1. Xu hướng phát triển trên thế giới

Thời đại ngày nay, công nghệ thông tin là một trong những động lực quan trọng nhất, có tác động mạnh mẽ đến sự phát triển của tất cả các lĩnh vực của đời sống xã hội. Xã hội càng phát triển thì ở thế giới đồ vật (do con người sáng tạo) tính công nghệ và thẩm mỹ càng được kết hợp chặt chẽ và hoàn hảo như một chỉnh thể. Con người không chỉ có nhu cầu sử dụng mà còn có nhu cầu thưởng ngoạn vẻ đẹp trên các sản phẩm công nghệ, đặc biệt các nội dung hiển thị không chỉ được truyền tải một chiều mà còn có khả năng tương tác qua lại giữa người tham gia và nội dung, giữa nội dung và nội dung. Các sản phẩm của công nghệ kỹ thuật số ngày nay đang hướng đến những tiện ích ngày càng cao hơn cho người sử dụng.

Công nghệ thực tại ảo đã manh nha xuất hiện từ cuối những năm 60 thế kỷ XX và được biết tới với nhiều tên gọi như môi trường ảo (synthetic environment), không gian ảo (cyberspace), thực tại nhân tạo (artificial reality). Những công nghệ này là nền tảng cho sự phát triển của công nghệ thực tại ảo ngày nay.

Công nghệ thực tại ảo (Virtual Reality - VR) là một loại hình công nghệ tích hợp các nội dung đa phương tiện để truyền tải nội dung thông tin, nó cho phép người dùng tương tác với các thành phần nội dung. VR sử dụng đồ họa máy tính để tạo ra một thế giới “như thật” theo không gian ba chiều, người tham gia có thể tương tác với môi trường ảo đó. Hơn nữa, thế giới “nhân tạo” này không tĩnh tại, mà thay đổi theo ý muốn tương tác (tín hiệu vào) của người sử dụng (nhờ hành động, lời nói,..). Điều này xác định một đặc tính chính của VR, đó là tương tác thời gian thực (real-time interactivity).

Cho đến nay, công nghệ này đã được phát triển và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: quân sự, y tế, giải trí, v.v. Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học, công nghệ, các nhà nghiên cứu đã đưa ra một số cách tiếp cận mới cho loại hình ứng dụng này, một trong số đó là công nghệ thực tại ảo desktop VR. Đây là loại hình công nghệ thực tế ảo cho phép tạo ra các ứng dụng có chi phí sản xuất hợp lý và đáp ứng được hầu hết các nhu cầu của người sử dụng. Công nghệ thực tại ảo được xử lý trên hệ thống máy vi tính, hình ảnh mô phỏng được hiển thị trên màn hình máy tính và người tham gia được tương tác với nội dung thông qua bàn phím, chuột và một số các phím chức năng trên bàn phím tùy theo đặc thù ứng dụng thực tại ảo được tạo ra. Do đó, công nghệ này được nhiều nước sử dụng trong việc tạo ra các ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, trong đó có giáo dục và đào tạo.

Hiện nay, trên thế giới việc tích hợp các nội dung đa phương tiện có tính tương tác như công nghệ thực tại ảo đang là một xu thế. Các nội dung được tích hợp với nhau từ hình ảnh đến âm thanh và có khả năng tương tác sẽ góp phần nâng cao khả năng truyền tải thông tin một cách hữu hiệu. Người học sẽ tiếp nhận được kiến thức không chỉ bằng thị giác mà còn được thông qua các giác quan khác, giúp cho người học trở nên chủ động và năng động hơn trong việc học của mình. Loại hình tích hợp này làm thay đổi cách truyền đạt và tiếp thu kiến thức, tạo khả năng cuốn hút, hứng thú cho người học, giờ học trở nên sinh động, hiệu quả giáo dục, đào tạo tăng lên rõ rệt.

Việc tích hợp các loại hình truyền tải thông tin sẽ có tác dụng nâng cao hiệu quả thông tin. Vì vậy, các nhà giáo dục trên thế giới đang đẩy mạnh việc tích hợp công nghệ thực tại ảo vào giảng dạy nhằm nâng cao tính hấp dẫn, chủ động tích cực và sáng tạo của người học, quản lý các môn học một cách hiệu quả. Theo thống kê của mạng Cnet, đã có hơn 300 trường đại học và hơn 4.200 nhà giáo trên thế giới ứng dụng công nghệ thực tại ảo, mô phỏng các hoạt động học thuật như “thật”. Thí dụ như: các buổi xử án ảo dành cho sinh viên Luật, Đại học Harvard; các buổi thảo luận chuyên đề văn hóa, lịch sử ở Đại học Princeton, các bài giảng âm nhạc và nghệ thuật qua tương tác ảo ở Đại học Ohio,... đã đạt hiệu quả rất cao.

Đại học Aizona Mỹ đã ứng dụng công nghệ thực tại ảo để tái hiện lại hình ảnh vở Harlem nổi tiếng vào năm 1920 trong không gian ảo, giúp người học hiểu được rõ về giá trị văn hóa lịch sử trong những thời kỳ trước theo một cách nhìn trực quan và chân thực hơn. Tiến sĩ Bryan Carter, Trường Đại học Azizona cho rằng: “Việc sử dụng công nghệ thực tạo ảo giúp cho sinh viên có nhiều cảm hứng hơn trong quá trình học về các loại hình văn học và nghệ thuật trong từng thời kỳ và tạo ra sự gắn kết vô giá giữa các thế hệ”⁽¹⁾.

Lĩnh vực y tế là một trong những lĩnh vực tiên phong trong việc ứng dụng công nghệ thực tại ảo vào đào tạo. Trước đây, việc sử dụng hình ảnh tĩnh và động thông qua video các mẫu vật thật về cơ thể con người là phương pháp chủ yếu trong đào tạo. Phương pháp này bộc lộ những hạn chế vì sự nghèo nàn trong truyền đạt thông tin và sự tương tác hai chiều giữa thầy và trò. Nghiên cứu của nhóm tác giả Trường Đại học Southern Queensland về ứng dụng của công nghệ thực tại ảo trong đào tạo sinh viên y khoa cho thấy rằng, việc truyền tải kiến thức bằng ngôn ngữ hình ảnh thực tại ảo với việc mô tả sinh động, như thật các bộ phận cơ thể con người, cùng với sự kết hợp đan xen giữa các nội dung hình ảnh tĩnh và động, người tham gia có thể tương tác trực tiếp với nội dung và các bộ phận cơ thể người như thật đã đem lại hiệu quả cao trong việc tiếp thu kiến thức.

Trong giáo dục, đào tạo, một trong những yêu cầu đặt ra là làm sao để người học có thể trải nghiệm thực tiễn các kiến thức được nhiều hơn thông qua việc sử dụng ngôn ngữ hình ảnh. Một dự án của Công ty phát triển các ứng dụng thực tại ảo trong giáo dục, đào tạo UNIMERSIV đã phát triển thành công một ứng dụng đào tạo trong lĩnh vực y khoa có tên “Molecule VR” hỗ trợ trong việc dạy và học⁽²⁾. Đây là một ứng dụng giới thiệu về những khái niệm cơ bản về sự truyền tải thông tin và các tín hiệu trong mạch máu. Nội dung được thể hiện bằng hình ảnh 3D và tích hợp tính năng tương tác đa phương tiện, người học không chỉ được quan sát để cảm nhận mà còn được tương tác với chính các hình ảnh theo ý muốn của bản thân. Đó chính là trải nghiệm đem lại thị cảm thấu đáo mà nếu đơn thuần chỉ dừng lại ở việc quan sát xem thôi sẽ không đủ.Đồng thời, nó cũng phát huy được tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học, khai thác nhiều giác quan của người học để lĩnh hội tri thức.

Ông Michabrbel Bodekaer, sáng lập của Labster đã trình bày phòng nghiên cứu thực tại ảo về hóa học tại Hội thảo toàn cầu mang tên TED do Công ty Sapling Foudation tổ chức⁽³⁾. Phòng thí nghiệm này được mô phỏng như một phòng thí nghiệm thật thông qua đồ họa 3D. Điểm nổi bật ở dự án này không chỉ là xây dựng không gian phòng thí nghiệm ảo, mà những người tham gia  có thể trực tiếp thao tác, tạo ra các chuỗi phản ứng hóa học và bóc tách các hình ảnh phản ứng để quan sát. Nếu như trước đây, các phòng thí nghiệm chỉ được thực hiện trong môi trường thật với nhiều rủi ro và chi phí tốn kém, thì với công nghệ thực tại ảo, đã giúp việc thực hiện công việc này một cách an toàn và thuận lợi hơn rất nhiều với chi phí hợp lý.

Công nghệ thực tại ảo còn được ứng dụng trong đào tạo cán bộ lãnh đạo, quản lý, những nhà quản lý doanh nghiệp ở các cấp, thông qua mô phỏng môi trường, tình huống, vấn đề như ngoài thực tế, để người học có thể tương tác, xử lý thông tin, ra quyết định như trong môi trường thật và thời gian thật.

2. Một số ứng dụng bước đầu tại Việt Nam

Bước vào thời kỳ đổi mới, Đảng và Nhà nước ta đã sớm chủ trương ứng dụng công nghệ thông tin vào lĩnh vực giáo dục, đào tạo. Trong Chiến lược phát triển giáo dục 2011 - 2020 đã nêu rõ: “Từng bước phát triển giáo dục dựa trên công nghệ thông tin... công nghệ thông tin và đa phương tiện sẽ tạo ra thay đổi lớn trong hệ thống quản lý giáo dục, trong chuyển tải nội dung chương trình đến người học, thúc đẩy cuộc cách mạng về phương pháp dạy và học”. Vì vậy, việc đẩy mạnh áp dụng thành tựu của khoa học công nghệ, nhất là công nghệ thông tin trong giáo dục, đào tạo để nâng cao chất lượng, nâng cao tính chủ động của người học là một đòi hỏi bức thiết.

Ở nước ta hiện nay, công nghệ thực tại ảo là một trong những loại hình công nghệ đang được các nhà giáo dục đặc biệt quan tâm. Ứng dụng công nghệ mới này vào giáo dục, đào tạo sẽ giúp giáo viên rút ngắn thời gian giảng dạy, dành thời gian cho việc khơi gợi, nêu các tình huống có vấn đề để kích thích tư duy sáng tạo của người học. Người học có thể dễ dàng hình dung và có khái niệm chính xác về các hình ảnh, sự vật, hiện tượng khi tiếp xúc với chúng bằng những hình ảnh trực quan như trong môi trường thực (hình tư liệu, bản đồ, những đoạn phim tư liệu...). Một trong những lĩnh vực tiên phong trong ứng dụng công nghệ thực tại ảo tại Việt Nam là lĩnh vực y khoa. Trước đây, khi chưa có công nghệ mới này, việc truyền tải thông tin và các bài học thực hành của các sinh viên y khoa gặp nhiều khó khăn và rủi ro khi làm việc với các thiết bị y tế, mẫu phẩm, hoặc nguồn bệnh. Nhưng với việc áp dụng không gian ảo, sinh viên có thể trải nghiệm và thực hành trên mô hình 3D mô phỏng theo tỷ lệ chuẩn và tuyệt đối an toàn trong quá trình thao tác. Trường Đại học Duy Tân đã xây dựng các hệ thống mô phỏng 3D phục vụ giảng dạy và đào tạo chuyên ngành y học, như: hệ thống xương, hệ cơ, tuần hoàn máu trong cơ thể người. Việc ứng dụng dữ liệu hình ảnh 3D về các bộ phận cơ thể người sẽ cho phép các sinh viên có thể tìm hiểu về các thành phần và nguyên lý hoạt động của cơ thể một cách trực quan và hiệu quả hơn rất nhiều so với việc quan sát trên các hình ảnh tĩnh trước đây. Các hình ảnh 3D không chỉ giúp cho sinh viên quan sát vật thể ở mọi góc độ mà nó có thể được thể hiện dưới dạng đồ họa động. Ví dụ như hình ảnh quả tim đang đập, sự hoạt động của hệ thống tuần hoàn máu trong cơ thể, hay như sự hình thành phát triển của các loại bệnh trong cơ thể người. Tất cả những sự mô phỏng này đóng vai trò rất quan trọng trong việc tiếp thu kiến thức của người học một cách hiệu quả.

