Tài liệu Các xu hướng lớn toàn cầu tác động đến khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo

nhỏ. Thứ hai, sản xuất quy mô thương mại các vật liệu nano tiên tiến thường bị trì hoãn, do sự hiểu biết không đầy đủ về các quy trình lý hóa ở thang độ nanomet và do thiếu khả năng điều khiển các thông số sản xuất lưu lượng cao ở quy mô này. Những hạn chế kỹ thuật này tiếp tục cản trở việc phát triển các ứng dụng thương mại quy mô lớn và chi phí hiệu quả của vật liệu nano. Ngoài ra còn có những câu hỏi xoay quanh về các mối nguy hại (tác dụng độc) không mong muốn đối với con người và môi trường. Mặc dù chỉ riêng kích cỡ hạt không đủ để tính độ độc, việc sử dụng vật liệu nano trong một số môi trường cụ thể có thể cần được quy định. Ví dụ, do có kích thước nhỏ, hạt nano có thể xâm nhập qua 47 màng tế bào trong cơ thể (hấp thụ qua da, nuốt hoặc hít vào) và di chuyển đến những nơi mà các hạt lớn hơn không thể tiếp cận được. Cũng nên cân nhắc cùng một nguy cơ như vậy khi sử dụng các hạt nano trong nông nghiệp. Việc đánh giá rủi ro vẫn phải đối mặt với việc thiếu dữ liệu về vật liệu nano tiếp xúc với môi trường, đòi hỏi nghiên cứu sâu hơn. Sự không chắc chắn liên tục trong các yêu cầu kiểm soát gây ảnh hưởng tiêu cực đến NC&PT và thương mại hóa nhiều ứng dụng vật liệu nano tiềm năng trong tương lai. 2.7. Chế tạo đắp dần Việc bổ sung vật liệu theo cách tăng dần để tạo ra một sản phẩm có hình dạng là một cách tiếp cận chưa từng có đối với ngành chế tạo, điều này có thể dẫn đến các mô hình kinh doanh mới và những thay đổi quan trọng đối với các ngành công nghiệp hiện tại. Tuy nhiên, công nghệ này phải vượt qua được một loạt các thách thức, về cả kỹ thuật và quy định để có thể lan tỏa trong các quy trình công nghiệp trên quy mô lớn. Mô hình chế tạo mới Ngành chế tạo công nghiệp hiện nay chủ yếu mang tính trừ (nghĩa là sản phẩm được chế tạo ra bằng cách sử dụng vật liệu và loại bỏ lượng dư thừa không cần thiết), hay hình thành (nghĩa là tạo hình cho vật liệu bằng cách sử dụng công cụ để định hình). Chế tạo đắp dần, hay chế tạo cộng (AM) - thường được gọi là in 3D - bao gồm các kỹ thuật khác nhau để chế tạo sản phẩm bằng cách đắp thêm vật liệu theo lớp, thường sử dụng phần mềm thiết kế hỗ trợ bằng máy tính. Các công nghệ AM phổ biến nhất gồm có mô hình lắng đọng hợp nhất (fused deposition modelling - FDM), chế tạo sợi nóng chảy, công nghệ in bằng bản in đúc (stereolithography), xử lý ánh sáng kỹ thuật số và thiêu kết có chọn lọc bằng lazer. Quy trình in 3D được sử dụng để chế tạo các mô hình, các mẫu hay các bộ phận gia công dựa trên vật liệu chất dẻo, kim loại, gốm sứ và thủy tinh. Một sự khác biệt giữa ba ứng dụng chính này đó là: sự tạo nguyên mẫu nhanh được sử dụng trong NC&PT phục vụ sản xuất mô hình và nguyên mẫu; gia công nhanh được áp dụng ở các giai đoạn sau trong phát triển sản phẩm; và chế tạo nhanh để sản xuất các bộ phận sử dụng cuối dùng các kỹ thuật chế tạo đắp lớp trực tiếp. AM có triển vọng tăng công suất của quy trình sản xuất Bắt đầu nghiên cứu chế tạo vào những năm 1980, trước đây AM được sử dụng chủ yếu để tạo các mô hình nguyên mẫu trực quan, có thể rút ngắn được giai đoạn thiết kế sản phẩm. Đây vẫn là một ứng dụng quan trọng cho đến ngày nay và việc tạo nguyên mẫu nhanh đang được sử dụng rộng rãi, bởi các kỹ sư, kiến trúc sư, nhà thiết kế, các chuyên gia y tế, cũng như trong lĩnh vực giáo dục và nghiên cứu. Gần đây hơn, khi vật liệu, độ chính xác và chất lượng tổng thể của kết quả đầu ra đã được cải thiện, in 3D đã mở rộng phạm vi ứng dụng. Ngày nay, các nguyên mẫu in bằng 3D phục vụ cho việc tra lắp và lắp ráp đang được phổ biến rộng rãi và chúng sẽ sớm trở nên có giá thành rẻ hơn và sản xuất nhanh hơn trong thập kỷ tới. Các phát triển công nghệ gần đây bao 48 gồm nâng cao hiệu suất trong chế tạo máy và một phạm vi rộng các vật liệu ứng dụng thô. Các kỹ sư đang sử dụng ngày càng tăng các vật liệu composit (như chất dẻo gia cố bằng sợi) và các vật liệu được phân loại theo chức năng (bằng cách thay đổi cấu trúc vi mô với một gradien cụ thể). Ước tính thị trường AM toàn cầu sẽ tăng trưởng với tốc độ hàng năm khoảng 20% từ 2014 đến 2020. Wohlers Associates (2014) ước tính doanh thu của các hệ thống và dịch vụ AM đạt 21 tỷ USD vào năm 2020. Khi các quy trình in 3D tiếp tục trưởng thành và phát triển, chúng có thể đáp ứng được nhiều nhu cầu quan trọng trên các thị trường công nghiệp, tiêu dùng và y tế. Nhìn chung, công nghệ AM có khả năng sinh lợi ở những nơi cần những số lượng nhỏ các sản phẩm phức tạp và được sản xuất theo yêu cầu khách hàng. công nghệ này cho phép linh hoạt trong thiết kế và có thể cá nhân hóa các mẫu và thành phần phức tạp. AM dẫn tới đổi mới trong chăm sóc sức khỏe, y học và công nghệ sinh học Công nghệ in 3D có khả năng mang lại những sản phẩm mới trong y tế, y học và công nghệ sinh học. Các ứng dụng nha khoa được hưởng lợi lớn nhất từ công nghệ in 3D trong lĩnh vực y tế. Các bộ phận răng giả, cấy ghép hông và tay giả (in sinh học hoặc kỹ thuật sinh học) cũng như các nguyên mẫu của bộ xương ngoài đã được đưa vào sử dụng. Máy in ADN và in các bộ phận và các cơ quan cơ thể từ chính các tế bào của bệnh nhân hiện đang trong quá trình phát triển. Các hệ thống sinh học không chỉ được in sinh học tương đồng với con người về mặt di truyền, mà chúng còn có thể phản ứng với sức ép bên ngoài như thể chúng là các bộ phận sống. Các chuyên gia kỹ thuật sinh học ước tính rằng thử nghiệm trên động vật có thể được thay thế bằng việc sử dụng các tế bào người in 3D vào năm 2018. Trong tương lai, những người có yêu cầu ăn kiêng cụ thể có thể in thực phẩm chức năng hoặc bổ sung dinh dưỡng của mình. Thịt được sản xuất bằng in 3D từ các tế bào sống cũng có thể là một lĩnh vực ứng dụng trong tương lai. AM mang lại lợi ích cho gia công kim loại trong một loạt các lĩnh vực công nghiệp Gia công kim loại dựa trên quy trình in 3D, như nóng chảy có chọn lọc bằng laser và nấu chảy chùm tia điện tử rất phổ biến trong ngành công nghiệp ô tô, quốc phòng và hàng không. Nhiều linh kiện đã được sản xuất cho các ứng dụng vũ trụ với số lượng sẽ tiếp tục gia tăng cũng như độ phức tạp của chúng. Nghiên