Văn bản Tin học có phải là khoa học (Phan Đình Diệu)

Tin học có phải là khoa học

Phan Đình Diệu

1. Tôi nhớ cách đây chưa lâu, không ít nhà khoa học tuy xem trọng tác dụng của máy tính nhưng vẫn không xem Tin học là một ngành khoa học. Điều đó không phải là không có lí do của nó. Máy tính thì có công cụ rõ ràng, nhưng Tin học phải chăng chỉ là để giúp người ta biết dùng máy tính, và vì vậy là một công cụ, một phương tiện hỗ trợ cho Toán học và các khoa học khác khi sử dụng máy tính? Đúng là khoa học máy tính, giai đoạn khởi đầu cho ngành Tin học, đã nảy sinh từ sự ra đời của máy tính, nhưng trải qua mấy thập niên phát triển, cùng với những tiến bộ cực kì nhanh chóng của công nghệ máy tính và truyền thông, ngành Tin học đã qua bao lần tiến hoá, thay đổi và bổ sung nhiều nội dung mới để trở thành một ngành khoa học thực sự phong phú và đang tiếp tục phát triển mạnh mẽ như hiện nay.

2. Có lẽ chưa có một ngành khoa học mới nào trong mấy chục năm mà đã có lắm tên gọi như ngành Tin học, ngay cả cái tên Tin học (chuyển từ tiếng Pháp -Informatique, tương ứng tiếng Anh – Informatics) mà ta dùng ở đây cũng chưa được thống nhất chấp nhận là tên gọi chính thức của ngành. Bắt đầu với tên gọi Khoa học máy tính (Computer Science) hoặc Khoa học tính toán (thuật ngữ dùng ở Liên Xô cũ), ngành khoa học này đã có những tên gọi khác như: Tin học (dùng ở Pháp và nhiều nước Tây Âu, phổ biến từ đầu thập niên 70), Khoa học thông tin, Khoa học và Công nghệ thông tin, và gần đây là Công nghệ thông tin (với thuật ngữ “công nghệ” hiểu theo nghĩa rộng như là tổng thể các quan niệm và phương pháp khoa học, các công cụ và giải pháp kĩ thuật được sử dụng trong một lĩnh vực nào đó). Trong phạm vi giáo dục, tên gọi Computing được dùng một cách nhất quán từ lần đầu năm 1968 cho đến lần gần đây nhất là năm 2001 bởi Hiệp hội Máy tính ACM) và Hội máy tính của IEEE khi xác định chương trình học cho ngành, dù nội dung đã liên tục được thay đổi. Tôi nghĩ tên gọi Tin học (Informatics) theo nghĩa là “khoa học về thông tin và các hệ thống xử lí thông tin bằng công nghệ máy tính và truyền thông” được nhiều chuyên gia dùng hiện nay là có tính khoa học, vừa gọn và vừa đủ khái quát để bao hàm các nội dung mà các tên gọi kể trên đề cập đến.

3. Máy tính điện tử ra đời trên cơ sở kết hợp các thành tựu của nhiều ngành khoa học và kĩ thuật khác nhau, đặc biệt là của Toán học và Kĩ thuật điện. Vì thế, trong những năm 50 và 60, Khoa học máy tính thường có hai nội dung tách biệt: Toán học tính toán và Kĩ thuật máy tính. Sự phát triển trong những năm 60 và 70 đã dẫn đến quan điểm kết hợp một cách liên tục và nhất quán hai phần kiến thức về phần cứng và phần mềm, đồng thời, khái niệm “tính toán” được mở rộng theo nghĩa “xử lí thông tin” để hình thành một ngành khoa học thống nhất, dù vẫn mang tên gọi cũ Computer Science hay lấy tên gọi mới Informatique. Những năm 70, rồi tiếp đến những năm 80, khi bắt đầu phát triển máy vi tính, công cuộc tin học hoá trong các lĩnh vực sản xuất, kinh tế và xã hội được phổ biến nhanh chóng và nhu cầu ứng dụng mở rộng trong mọi lĩnh vực đã đòi hỏi phát triển nhiều nội dung mới về cơ sở dữ liệu và các hệ quản trị cơ sở dữ liệu, về công nghệ phần mềm,... Trong bối cảnh đó, nhóm tác nghiệp của ACM / IEEE khi nghiên cứu để đổi mới chương trình học về Computing đã thấy cần thiết phải có một triết lí cho cách nhìn ngành này như một khoa học độc lập, có đối tượng và phương pháp đặc thù, có những khối kiến thức với nội dung được xác định rõ ràng. Đối tượng là các hệ thống xử lí thông tin. Phương pháp là một sự kết hợp của ba yếu tố: lí thuyết, thực nghiệm và công nghệ; lí thuyết trên cơ sở các phương pháp toán học, thực nghiệm (như đối với các khoa học thực nghiệm khác) là tiến hành nghiên cứu trên các mô hình thu được thông qua trừu tượng hoá và kết quả phải được thử nghiệm trong thực tế, công nghệ với nội dung chính là thiết kế các hệ thống thực hiện. Các khối kiến thức ngành bao gồm: kiến trúc máy tính, các hệ điều hành, các thuật toán và cấu trúc dữ liệu, các ngôn ngữ và phương pháp lập trình, cơ sở dữ liệu và tìm kiếm thông tin, tính toán số và kí hiệu, trí tuệ nhân tạo và người máy, giao diện người – máy, công nghệ phần mềm, các vấn đề đạo đức và xã hội của Tin học. Thập niên 90 đánh dấu một bước chuyển biến to lớn: công nghệ máy vi tính và công nghệ viễn thông phát triển và tiến bộ nhanh chóng, tạo cơ sở hình thành và mở rộng không ngừng các mạng máy tính – viễn thông, các siêu xa lộ thông tin, xây dựng trên thực tế các kết cấu hạ tầng thông tin quốc gia và toàn cầu, làm thay đổi bộ mặt kinh tế, xã hội trên thế giới và trở thành một yếu tố văn hoá mới của thế giới hiện đại. Những chuyển biến to lớn đó đã làm cho ngành khoa học của chúng ta phải liên tục được bổ sung những chủ đề mới như các hệ thống thông tin, quản trị thông tin, an toàn và bảo mật thông tin, kĩ thuật mạng, công nghệ web, các hệ tri thức, công nghệ tri thức và trí tuệ nhân tạo,...

