Chose Language

Vietnamese-VNEnglish (United Kingdom)

Chose Site


Phòng Khoa há»c Công nghệ & Môi trưá»ng - Tạp chí Khoa há»c
  

Tạp chí Khoa há»c - ÄHSP TP.HCM

Album hình

LIÊN KẾT

Vai trò cá»§a khoa há»c cÆ¡ bản? PDF Print E-mail
Monday, 11 April 2011 16:47

* C.H. Llewellyn Smith

 

 

HÆ¡n 200 năm trước, vào đầu năm 1782, nhà vật lý và triết há»c ngưá»i Äức-Christof Lichtenberg đã viết trong nhật kí cá»§a mình:
“Việc tìm ra má»™t phương thuốc công hiệu tức thá»i cho những cÆ¡n Ä‘au răng có thể có giá trị chẳng kém, thậm chí còn nhiá»u hÆ¡n so vá»›i việc tìm ra má»™t hành tinh má»›i…nhưng tôi không thể tìm thấy cách nào để bắt đầu nhật ký năm nay tốt hÆ¡n là tin tức vá» má»™t hành tinh má»›i.â€
Hành tinh được đỠcập ở đây chính là Sao Thiên Vương, phát hiện ra vào năm 1781. Vấn đỠmà Lichtenberg ngụ ý là sá»± so sánh tương quan vá» mức độ quan trá»ng giữa việc tìm kiếm các giải pháp kÄ© thuật cho các vấn đỠcụ thể so vá»›i việc tìm tòi kiến thức cÆ¡ bản má»›i. Ngày nay, nhu cầu đặt ra và xem xét vấn đỠấy thậm chí còn cấp thiết hÆ¡n cả 200 năm vá» trước.

1. Nghiên cứu cơ bản đối lập với nghiên cứu ứng dụng
Trong công nghiệp, thuật ngữ “nghiên cứu†thưá»ng dùng để chỉ những cải tiến vá»›i kÄ© thuật Ä‘ang tồn tại, tuy nhiên việc này vá»›i các nhà khoa há»c hàn lâm đơn thuần chỉ được coi là sá»± phát triển má»›i. Khác biệt trong quan niệm vá» thuật ngữ “nghiên cứu†có thể dẫn đến nhiá»u hiểu lầm. Trong bài này tôi dùng từ đó theo cách hiểu cá»§a các nhà khoa há»c hàn lâm.
Hiểu lầm cÅ©ng xuất phát từ những giả thuyết thưá»ng gặp có tính thúc đẩy cho lợi ích mà nghiên cứu cÆ¡ bản mang lại dá»±a theo “mô hình tuyến tínhâ€, trong đó nghiên cứu cÆ¡ bản kéo theo nghiên cứu ứng dụng, để rồi giúp công nghiệp phát triển và cuối cùng là sản phẩm má»›i. Tiến trình này đã xảy ra trong nhiá»u trưá»ng hợp, nhưng cÅ©ng có thể dá»… dàng tìm được các trưá»ng hợp, trong đó sá»± tiến bá»™ cá»§a công nghệ lại là cái dẫn đến những tiến bá»™ trong nghiên cứu cÆ¡ bản, như là George Porter (nhận giải thưởng Nobel Hóa há»c) – ngưá»i đã chỉ ra rằng “nhiệt động lá»±c há»c mắc nợ động cÆ¡ hÆ¡i nước hÆ¡n cả động cÆ¡ hÆ¡i nước mắc nợ khoa há»c.â€

