Từ công nghệ kỹ thuật số đến đào tạo KTS ở Việt Nam

   Nước ta đang bước vào giai đoạn công nghiệp 4.0. Công nghệ kỹ thuật số (CNKTS) đã ảnh hưởng, tác động đến mọi lĩnh vực trong đời sống xã hội nói chung và kiến trúc nói riêng. Trên thế giới, việc khai thác, ứng dụng CNKTS trong đào tạo KTS đã được nghiên cứu, thực hiện từ lâu. Tuy nhiên ở nước ta hiện nay, việc ứng dụng CNKTS trong đào tạo KTS mới trong giai đoạn bắt đầu. Do vậy, cần có những nghiên cứu để đổi mới phương pháp, chương trình đào tạo nhằm đáp ứng yêu cầu của xã hội và hội nhập quốc tế.

 

​

Khái niệm về Công nghệ kỹ thuật số (Digital technology)

   Công nghệ kỹ thuật số (hay còn gọi là Công nghệ số – CNS) là nhánh kiến thức khoa học hoặc kỹ thuật liên quan đến việc tạo ra và sử dụng thực tế các thiết bị, phương pháp, hệ thống kỹ thuật số hoặc máy tính… CNS là nền tảng của Công nghiệp 4.0, với xu hướng tự động hóa và trao đổi dữ liệu trong công nghệ sản xuất. Bản chất của Cách mạng công nghiệp 4.0 là dựa trên CNS và tích hợp tất cả các công nghệ thông minh để tối ưu hóa quy trình, phương thức sản xuất, tạo ra những nhà máy thông minh với hệ thống máy móc tự kết nối với nhau, tự tổ chức và quản lý. Đây còn được gọi là cuộc cách mạng số, là sự hình thành của thế giới số, vốn dĩ tồn tại song song với thế giới vật lý. Sự kết nối giữa thế giới vật lý và thế giới số tạo ra những tác động “mang tính cách mạng” trên mọi mặt của đời sống kinh tế, chính trị, văn hóa và xã hội của loài người. Những công nghệ có tác động lớn nhất là công nghệ in 3D, công nghệ sinh học, công nghệ vật liệu mới, công nghệ tự động hóa, người máy… và bao gồm các hệ thống không gian mạng, internet vạn vật và điện toán đám mây. Những yếu tố cốt lõi của CNS chính là trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence-AI), vạn vật kết nối (Internet of Things IoT) và dữ liệu lớn (Big Data).

Công nghệ kỹ thuật số với kiến trúc

   Cuộc cách mạng CNKTS đã và đang làm thay đổi thói quen, cách sống, cách sinh hoạt của mọi người dân trong xã hội. Những thay đổi đó đã dẫn đến sự thay đổi đáng kể trong lĩnh vực kiến trúc. Khi nhu cầu xã hội thay đổi cũng là lúc các công trình kiến trúc có chức năng mới ra đời như: Các thư viện số đang thay cho thư viện giấy, bảo tàng nghệ thuật 3D thay thế cho bảo tàng truyền thống,… Có thể nói, CNKTS đã góp phần tạo ra nhiều thể loại công trình kiến trúc mới về chức năng, quy mô cũng như hình thức.

   CNKTS cũng đã góp phần hình thành các xu hướng kiến trúc mới: Kiến trúc tham số. Thiết kế tham số với mô hình hóa hoàn toàn trên máy tính đã làm chiến lược thiết kế của KTS thay đổi. Quá trình sơ phác, tìm ý tưởng (sketch) hầu như chỉ làm việc trên một công cụ 3D riêng biệt hơn là vẽ tay, mọi đối tượng đều được “Module” hay “Pattern” hóa nhằm để tái sử dụng và chia sẻ ý tưởng thiết kế. Số hóa ngày nay không chỉ giúp nâng cao hiệu quả hoạt động của giới kiến trúc mà làm thay đổi một cách căn bản mô hình sản xuất, thiết kế kiến trúc.

   Trong thời kỳ CNKTS, các thành phần mới trong kiến trúc đã được bổ sung thêm “hệ thần kinh” để giúp tối ưu hóa việc sử dụng các chức năng, thẩm mỹ và ý nghĩa của công trình. Trước đây, kiến trúc gồm các thành phần Chức năng, Hình thái và Ý nghĩa, giờ kiến trúc cần thêm 1 thuộc tính nữa là thông minh (hệ thần kinh) để tương tác với người sử dụng và với môi trường xây dựng xung quanh. Bản thân các trang thiết bị (Hệ thống vận hành công trình) như giao thông, điện nước, chiếu sáng cũng đã được thay đổi thành các hệ thống thông minh (giao thông thông minh, chiếu sáng thông minh…). Sản phẩm của Công nghệ số là các căn hộ thông minh (Smart Home), tòa nhà thông minh (Smart Bulding), thành phố thông minh (Smart City), Nhà máy thông minh (Smart Factory)… mà chúng ta đang hướng tới. Sự phát triển ngoạn mục của CNKTS cũng đã góp phần tạo ra các công trình tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường cũng như phát triển bền vững. Các phần mềm mô phỏng có thể định lượng được chính xác hiệu quả hay tác động của các giải pháp thiết kế và đóng vai trò quan trọng trong thiết kế, thi công, vận hành công trình.