Những biến chuyển này đã phần nào được phản ánh kịp thời trong chương trình Computing 2001 do nhóm tác nghiệp của ACM / IEEE đề xuất và bổ sung gần đây. Chắc chắn là sự phát triển chưa dừng lại ở đây. Nhiều công nghệ mới đang được nghiên cứu và đầy hứa hẹn như máy tính lượng tử, máy tính sinh học, truyền thông với tốc độ siêu ánh sáng, các kiểu kiến trúc tính toán mới như tính toán mạng, tính toán song song, các ứng dụng mới đòi hỏi phát triển các nghiên cứu về khoa học

tri nhận (cognitive science), các phương pháp phát hiện tri thức, mô phỏng hành vi của các hệ phức tạp bằng máy tính,..., tất cả những điều đó chắc sẽ đòi hỏi nhiều phát triển mới của Tin học trong tương lai.

4. Có thể có người hỏi: Tính chất công nghệ của Tin học thì ai cũng rõ, quả đó là một công nghệ đang có tác động lớn đến mọi mặt đời sống kinh tế, xã hội và văn hoá của loài người. Nhưng ngoài ra, Tin học có đóng góp gì mới vào nhận thức của con người về thế giới? J. Gru-xca (J. Gruska), một nhà khoa học Tiệp Khắc), có một nhận xét rất đáng chú ý: Một công nghệ dù là mới và đặc sắc đến đâu, nó chỉ có thể có tác động rộng lớn đến sự phát triển khoa học và xã hội khi nó mang đến một cách nhìn mới, một cách nghĩ mới cho nhận thức của con người về thế giới. Và, ở đây, cái mới mà Tin học mang đến là một phương pháp mới, tăng thêm sức mạnh cho các phương pháp vốn có của khoa học là nghiên cứu lí thuyết và nghiên cứu thực nghiệm.

Với lí thuyết, ta tìm ra tri thức mới bằng kiểm chứng trong thực tế. Nhưng có những chứng minh lí luận mà tư duy lô gích của con người không đi được đến tận cùng vì nó quá đỗi phức tạp, có những “thực tế” mà ta không dễ gì gặp được hoặc tạo ra được để mà tiến hành kiểm chứng. Trong những trường hợp đó, với các phương pháp mô phỏng quá trình lập luận lô gích trên máy tính hoặc mô phỏng quá trình “thực tế” phức tạp bằng ngôn ngữ của xử lí thông tin rồi thực hiện cũng trên máy tính. Tin học có thể cho ta những giải pháp rất hữu hiệu. Như vậy, cái mới mà Tin học đóng góp vào nhận thức khoa học là khả năng mở rộng tầm nhìn và sức mạnh của các phương pháp lí thuyết và thực nghiệm vào những địa hạt phức tạp, không chỉ bằng năng lực xử lí thông tin to lớn của máy tính mà còn cả bằng những quan niệm và phương pháp mới như mô phỏng, xây dựng các mô hình xử lí thông tin (khác với các mô hình toán học hoặc mô hình vật lí), hiển thị để trợ giúp tư duy hình ảnh,... Nhiều kết quả mới và đặc sắc trong nhiều lĩnh vực khoa học đã được phát hiện bằng phương pháp mới nói trên của Tin học. Ví dụ điển hình chứng minh bài toán bốn màu (tức là định lí nói rằng mọi graph phẳng đều tô được bởi bốn màu) trong Toán học, và đặc biệt là việc phát hiện hành vi “hỗn độn” tất định của các hệ động lực phi tuyến, khởi đầu cho việc kết hợp các khảo sát định lượng và tư duy định tính để nghiên cứu những đối tượng vốn có bản chất rất phức tạp của tự nhiên, kinh tế và xã hội – một hướng mới của khoa học về các hệ thống phức tạp đang được phát triển mạnh hiện nay.

5. Tác động to lớn của Tin học đối với việc chuyển biến kinh tế, xã hội hiện nay là điều mà ai cũng rõ. Qua vài dòng giới thiệu sơ lược trên đây, tôi hi vọng chúng ta sẽ có một cái nhìn đầy đủ hơn về Tin học như là một ngành khoa học, tuy còn trẻ và chưa định hình rõ nhưng tràn đầy sức sống và hứa hẹn những tương lai phát triển mà ta chưa lường hết được, chắc chắn sẽ tiếp tục đóng góp cho con người nhiều ý tưởng mới, quan niệm mới, phương pháp mới để nhận thức ngày càng sâu sắc hơn và hành động ngày càng thông minh hơn trong một thế giới và cuộc sống đầy những phức tạp và bí ẩn.

(In trong Một góc nhìn của tri thức, tập một, Tạp chí Tia sáng – NXB Trẻ, Thành phố Hồ Chí Minh, 2004)