Äáng tiếc là, những trưá»ng hợp như vậy khiến má»™t số ngưá»i á»§ng há»™ má»™t mô hình phản tuyến tính. Ví dụ như Terence Kealey vừa má»›i viết má»™t cuốn sách1 biện luận rằng sá»± phát triển kinh tế không chịu ảnh hưởng bất cứ thứ gì từ nghiên cứu cÆ¡ bản - và vì vậy nên không cần phải nhận được sá»± há»— trợ từ Chính phá»§. Ông ta chỉ ra má»™t cách xác thá»±c rằng sá»± phát triển cá»§a năng lượng hÆ¡i nước, kÄ© thuật luyện kim và nhà máy dệt, các yếu tố ná»n tảng thúc đẩy sá»± khởi đầu cuá»™c cách mạng công nghiệp ở Anh, Ä‘á»u là kết quả cá»§a tri thức khoa há»c và các nguyên tắc cÆ¡ khí từ thá»i trước thế ká»· 17, và chẳng há» chịu ảnh hưởng từ bất kì Ä‘iá»u gì đến cuá»™c cách mạng khoa há»c thế kỉ 17 (cÆ¡ há»c Newton, tích phân, v.v ). Äiá»u này đúng nhưng nó không đúng vá»›i nhiá»u bước phát triển cá»§a công nghiệp sau này, mà tôi hi vá»ng là những ví dụ tôi đưa ra sau đây sẽ chứng minh được.
Vậy nên, mối liên hệ giữa khoa há»c và công nghệ không phải là tuyến tính mà cÅ©ng không phải là phản tuyến tính, mà thá»±c tế là rất phi tuyến tính, và ngưá»i ta đã từng khẳng định
rằng2: “nghiên cứu lịch sá»­ những mô hình thành công đã nhiá»u lần chỉ ra mật độ các tác động tương há»— giữa các ngành khoa há»c cÆ¡ bản (vốn ban đầu không liên quan tá»›i nhau), công nghệ, và sản phẩm, tấp nập tá»›i mức không thể tách rá»i và phân biệt, chúng là tất cả các thành phần Ä‘an quện chặt chẽ trong cùng má»™t thá»±c thểâ€. Tuy vậy có thể khẳng định má»™t sá»± phân biệt trên diện rá»™ng giữa khoa há»c (tri thức) và công nghệ (cái được ứng dụng từ tri thức) và giữa các hình thức khác nhau cá»§a khoa há»c.
Tôi không thích thuật ngữ khoa há»c cÆ¡ bản và khoa há»c ứng dụng: xét cho cùng ai có thể nói trước cái gì là sẽ ứng dụng được? Tuy nhiên, những thuật ngữ này có thể hữu dụng nếu chúng được định nghÄ©a dá»±a trên động cÆ¡ thúc đẩy:
Khoa há»c cÆ¡ bản –
được thúc đẩy bằng sự ham hiểu biết.
Khoa há»c ứng dụng –
dành để trả lá»i cho những câu há»i cụ thể.
Từ định nghÄ©a này, vá» sau tôi sẽ biện luận rằng Chính phá»§ có má»™t trách nhiệm đặc biệt để há»— trợ cho nghiên cứu cÆ¡ bản, trong khi việc đầu tư nghiên cứu ứng dụng nhìn chung có thể nhưá»ng lại cho các doanh nghiệp.
Tất nhiên, sá»± phân biệt đó luôn luôn không rõ ràng và thuật ngữ “nghiên cứu chiến lược†thỉnh thoảng được sá»­ dụng để nói vá» khoa há»c như má»™t phạm trù trung gian – cái tạo ra cÆ¡ há»™i cao trong việc tạo ra ứng dụng, cho dù có thể nó được thá»±c hiện thuần túy chỉ để thá»a mãn sá»± tò mò và qua đó dẫn đến những hiểu biết ná»n tảng má»›i. Việc nghiên cứu những đặc tính cá»§a chất bán dẫn hai chiá»u là má»™t ví dụ.

2. Lợi ích cá»§a khoa há»c cÆ¡ bản
Có thể phân biệt ra bốn nhóm lợi ích, được đỠcập lần lượt như sau:
Những đóng góp cho văn hóa.
Tiá»m năng tạo ra những phát hiện có giá trị kinh tế to lá»›n và quan trá»ng trong Ä‘á»i sống thá»±c tiá»…n.
Những phát hiện ngoài dá»± kiến (spin-offs) và tác động kích thích ná»n công nghiệp.
Giáo dục.
2.1. Những đóng góp cho văn hóa.