   Thực hành thiết kế kiến trúc ngày càng chịu tác động mạnh mẽ bởi CNKTS. Chúng không chỉ thay đổi nội hàm sản phẩm mà còn thay đổi cách KTS làm việc, thiết kế. Điều này không thể xảy ra nếu không có sự thay đổi căn bản trong triết lý thiết kế bắt đầu bằng việc gia tăng sử dụng phương tiện CNKTS để phát triển thiết kế và xây dựng công trình thay vì tạo dựng hình ảnh phối cảnh chỉ mang tính đại diện. Như Kolarevic (2003) đã lưu ý “Việc sử dụng phần mềm mô hình kỹ thuật số (3D) và hoạt hình (4D) đã mở ra những giới hạn mới về khám phá trong kiến trúc, trong đó các hình thức được tạo bằng kỹ thuật số không được thiết kế theo cách thông thường”. KTS Frank Gehry đã sử dụng phần mềm máy tính để thiết kế xây dựng công trình kiến trúc. Phương tiện kỹ thuật số làm cho kiến trúc biến những hình dạng bất thường trở thành hiện thực.

   Rõ ràng, CNKTS đã tác động mạnh mẽ và làm thay đổi kiến trúc nói chung và quy trình thiết kế kiến trúc nói riêng, từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến cả phương thức và quy trình đào tạo KTS. Điều đó đòi hỏi phải có sự thay đổi lớn trong việc đào tạo KTS để phù hợp với thời đại.

 

​

Ứng dụng công nghệ kỹ thuật số trong đào tạo kts ở nước ta

   Hiện nay, việc ứng dụng CNKTS trong mô hình giảng dạy và đào tạo KTS ở nước ta còn rất hạn chế và vẫn chưa được áp dụng rộng rãi vì nó không hề đơn giản. Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố khách quan và chủ quan: Bị giới hạn trong nhiều khuôn khổ về cơ chế quản lý, tài chính, nguồn nhân lực, khung chương trình, sự định hình phong cách giảng dạy truyền thống.

   Các cơ sở đào tạo mới chỉ giảng dạy công nghệ tin học kiến trúc chủ yếu ở hai phần – lý thuyết cơ bản về CAD kiến trúc và các phần mềm hỗ trợ vẽ, hỗ trợ phác họa thiết kế kiến trúc. Ứng dụng CNKTS mới được sử dụng chủ yếu theo cách để thể hiện, diễn họa đồ án kiến trúc với các bản vẽ kiến trúc 2D, mô hình kết xuất và xử lý hình ảnh kiến trúc 3D. Việc ứng dụng CNKTS trong giảng dạy vẫn chưa được đồng bộ hóa giữa máy tính hỗ trợ thiết kế và chương trình thiết kế kiến trúc, thiếu tương tác, phối hợp với các phần mềm tính toán về kết cấu và môi trường khác. Hoạt động như vậy sẽ rất khó khăn cho sự phối hợp và khai thác công nghệ kỹ thuật số.

   Hầu hết các cơ sở đào tạo chưa xây dựng chương trình đào tạo phục vụ quy trình thiết kế trên cơ sở mô hình thông tin xây dựng (Building Information Modeling – BIM). Các trường hiện nay chưa có chương trình, giáo trình đào tạo gắn kết với chương trình thiết kế kiến trúc trên cơ sở áp dụng BIM, điều đó sẽ khó cho sinh viên kiến trúc khi ra trường có thể hội nhập và thực hiện công việc thiết kế ngay được.

   Đổi mới mục tiêu đào tạo để thích nghi với chiến lược phát triển của xã hội và yêu cầu hội nhập là tất yếu. Để cụ thể hoá các chiến lược toàn cầu và đón làn sóng CMCN 4.0, việc khai thác, ứng dụng CNKTS trong đào tạo KTS phải được quan tâm, đổi mới. Chương trình đào tạo cũng cần đổi mới để đào tạo ra KTS làm chủ về công nghệ, gắn kết với công nghệ số. Cần điều chỉnh chương trình đào tạo cho phù hợp. Chương trình đào tạo về CNKTS nên xoay quanh các vấn đề: Sự phát triển của kiến trúc trong thời kỳ CNKTS; hỗ trợ máy tính về môi trường kiến trúc, hình dạng, không gian và đặc điểm vật lý; trải nghiệm, kiểm chứng trên công trình kiến trúc trên cơ sở các phần mềm ứng dụng, mô phỏng.