cứu sâu hơn về các hợp kim có thể có những tác động lâu dài đối với thăm dò vũ trụ, vì các thế hệ phi hành gia tương lai có thể in các thiết bị họ cần dựa trên vật liệu có trọng lượng nhẹ hơn khi phóng. Trong công nghệ năng lượng, AM đang ngày càng được sử dụng cho dịch vụ và bảo trì các bộ phận thay thế có độ phức tạp cao. Số hoá gia tăng nhanh và mối quan tâm về môi trường sẽ ảnh hưởng đến nhu cầu về công nghệ AM Việc số hóa công nghệ in 3D sẽ cho phép các quá trình thiết kế, chế tại và phân 49 phối sản phẩm trở nên tích hợp và hiệu quả hơn. Do in 3D sẽ thúc đẩy chuyển tải số, lưu trữ, sáng tạo và sao chép sản phẩm, điều đó có tiềm năng làm thay đổi các mẫu hình làm việc và dẫn đến một cuộc cách mạng sản xuất. Các công ty sẽ bán thiết kế thay vì các sản phẩm thực. Việc đặt hàng sẽ là hành động tải một file kết quả cuối cùng, qua đó sẽ kích hoạt các quá trình chế tạo và giao hàng tự động, các công ty liên quan khác nhau có khả năng dễ dàng phối hợp. In 3D cũng có thể bù đắp cho những tác động môi trường do các quy trình sản xuất truyền thống và các chuỗi cung ứng bằng cách làm giảm sản xuất chất thải. Việc chế tạo sản phẩm trực tiếp sử dụng công nghệ in có thể làm giảm số các bước cần thiết cho sản xuất, vận chuyển, lắp ráp và phân phối các linh kiện, giảm lượng nguyên vật liệu bị lãng phí so với các phương pháp sản xuất có tính trừ. Mặt khác, máy in sử dụng polyme bột hoặc nóng chảy vẫn để lại một số lượng nguyên liệu nhất định trên băng máy in thường không được sử dụng lại. Plastic được sử dụng phổ biến nhất cho in vật dụng trong nhà là acrylonitrile butadiene styrene (ABS) có thể tái chế. Các chất dẻo sinh học khác (như axit polylactic [PLA]) có khả năng phân huỷ sinh học mà không ảnh hưởng đến các tính chất nhiệt, cơ lý và gia công. Tuy nhiên, một nghiên cứu gần đây cho thấy tỷ lệ phát thải các hạt cực mịn của máy in sử dụng ABS và PLA là rất cao và có thể gây nguy hiểm cho sức khoẻ. Thông tin về những tác động sức khoẻ và môi trường của các vật liệu mới hơn như bột kim loại mịn, được sử dụng trong quá trình thiêu kết laser chọn lọc, vẫn còn khan hiếm. Tương tự như vậy, nghiên cứu về năng lượng nhúng trong các vật liệu, vết chân cacbon của chúng và khuynh hướng in thừa vật thể gây ra bởi tính đơn giản và phổ biến của công nghệ cần được chú ý hơn nữa. Việc áp dụng AM rộng rãi vẫn còn phải đối mặt với nhiều trở ngại và rủi ro Phạm vi các vật liệu sử dụng trong in 3D vẫn còn hạn chế và việc sử dụng chúng phụ thuộc vào các phương pháp và thiết bị in. Chất lượng và chitiết bề mặt thường chưa đủ cho sử dụng cuối cùng và yêu cầu bước xử lý sau tốn kém. Các thiết bị in thông thường hoạt động chậm, rất khó giám sát chất lượng trong quá trình in, ngay cả khi đầu in ban đầu với các cảm biến tích hợp đã được phát triển. Khi in 3D trở nên dễ tiếp cận hơn, các vấn đề luật pháp và quản lý xung quanh bảo vệ dữ liệu, trách nhiệm sản phẩm và sở hữu trí tuệ sẽ phải đi trước. Các ngành công nghiệp, nhà phát minh và chủ sở hữu nhãn hiệu hàng hoá đã phải đối mặt với những vi phạm quyền sở hữu trí tuệ đáng kể trong các lĩnh vực in ấn cá nhân và nguồn mở. In 3D có thể tạo khả năng phân quyền, vi phạm bản quyền chủ đạo, tương tự như vi phạm bản quyền sản phẩm trong số hoá âm nhạc, sách và phim ảnh. Việc thực thi quyền sở hữu là tốn kém (chi phí kiện tụng, xích mích xã hội), không minh bạch và thường tùy tiện. Các nhà quản lý có thể áp đặt những giới hạn nhất định đối với thiết kế kỹ thuật của máy in nhằm hạn chế việc vi phạm, mặc dù điều này có thể làm chậm sự đổi mới. Áp thuế đối với thiết bị hoặc nguyên liệu sẽ ảnh hưởng đến việc sử dụng hợp pháp các máy in 3D. Nghiên cứu hiện đang được tiến hành về kỹ thuật mốc mực nước để ngăn chặn vi phạm bản quyền. 50 Một trở ngại khác cần khắc phục là giá của các thiết bị in. Trong những năm gần đây, máy in cá nhân 3D đã xuất hiện trên thị trường tiêu dùng điện tử với giá phải chăng (dưới 1000 USD), trong khi đó các máy in 3D phức tạp hơn (ví dụ để gia công kim loại) thường được bán với giá hơn 1 triệu USD. Giá thành được dự đoán sẽ giảm nhanh trong những năm tới khi sản lượng tăng. Vẫn còn khó để dự đoán chính xác tốc độ triển khai công nghệ này, nhưng cuối cùng nó sẽ xâm nhập các quy trình sản xuất các loại sản phẩm khác nhau với số lượng lớn hơn. 2.8. Công nghệ tích trữ năng lượng tiên tiến Công nghệ tích trữ năng lượng được định nghĩa là một hệ thống hấp thu và lưu giữ năng lượng trong một khoảng thời gian trước khi giải phóng năng lượng theo nhu cầu cung cấp năng lượng hoặc dịch vụ điện. Cần có những đột phá trong lĩnh vực công nghệ này để tối ưu hóa hiệu suất của các hệ thống năng lượng và tạo điều kiện cho việc tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo. Công nghệ tích trữ năng lượng rất cần thiết để thu hẹp khoảng cách về thời gian và địa lý giữa cung và cầu năng lượng Tính sẵn dùng của năng lượng tái tạo như ánh sáng mặt trời, gió và thủy triều là không liên tục và không phải lúc nào cũng có thể dự đoán trước được. Tỷ trọng điện năng lượng tái tạo đang tăng lên trong lưới điện, nên việc đầu tư vào các công nghệ tích trữ để cho phép điều chỉnh nguồn cung phù hợp với nhu cầu năng lượng ngày càng trở nên quan trọng. Công nghệ tích trữ năng lượng có thể được phân loại thành điện, (điện) hóa, nhiệt và cơ. Chúng có thể được thực hiện ở quy mô nhỏ và lớn theo cả hai cách tập trung hoặc phân tán trong hệ thống năng lượng. Các thiết bị tích trữ năng lượng lưới điện quy mô lớn được sử dụng để cân bằng những biến động điện năng, trong khi đó các hệ thống pin phù hợp hơn cho việc cân bằng không tập trung, với dung lượng lưu trữ hạn chế, thời gian sạc và tự xả kéo dài. Công nghệ tích trữ năng lượng có tiềm năng kinh tế to lớn với các cơ hội kinh doanh sâu rộng Việc triển khai các loại pin kích cỡ lớn và tích trữ năng lượng nhiệt đã gia tăng mạnh mẽ trong thập kỷ qua. Đặc biệt, lĩnh vực pin đã đạt được sự gia tăng công nghệ lớn, được phản ánh qua sự tăng vọt số bằng sáng chế trong lĩnh vực này. Một loạt các công nghệ tích trữ năng lượng khác nhau vẫn đang trong giai đoạn phát triển ban đầu, bao gồm pin đa trị, bánh đà tốc độ cao, pin liti-sulphua và các hệ thống tích trữ năng lượng từ siêu dẫn. Khả năng phát triển kinh tế của công nghệ tích trữ năng lượng phụ thuộc vào sự phát triển hơn nữa của các công nghệ pin kích cỡ nhỏ và vừa, cũng như các công nghệ lưới điện qui mô lớn tập trung và phân tán. Đặc biệt các loại pin tiên tiến có tiềm năng thay thế động cơ đốt trong ở các loại xe chở khách và hỗ trợ cho việc chuyển đổi sang các ngôi nhà, văn phòng thông minh. Nhìn chung, công nghệ tích trữ năng lượng mới có thể làm thay đổi việc năng lượng được sử dụng ở đâu, khi nào và như thế nào. 51 Các ứng dụng quy mô nhỏ - trong thiết bị điện tử tiêu dùng và điện cơ động là những yếu tố tác động nhu cầu quan trọng Tích trữ năng lượng điện hóa vẫn chiếm ưu thế trong các công nghệ pin, bao gồm pin axit chì, các hệ thống dựa trên niken, lưu lượng ôxi hóa khử (redox flow) nhiệt độ cao và pin ion lithium (khoảng 250 watt-giờ/kg). Pin có thể sử dụng cho cả các ứng dụng ngắn hạn và trung hạn, chúng có lợi cho việc mở rộng quy mô và hiệu suất. Đa số các thiết bị điện tử tiêu dùng di động, xe chạy điện và hybrid chở khách đều được trang bị pin ion liti, loại pin này đang ngày càng có giá thành giảm và hiệu suất tăng trong những năm gần đây. Thực tế, các loại pin đặc biệt lớn đang dẫn đầu: ví dụ, giá bộ pin ion lithium dùng cho xe chạy điện (EV) đã giảm 40% trong giai đoạn từ năm 2009- 2013, trong khi doanh số bán xe EV tăng lên 665.000 chiếc vào năm 2014 trong khi vào năm 2009 hầu như không có loại xe này chạy trên đường. Pin ion lithium trạng thái rắn là sự phát triển cao hơn của pin ion lithium truyền thống: chúng thay thế điện cực lỏng bằng một vật liệu rắn, có hiệu suất cao hơn và ít nguy hiểm hơn và được dự đoán sẽ khả thi về mặt thương mại trong vài năm nữa. Để làm cho các công nghệ này linh hoạt và có sức hấp dẫn hơn, các nhà sản xuất ô tô đã bắt đầu bán các hệ thống xe kết nối với nhà (vehicle-to-home), cho phép khách hàng dùng xe để cung cấp điện cho ngôi nhà và ngược lại. Trong tương lai, các siêu tụ điện (các tụ điện hóa công suất cao) lưu trữ động năng trong chuyển động của con lắc và nạp điện gần như không có thời gian trễ và còn cho phép xe ô tô có thể nạp điện trong thời gian dừng bình thường trong giao thông, ví dụ: Tại nút đèn giao thông. Các hệ thống pin mới khác có thể kể đến như bộ pin kim loại-không khí hiện đang ở cấp độ nghiên cứu ban đầu. Pin kim loại-không khí sử dụng lithium hoặc kẽm (pin kẽm-không khí hoặc pin nhiên liệu) làm cực anode và oxy được lấy từ môi trường để làm catốt. Điều này làm cho pin có trọng lượng nhẹ với cực catốt có thể tái tạo dùng được lâu. Trong thập kỷ tới, mật độ năng lượng có thể tăng lên đến mức mà các loại xe chạy bằng pin sẽ trở nên có khả năng cạnh tranh về chi phí với xe chạy bằng động cơ đốt trong. Để cải tiến mật độ năng lượng có hai định hướng đang được chú ý: phát triển các vật liệu điện cực có điện dung cao hơn và phát triển các lại pin sử dụng hóa học điện áp cao hơn. Có thể đến năm 2020 các sản phẩm có thể có mặt trên thị trường. Các ứng dụng quy mô lớn trong tích trữ năng lượng lưới sẽ tác động đến cầu Sự cố mất điện gây thiệt hại hàng tỷ đô la mỗi năm trên toàn thế giới. Phát điện quá mức tiếp tục là một vấn đề chính. Các hệ thống tích trữ năng lượng quy mô lớn tạo ra khả năng làm cân bằng những biến động điện năng và phân tán chúng. Trong khi các hệ thống pin đặc biệt phù hợp với các ứng dụng phân phối năng lượng quy mô nhỏ, ngắn và trung hạn, dung tích lưu trữ hạn chế và sự tự phóng điện khiến chúng không thích hợp cho việc cân bằng tải. Các hệ thống thay thế được sử dụng để tích trữ năng lượng lưới và cả tích trữ năng lượng thuỷ điện, như tích trữ thủy điện bằng bơm (PSH), 52 tích trữ năng lượng không khí nén (CAES) và các hệ thống hydro. Các hệ thống PSH được sử dụng rộng rãi và chiếm tới 97% tích trữ năng lượng lưới trên toàn thế giới. Chúng sử dụng những thay đổi về độ cao để tích trữ điện ngoài giờ cao điểm để sử dụng sau này, giống như các nhà máy thủy điện thông thường. Các hệ thống PSH rất phức tạp và là công nghệ lưu trữ duy nhất được áp dụng quy mô lớn tại nhiều nước. Các hệ thống hydrogen và CAES có thể được sử dụng cho các ứng dụng năng lượng dài hạn và đã được Hoa Kỳ và Đức khai thác trong nhiều thập kỷ. Tuy nhiên, các công nghệ này đều có chi phí cao, hiệu suất tổng thấp và làm nảy sinh mối lo ngại về an toàn. Tích trữ năng lượng từ siêu dẫn (SMES) và các siêu tụ điện phục vụ các ứng dụng lưu trữ ngắn hạn - trong khoảng vài giây hoặc vài phút - bằng cách sử dụng tĩnh điện hoặc từ trường. Bánh đà tích trữ năng lượng quay bằng cách áp dụng một SMES mô- men quay. Các siêu tụ điện và bánh đà thường có đặc trưng mật độ công suất cao nhưng mật độ năng lượng thấp, làm cho chúng thích hợp để cân bằng các biến động điện năng ngắn. Công nghệ tích trữ năng lượng tiên tiến dự báo sẽ làm giảm phát thải khí nhà kính Công nghệ tích trữ năng lượng được hy vọng sẽ đóng góp cho việc đạt được mục tiêu kịch bản 2°C bằng cách tạo ra khả năng linh hoạt cho hệ thống điện và giảm lượng nhiệt thất thoát. Sẽ có thêm nhiều năng lượng được khai thác từ các nguồn tái tạo nếu có thể kiểm soát sản lượng năng lượng thông qua các giải pháp lưu trữ. Đồng thời, vì khai thác năng lượng tái tạo đang ngày càng tăng, nhu cầu về công nghệ tích trữ năng lượng cũng sẽ tăng lên. Các hệ thống lưu trữ thông minh và lưới điện thông minh cũng có thể khuyến khích sản xuất năng lượng tái tạo bằng các cơ cấu hợp tác địa phương; Các công nghệ năng lượng mặt trời, gió và pin có chi phí hiệu quả là những đơn nguyên quan trọng cho các hệ thống năng lượng phi tập trung. Ở các nền kinh tế đang phát triển, các hệ thống lưu trữ có tiềm năng mang đến nguồn điện chắc chắn, đáng tin cậy cho các vùng xa xôi mà trước đây không thể tiếp cận. Đẩy mạnh NC&PT để nâng cao hiệu quả chi phí tích trữ năng lượng Cần có những đột phá về công nghệ trong các hệ thống tích lũy nhiệt nhiệt độ cao và các công nghệ pin có thể mở rộng quy mô, cũng như trong các hệ thống lưu trữ làm tối ưu hóa hiệu suất của các hệ thống năng lượng và tạo điều kiện tích hợp năng lượng tái tạo. NC&PT về các giải pháp lưu trữ cũng đang được tiến hành nhằm mục đích giảm chi phí trong công nghệ. Chi phí vốn cao cho công nghệ tích trữ vẫn là một rào cản đối với việc triển khai rộng. Khi các nguyên liệu, công nghệ và các ứng dụng triển khai để tích trữ năng lượng được tạo ra, các kỹ thuật và các giao thức mới cũng cần phát triển để xác nhận tính an toàn của chúng và đảm bảo giảm thiểu nguy cơ thất bại và tổn thất. Ví dụ, lợi ích của pin lithium cần được đánh giá về khía cạnh tác động sức khoẻ và môi trường toàn cầu từ việc khai thác và vận chuyển lithi. 