3 câu hỏi: Vì sao cơ sở hạ tầng đang bước vào kỷ nguyên mang tính quyết định

Trong nhiều thế kỷ qua, hệ thống hạ tầng luôn phát triển song hành cùng tiến bộ công nghệ. Các loại vật liệu mới và kỹ thuật công trình tiên tiến đã tạo điều kiện xây dựng những tòa nhà cao hơn, những cây cầu dài hơn và các đô thị có quy mô lớn hơn. Sau đó, công nghệ tính toán và kỹ thuật số tiếp tục làm thay đổi căn bản phương thức thiết kế, giám sát và vận hành hạ tầng. Hiện nay, tốc độ chuyển đổi đang gia tăng nhanh chóng, đi kèm với nhiều thách thức xuất hiện đồng thời. Biến đổi khí hậu gây áp lực ngày càng lớn lên nguồn nước, năng lượng và các tài nguyên khác. Trí tuệ nhân tạo (AI) đang bắt đầu làm thay đổi lĩnh vực kỹ thuật và thiết kế; nhu cầu năng lượng của công nghệ này, kết hợp với hệ thống lưới điện đã xuống cấp, đang đặt ra nhiều thách thức lớn cũng như mở ra những cơ hội mới. Bên cạnh đó, tình hình địa chính trị phức tạp làm bộc lộ những điểm yếu trong chuỗi cung ứng toàn cầu, trong khi nhu cầu phát triển hạ tầng tiếp tục tăng cao, đặc biệt tại các quốc gia đang phát triển. Thực trạng này dẫn đến một thách thức mang tính cốt lõi: Làm thế nào để thế giới phát triển hệ thống hạ tầng cần thiết mà không lặp lại mô hình khai thác quá mức, thâm dụng carbon và tài nguyên của thế kỷ 20? Trong cuộc phỏng vấn này, Giáo sư Ali Jadbabaie, Giáo sư giữ ghế JR East kiêm Trưởng Khoa Kỹ thuật Xây dựng và Môi trường thuộc Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), nhận định rằng lời giải đòi hỏi phải tư duy lại không chỉ cách thức thiết kế và xây dựng hạ tầng, mà cả phương thức thu xếp tài chính và vận hành, đồng thời kết nối các bên liên quan tham gia vào quá trình ra quyết định. Vào ngày 28/10, ông Jadbabaie sẽ cùng các chuyên gia quốc tế tham dự Diễn đàn Hạ tầng Thế giới (World Infrastructure Forum) tại Madrid để thảo luận về các chủ đề này. Diễn đàn do Khoa Kỹ thuật Xây dựng và Môi trường của MIT, Trường Đại học Bách khoa Madrid (UPM), Nhóm Ngân hàng Thế giới (World Bank Group) và Trường Đại học Texas tại Austin đồng sáng lập. Hỏi: Hạ tầng luôn phát triển để thích ứng với những tiến bộ công nghệ. Vậy điều gì tạo nên sự khác biệt của thời đại hiện nay? Trả lời: Vào thế kỷ 18, ngành kỹ thuật dân dụng hình thành như một nhánh dân sự độc lập với kỹ thuật quân sự, với nhiệm vụ xây dựng các công trình đập nước, cầu cống và kênh đào thời bấy giờ. Quá trình công nghiệp hóa ở thế kỷ 19 đã thúc đẩy sự ra đời của mạng lưới đường sắt và hệ thống thoát nước. Đến đầu thế kỷ 20, trọng tâm được mở rộng sang các công trình xây dựng quy mô lớn, đường cao tốc, đường hầm và hệ thống tàu điện ngầm; tới giữa thế kỷ là hệ thống hạ tầng phục vụ các siêu đô thị và tòa nhà chọc trời. Mỗi khi công nghệ thay đổi—từ công nghệ thông tin, kỹ thuật điện toán, công nghệ cảm biến cho đến xu hướng chuyển đổi số gần đây—diện mạo của hạ tầng đều thay đổi tương ứng. Những thay đổi đó thậm chí định hình lại khái niệm về hạ tầng. Ngày nay, lưới điện, các nhà máy sản xuất chất bán dẫn và trung tâm dữ liệu đều được coi là một phần của hạ tầng, bên cạnh hạ tầng không dây như trạm phát sóng di động và mạng internet tốc độ cao, giữ vai trò thiết yếu không kém hệ thống đường bộ, cấp thoát nước và mạng lưới điện truyền thống. Điểm khác biệt hiện nay nằm ở tính chất phức hợp và tốc độ chuyển biến nhanh chóng. Biến đổi khí hậu, giới hạn về tài nguyên và bất ổn địa chính trị đang tạo áp lực lớn lên các phương thức thiết kế hạ tầng vốn có từ thế kỷ 20. Đồng thời, tăng trưởng kinh tế thời gian gần đây tại các nước đang phát triển đã giúp nhiều người thoát nghèo. Trên thực tế, theo các mô hình dự báo, đến năm 2028, lần đầu tiên trong lịch sử nhân loại, mức thu nhập trung vị của một cư dân trên toàn cầu sẽ đạt mức 10 USD/ngày. Khi số lượng người thoát nghèo cùng cực gia tăng, nhu cầu về hạ tầng cũng sẽ tăng theo tương ứng. Nếu tiếp tục đáp ứng nhu cầu đó bằng mô hình thâm dụng tài nguyên của thế kỷ 20, nguồn lực hiện có sẽ không thể đáp ứng. Khi đó, vấn đề đặt ra là: Làm thế nào để sử dụng hiệu quả hơn các nguồn tài nguyên còn lại? Chúng ta c... Cần tìm giải pháp phát triển thêm hạ tầng trong khi sử dụng ít nước, năng lượng và vật liệu hơn, đồng thời giảm lượng phát thải carbon. Đây là lĩnh vực mà chuyển đổi số và AI có tiềm năng tạo ra bước ngoặt. Công nghệ cảm biến nhanh hơn, chi phí thấp hơn, khả năng tiếp cận dữ liệu mở rộng, cùng năng lực cảm biến, kích hoạt và kiểm soát tốt hơn có thể hỗ trợ đưa ra các quyết định về hạ tầng hiệu quả hơn. AI đang từng bước thâm nhập thế giới vật lý và được kỳ vọng sẽ cách mạng hóa quy trình thiết kế kỹ thuật, mở ra nhiều phương án khả thi hơn với tốc độ nhanh hơn và chi phí thấp hơn. Tuy nhiên, tiến trình này vẫn đang ở phía trước và kết quả hoàn toàn có thể rất tích cực, tùy thuộc vào các hành động được triển khai. Hỏi: Xin cho biết một ví dụ về việc các hệ thống hạ tầng ngày càng liên kết chặt chẽ hơn, làm thay đổi cách thức xây dựng hoặc quản lý các hệ thống này? Trả lời: Cuộc cách mạng công nghệ thông tin và chuyển đổi số trong 30 năm qua đã khiến các hệ thống hạ tầng ngày càng gắn kết chặt chẽ. Thực tế này thể hiện rõ tại các đô thị. Khi xảy ra sự cố mất điện, hệ thống cấp nước và cấp khí đốt có thể ngừng hoạt động, internet bị gián đoạn và giao thông đình trệ. Khi mạng lưới thông tin liên lạc tê liệt, nhiều dịch vụ khác cũng bị ảnh hưởng. Tình trạng này từng được ghi nhận trong đại dịch Covid-19, khi sự đứt gãy chuỗi cung ứng đã tác động tiêu cực đến mạng lưới năng lượng, nguồn vật liệu quan trọng và hoạt động sản xuất. Tương tự, khi các xung đột địa chính trị làm gián đoạn thị trường dầu mỏ và năng lượng, những tác động này sẽ lan rộng sang nhiều lĩnh vực khác của nền kinh tế toàn cầu. Các hệ thống hạ tầng trước đây vốn được quản lý độc lập thì nay ngày càng phụ thuộc lẫn nhau. Việc tăng cường kết nối nhằm nâng cao hiệu quả cũng đồng thời làm gia tăng rủi ro mang tính hệ thống, khiến hạ tầng dễ đối mặt với những sự cố hiếm gặp nhưng có sức tàn phá nghiêm trọng. Dù tần suất xảy ra thấp, nhưng mức độ thiệt hại và hậu quả khi xảy ra lại lớn hơn rất nhiều. Thách thức lớn nhất nằm ở chỗ phát triển hạ tầng không chỉ dừng lại ở khâu thiết kế và xây dựng. Toàn bộ chuỗi giá trị còn bao gồm việc thu xếp vốn, vận hành, cũng như việc nắm bắt đối tượng thụ hưởng và nhu cầu, thị hiếu của người sử dụng. Do đó, thiết kế hạ tầng là một nhiệm vụ mang tính liên ngành cao và gắn chặt giữa kỹ thuật với xã hội, đòi hỏi phải cân nhắc đồng thời các yếu tố xã hội, kỹ thuật và kinh tế. Việc hiểu rõ phương thức thiết kế các hệ thống này ngày càng đóng vai trò quan trọng, bởi độ phức tạp ngày càng gia tăng đang khiến quá trình ra quyết định trở nên đặc biệt khó khăn. Ngoài ra, các dự án hạ tầng quy mô lớn luôn tiềm ẩn nhiều yếu tố bất định. Đây là những dự án đòi hỏi nguồn vốn rất lớn, tỷ suất lợi nhuận thấp hơn nhiều ngành công nghiệp khác và thời gian triển khai thường kéo dài.