Bob Wilson (giám đốc đầu tiên cá»§a Fermilab, má»™t phòng thí nghiệm lá»›n gần Chicago dành cho vật lý hạt/máy gia tốc) khi được má»™t Ủy ban Quốc há»™i há»i rằng “Phòng thí nghiệm cá»§a anh sẽ đóng góp gì để bảo vệ nước Mỹ?â€. Câu trả lá»i là: “Không gì cả, nhưng nó sẽ làm cho nước Mỹ đáng được bảo vệâ€. Tuy nhiên, nhìn chung các nhà khoa há»c thưá»ng e ngại trong những cuá»™c tranh luận vá» sá»± đóng góp cá»§a hỠđối vá»›i văn hóa, xã há»™i. Hiện tượng này thá»±c ra có từ rất cổ xưa như trong Ä‘oạn đối thoại dưới đây trong cuốn Cá»™ng hòa cá»§a Plato:
Socrates: Chúng ta có nên coi thiên văn há»c là má»™t chá»§ đỠđáng nghiên cứu?

Glaucon: Tôi cho là nên, hiểu biết vỠmùa màng, vỠtháng và năm, sẽ hữu ích cho mục đích quân sự, cũng như trong nông nghiệp và hàng hải.
Socrates: Tôi thấy thú vị khi thấy ông e ngại như thế nào, vì sợ rằng má»i ngưá»i sẽ kết tá»™i ông đã đỠnghị nghiên cứu những thứ không có ích lợi gì.
Tôi cho rằng các nhà khoa há»c phải đưa ra các luận Ä‘iểm có sức thuyết phục vá» sá»± đóng góp cá»§a khoa há»c trong thúc đẩy văn hóa. Cụ thể như những kiến thức vá» hệ Mặt trá»i, mã di truyá»n, Mặt trá»i làm việc như thế nào, tại sao bầu trá»i lại có màu xanh và sá»± mở rá»™ng cá»§a VÅ© trụ làm cách nhìn cá»§a chúng ta thay đổi, cuá»™c sống cá»§a chúng ta phong phú lên. Chúng ta cần làm cho má»i ngưá»i thấy việc phổ cập hóa vật lý hạt cÆ¡ bản là có ích không chỉ vá» kinh tế mà còn vá» văn hóa, từ đó thuyết phục má»i ngưá»i rằng nên tiếp tục khám phá biên giá»›i này cá»§a tri thức.
2.2 Tiá»m năng tạo ra những phát hiện có giá trị kinh tế to lá»›n và quan trá»ng trong Ä‘á»i sống thá»±c tiá»…n.
Không quá khó để chỉ ra rằng chi phí cho khoa há»c cÆ¡ bản thưá»ng dẫn đến những phát hiện có giá trị kinh tế to lá»›n và quan trá»ng trong Ä‘á»i sống thá»±c tiá»…n, có khả năng sinh lợi cao và có thể dá»… dàng bồi hoàn chi phí đầu tư. Casimir - nhà vật lý lý thuyết nổi tiếng, cá»±u Giám đốc Nghiên cứu cá»§a Philips đã đưa ra má»™t danh sách các ví dụ tuyệt vá»i
3:
“Tôi đã được nghe nói rằng vai trò cá»§a nghiên cứu hàn lâm trong các cải tiến kỹ thuật là rất ít. Äây là luận Ä‘iểm ngá»› ngẩn nhất trong những Ä‘iá»u vô nghÄ©a nhất mà tôi được biết. Chắc chắn má»™t ai đó suy Ä‘oán vẩn vÆ¡ rằng liệu tranzito có phải do những  ngưá»i không được đào tạo và không đóng góp gì cho cÆ¡ há»c sóng hay thuyết lượng tá»­ chất rắn tìm thấy. Sá»± thật là những ngưá»i phát hiện ra tranzito Ä‘á»u nghiên cứu sâu và có nhiá»u đóng góp tá»›i thuyết lượng tá»­ chất rắn.
Má»™t ai đó có thể há»i liệu rằng các mạch cÆ¡ bản trong máy tính có phải được tìm thấy bởi những ngưá»i chá»§ tâm muốn xây dá»±ng máy tính. Äúng là như vậy, chúng đã được phát kiến vào những năm 30 bởi những nhà vật lý muốn đếm các hạt cÆ¡ bản bởi vì há» quan tâm đến vật lý hạt nhân.
Má»™t ai đó có thể há»i rằng liệu năng lượng hạt nhân được khám phá bởi vì có những ngưá»i muốn má»™t nguồn năng lượng má»›i, hay sá»± thôi thúc có năng lượng má»›i đã dẫn đến việc tìm ra hạt nhân. Có thể - nhưng nó đã không xảy ra như vậy.
Má»™t ai đó há»i rằng liệu ngành công nghiệp Ä‘iện tá»­ có thể tồn tại mà không có những khám phá vá» electron cá»§a những ngưá»i như Thomson và H.A. Lorentz. Má»™t lần nữa, nó đã không xảy ra như vậy.
Tôi nghÄ© thật hầu như không có má»™t ví dụ nào cá»§a những cải tiến trong thế ká»· 20 mà không mắc nợ khoa há»c cÆ¡ bản.â€

Những ví dụ của Casimir có một số đặc điểm chung :
Những ứng dụng của kiến thức mới có lợi nhuận cao.
Những ứng dụng hoàn toàn không được nhìn thấy khi các phát hiện ná»n tảng được khám phá.
Có má»™t khoảng thá»i gian dài giữa những khám phá ná»n tảng và những ứng dụng.
Nhìn chung các nhà phát minh trong khoa há»c cÆ¡ bản không trở nên giàu có.
Äã có má»™t số cố gắng nhằm lượng hóa lợi ích to lá»›n từ các nghiên cứu ná»n tảng. Tôi sẽ đỠcập 2 ví dụ:
1. Má»™t nghiên cứu gần đây cá»§a Tổ chức Khoa há»c Quốc gia Hoa Kỳ cho thấy rằng 73% các bài báo trích dẫn trong các bằng sáng chế công nghiệp là các nghiên cứu được công bố má»™t cách công cá»™ng, mà phần đông là những bài báo nghiên cứu cÆ¡ bản được thá»±c hiện bởi những trưá»ng đại há»c hàng đầu và các phòng thí nghiệm cá»§a Chính phá»§.  2. Má»™t nghiên cứu có nhiá»u trích dẫn  bởi Mansfield5 vào năm 1991 đã chỉ ra rằng đầu tư cá»§a cá»™ng đồng vào khoa há»c cÆ¡ bản có tỉ lệ lợi nhuận là 28%. Con số cá»§a Mansfield được lấy ra từ 75 hãng lá»›n nhất ở Mỹ trong 7 ngành công nghiệp (xá»­ lý thông tin, thiết bị Ä‘iện, hóa há»c, dụng cụ, dược phẩm, kim loại và dầu má»). Từ ban Ä‘iá»u hành nghiên cứu và phát triển cá»§a các công ty, Mansfield đã thu thập được thông tin vá» những sản phẩm má»›i, sản phẩm được thương mại hóa trong giai Ä‘oạn 1975- 1985, mà theo các ban Ä‘iá»u hành cho biết thì các sản phẩm này đã không thể ra Ä‘á»i (hoặc chậm hÆ¡n rất nhiá»u) nếu không có các nghiên cứu hàn lâm được thá»±c hiện trong khoảng 15 năm trước khi sáng kiến đầu tiên được công bố.
2.3. Những phát hiện ngoài dá»± kiến (spin-offs) và tác động kích thích ná»n công nghiệp

Vá»›i khái niệm những phát hiện ngoài dá»± kiến, tôi muốn nói vá» các thiết bị và kÄ© thuật được phát triển để tiến hành các nghiên cưu cÆ¡ bản nhưng sau này ngưá»i ta nhận ra cả những lợi ích khác nữa. Tôi đưa ra vài ví dụ từ vật lý hạt cÆ¡ bản (nhiá»u trong chúng có sá»± đóng góp từ vật lý hạt nhân):
Máy gia tốc ( ngày nay có khoảng 10000 máy gia tốc trên thế giới, chỉ có 100 cái trong số đó sử dụng cho mục đích nghiên cứu ban đầu trong vật lý hạt nhân và vật lý hạt cơ bản).
- Ngành công nghiệp bán dẫn.     
- Thức ăn tiệt trùng, y tế, rác thải.
- Xử lý bức xạ.                             
- Liệu pháp Ä‘iá»u trị ung thư.  
- Tiêu hủy rác thải hạt nhân.        
- Thí nghiệm không phá mẫu.     
- Sản xuất năng lượng (máy khuếch đại năng lượng)
- Nguồn cho bức xạ synchrotron (sinh há»c, vật lý chất ngưng tụ…)
- Nguồn cho cá»§a Notron ( sinh há»c, vật lý chất ngưng tụ…)
Máy dò hạt.

- Máy dò tinh thể
(Tinh thể phát triển cho những thí nghiệm ở máy va đập LEP tại CERN mà bây giỠđược dùng cho ảnh y tế ở hàng trăm bệnh viện, những tinh thể sẽ thay thế chúng vá»›i những đặc tính ưu việt hÆ¡n hiện thá»i vẫn Ä‘ang được phát triển cho máy LHC tại CERN)
- Ảnh y tế
- An ninh
- Thí nghiệm không phá mẫu
- Phục vụ nghiên cứu
- á»” tỉ lệ Ä‘a đưá»ng dây
- Kiểm tra container
- Phục vụ nghiên cứu
- Máy dò chất bán dẫn
- Rất nhiá»u ứng dụng trong giai Ä‘oạn phát triển.
Khoa há»c thông tin

+WWW( Một nhóm ở Anh mới đây đã nhận định rằng Web tạo ra 5% doanh thu của các công ty lớn và sẽ tăng lên đến 20% vào cuối thập niên)
+ Chương trình mô phá»ng
+ Phát hiện lỗi
+ Hệ Ä‘iá»u hành
+ Kích thích tính toán song song.
- Chất siêu dẫn
Ảnh cộng hưởng từ hạt nhân
Những ứng dụng khác
( kỹ thuật làm lạnh, chân không, kĩ thuật điện, trắc địa…)
Có lúc dưá»ng như má»i ngưá»i nghÄ© rằng có má»™t danh sách dài các phát kiến từ vật lý hạt cÆ¡ bản đủ để chứng minh chi phí cho vật lý cÆ¡ bản. Song chứng minh được không phải Ä‘iá»u dá»… dàng. Tuy nhiên, chắc chắn có thể khẳng định rằng giá trị cá»§a những ứng dụng ngoài dá»± kiến phải được tính tá»›i khi cân nhắc các khoản chi phí cho khoa há»c cÆ¡ bản, và có lẽ đúng là những nhu cầu đặc biệt cá»§a ngành vật lý hạt cÆ¡ bản, đòi há»i thiết bị vô cùng tối tân, đã khiến nó sản xuất ra nhiá»u ứng dụng ngoài dá»± kiến. Trong thá»±c tế, nhìn chung các nhà kinh tế há»c ngày càng nhận ra tầm quan trá»ng cá»§a các ứng dụng ngoài dá»± kiến, đặc biệt là dưới dạng các công cụ được chế ra nhằm phục vụ các nghiên cứu ná»n tảng. Äa số các thiết bị trong má»™t nhà máy Ä‘iện tá»­ hiện đại vốn được sinh ra từ những phòng thí nghiệm trong các trưá»ng đại há»c, và có rất nhiá»u ví dụ tương tá»± vá»›i các công cụ vốn sinh ra để phục vụ trong nghiên cứu vật lý, hóa há»c, dược há»c, y tế.
Nhìn chung các nhà khoa há»c cÆ¡ bản Ä‘á»u ưu tiên công việc cho phục vụ công bố và đưa ra công khai kết quả mà há» thá»±c hiện, trong khi các nhà khoa há»c ứng dụng làm việc trong ngành công nghiệp lại thúc đẩy bởi mong muốn bảo vệ, giấu kín và lấy bằng sáng chế. Như vậy có thể xảy ra nghịch lý là có nhiá»u ứng dụng ngoài dá»± kiến từ các nghiên cứu cÆ¡ bản hÆ¡n là từ nghiên cứu ứng dụng. Thậm chí trừu tượng và bí hiểm như thuyết tương đối rá»™ng (lý thuyết cá»§a Einstein vá» lá»±c hấp dẫn) cÅ©ng có tạo ra má»™t ứng dụng ngoài dá»± kiến. Äó là phép lạ phục vụ việc định vị được biết đến vá»›i tên gá»i là hệ thống định vị toàn cầu (GPS), nó có thể ngay lập tức tá»± động chỉ cho chúng ta biết vị trí và độ cao chính xác trong phạm vi 10 mét ở tất cả má»i nÆ¡i trên Trái đất. HÆ¡n 160 nhà sản xuất khắp thế giá»›i Ä‘ang phát triển các hệ thống dá»±a trên công nghệ GPS trong má»™t thị trưá»ng nhiá»u tỉ USD. Các hệ thống này làm việc bằng cách so sánh tín hiệu thá»i gian nhận được từ các vệ tinh khác nhau. Äồng hồ trong các vệ tinh là những chiếc đồng hồ nguyên tá»­, vốn xưa kia được tạo ra chỉ để phục vụ nghiên cứu vá» thuyết tương đối rá»™ng, cụ thể là để kiểm chứng dá»± Ä‘oán cá»§a Einstein rằng các đồng hồ sẽ chạy khác nhau trong các trưá»ng trá»ng lá»±c khác nhau.
2.4. Giáo dục

Làm việc nghiên cứu khoa há»c cÆ¡ bản là má»™t quá trình đào tạo tuyệt vá»i cho những ngưá»i muốn sau này làm nghiên cứu ứng dụng hoặc phát triển trong công nghiệp. HÆ¡n nữa, Ä‘iá»u này còn tạo ra má»™t mạng lưới liên kết giữa các nhà nghiên cứu trong các ngành công nghiệp khác nhau và trong giá»›i hàn lâm, vốn sẽ không thể tồn tại nếu tất cả sá»± đào tạo diá»…n ra bên trong các ngành công nghiệp. Giá trị cá»§a mạng lưới ấy ngày càng được các nhà kinh tế há»c thừa nhận như má»™t lợi ích xã há»™i đầu tư cho nghiên cứu cÆ¡ bản.
Cụ thể như vá»›i công việc làm thí nghiệm vật lý hạt cÆ¡ bản, ngưá»i ta đánh giá rằng có khoảng 300 bằng tiến sÄ© được trao trên toàn thế giá»›i má»—i năm dá»±a vào công việc làm ở CERN (tính tổng trong toàn bá»™ lÄ©nh vá»±c thì có lẽ gấp 2 lần con số này), và ít nhất có má»™t ná»­a số tiến sÄ© đó cuối cùng sẽ làm việc trong công nghiệp hay thương mại, nÆ¡i kinh nghiệm cá»§a hỠđã làm trong các dá»± án công nghệ cao cá»§a các nhóm Ä‘a quốc gia tại CERN sẽ trở nên vô cùng cần thiết.
Thêm vào đó, có căn cứ cho thấy khoa há»c cÆ¡ bản (ví dụ như trong vật lý, cụ thể là thiên văn há»c và vật lý hạt cÆ¡ bản, vá»›i những từ rất quen tai như lá»— Ä‘en và hạt quark) đóng má»™t vai trò quan trá»ng trong việc thu hút sá»± hứng thú và quan tâm cá»§a thế hệ trẻ đến khoa há»c và công nghệ. Äiá»u này cá»±c kỳ quan trá»ng mặc dù tác dụng sẽ rất khó được lượng hóa.
--------------------------
1. The Economic Laws of Scientific Research, T. Kealey, Macmillan Press, London, 1996.
2. G. Holton, H. Chang và E. Jarkowitz, American Scientists 84, 364, 1996.
3. Trích dẫn trang 198 cuốn “The Life of Sir J.J. Thomsonâ€, Lord Rayleigh, Cambridge University Press, 1942.
H.G.B. Casimir, Contribution to Symposium on Technology and World Trade, US Department of Commerce, 16 November 1966.
4. Academic Research and Industrial Innovation, E. Mansfield, Research Policy 20, 1, 1991.


THANH LOAN  (lược thuật)

Nguồn: http://tiasang.com.vn/Default.aspx?tabid=110&CategoryID=36&News=2738

 


Dịch vụ cung cấp thông tin của Sở KH và CN TP.HCM

 Trá»±c tuyến 

We have 727 guests online

 Vụ KHCN 

February 2023
M T W T F S S
30 31 1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 1 2 3 4 5