Trong nghiên cứu về sức mạnh của ngôn ngữ hình ảnh trong đào tạo trực tuyến của Karla Gutierrez cũng chỉ ra rằng, 65% nhận thức của con người có được là bắt nguồn từ ngôn ngữ hình ảnh, hình ảnh chính là chìa khóa kết nối kiến thức⁽⁴⁾. Trong một lĩnh vực phức tạp như y khoa thì vai trò của ngôn ngữ hình ảnh lại càng rất quan trọng, nó mô phỏng lại sự hình thành, biến đổi, hoạt động trong cơ thể người cũng như tìm hiểu được các bệnh lý để đưa ra được các phương pháp điều trị phù hợp.

VR trong lĩnh vực giáo dục, đào tạo khối kỹ thuật cũng được ứng dụng giúp nâng cao khả năng thực hành kiến thức và giải quyết các vấn đề một cách trực quan và hiệu quả⁽⁵⁾. Những sản phẩm mô phỏng được áp dụng trong việc giảng dạy các môn khoa học như giáo dục quốc phòng, quân sự, cụ thể là giới thiệu cấu trúc, cơ chế hoạt động của các loại vũ khí bộ binh thông thường bằng các sản phẩm đồ họa 3D⁽⁶⁾. Đặc điểm của các sản phẩm này là mô phỏng tương đối chính xác các chi tiết vũ khí trang bị, các hoạt động của các bộ phận cơ khí không quan sát được, các hiện tượng nảy sinh trong quá trình hoạt động của súng, đạn hoặc cơ sở lý thuyết của bài học trên cơ sở đồ họa mô phỏng không gian 3D.

Cùng với việc mô tả các hoạt động vật lý trong trang thiết bị, công nghệ thực tại ảo cho phép mô tả những tác động ảnh hưởng của môi trường, của người sử dụng thiết bị đến kết quả đạt được. Hệ thống phần mềm mô phỏng các thí nghiệm bằng hình ảnh minh họa sống động, giúp cho người học dễ nhận biết, dễ tiếp thu và tạo sự hứng thú với môn học.

Công nghệ thực tại ảo hiện nay đang có xu hướng phát triển và ứng dụng mạnh mẽ trong tất cả các lĩnh vực của đời sống xã hội. Do đó, việc ứng dụng công nghệ thực tại ảo vào giáo dục, đào tạo đang ngày càng trở nên cấp thiết. Nếu chúng ta biết khai thác tốt và ứng dụng hiệu quả công nghệ thực tại ảo vào việc thiết kế quá trình giáo dục, đào tạo thì việc giảng dạy của giảng viên và tiếp thu kiến thức của người học sẽ trở nên dễ dàng, sinh động. Tuy nhiên, để đạt hiệu quả cao, cần có sự vận dụng sáng tạo, linh hoạt, phù hợp, căn cứ trên điều kiện thực tế của từng lĩnh vực, từng trường học, năng lực tiếp thu của người học, khả năng sử dụng phương tiện dạy học hiện đại của giáo viên, đặc thù từng môn học...

____________________

Bài đăng trên Tạp chí Lý luận chính trị số 10-2016

(1) Andrew Johnson and Jason Leigh, Bryan Carter, Jim Sosnoski and Steve Jones: VirtualHarlem. http://www.academia.edu.

(2) https://unimersiv.com.

(3) https://www.labster.com.

(4) Karla Gutierrez: Studies Confirm the Power of Visuals in eLearning.http://info.shiftelearning.com.

(5) Thủy thủ ra khơi bằng công nghệ mô phỏng, http://simulation.vn.

(6) Hệ thống mô phỏng huấn luyện chiến thuật phân đội Tank - Thiết giáp, http://www.simulation.vn.

ThS Trần Quốc Trung

Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông