (WorkStation), là những chỗ làm việc được trang bị máy tính điện tử cho phép giải quyết một tổ hợp lớn các bài toán sản xuất.

Công nghệ năng lượng mới

Vào giữa thế kỷ XXI, dân số thế giới sẽ tăng gấp đôi và nhu cầu năng lượng sẽ tăng gấp 3. Việc tiếp tục sử dụng nguyên liệu hoá thạch (than, dầu mỏ và khí đốt thiên nhiên) để đẩy nhanh công nghiệp hoá và tăng trưởng kinh tế ở các nước trên thế giới, nhất là ở các nước đang phát triển sẽ làm cạn kiệt nhanh chóng những nguồn tài nguyên thiên nhiên có hạn này.

Theo sự đánh giá của các nhà khoa học, với mục tiêu dùng năng lượng như hiện nay, dầu mỏ và khí đốt thiên nhiên chỉ đủ cung cấp cho tới 50-100 năm nữa, còn than đá cũng chỉ đủ dùng cho vài trăm năm nữa. Như vậy, toàn thể nhân loại đang bị đặt trước nguy cơ không còn năng lượng hoá thạch để sử dụng vào giữa thiên niên kỷ tới.Mặc dù các nguồn năng lượng tái tạo được và năng lượng mặt trời sẽ đóng vai trò quan trọng trong tương lai tới đây, nhưng do bị hạn chế về mặt địa lý, lệ thuộc vào thời tiết và khí hậu, nên tới đây chúng ta vẫn chưa thể đáp ứng được đầy đủ các nhu cầu năng lượng của một thế giới công nghiệp hoá và đông dân số.

May thay, sự xuất hiện đúng lúc của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba đã mang lại niềm hy vọng cho loài người về một nguồn năng lượng vô tận - năng lượng nguyên tử với hai phương thức chế tạo khác hẳn nhau về nguyên tắc, phản ánh hai giai đoạn phát triển của cuộc cách mạng lần này. Đó là năng lượng phân hạch hạt nhân nguyên tử đặc trưng cho cuộc cách mạng KHKT và năng lượng tổng hợp nhiệt hạch, đặc trưng cho cuộc cách mạng KHCN hiện đại.Hai nguyên tắc sản xuất năng lượng hạt nhân này đồng thời cũng phản ánh hai tiêu chí đặc trưng về năng lượng để phân biệt hai cuộc cách mạng KHKT và KHCN hiện đại đã nêu ở trên:Theo nguyên tắc phân hạch hạt nhân(Nuclear Fission)- là một quá trình hạt nhân, trong đó một hạt nhân nặng bị tách thành hai hạt nhân nhẹ hơn.

Trong phản ứng phân hạch hạt nhân, nguyên tố Urani được sử dụng làm nguyên liệu chính để sản xuất năng lượng do nó dễ dàng bị phân rã và giải phóng ra một lượng lớn năng lượng bởi sự bắn phá bằng các nơtron khác để phân rã hạt nhân và sinh ra năng lượng và các nơtron khác, các nơtron khác đó lại được sử dụng tiếp tục để làm phân rã hạt nhân nguyên tử Urani khác và cứ như thế, hiện tượng này được gọi là phản ứng dây chuyền.Ở trạng thái tự nhiên, chỉ có hai nguyên tử có hạt nhân có khả năng phân hạch, đó là Thori và Urani.

Nhưng trên thực tế, chỉ có Urani tự nhiên là nguyên tố duy nhất tương đối dồi dào trên trái đất. Tuy nhiên, trong nguyên tố này lại hoà trộn với 3 đồng vị gồm:- 99,28% Urani 238 (có 92 proton, 143 nơtron và 92 electron) không có tính phóng xạ;- 0,71% Urani 235 (có 92 proton, 143 nơtron và 92 electron) có tính phóng xạ;- 0,01% Urani 234 (có 92 proton, 142 nơtron và 92 electron) có tính phóng xạ.Như vậy với hàm lượng cao hơn so với Urani 234 ta dễ thấy rằng chỉ có Urani 235 là cơ sở để sản xuất năng lượng hạt nhân và để tiến hành phản ứng phân hạch hạt nhân Urani 235, phải tách chúng ra khỏi Urani 238.Ngày 2/2/1942, tại Mỹ, lần đầu tiên trong lịch sử loài người, nhà vật lý người Italia, được giải Noben là E.Fecmi, đã chỉ đạo thành công việc thực hiện phản ứng phân hạch hạt nhân Urani 135.

Mười hai năm sau, nhà máy sản xuất năng lượng nguyên tử đầu tiên đã được khánh thành tại Obnisk (Liên Xô cũ) vào năm 1954, mở đầu kỷ nguyên sử dụng năng lượng vào mục đích hoà bình. Với 1 tấn Urani, các nhà máy năng lượng hạt nhân có thể sản xuất được một lượng năng lượng tương đương vài triêu tấn than đá hay vài triệu thùng dầu mỏ.Ngày nay, năng lượng hạt nhân sản xuất theo nguyên tắc phân hạch hạt nhân đã bảo đảm được khoảng 18% điện năng của toàn thế giới với giá rẻ. Mặc dù nguồn năng lượng này được sản xuất với giá thành thấp, cũng như không gây phát thải các loại khí có hại cho môi trường như SO­­2 và CO2, nhưng nguyên liệu Urani cũng chỉ đủ dùng cho 200-300 năm nữa nếu không có lò tái sinh.

Tuy nhiên, mối lo ngại và thách thức chủ yếu vẫn là việc các sản phẩm phân hạch đều là các chất thải có tính phóng xạ cao. Chẳng hạn, các thảm hoạ do sự cố rò rỉ hạt nhân năm1979 ở bang Pensylvania (Mỹ) và vụ Checnobưn (Liên Xô cũ) năm 1986, khiến hàng chục người chết và hàng chục ngàn người phải sơ tán với những hậu quả bệnh tật do nhiễm chất phóng xạ cho đến nay vẫn không khắc phục được.

Theo nguyên tắc Tổng hợp hạt nhân- là một quá trình hạt nhân diễn ra ngược lại với sự phân hạch hạt nhân, trong đó hai hạt nhân nhẹ kết hợp với nhau để tạo thành một hạt nhân nặng duy nhất. Phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể diễn ra ở dạng tự nhiên hay nhân tạo:Ở dạng tự nhiên – Trên mặt Trời và các vì sao bằng cách kết hợp các hạt nhân nhẹ Hydro (chỉ có 1 proton) thành hạt nhân Heli nặng hơn, đồng thời giải phóng ra một khối lượng năng lượng. Bởi vì, phản ứng tổng hợp hạt nhân diễn ra với điều kiện phải có nhiệt độ 200 triệu độ C, nên phản ứng này còn được gọi là phản ứng tổng hợp nhiệt hạch.

Dưới dạng nhân tạo – Trong bom khinh khí ( Bom H) bằng cách kết hợp giữa hạt nhân Hydro nặng (hay Đơteri, có 1 proton và nơtron) và Hydro siêu nặng (hay Triti , có 1 proton và 2 nơtron). Nếu một quả bom nguyên tử (Bom A) với phản ứng phân hạch hạt nhân có sức công phá tương đương từ hàng triệu đến hàng chục triệu tấn thuốc nổ TNT-gấp hàng ngàn lần toàn bộ bom đạn sử dụng trong Chiến tranh thế giới thứ Hai (là 5 triệu tấn TNT).

Cụ thể là, nếu một quả bom nguyên tử có sức công phá tương đương 20 kiloton TNT, trong đó 1 kiloton TNT tương đương với một năng lượng là 4,2.10 giun (joile), thì một quả bom khinh khí có sức công phá khoảng 20 megaton TNT (hay 20 triệu tấn TNT), tức là mạnh hơn 1.000 lần so với bom nguyên tử.Ngày 1/1/1952, tại căn cứ quân sự Bikini - một hòn đảo san hô tại Thái Bình Dương, Mỹ đã thử thành công bom khinh khí (Bom H) có sức công phá bằng 10 triệu tấn TNT. Tiếp theo, Liên Xô (cũ) thử thành công bom H tại Siberi vào tháng 8 năm 1953, Pháp vào năm 1956 và Anh vào tháng 5-1957.

Hiện nay, có nhiều loại phản ứng tổng hợp hạt nhân có khả năng giải phóng năng lượng, nhưng để “dễ” thực hiện nhất là loại phản ứng tổng hợp hạt nhân Đơteri và Triti- đều là hai nguyên tố đồng vị của Hydro. Trong tự nhiên, đa số các nguyên tử Hydro đều có một hạt nhân cấu tạo từ một proton duy nhất. Nhưng 0,015% số nguyên tử Hydro trên Trái đất lại có một nơtron gắn với một proton- đó là đồng vị của nguyên tố Hydro có tên là Đơteri . Trong một lít nước biển có chưa 0,35gam Đơteri và nhờ phản ứng tổng hợp hạt nhân, từ số Đơteri ít ỏi này, có thể tạo ra một năng lượng là 1MWh. Còn Triti, ngược lại với Đơteri, có tính phóng xạ, không tồn tại trong tự nhiên và được cấu tạo từ 1 proton và 2 nơtron. Để có được Triti, phải thực hiện phản ứng hạt nhân từ một nơtron kết hợp với Lithi-là nguyên tố hết sức thừa thãi trong đất và nước biển. Các nguồn khoáng sản trên trái đất có chứa Lithi đủ sức cung cấp cho nhân loại để tạo ra năng lượng trong vòng 1.500 năm nữa và nếu thu hồi được Lithi từ nước biển thì nhu cầu năng lượng của con người có thể được đáp ứng trong vòng 10 triệu năm nữa.

Theo Sở Khoa học và công nghệ Vĩnh Phúc.