Phân loại công nghệ khoa học theo những tiêu chí nào?

Phân loại công nghệ khoa học theo chức năng

Đây là tiêu chí trả lời câu hỏi quan trọng nhất: công nghệ thực hiện nhiệm vụ gì trong một quy trình khoa học hoặc kỹ thuật?

Tùy phạm vi nghiên cứu, có thể chia thành các nhóm chức năng chính:

·         Công nghệ cảm nhận và đo lường: Thu nhận các đại lượng như nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, ánh sáng, chuyển động hoặc tín hiệu điện

·         Công nghệ xử lý và phân tích: Biến dữ liệu đầu vào thành thông tin có thể dùng để tính toán, nhận dạng, dự báo hoặc đánh giá

·         Công nghệ điều khiển: Sử dụng dữ liệu và quy tắc xử lý để tạo ra lệnh điều chỉnh đối với thiết bị hoặc quy trình

·         Công nghệ truyền nhận và kết nối: Đưa dữ liệu giữa cảm biến, thiết bị, máy tính hoặc các hệ thống khác

·         Công nghệ lưu trữ và hiển thị: Ghi lại dữ liệu, tổ chức thông tin và cung cấp kết quả cho người vận hành hoặc hệ thống khác

Điểm cần lưu ý là một hệ thống có thể thuộc nhiều nhóm chức năng cùng lúc. Chẳng hạn, một hệ thống giám sát có thể vừa đo nhiệt độ, xử lý dữ liệu, truyền dữ liệu lên máy chủ và hiển thị kết quả. Vì vậy, phân loại theo chức năng phù hợp nhất khi cần hiểu vai trò của từng thành phần trong toàn bộ hệ thống.

Phân loại công nghệ khoa học theo mức độ tự động

Tiêu chí này tập trung vào câu hỏi: con người thực hiện bao nhiêu phần của quy trình và hệ thống có thể tự thực hiện đến đâu?

Có thể mô tả thành ba mức cơ bản:

·         Công nghệ thủ công: Con người trực tiếp thực hiện phần lớn thao tác, còn thiết bị chủ yếu đóng vai trò hỗ trợ

·         Công nghệ bán tự động: Một phần thao tác hoặc xử lý được hệ thống thực hiện tự động, nhưng con người vẫn phải giám sát, lựa chọn hoặc can thiệp ở những bước quan trọng

·         Công nghệ tự động: Hệ thống có thể thực hiện chuỗi nhiệm vụ đã thiết lập với mức can thiệp trực tiếp của con người thấp hơn

Không nên xem ba mức trên là thang đánh giá chất lượng. Tự động hơn không đồng nghĩa luôn tốt hơn. Mức tự động phù hợp còn phụ thuộc vào độ phức tạp của quy trình, yêu cầu kiểm soát, chi phí, khả năng giám sát và mức độ chấp nhận rủi ro

Một công nghệ có thể được phân loại theo chức năng là “đo lường”, đồng thời theo mức tự động là “tự động”. Hai cách phân loại này không mâu thuẫn vì chúng đang trả lời hai câu hỏi khác nhau.

Phân loại công nghệ khoa học theo cách thu thập dữ liệu

Với các công nghệ có nhiệm vụ đo lường, giám sát hoặc phân tích, cách dữ liệu được thu thập là một tiêu chí quan trọng khác.

Có thể xem xét theo các phương thức sau:

·         Thu thập trực tiếp: Thiết bị hoặc cảm biến đo đại lượng cần quan tâm trực tiếp từ đối tượng hoặc môi trường

·         Thu thập gián tiếp: Đại lượng cần xác định được suy ra từ những đại lượng khác thông qua mô hình, phép tính hoặc mối quan hệ đã biết

·         Thu thập liên tục: Dữ liệu được ghi nhận lặp lại trong suốt quá trình vận hành, phù hợp với các đối tượng thay đổi theo thời gian

·         Thu thập theo thời điểm hoặc theo đợt: Dữ liệu chỉ được lấy tại những thời điểm hoặc khoảng thời gian xác định

·         Thu thập thủ công: Người vận hành thực hiện thao tác lấy và ghi nhận dữ liệu

·         Thu thập tự động: Cảm biến, thiết bị đo hoặc phần mềm thực hiện quá trình ghi nhận theo cấu hình đã thiết lập

Các cách phân loại này có thể giao nhau. Một hệ thống có thể thu thập dữ liệu trực tiếp, liên tục và tự động cùng lúc. Vì vậy, khi mô tả một công nghệ, không nên buộc nó phải thuộc duy nhất một phương thức thu thập dữ liệu.

Về mặt kỹ thuật, hệ thống thu thập dữ liệu thường liên quan đến cảm biến, phần cứng đo lường và phần mềm xử lý; các yếu tố như loại tín hiệu, tốc độ lấy mẫu, độ phân giải và sai số cũng ảnh hưởng đến cách hệ thống được thiết kế.

Vì sao nên kết hợp nhiều tiêu chí khi phân loại công nghệ?

Chỉ sử dụng một tiêu chí thường chưa đủ để mô tả bản chất của một công nghệ.

Ví dụ, nếu chỉ nói một hệ thống là công nghệ đo lường, người đọc mới biết chức năng chính nhưng chưa biết:

·         Dữ liệu được lấy thủ công hay tự động

·         Hệ thống có hoạt động liên tục hay không

·         Con người phải can thiệp ở bước nào

·         Dữ liệu được xử lý tại thiết bị hay sau khi thu thập

·         Kết quả được dùng để giám sát, phân tích hay điều khiển

Do đó, có thể xây dựng một mô tả nhiều chiều như:

Chức năng → mức tự động → cách thu thập dữ liệu

Chẳng hạn, một hệ thống có thể được mô tả là công nghệ đo lường tự động, thu thập dữ liệu trực tiếp và liên tục. Cách mô tả này cho thông tin đầy đủ hơn nhiều so với việc chỉ gọi tên công nghệ.

Quan trọng hơn, mỗi tiêu chí nên giữ đúng vai trò của nó: chức năng cho biết công nghệ làm gì; mức tự động cho biết con người tham gia đến đâu; phương thức thu thập cho biết dữ liệu được lấy như thế nào.

Cần lưu ý gì khi phân loại công nghệ khoa học?

Phân loại chỉ có giá trị khi tiêu chí được xác định rõ ngay từ đầu. Không nên trộn lẫn tiêu chí chức năng với tiêu chí vận hành hoặc phương thức thu thập dữ liệu.

Một số nguyên tắc giúp phân loại nhất quán hơn:

1.    Xác định mục đích phân loại trước: Phân loại để nghiên cứu chức năng, thiết kế hệ thống hay đánh giá cách vận hành

2.    Dùng một tiêu chí cho một câu hỏi: Không dùng “tự động” để mô tả chức năng hoặc dùng “đo lường” để mô tả mức tự động

3.    Cho phép một công nghệ có nhiều nhãn: Một hệ thống phức hợp thường cần nhiều thuộc tính để mô tả đầy đủ

4.    Giữ ranh giới giữa các nhóm: Các nhóm phải được định nghĩa bằng đặc điểm có thể quan sát hoặc kiểm chứng

5.    Bổ sung thông số khi cần: Với công nghệ kỹ thuật, tên nhóm chỉ là lớp mô tả ban đầu; đánh giá chi tiết còn cần các thông số, tiêu chuẩn hoặc dữ liệu vận hành phù hợp

Như vậy, phân loại công nghệ khoa học có thể thực hiện theo nhiều tiêu chí, nhưng ba tiêu chí nổi bật gồm chức năng, mức độ tự động và cách thu thập dữ liệu. Kết hợp chúng theo từng chiều độc lập sẽ giúp mô tả công nghệ rõ ràng hơn, tránh việc gộp những đặc tính khác bản chất vào cùng một nhóm và hỗ trợ đánh giá hệ thống chính xác hơn.