53 2.9. Sinh học tổng hợp Sinh học tổng hợp là một lĩnh vực nghiên cứu mới về công nghệ sinh học mang đến các nguyên lý kỹ thuật để điều khiển ADN trong các sinh vật. Sinh học tổng hợp cho phép thiết kế và tái tạo các bộ phận sinh học mới và tái thiết các hệ thống sinh học tự nhiên cho các mục đích hữu dụng. Nhánh nghiên cứu mới này được hy vọng sẽ có một phạm vi rộng các ứng dụng trong các lĩnh vực y tế, nông nghiệp, công nghiệp và năng lượng, nhưng nó cũng làm nảy sinh các vấn đề pháp lý và đạo đức quan trọng. Sinh học tổng hợp tái tạo hình dáng các hệ thống sống trên cơ sở một thiết kế hợp lý Con người đã tiến hành thao tác gen bằng cách gây giống có chọn lọc từ cách đây 10.000 năm, nhưng chỉ đến những năm 1970, sự thao tác trực tiếp trên ADN trong sinh vật mới có thể thực hiện thông qua kỹ thuật di truyền. Sinh học tổng hợp là một lĩnh vực nghiên cứu mới, mở ra một phương pháp tiếp cận kỹ thuật để thao tác trên vật liệu di truyền. Sinh học tổng hợp được định nghĩa là ứng dụng khoa học, công nghệ và kỹ thuật để tạo điều kiện và thúc đẩy việc thiết kế, chế tạo hoặc biến đổi vật liệu di truyền trong cơ thể sống, nó cho phép thiết kế và tạo ra các bộ phận, thiết bị và hệ thống sinh học mới và tái thiết lại các hệ thống sinh học tự nhiên hiện có cho các mục đích hữu ích. Trong khi kỹ thuật di truyền truyền thống sử dụng các phương pháp tiếp cận thử- và-sai để tạo ra các thiết kế sinh học mới, sinh học tổng hợp cố gắng làm thay đổi hình dáng các hệ thống sống dựa trên cơ sở một thiết kế hợp lý. Để làm được điều này, sinh học tổng hợp sử dụng các nguyên lý kỹ thuật như chuẩn hóa, mô đun hóa và tính tương thích. Ví dụ, các nhà sinh học tổng hợp tạo ra và phân chia các thành phần chức năng được gọi là “biobricks” dựa trên các chuỗi ADN, có hoặc không thể tìm thấy trong tự nhiên. Biobricks thực hiện một số chức năng nhất định, có thể kết hợp để tạo ra những đổi mới trong nhiều lĩnh vực, bao gồm y tế, nông nghiệp, công nghiệp và năng lượng. Sinh học tổng hợp nắm triển vọng mang lại những đổi mới căn bản trong nhiều lĩnh vực kinh doanh Là một nền tảng công nghệ, sinh học tổng hợp có tiềm năng mang lại những lợi ích kinh tế xã hội quan trọng, tạo ra các doanh nghiệp mới và làm cho các doanh nghiệp hiện thời trở nên có hiệu quả hơn (Hình 2.2). Nó được thúc đẩy bởi một số lĩnh vực thị trường quan trọng như năng lượng (ví dụ nhiên liệu vận tải với chi phí tương đối thấp), y học (phát triển văcxin), nông nghiệp (cây trồng thiết kế) và ngành hóa chất. Ngành này có một phạm vi rộng các ứng dụng thông qua sản xuất vật liệu mới dựa trên sinh học, bao gồm cả plastic sinh học và mỹ phẩm thân thiện môi trường (ví dụ như nước hoa tự nhiên được thiết kế tổng hợp). Trong lĩnh vực công nghệ sinh học biển, nhiều ứng dụng đã được dự đoán, nhưng hầu hết vẫn chưa được hình dung. Một ví dụ gần đây đó là biển đổi tảo cát để sản xuất nhiên liệu sinh học sử dụng chỉnh sửa gen. Sinh học tổng hợp cũng có thể giúp đạt được các mục tiêu của nền kinh tế sinh học, nghĩa là 54 giảm phát thải khí nhà kính và đạt được an ninh lương thực và năng lượng. Dân số thế giới không ngừng tăng trưởng và mối đe dọa đối với chất lượng nước và đất cũng gia tăng, sinh học tổng hợp cung cấp các ứng dụng nông nghiệp sâu rộng hứa hẹn tăng năng suất và hiệu quả. Ví dụ không chỉ bao gồm các loại cây trồng có khả năng kháng hạn hán và bệnh tật, làm tăng năng suất, mà cả các loại ngũ cốc sản sinh ra phân bón riêng cho chúng. Hình 2.2. Ứng dụng sinh học tổng hợp trong các lĩnh vực Hai phát triển đang nổi có thể làm thay đổi sinh học tổng hợp Thứ nhất, chỉnh sửa gen sử dụng hệ miễn dịch tự nhiên của vi khuẩn để tạo ra những cái “kéo phân tử” (molecular scissors) để cắt và thay thế các sợi ADN với độ chính xác cao. Kỹ thuật này đang giúp các nhà khoa học hiểu biết sâu hơn về vai trò của gen đối với sức khoẻ và một số bệnh có thể điều trị được bằng cách thay đổi các mô và cơ quan. Các tế bào miễn dịch của người bệnh có thể được lập trình lại khiến chúng tấn công tế bào ung thư; Các tế bào miễn dịch có thể trở nên kháng virus, ví dụ như virus HIV; và có thể ngăn chặn chứng bệnh rối loạn di truyền để không truyền sang thế hệ con cháu. Thứ hai, DIY sinh học hoặc “biohacking” là công việc của một cộng đồng ngày càng tăng các cá nhân và các tổ chức nhỏ, họ tiến hành nghiên cứu và thực hành sinh học và khoa học sự sống bên ngoài các tổ chức chuyên nghiệp. Chi phí cho các thiết bị, công cụ và máy tính giảm, cùng với sự gia tăng thực tiễn phát triển nguồn mở đã thúc đẩy phong trào này, đó là sự “dân chủ hoá” khoa học và cho phép mọi người tiếp cận dữ liệu sinh học của chính mình. Từ năm 2003, chi phí lập trình tự gen đã giảm ít nhất 55 một triệu lần. Chi phí hiệu quả cũng được cải thiện trong tổng hợp gen, mặc dù với tốc độ chậm hơn nhiều. DIY sinh học có thể đại diện cho một động cơ đổi mới tiềm năng tương tự như Thung lũng Silicon, với một số lượng lớn các cá nhân đang khám phá và tìm ra các ứng dụng cho các khối sinh học (biobricks). Trong tương lai, đổi mới trong lĩnh vực này có thể trở nên phổ biến và người sử dụng có thể chắp vá và cải tiến các sản phẩm và dịch vụ từ các công ty lớn, giống như đã xảy ra trong các ngành chế tạo. Sự phát triển sinh học tổng hợp đối mặt với nhiều trở ngại, trong đó có mối quan tâm đến nguy hiểm sinh học Sự phát triển công nghệ này đặt ra một số rủi ro đối với an toàn và an ninh sinh học. An toàn sinh học bao gồm một loạt các chính sách và thông lệ được thiết kế để bảo vệ người lao động và môi trường tránh các trường hợp áp dụng sai không chủ ý hoặc sự phóng thích các tác nhân hay vật liệu nguy hiểm trong phòng thí nghiệm. An ninh sinh học thường liên quan đến việc kiểm soát các vật liệu và thông tin sinh học quan trọng nhằm ngăn chặn việc sở hữu trái phép, lạm dụng hoặc cố tình phóng thích. Những rủi ro phát sinh do sinh học tổng hợp thường khó đánh giá do số lượng gần như vô hạn các tính chất mới phát triển của các sản phẩm và hệ thống biến đổi gen. Sự khó khăn này càng trầm trọng thêm bởi thực hành nguồn mở trong sinh học tổng hợp. So với nhiều loại hình khoa học khác, việc thử nghiệm trong lĩnh vực này đang đối mặt với bất trắc rủi ro cao hơn do bản chất tự sao chép và có thể truyền lại của sinh vật. Đối với an ninh sinh học, DIY sinh học có thể hướng tới các hoạt động bất hợp pháp, một số có thể đe dọa đến an toàn công cộng (ví dụ vũ khí sinh học). Đối với việc chỉnh sửa gen, mặc dù cần có thêm nhiều kinh nghiệm chuyên môn để tạo ra các tác nhân lây nhiễm, nhưng các cơ quan có thẩm quyền cần đảm bảo sự giám sát và đánh giá thỏa đáng. Sinh học tổng hợp đặt ra các vấn đề đạo đức Mặc dù liệu pháp gen (tức là làm thay đổi các mô bình thường của cơ thể) là một kỹ thuật y học được chấp nhận, nhưng đó không phải là những biến thể làm thay đổi các tế bào sinh sản của người. Kiểu chỉnh sửa bộ gen này (còn được gọi là chỉnh sửa dòng sinh dục - germline editing) về nguyên tắc có thể làm thay đổi bản chất của loài người. Các đại diện đến từ các Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ, Anh và Trung Quốc trong một hội nghị gần đây đã thống nhất về việc tạm ngừng hoạt động làm thay đổi vĩnh viễn đối với bộ gen người. Nhóm này kêu gọi các nhà khoa học trên khắp thế giới tránh xa nghiên cứu chỉnh sửa dòng sinh dục cho đến khi rủi ro được đánh giá tốt hơn và đạt được một sự nhất trí xã hội rộng lớn về sự thích hợp của các kỹ thuật này. Vẫn còn có những bất định về kỹ thuật và pháp lý Tương lai của sinh học tổng hợp phụ thuộc vào phương pháp tổng hợp ADN đáng tin cậy, chính xác và ít tốn kém. Trong khi chi phí cho việc lập trình tự ADN hiện nay 56 là không đáng kể, nhưng chi phí viết mã di truyền cũng cần phải giảm với thang độ tương tự. Những khó khăn về kỹ thuật liên quan đến việc giảm được chi phí tương đương với lập trình tự là rất lớn và tạo nên những rủi ro tài chính cao cho các công ty công nghệ cao thường là các công ty nhỏ đang tham gia phát triển sinh học tổng hợp. Ngoài ra còn có rào cản chủ yếu cần vượt qua trong lĩnh vực tin sinh học và cơ sở hạ tầng phần mềm, mặc dù phần mềm thích hợp có khả năng sẽ sẵn sàng khá lâu trước tổng hợp ADN. Điều này có thể cóm lợi cho sinh học tổng hợp, nhưng nó làm tăng sự cần thiết về thận trọng an ninh sinh học, do các thiết kế trình tự có thể dễ dàng được gửi đến các nước khác để sản xuất mà không có sự kiểm soát thích hợp. Đồng thời, số lượng lớn các quy định cần tuân thủ để tạo ra các sinh vật biến đổi gen một cách hợp pháp (đặc biệt để tránh nguy hại cho con người và ngăn ngừa sự thoát ra khỏi môi trường kiểm soát) có thể gây hạn chế các ứng dụng. 2.10. Công nghệ Blockchain Blockchain (chuỗi khối) là một cơ sở dữ liệu cho phép truyền tải giá trị trong các mạng máy tính. Công nghệ này được dự báo sẽ phá vỡ một số thị trường bằng cách đảm bảo các giao dịch đáng tin cậy mà không cần thiết phải có một bên thứ ba. Tuy nhiên, sự phát triển công nghệ này cũng là mối đe dọa bởi các vấn đề kỹ thuật vẫn còn cần được giải quyết. Công nghệ blockchain là gì? Trong khi mục đích của hầu hết các giao thức truyền thống là trao đổi thông tin, blockchain lại tạo khả năng cho các giao thức trao đổi giá trị. Công nghệ mới này tạo điều kiện cho sự nắm bắt chung về giá trị gắn liền với dữ liệu cụ thể và do đó cho phép các giao dịch được thực hiện. Blockchain là hình thức lưu trữ minh bạch tuyệt đối mà mọi cá nhân tham gia đều có quyền truy cập phiên bản đầy đủ. Một khi đã được cập nhật, nó không thể bị thay đổi hoặc xáo trộn mà chỉ có thể bổ sung và quá trình cập nhật diễn ra đồng thời trên tất cả máy tính trong mạng lưới. Bản thân blockchain là một cơ sở dữ liệu phân tán đóng vai trò như một cuốn sổ cái công khai, được dùng chung và đáng tin cậy mà không ai có thể làm giả (sửa đổi) và mọi người đều có thể kiểm tra. Các giao thức được xây dựng trên blockchain (ví dụ bitcoin) chỉ định rõ cách những người tham gia trong một mạng lưới có thể duy trì và cập nhật sổ cái bằng cách sử dụng mã hóa và thông qua một sự đồng thuận chung. Sự kết hợp giữa tính minh bạch, các quy tắc chặt chẽ và giám sát liên tục có khả năng mô tả đặc điểm một mạng lưới dựa trên blockchain cung cấp đầy đủ các điều kiện để người dùng có thể tin tưởng vào các giao dịch được tiến hành trên mạng lưới, mà không cần đến một tổ chức trung tâm. Như vậy, công nghệ này mang lại tiềm năng giảm chi phí giao dịch bằng cách loại bỏ sự cần thiết của các tổ chức trung gian tin cậy để thực hiện truyền tải giá trị an toàn. Blockchain có thể gây phá vỡ các thị trường và các tổ chức công cộng có mô hình kinh doanh hay lý do tồn tại nằm ở việc cung cấp sự tin cậy đằng sau các giao dịch. 57 Công nghệ Blockchain có thể gây phá vỡ nhiều lĩnh vực Công nghệ Blockchain ban đầu được thiết kế như một công nghệ nền tảng cho bitcoins, một loại tiền tệ kỹ thuật số mà không chịu sự quản lý và không được hỗ trợ bởi bất kỳ ngân hàng trung ương nào. Thay vào đó, công nghệ này nhằm mục tiêu tạo dựng sự tin tưởng vào chính mình (nghĩa là không cần thiết phải có bên trung gian thứ ba) bằng cách ngăn chặn gian lận chi tiêu (double-spending) và liên tục ghi lại các giao dịch tiền tệ và chủ sở hữu. Sự cung ứng bitcoins là tự động, hạn chế, được phân chia theo lịch trình định sẵn dựa trên một thuật toán xác định tỷ lệ tiền tệ được tạo ra. Như trong giao dịch tiền tệ thông thường, tỉ giá hối đoái bitcoin với các đồng tiền truyền thống được xác định thông qua một hệ thống đấu giá hai đầu (double-auction system). Thiết lập này khuyến khích sự xem xét kỹ lưỡng và do đó đảm bảo cho mạng lưới: nếu bitcoin ngày càng được chấp nhận và giá trị của nó sẽ tăng tương đối so với các đồng tiền khác, ở đây sẽ có sự khuyến khích tính toán thêm để được hưởng lợi. Trong khi kinh nghiệm về bitcoin đang buộc chúng ta phải suy nghĩ lại về tiền tệ, những tác động được kỳ vọng của công nghệ nền tảng blockchain vượt xa hơn loại đồng tiền kỹ thuật số này. Công nghệ này có thể gây xáo trộn trong các doanh nghiệp quản lý tài sản, cũng có thể cả các cơ quan chính phủ và nó có thể biến đổi cách thức cung cấp các dịch vụ. Các ứng dụng tiềm năng có thể nhóm thành ba hạng mục sau: Giao dịch tài chính: Các ứng dụng tài chính của công nghệ blockchain vượt xa bitcoin và tiền kỹ thuật số. Ví dụ, công nghệ này tạo ra các cơ hội thanh toán bằng chuyển tiền qua biên giới, thường có chi phí giao dịch cao so với số tiền được chuyển. Gọi vốn đám đông (hay gọi vốn cộng đồng) tạo ra một cơ hội khác, vì nó thường liên quan đến những số lượng lớn các nỗ lực quản lý so với quy mô đầu tư cá nhân. Một blockchain có thể “không ủy quyền” như trong bitcoin, bởi nó là một mạng lưới mở đối với tất cả mọi người để đóng góp dữ liệu và sở hữu tập thể cuốn sổ cái; nó cũng có thể được “ủy quyền” bởi chỉ có một hoặc nhiều người dùng trong mạng lưới có thể bổ sung thêm dữ liệu và xác minh nội dung của sổ cái. Các sổ cái ủy quyền (Permissioned ledgers) cung cấp một loạt các ứng dụng trong khu vực tư nhân. Các sở giao dịch chứng khoán (ví dụ New York Stock Exchange và Nasdaq), các ngân hàng (như Goldman Sachs), các công ty thẻ tín dụng (Master Card) và các công ty bảo hiểm (công ty Bảo hiểm Nhân thọ New York) đã đầu tư gần 1 tỷ USD vào các doanh nghiệp khởi nghiệp sử dụng công nghệ blockchain. Bằng cách thay thế cơ sở hạ tầng ngân hàng cần thiết cho thanh toán chuyển tiền xuyên biên giới, kinh doanh chứng khoán và tuân thủ quy định, công nghệ sổ cái phân tán có thể cắt giảm chi phí cho các dịch vụ ngân hàng toàn cầu lên đến 20 tỷ USD mỗi năm. Hệ thống ghi chép và xác minh: Công nghệ blockchain cũng có thể sử dụng để tạo ra và duy trì các sổ ghi chép tín nhiệm. Sổ cái phân tán là phương thức ghi chép trung thực, minh bạch và dễ tiếp cận nhất trong lịch sử. Nó có thể được sử dụng để lưu trữ bất kỳ loại dữ liệu nào, bao gồm cả quyền sở hữu tài sản. Các ứng dụng có thể bao gồm 58 việc đăng ký và chứng minh quyền sở hữu đất đai và lương hưu và chứng minh tính xác thực và nguồn gốc của các tác phẩm nghệ thuật, hàng xa xỉ (ví dụ như kim cương) và các loại thuốc đắt tiền. Ở loại hình ứng dụng này, blockchains có tính “ủy quyền” tức là dựa vào một tổ chức trung gian để cập nhật và lưu trữ sổ cái. Honduras đã lên kế hoạch xây dựng một hệ thống đăng ký quyền sử dụng đất sử dụng blockchain, điều này có thể làm thay đổi căn bản cách thức các văn phòng công chứng giải quyết đăng ký bất động sản. Sổ cái blockchain dùng chung cũng có thể mang lại những cải thiện đáng kể cho việc phân bổ nguồn lực trong khu vực công bằng cách củng cố kế toán, tăng tính minh bạch và tạo điều kiện kiểm toán ngăn ngừa tham nhũng và tăng hiệu quả. Công nghệ này có thể đảm bảo tính toàn vẹn của các hồ sơ ghi chép và các dịch vụ của chính quyền, như thu thuế, phân phát các khoản trợ cấp và cấp hộ chiếu. Một sổ cái dùng chung giữa các cấp khác nhau trong chính quyền có thể đảm bảo các giao dịch nhất quán và không sai sót. Ngoài ra, blockchain có thể cung cấp một phương thức để thúc đẩy các thị trường tài chính phát triển và làm cho các dịch vụ công hiệu quả hơn tại các nền kinh tế mới nổi. Hợp đồng thông minh: Hợp đồng thông minh (smart contract) là một thuật ngữ mô tả khả năng tự đưa ra các điều khoản và thực thi thỏa thuận của hệ thống máy tính bằng cách sử dụng công nghệ blockchain. Toàn bộ quá trình của smart contract được thực hiện tự động và không có sự can thiệp từ bên ngoài. Các điều khoản của smart contract tương đương với một hợp đồng pháp lý và được ghi lại bằng ngôn ngữ của máy tính. Công nghệ Blockchain tạo cơ hội để nối thêm dữ liệu bổ sung vào các giao dịch giá trị. Những dữ liệu này có thể chỉ rõ rằng phải đáp ứng các điều khoản nhất định trước khi một giao dịch được tiến hành. Bằng cách này, một giao dịch được thực hiện giống như một hoá đơn, nó sẽ tự động được thanh toán khi hoàn thành các điều kiện nhất định. Những “hợp đồng thông minh” dựa trên blockchain như vậy còn được coi như là một loại tiền tệ có thể lập trình. Các điều khoản chỉ định rõ trong giao dịch là mã lập trình có thể sử dụng để diễn tả việc cung cấp các dịch vụ, giống như lưu trữ dữ liệu trên đám mây (ví dụ Dropbox), các thị trường (ví dụ eBay) và các nền tảng của kinh tế chia sẻ, như Uber và AirBnB. Microsoft đang thiết lập một liên doanh trong lĩnh vực này để cung cấp dịch vụ cho thuê máy chủ. Hợp đồng thông minh cũng có thể tạo năng lực cho các nền tảng truyền thông, ngăn chặn vi phạm bản quyền và đảm bảo rằng các ca sỹ và các nhà làm phim thu được tiền bản quyền cho việc phân phối nội dung số. Còn tồn tại một số bất ổn định về công nghệ Một điều không chắc chắn quan trọng đối với các ứng dụng không có tổ chức trung gian (không ủy thác - unpermissioned) đó là sự an toàn của chúng phụ thuộc rất lớn vào số người dùng. Điều này có nghĩa là các ứng dụng phải mở rộng một cách đầy đủ trước khi trở nên đáng tin cậy. Hơn nữa, thuật toán chuẩn để đảm bảo cho cuốn sổ cái chống gian lận (đang được sử dụng bởi Bitcoin) sẽ có cường độ tính toán mạnh hơn khi mạng lưới được kiểm tra kỹ lưỡng hơn. Năng lực tính toán tổng mạng lưới Bitcoin 59 đã tăng lên theo cấp số mũ kể từ năm 2010. Khi càng có nhiều người khai thác (miners) tham gia mạng lưới, thuật toán này sẽ làm cho quy trình mã hóa trở nên khó hơn để nhằm duy trì một tỷ lệ sinh tiền bitcoins. Mặc dù thiết lập này khuyến khích kiểm tra kỹ lưỡng nhưng nó cũng đòi hỏi một lượng điện năng lớn để xử lý và xác minh các giao dịch được tiến hành trong mạng lưới, lượng điện này được ước tính tương đương với mức sử dụng điện của cả nước Ailen. Các giải pháp thay thế khác với cường độ tính toán thấp hơn để đạt được một sự thống nhất an toàn hiện đang được phát triển và thử nghiệm. Một sự không chắc chắn khác liên quan đến các hợp đồng thông minh nằm ở mức độ mà các dịch vụ phức tạp có thể được lập trình đầy đủ thành các điều khoản. Để các mạng lưới như vậy có thể hoàn toàn tự hoạt động (nghĩa là không có một công ty hỗ trợ dịch vụ), các lệnh được nhúng trong các giao dịch sẽ cung cấp một định nghĩa dịch vụ toàn diện. Mặc dù điều này có thể thực hiện đối với nhiều dịch vụ thông thường (như tính toán), nhưng câu hỏi đặt ra là liệu có thể đạt được điều này với các ứng dụng phức tạp hơn không, như những nơi họp chợ và nền kinh tế chia sẻ Uber và AirBnB. Những điều này thường đòi hỏi các cơ chế giải quyết tranh chấp khó có thể chuyển thành mật mã và phân định. Việc giải quyết những điều không chắc chắn về công nghệ có thể tạo khả năng cho các hoạt động bất hợp pháp Việc ẩn danh trong các giao dịch làm nảy sinh mối quan tâm đến khả năng khai thác công nghệ cho các hoạt động bất hợp pháp. Trong khi tất cả các giao dịch được thực hiện thông qua blockchain được ghi lại liên tục và không thể thay đổi, nhưng nó chỉ chứa những thông tin liên quan danh tính trên mạng Internet của người tham gia, có thể không nhất thiết chỉ ra danh tính thực của người đó. Một số người sử dụng tiền ảo đã tham gia vào việc sử dụng không thích hợp và các hoạt động bất hợp pháp, bao gồm rửa tiền và chuyển tiền để mua hàng hoá bất hợp pháp. Các phương pháp nhận dạng hiệu quả hơn có thể dẫn đến việc thực thi luật pháp hiệu lực hơn trong các loại tiền tệ kỹ thuật số so với việc sử dụng tiền mặt. Tuy nhiên, các ứng dụng hợp đồng thông minh cũng có thể tạo khả năng hình thành và hoạt động của các thị trường bất hợp pháp, không có một công ty hoặc tổ chức nào chịu trách nhiệm phải tuân thủ quy định. 60 KẾT LUẬN Xã hội già hóa, biến đổi khí hậu, thách thức về sức khoẻ và số hóa ngày càng tăng, cùng với các yếu tố khác được dự báo sẽ định hình các chương trình nghị sự NC&PT trong tương lai, về cả phạm vi lẫn quy mô của nhu cầu đổi mới sáng tạo. Các thị trường mới có khả năng hình thành, tạo ra các nhu cầu kỹ năng mới, các cơ hội tăng trưởng và việc làm mới. Các cách tiếp cận mới đối với tăng trưởng bền vững, như thông qua kinh tế tuần hoàn, đang tiến triển nhanh. Tốc độ phát triển kinh tế nhanh chóng tại các nền kinh tế mới nổi, cùng với các hoạt động xuyên biên giới của các tập đoàn đa quốc gia và sự phân mảnh rộng hơn trong các chuỗi giá trị toàn cầu, cũng sẽ tạo thuận lợi cho phân bố rộng hơn các hoạt động STI trên khắp hành tinh. Cạnh tranh toàn cầu về nhân tài và nguồn lực chắc chắn sẽ gia tăng, cũng như việc sáng tạo và phổ biến tri thức mới. Các trung tâm xuất sắc hiện tại có thể hưởng lợi từ cuộc cạnh tranh này, thu hút nhiều hơn nữa các nguồn lực và nhân tài tốt nhất, điều đó gây bất lợi cho những nơi kém cạnh tranh hơn. Tuy nhiên, các hoạt động STI có thể phải đối mặt với những hạn chế về nguồn lực. Có khả năng sự tăng trưởng chưa đủ ở các nền kinh tế phát triển và mới nổi, cũng như sự cạnh tranh nguồn lực giữa các vấn đề ưu tiên và các chương trình nghị sự chính sách có thể gây hạn chế nguồn tài chính sẵn có. Điều này có thể ảnh hưởng đến vai trò của STI trong vệc giải quyết những thách thức trong tương lai. Tương tự, dân số già hóa cùng với những thay đổi trong mẫu hình di cư sẽ dẫn đến những hậu quả không chắc chắn đối với tính khả dụng của kỹ năng STI. Các xu hướng lớn đặt ra các vấn đề cấp bách đòi hỏi sự phản ứng chính sách, nhưng khả năng can thiệp của chính phủ có thể sẽ phải đối mặt với những trở ngại lớn, bao gồm nợ công cao, các mối đe dọa an ninh quốc tế gia tăng, khả năng xói mòn sự gắn kết xã hội và sự hình thành các nhà hoạt động có thế lực ngoài nhà nước sẽ là những khó khăn thách thức thẩm quyền và năng lực hành động của chính phủ. Định hướng của tác động không phải là một chiều và sự phát triển STI sẽ quyết định bản chất năng động của các xu hướng lớn và đưa ra các giải pháp cho những thách thức mà các xu hướng mang đến. Có thể thấy toàn cầu hóa đang được thúc đẩy bởi những tiến bộ về các công nghệ truyền thông và vận tải; tăng trưởng thu nhập trong tương lai sẽ ngày càng bị chi phối bởi phát triển STI; kết quả cải thiện về sức khoẻ và sự gia tăng tuổi thọ phụ thuộc rất nhiều vào những đổi mới công nghệ y học. Đó là một trong số những tác động có lợi của STI, nhưng cũng có thể có những tác động tiêu cực. Ví dụ, phát triển STI có thể làm trầm trọng thêm sự bất bình đẳng nếu không chú ý đầy đủ đến việc truyền bá kiến thức và trang bị các kỹ năng rộng hơn; và sự phát triển trí tuệ nhân tạo và công nghệ robot làm tăng mối quan tâm về cơ hội việc làm trong tương lai. 61 Mặc dù các công nghệ then chốt và mới nổi đều có phạm vi rộng về nguồn gốc xuất xứ và ứng dụng tiềm năng, nhưng có thể rút ra một số tác động chung liên quan trực tiếp đến chính sách STI như sau: - Các công nghệ then chốt và mới nổi được đề cập trong tài liệu này được dự đoán sẽ có những tác động rộng lớn trong một loạt các lĩnh vực ứng dụng, mà nhiều trong số đó không thể dự đoán trước được. Những tác động này sẽ bị chi phối bởi một loạt các yếu tố phi công nghệ, bao gồm xã hội già hóa, biến đổi khí hậu, phát triển kinh tế và chính trị và những thay đổi về các ưu đãi xã hội. Công nghệ đồng tiến hoá với xã hội, điều đó làm cho nhiều thay đổi công nghệ - đặc biệt là thay đổi mang tính phá hủy - là không thể dự đoán trước. Sự không chắc chắn này đòi hỏi một quan điểm chính sách mở cửa và linh hoạt và nếu các nguồn lực cho phép nó sẽ hỗ trợ cho sự phát triển và ứng dụng công nghệ đa dạng. Tính đa dạng không chỉ làm lan rộng rủi ro và cơ hội mà còn tạo dựng năng lực tiếp thu để khai thác các nghiên cứu và công nghệ phát triển ở những nơi khác. Đồng thời, việc liên tục thu thập, rà soát thông tin, sự hợp tác giữa các nhà hoạch định chính sách và các bên tham gia khác trong hệ thống đổi mới sáng tạo có thể cải thiện năng lực điều chỉnh chính sách của chính phủ và giúp thúc đẩy tính hoạt động của hệ thống. - Các công nghệ then chốt thường phụ thuộc vào các công nghệ “tạo khả năng” khác để phát triển và khai thác trong tương lai. Công nghệ tạo khả năng phổ biến nhất hiện nay là công nghệ thông tin và truyền thông. Bốn trong số các công nghệ then chốt và mới nổi được đề cập đến trong tài liệu này là IoT, phân tích dữ liệu lớn, trí tuệ nhân tạo và blockchain - đang phát triển mạnh và trong tương lai gần sẽ thâm nhập khắp mọi nơi nhờ vào công nghệ thông tin và truyền thông. Ngoài ra, những phát triển của sáu công nghệ chủ chốt được đề cập đến khác cũng chủ yếu là nhờ vào sự tiến bộ của thông tin và truyền thông cùng với những tiến bộ trong các công nghệ khác. Hội tụ và kết hợp công nghệ là những đặc điểm quan trọng của sự phát triển công nghệ và có thể được hỗ trợ bởi các không gian thể chế liên ngành - ví dụ như để thực hiện NC&PT và đào tạo kỹ năng. Trong khi nhiều nước OECD ngày càng hỗ trợ các không gian như vậy, vẫn còn phải huy động nhiều nỗ lực hơn để vượt qua những cơ chế tổ chức và thể chế đơn ngành trong tài trợ và thực hiện NC&PT, điều đó gây kiềm chế các sáng kiến đa ngành. - Nghiên cứu trong khu vực công đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các công nghệ trọng điểm và mới nổi. Nghiên cứu trong khu vực công tạo ra tri thức mới làm nền móng cho các công nghệ mới nổi và thường góp phần phát triển nguyên mẫu và giới thiệu. Cũng quan trọng như vậy, nghiên cứu trong khu vực công ươm tạo nhiều kỹ năng cần thiết để phát triển và khai thác các công nghệ mới nổi. Vì vậy đầu tư đủ cho nghiên cứu công là điều quan trọng để hiện thực hóa những lợi ích của các công nghệ mới nổi đối với tăng trưởng và phúc lợi tương lai. - Nhờ những tiến bộ trong ICT, cùng với sự giảm mạnh chi phí cho thiết bị và các phương tiện thí nghiệm, các cộng đồng và người dân ngày càng tham gia vào việc phát triển và khai thác một số công nghệ chủ chốt và mới nổi như blockchain, sinh học tổng 62 hợp và chế tạo đắp dần. Việc mở cửa nghiên cứu, đổi mới sáng tạo và khởi nghiệp kinh doanh theo cách này đang được hoan nghênh rộng rãi và một số nước OECD đang thiết kế các khuôn khổ chính sách hỗ trợ. Đồng thời, sự tham gia của người dân cũng đặt ra nhiều vấn đề về quản lý, ví dụ như xoay quanh việc bảo vệ sức khoẻ và an toàn (điều này đặc biệt cần thiết trong lĩnh vực sinh học tổng hợp, nơi có truyền thống DIY khoa học đang phát triển nhanh) và quyền sở hữu trí tuệ (điều này được chú ý đặc biệt trong các thảo luận về chế tạo đắp dần). Trên thực tế, các chính phủ cần phải thường xuyên điều chỉnh các quy định hoặc soạn thảo các quy định mới để quản lý sự phát triển và ứng dụng nhiều công nghệ mới nổi, bất kể có sự tham gia của công dân hay không. Với tốc độ thay đổi công nghệ nhanh chóng, đây rõ ràng là một thách thức, nhưng nhiều chính phủ có thể cải thiện thông tin cảnh báo về các vấn đề quản lý tương lai, điều này sẽ giúp họ chuẩn bị tốt hơn để hành động nhanh chóng và quyết đoán hơn. - Các công nghệ mới nổi mang một số rủi ro và không chắc chắn, làm nảy sinh nhiều vấn đề đạo đức quan trọng. Điều này đòi hỏi khả năng quản lý bao quát, toàn diện và lường trước về thay đổi công nghệ, trong đó bao gồm đánh giá các lợi ích, chi phí và chủ động định hướng lộ trình phát triển và khai thác trong tương lai. Những cải tiến trong quản lý như vậy vẫn chưa được phát triển ở hầu hết các nước OECD, mặc dù điều này có thể sẽ thay đổi trong vài năm tới với mối quan tâm chính sách ngày càng tăng về “nghiên cứu và đổi mới sáng tạo có trách nhiệm” (responsible research and innovation-RRI). Những cải tiến về quản lý có kết hợp các yếu tố RRI là cần thiết để cân nhắc các quan điểm khác nhau trong việc đánh giá lộ trình công nghệ mới nổi trong tương lai. - Các nỗ lực nghiên cứu và đổi mới sáng tạo xung quanh các công nghệ chủ chốt và đang nổi ngày càng có phạm vi phân bố trên toàn thế giới và thường được hưởng lợi từ hợp tác quốc tế. Điều này có nghĩa là việc quản lý các công nghệ mới nổi và việc sử dụng chúng, ví dụ như thông qua các quy định và các hiệp định, đang ngày càng trở thành vấn đề phối hợp quốc tế. Các tổ chức như OECD có thể cung cấp các diễn đàn hữu ích để các nước hợp tác và điều phối trong lĩnh vực này. - Các thực hành cảnh báo công nghệ cho thấy, phát triển công nghệ mang tính cạnh tranh mạnh mẽ, nhiều nước đang đầu tư những nguồn lực lớn cho nghiên cứu và đổi mới sáng tạo trong các lĩnh vực công nghệ tương tự. Cạnh tranh không chỉ tập trung vào các giải pháp kỹ thuật, mà còn về các mô hình kinh doanh, các nền tảng và tiêu chuẩn, đặc biệt ở cấp doanh nghiệp, nơi mà “lợi thế người dẫn đầu” có thể tạo nên sự khác biệt giữa thành công và thất bại. Các chính phủ muốn hỗ trợ các ngành công nghiệp mới xung quanh các công nghệ đang nổi sẽ cần nhìn xa hơn chức năng NC&PT để đánh giá đúng giá trị của sự năng động ở tầm cỡ ngành, rộng hơn cấp doanh nghiệp để đóng góp cho sự thành công của họ. Nhiều chính phủ, trong và ngoài OECD đang phải đối mặt với những thách thức kinh tế và xã hội chưa từng thấy và đã coi STI như một phần của phản ứng chính sách. Dữ liệu mới từ các cuộc điều tra của EC/OECD về chính sách STI cho thấy rằng, các 63 chính phủ đã đặc biệt tập trung vào sự chú ý và hành động chính sách trong những năm gần đây nhằm giải quyết các vấn đề kinh tế cấp bách và xây dựng các chính sách có hiệu quả và có trách nhiệm hơn. Trong bối cảnh nền kinh tế tăng trưởng chậm và điều kiện ngân sách thắt chặt, nhiều chính phủ đã chuyển sự chú ý và hỗ trợ từ nghiên cứu công sang đổi mới kinh doanh và tinh thần khởi nghiệp, nhằm thúc đẩy khả năng phục hồi mạnh mẽ và bền vững của các doanh nghiệp. Các nỗ lực cũng đã được thực hiện để tăng cường năng lực đánh giá chính sách quốc gia nhằm nâng cao hiệu quả và định hướng tốt hơn các chính sách STI vào các mục tiêu xã hội. Các khía cạnh đạo đức và xã hội của STI đang ngày càng được phản ánh trong xây dựng chính sách RRI. Các nguyên tắc RRI đã được đưa vào các chương trình chính sách, chương trình tài trợ và kế hoạch quản lý, lồng ghép vào các cân nhắc về mặt đạo đức và xã hội trong quá trình đổi mới sáng tạo. Hỗn hợp chính sách RRI là phức tạp, vì nhiều công cụ chính sách cần được huy động ở các giai đoạn khác nhau của chu trình chính sách để đạt được nhiều mục tiêu chiến lược. Trên thực tế, hầu hết các nỗ lực chính sách gần đây đã cố gắng thúc đẩy cách tiếp cận toàn diện về quản lý, chỉ rõ các định hướng mới của quốc gia, cung cấp các cơ sở hạ tầng và các ưu đãi cho nghiên cứu liên ngành và khoa học mở và mở rộng phạm vi kỹ năng cũng như văn hoá đổi mới sáng tạo. Biên soạn: Nguyễn Lê Hằng Tài liệu tham khảo chính: OECD (2016), OECD Science, Technology and Innovation Outlook 2016, OECD Publishing, Paris. 64 TỔNG LUẬN SỐ 4-2017 CÁC XU HƯỚNG LỚN TOÀN CẦU TÁC ĐỘNG ĐẾN KHOA HỌC, CÔNG NGHỆ VÀ ĐỔI MỚI SÁNG TẠO