   Trước hết, đào tạo KTS phải gắn với nhu cầu của thị trường. Đào tạo theo mô hình hình CDIO (Conceive – Design – Implement – Operatte, Hình thành ý tưởng – Thiết kế – Triển khai thực hiện – Vận hành) là mô hình cải tiến chương trình đào tạo giúp thu hẹp khoảng cách giữa cơ sở đào tạo và thị trường lao động. Đề xướng cải cách giáo dục để người học có được sự phát triển toàn diện các kiến thức, kỹ năng cá nhân, nghề nghiệp và nhanh chóng thích ứng với môi trường làm việc chuyên nghiệp.

   Xây dựng chương trình đào tạo thiết kế kiến trúc có áp dụng mô hình thông tin xây dựng (BIM), qua đó đào tạo SV theo hướng hội nhập và phù hợp với yêu cầu của xã hội. Thông qua việc áp dụng BIM trong thiết kế đồ án, SV sẽ thuận lợi trong việc phân tích mức độ sử dụng năng lượng của các phương án thiết kế, qua các công cụ hỗ trợ, góp phần hướng thiết kế bền vững với môi trường. Áp dụng BIM trong thiết kế kiến trúc cũng giúp việc sử dụng dữ liệu, lưu trữ và trao đổi dựa trên công nghệ điện toán đám mây, qua đó giúp cho việc phối hợp, hợp tác thiết kế, chuyển giao sản phẩm và lưu trữ thuận tiện hơn.

   Hiện nay, công nghệ mô phỏng không gian thực tế ảo, nhân tố quan trọng trong cuộc cách mạng CNKTS đã và đang phát triển. Đó là nền tảng cơ bản làm thay đổi việc giảng dạy, nghiên cứu khoa học cũng như các quy trình sản xuất thiết kế kiến trúc và xây dựng công trình. Trước thực tiễn đó, việc áp dụng công nghệ thực tế ảo vào trong quy trình giảng dạy là hết sức cần thiết, nhất là đối với ngành đào tạo KTS. Do vậy các trường cần đầu tư cơ sở vật chất để xây dựng các xưởng giảng dạy và thực hành thiết kế kiến trúc với hệ mô phỏng thực tế không gian ảo. Các cơ sở đào tạo cũng cần phải đầu tư xây dựng các phòng thí nghiệm khí hậu và năng lượng cũng như các phần mềm mô phỏng. Các phần mềm mô phỏng và các phòng thí nghiệm này đóng sẽ vai trò quan trong việc nghiên cứu, giảng dạy và thiết kế các công trình xanh, tiết kiệm (hiệu quả) năng lượng cũng như kiến trúc bền vững cho sinh viên.

   Liên kết đào tạo với các doanh nghiệp, viện nghiên cứu và hợp tác quốc tế cũng là một hướng đi quan trọng cần đạt được. Đây chính là yếu tố then chốt để kết nối trong thời kỳ CNKTS nhằm đáp ứng các yêu cầu đối với nguồn nhân lực của xã hội. Điều này đòi hỏi các cơ sở đào tạo KTS phải xây dựng hoàn chỉnh và đồng bộ quy trình đào tạo trên cơ sở mục tiêu và chuẩn đầu ra. Mặt khác, việc liên kết đào tạo với các doanh nghiệp, viện nghiên cứu, hợp tác quốc tế cũng là cơ hội để chia sẻ, khai thác công nghệ, sử dụng tài nguyên và cơ sở vật chất, trang thiết bị kỹ thuật tiên tiến, hiện đại.

 

​

Kết luận

   Mặc dù CNKTS mới được áp dụng trong thiết kế kiến trúc trong thời gian ngắn, nhưng sự tác động và chi phối của nó tới lĩnh vực kiến trúc nói chung và đào tạo KTS nói riêng đang ngày càng trở nên rõ nét. Từ những bản vẽ thiết kế ý tưởng và bản vẽ kỹ thuật ở giai đoạn đầu đến mô hình 3D và xử lý hình ảnh đến hoạt hình tới thực tế ảo (virtual reality VR) và thiết lập mô hình thông tin xây dựng (BIM) cho thấy CNKTS không làm suy yếu mà còn trợ giúp tích cực cho các hoạt động sáng tạo của KTS.

   Đào tạo kiến trúc ở nước ta đang trải qua giai đoạn khó khăn trong một thị trường chuyên nghiệp giàu tính cạnh tranh. Việc phổ cập hóa đào tạo kiến trúc, sự đa dạng ngày càng tăng của nhiều ngành học mới và sự phát triển nhanh chóng của CNKTS là những lý do chính đòi hỏi phải có sự thay đổi trong chiến lược và triết lý trong đào tạo. Để công việc đào tạo KTS trở nên toàn diện và bền vững hơn, đáp ứng nhu cầu của xã hội trong thời đại công nghiệp 4.0, các trường đào tạo kiến trúc cần gắn đào tạo với CNKTS, qua đó cải tiến chương trình giảng dạy, cải tạo và nâng cấp cơ sở hạ tầng công nghệ, và tăng cường quan hệ hợp tác Quốc tế.

TS.KTS Vũ Đức Hoàng
Phó trưởng Bộ môn Công nghệ Kiến trúc
Khoa Kiến trúc – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội