Kiểm soát con robot khổng lồ internet


Với Internet của vạn vật, chúng ta đang tạo ra một con robot có kích cỡ bằng cả thế giới. Nhưng làm sao để có thể kiểm soát nó?


Ransomware – một phần mềm độc hại được các hacker cài vào máy tính của nạn nhân, mã hóa dữ liệu của họ để tống tiền.

Ngày 21/10/2016 có ai đó sử dụng đầu ghi hình kĩ thuật số (DVR) của bạn, hoặc ít nhất là một DVR giống của bạn cùng hàng triệu webcam, bộ định tuyến (router) và những thiết bị nối mạng ít bảo mật khác, phát động cuộc tấn công tạo ra phản ứng dây chuyền, khiến cả Twitter, Reddit, Netflix và rất nhiều trang mạng khác bị đánh sập. Hẳn là bạn không bao giờ nghĩ chiếc DVR của mình lại có sức mạnh đáng sợ đến vậy, nhưng đó là sự thực

Sự trỗi dậy của con robot khổng lồ

Ngày nay, con người đã không còn sở hữu các đồ vật tích hợp máy tính, mà ngược lại chúng ta đang có những chiếc máy tính có những đồ vật gắn theo nó. Chiếc máy ATM thực chất là một chiếc máy tính có chứa tiền ở trong đó. Chiếc xe ô tô của bạn không còn là một thiết bị cơ khí với vài chiếc máy tính đặt ở trong mà nó là một chiếc máy tính với bốn bánh xe và một động cơ. Chính xác hơn, nó là một hệ thống được tạo nên bởi 100 chiếc máy tính cùng với bốn bánh xe và một động cơ. Và, đương nhiên, chiếc điện thoại của bạn đã hoàn toàn trở thành một chiếc máy tính thông dụng vào năm 2007, khi Iphone ra mắt lần đầu tiên. Mạng internet cũng không đơn thuần chỉ là các trang web mà chúng ta truy cập, mà đó là toàn bộ thế giới chúng ta sống được vi tính hóa, hòa mạng, liên kết nối. Đó chính là tương lai mà chúng ta vẫn hay gọi bằng cái tên Internet của vạn vật (Internet of Things – IoT).   

Nói một cách khái quát, IoT có ba phần: Thứ nhất là các cảm biến thu thập dữ liệu về chúng ta và môi trường mà chúng ta đang sống như: nhiệt kế thông minh, cảm biến gắn trên đường xá và cao tốc, những chiếc smartphone thông dụng với cảm biến chuyển động và định vị GPS; Thứ hai là “những thứ thông minh” giúp chúng ta phân tích ý nghĩa của những dữ liệu này và cho biết nên làm gì với chúng, như bộ vi xử lý máy tính của các thiết bị và trên các đám mây điện toán hay các bộ nhớ lưu trữ tất cả các thông tin; và Thứ ba là các bộ phận chấp hành – trực tiếp ảnh hưởng lên môi trường của chúng ta. Mục đích của nhiệt kế thông minh không phải là để ghi lại nhiệt độ mà là để điều khiển lò sưởi hay điều hòa nhiệt độ. Những chiếc xe tự lái thu thập thông tin về đường xá và môi trường để có thể đi đến đích an toàn.    

Hãy nghĩ những cảm biến giống như mắt và tai của internet, các bộ phận chấp hành là tay và chân, còn những những thứ trung gian như bộ xử lý thì đóng vai trò não bộ. Như vậy, chúng ta đang xây dựng một mạng internet có thể nhận biết, suy nghĩ và hành động – chính là định nghĩa kinh điển về robot. Nói cách khác, chúng ta đang tạo ra một con robot có kích cỡ bằng cả thế giới mà không hề biết.

Cụm từ Internet vạn vật cũng chưa đủ để mô tả con robot này. Nó là sự kết hợp của nhiều xu thế máy tính có tuổi đời vài thập kỉ qua: điện toán di động, điện toán đám mây, máy tính có năng lượng vĩnh cửu, dữ liệu thông tin cá nhân khổng lồ. IoT – hay chính xác hơn các hệ thống vật lý – số, tự động hóa và trí tuệ nhân tạo. Mặc dù vẫn chưa được thông minh lắm, nhưng IoT đang tiến hóa từng ngày để trở nên mạnh mẽ với nhiều khả năng hơn, thông qua những kết nối mà chúng ta đang xây dựng. Nó cũng đang trở nên cực kì nguy hiểm.

Yêu cầu về bảo mật luôn là vấn đề song hành kể từ khi máy tính xuất hiện. Và mặc dù bí mật không nằm trong thiết kế ban đầu của internet, song lại là điều mà chúng ta luôn cố gắng để đạt tới.

Bảo mật điện toán truyền thống thường được phân chia theo ba thuộc tính quan trọng sau đây: tính bí mật, tính toàn vẹn và sẵn sàng của dữ liệu. Hiện nay, phần lớn các mối quan ngại thường tập trung vào tính bảo mật. Chúng ta thường lo lắng về dữ liệu của mình và ai có quyền truy cập vào đó – đó là thế giới của sự riêng tư và sự giám sát, của ăn cắp và lạm dụng dữ liệu. Tuy nhiên, còn rất nhiều mối đe dọa dưới các hình thức khác. Như những nguy cơ về tính sẵn sàng: virus máy tính xóa bỏ dữ liệu, hay các ransomware mã hóa dữ liệu rồi yêu cầu chúng ta thanh toán bằng tài khoản ngân hàng. Hay các mối đe dọa về tính toàn vẹn như việc hacker thao túng danh mục nhập liệu của chúng ta cho những mục đích khác, từ thay đổi điểm số trên lớp đến số dư tài khoản ngân hàng. Rất nhiều trong số các mối đe dọa này là có hại. Chẳng hạn, nhiều bệnh viện đã phải chịu phí tổn hàng chục ngàn USD vì tội phạm mạng sử dụng ransomware mã hóa những tệp tin y tế quan trọng; hay như JPMorgan Chase phải chi nửa tỷ USD mỗi năm cho an ninh mạng.

Hiện nay, những đe dọa liên quan đến tính toàn vẹn và tính sẵn sàng đang trở nên ngày càng phong phú và nghiêm trọng hơn so với những nguy cơ về tính bí mật. Một khi máy tính bắt đầu có ảnh hưởng trực tiếp về mặt vật chất đối với thế giới, nó thực sự kéo theo những rủi ro liên quan đến đời sống lẫn tài sản của chúng ta. Có sự khác biệt căn bản giữa sự cố máy tính khiến bạn làm mất dữ liệu thống kê với trục trặc của thiết bị điều hòa nhịp tim khiến bạn đánh đổi bằng cả mạng sống. Điều này hoàn toàn không hề bị cường điệu hóa khi gần đây, các nhà nghiên cứu bảo mật phát hiện thấy những lỗ hổng nghiêm trọng trong thiết bị cấy ghép tim tại Bệnh viện St Jude Medical. Nếu chúng ta cho Internet tay và chân thì nó sẽ có khả năng đấm đá.

Không có cách nào vá lỗi

Do đó, có rất nhiều yêu cầu khác nhau liên quan đến bảo mật, và hậu quả của những sai sót có thể dừng lại ở hoạt động giám sát trái phép, cho tới hành vi tống tiền bằng các ransomware, cho đến sự chết chóc hàng loạt.

Cho đến nay, các máy tính và điện thoại thông minh của chúng ta phần nào vẫn duy trì được sự an toàn là do các công ty như Microsoft, AppleGoogle đã đầu tư rất nhiều thời gian và nguồn lực cho việc kiểm thử các đoạn mã trước khi phát hành sản phẩm và kịp thời vá lỗi khi có lỗ hổng được phát hiện. Những công ty như vậy có khả năng hỗ trợ cho một đội ngũ lớn và chuyên tâm như vậy nhờ khoản lợi nhuận khổng lồ kiếm được từ hoạt động kinh doanh, và một phần là để sản phẩm của họ trở nên cạnh tranh về độ an toàn. Không may, mô thức này đã không thể đúng với các hệ thống nhúng như máy camera DVR hay bộ router trong gia đình, vì chúng thường được bán với mức lợi nhuận thấp hơn nhiều và do bên thứ ba gia công xây dựng – những công ty này, đơn giản là không đủ chuyên môn để làm cho chúng an toàn.

Tại một Hội nghị gần đây của các hacker, một chuyên gia an ninh mạng đã phân tích lỗ hổng trên 30 loại router gia đình và có thể xâm nhập tới một nửa trong số đó, bao gồm cả những thương hiệu nổi tiếng, phổ biến nhất. Hay những vụ tấn công từ chối dịch vụ (DdoS) đã khiến cho nhiều trang web nổi tiếng như RedditTwitter bị gián đoạn truy cập hồi tháng 10/2016, vốn được kích hoạt bởi các lỗ hổng trên webcam và máy quay DVR. Trong tháng 8/2017, hai chuyên gia bảo mật cũng đã trình diễn phương pháp tấn công ransomware vào một nhiệt kế thông minh.

Điều tồi tệ hơn là hầu hết các thiết bị này đều không có cách nào để vá lỗi. Những công ty như Microsoft và Apple liên tục phát hành các bản vá bảo mật cho máy tính cá nhân của bạn, hay việc vá lỗi một số router gia đình cũng là điều khả thi về mặt kỹ thuật, nhưng lại theo những cách phức tạp mà chỉ các chuyên gia mới thực hiện nổi. Và nhiều khi, cách duy nhất để cập nhật phần sụn (giao thoa giữa phần cứng và phần mềm) trong các máy quay DVR bị hack, đó là hãy vứt bỏ và mua một cái mới.

Chúng ta không thể trao quyền cho những lập trình viên và các công ty thuê họ có quyền viết nên không gian mạng theo cách họ muốn. Những quyết định mang tính đạo đức, chính trị theo một cách nào đó, cần phải được đưa ra bởi tất cả mọi người.


Thị trường không thể sửa những lỗi này bởi thực sự cả người mua lẫn người bán đều không quan tâm. Người sở hữu webcam hay DVR thường chẳng mấy quan tâm khi họ bị lợi dụng cho các cuộc tấn công từ chối dịch vụ (DDoS). Các thiết bị tương đối rẻ tiền, vẫn hoạt động tốt, và họ cũng chẳng biết ai là nạn nhân của những vụ tấn công đó. Người bán càng không bận tâm, đơn giản họ chỉ muốn bán các phiên bản mới hơn, tốt hơn, còn người mua chỉ cần hỏi giá cả và tính năng. Thị trường không thể tự giải quyết được điều này, sự mất an toàn thông tin này được các nhà kinh tế gọi là ảnh hưởng ngoại lai: quyết định mua hoặc bán của một người sẽ tạo ra hiệu ứng ảnh hưởng đến những người khác. Nó giống như một kiểu ô nhiễm vô hình.      

Ba giải pháp chính sách

Trong khi những chi tiết về bất cứ hệ thống an ninh máy tính nào đều mang tính kĩ thuật, thì mang công nghệ ứng dụng rộng rãi vào thực tế lại là vấn đề của luật pháp, kinh tế, tâm lý học và xã hội học. Xây dựng các chính sách đúng đắn cũng quan trọng không kém gì xây dựng công nghệ chính xác bởi vì, để đảm bảo an ninh mạng, luật pháp và công nghệ phải liên kết chặt chẽ với nhau. Đó có lẽ là bài học quan trọng nhất mà vụ phanh phui NSA của Edward Snowden đem lại. Chúng ta từng biết rằng công nghệ có thể hạ bệ luật pháp. Còn Snowden thì chứng minh rằng luật pháp có thể khiến công nghệ làm tay sai cho mình.

Bất kì sự thay đổi chính sách nào để đảm bảo an ninh cho con robot có kích cỡ cả trái đất này đều đồng nghĩa với sự kiểm soát khá lớn của chính phủ. Tôi biết đó là một hình dung tội lỗi trong thế giới ngày nay nhưng tôi không thể tìm thấy một phương án nào khả dĩ hơn. Đó sẽ là một thách thức to lớn đối với internet, khi bản chất tự do là một trong những điều tuyệt vời nhất của nó, là nhân tố thúc đẩy những đổi mới sáng tạo mang tầm ảnh hưởng toàn cầu của nó. Nhưng tôi không biết câu chuyện này liệu còn tiếp diễn khi internet có thể tác động đến thế giới một cách trực tiếp, bằng vũ lực.

Tôi không nghĩ rằng bất cứ ai trong chúng ta có thể dự đoán được một chính sách toàn diện để đảm bảo an toàn cho thế giới, nhưng đây là một vài cách. Chúng ta cần chính phủ đảm bảo rằng các doanh nghiệp phải tuân thủ những thực hành về an ninh: từ kiểm thử, vá lỗi, các mặc định về an ninh – và cần phải có chế tài nếu như những công ty này không làm được những điều đó. Chúng ta cần chính phủ đưa ra những chính sách bảo vệ dữ liệu cá nhân chặt chẽ và giới hạn việc thu thập và sử dụng dữ liệu. Chúng ta cần bảo đảm rằng những nghiên cứu có trách nhiệm về bảo mật là hợp pháp và được đầu tư đúng đắn. Chúng ta cần thi hành sự minh bạch trong thiết kế, ký thác code các chương trình của công ty cho chính phủ khi nó phá sản và sự tương hợp giữa các thiết bị của những hãng sản xuất khác nhau, để đảo ngược hiệu ứng độc quyền trong những công nghệ liên kết nối. Mọi cá nhân đều có quyền giữ dữ liệu của riêng mình. Và mọi thiết bị có khả năng kết nối internet vẫn còn giữ lại được một số chức năng tối thiểu khi bị ngắt kết nối mạng.


“Chúng ta đang xây dựng một con robot có kích cỡ bằng cả thế giới, biết cảm nhận, suy nghĩ và hành động” – Bruce Schneier.

Dĩ nhiên sẽ có những vấn đề: Thiếu chuyên gia về những vấn đề này trong chính phủ, Thiếu ý chí trong cơ quan nhà nước để làm những công việc hành chính nặng nhọc. Còn giới công nghiệp đang lo lắng về bất cứ sự quan liêu nào phát sinh thêm. Nhưng chính phủ là một thực thể mà chúng ta trông đợi phải giải quyết vấn đề như thế này. Chính phủ có sự bao quát, có thể điều phối trên quy mô rộng và có thể cân bằng lợi ích giữa các bên để xác định và giải quyết vấn đề. Trong mọi trường hợp, Chính phủ phải có trách nhiệm tham dự. Chúng ta phải đối mặt với rủi ro quá lớn và cái giá phải trả cũng quá cao. Bản thân chính phủ hiện cũng đã kiểm soát các hệ thống vật lý ẩn chứa nhiều rủi ro như xe hơi và các thiết bị y tế.

Chúng ta cũng nên bắt đầu ngắt kết nối các hệ thống. Nếu chúng ta không thể đảm bảo cho những hệ thống phức tạp đạt mức an ninh cần thiết để nó có thể vận hành tốt trên thực tế, thì chúng ta không nên xây dựng một thế giới mà mọi thứ đều được vi tính hóa và liên kết.

Đây là những mô hình khác của internet. Chúng ta chỉ khuyến khích việc giao tiếp trong phạm vi địa phương. Chúng ta có thể đưa ra những giới hạn về thu thập và lưu trữ dữ liệu. Chúng ta có thể chủ động khóa các thiết bị, đảo ngược xu hướng biến tất cả mọi thứ thành một chiếc máy tính đa dụng. Và, điều quan trọng nhất, chúng ta có thể hướng tới những hệ thống ít tập trung hơn và phân tán hơn, giống như cách chúng ta hình dung ban đầu về internet.

Tôi đoán rằng chúng ta sẽ sớm đạt tới đỉnh điểm của sự vi tính hóa và kết nối, và rốt cục chúng ta sẽ phải đưa ra những quyết định nghiêm túc về việc chúng ta kết nối mọi thứ vì cái gì và như thế nào. Nhưng giờ đây, chúng ta vẫn còn đang ở trong giai đoạn trăng mật. Chính phủ và các tập đoàn vẫn đang chìm trong cơn say của dữ liệu, và cuộc chạy đua kết nối mọi thứ được khởi sinh từ khao khát quyền lực và thị phần. Một tài liệu được tung ra bởi Edward Snowden có chứa khẩu hiệu của NSA: “Thu thập tất cả”. Một khẩu hiệu tương tự để mô tả internet ngày nay có lẽ là: “Kết nối tất cả”.

Nó sẽ là những quyết định chính sách chủ đích đặt sự an toàn và lợi ích của xã hội lên trên lợi ích của các tập đoàn và khối công nghiệp; ưu tiên an ninh hệ thống của chúng ta lên trên những đòi hỏi của các đơn vị tình báo. Đó là một chính sách khó nuốt với nhiều người nhưng sự an toàn của chúng ta phụ thuộc vào nó.

Đề xuất cuối cùng của tôi: Chúng ta cần nhiều hơn những chuyên gia công nghệ hoạt động vì cộng đồng. Thực hành an ninh IoT đúng đắn phụ thuộc vào sự kết hợp của khu vực công nghệ và khu vực nhà nước, và quan trọng hơn, mỗi bên cần có những chuyên gia từng làm việc cho cả hai phía. Chúng ta cần những nhà công nghệ tham gia vào việc xây dựng chính sách và cần những nhà làm chính sách quan tâm đến công nghệ; Cần tạo ra những cơ hội nghề nghiệp cho những nhà công nghệ vì cộng đồng tương tự như cơ chế sẵn có đang được áp dụng để tạo ra những luật sư công ích; Cũng cần các khóa học, cần các chương trình cấp bằng ở đại học, cho những người hứng thú với những nghề nghiệp trong lĩnh vực công nghệ phục vụ cộng đồng, và cần những học bổng trong những tổ chức cần họ. Những công ty công nghệ cần cho phép nhân viên của mình làm những việc như vậy. Chúng ta cần một hệ sinh thái hỗ trợ những con người là cầu nối giữa công nghệ và luật pháp.

Cho đến bây giờ, chúng ta vẫn để internet tự thân vận động. Nhưng bây giờ, điều đó đã thay đổi, chúng ta không thể trao quyền cho những lập trình viên và các công ty thuê họ có quyền viết nên không gian mạng theo cách họ muốn. Những quyết định mang tính đạo đức, chính trị theo một cách nào đó, cần phải được đưa ra bởi tất cả mọi người. Chúng ta cần nhiệt thành kết nối mọi người, chúng ta đang hăng say kết nối máy móc. “Kết nối tất cả” phải được thay chuyển thành “kết nối con người”.

Hải Đăng – Hảo Linh lược dịch, Tiasang.com.vn
——–
* Bruce Schneier là chuyên gia công nghệ, hiện giữ cương vị CTO tại IBM, thành viên tại Trung tâm Beckman của Đại học Harvard và Hội đồng Tổ chức Electronic Frontier Foundation (EFF)


https://www.schneier.com/essays/archives/2017/01/click_here_to_kill_e.html
** Tít bài do tòa soạn đặt.

Robot và định hướng nghề nghiệp cho trẻ em trong tương lai


Làm và học về Robot cho trẻ em thế kỷ 21 ! – P1

Thế kỷ 21 là thế kỷ của công nghệ, của trí tuệ nhân tạo và rô bốt. Những năm 2000, chúng ta chứng kiến sự nở rộ của máy tính, những năm 2010 là thời kì phát triển của di động thông minh, năm 2050 được dự đoán sẽ là những năm thịnh hành của robot.

Chỉ trong 10-20 năm nữa 70-80% công việc hiện nay sẽ không còn sau mỗi chu kỳ mới của công nghệ. Trẻ em ngày nay sẽ phải tiếp cận và thích nghi với làn sóng công nghệ đó. Các bạn nhỏ sẽ phải học và tiếp cận công nghệ từ rất sớm; và cần sẵn sàng tư duy cho một thế giới có nhiều biến động về công nghệ và nghề nghiệp. Học và làm về robot, công nghệ từ sớm sẽ giúp trẻ tư duy tốt hơn về thế giới và sẽ trang bị cho mình những kiến thức hữu ích trong tương lai.

Kế tiếp sẽ là một loạt các bài viết để giúp các bậc phụ huynh cùng với con mình trải nghiệm và học những kiến thức này cùng nhau tại nhà. Các bạn nhỏ sẽ dần dần luyện cho mình kỹ năng tự học, tư duy, kiến thức về công nghệ từ lúc 4 tuổi tới 16 tuổi. Từ đó là cơ sở để tự định hướng cho bản thân về tương lai nghề nghiệp của mình. Đó có thể là lĩnh vực công nghệ, nghệ thuật hay tài chính. Nhưng trên hết những kiến thức được trải nghiệm sẽ giúp các bạn nhỏ sáng tạo hơn trong nghề nghiệp trong tương lai.

ở phần đầu tiên của bài viết, tác giả sẽ chia sẻ về cách tiếp cận công nghệ trong thời đại mới cho các bạn nhỏ từ 4-6 tuổi – độ tuổi sẽ thiên về chơi và thích thú những đồ nhiều màu sắc chuyển động. Đây là lứa tuổi mà các bạn rất nghịch và đang học được rất nhiều kiến thức mới. Tuy nhiên các bạn chưa biết đọc và biết viết nên các công cụ trong thời kỳ này cần rất trực quan và nhiều màu sắc giúp dễ nhớ và làm. Kiến thức có thể nắm được ở đây là các kỹ năng về hình khối, các kỹ năng về logic, bắt đầu làm quen và tương tác nhận nhiệm vụ phải làm.

Dưới đây là các sản phẩm các bậc phụ huynh có thể tham khảo sử dụng để chơi và học các kỹ năng này cùng con.

Robot sâu lập trình đường đi bằng khối lệnh

Trò chơi khá đơn giản, mỗi khúc của con sâu tương ứng với một lệnh tiến, trái, phải, kêu. Các bạn nhỏ cũng sẽ được phụ huynh đặt ngôi sao đỏ làm đích đến; sử dụng các khối sâu hợp lý để con sâu đến gần nhất đích do bố mẹ đặt ra. Trò chơi này phù hợp các bạn từ 4 tuổi và luyện kỹ năng logic, phân tích nhiệm vụ.

Robot chuột lập trình bằng nút bấm

Chú chuột có nhiệm vụ đi tìm miếng pho mát theo các bàn khác nhau. Bố mẹ sẽ tạo ra các sân chơi theo các thẻ của trò chơi. Các bạn nhỏ sẽ dùng các nút bấm để điều khiển chuột tiến, lùi, trái phải kêu theo từng bước để đến được đích. Các lệnh sẽ được nhớ dựa vào số lần các bạn ấn nút, các bạn có thể thử nhiều lần để đạt được nhiệm vụ. Trò chơi này các bạn sẽ luyện lại tư duy logic và làm quen các nhiệm vụ, các bạn từ 5 tuổi có thể chơi trò này. Trò này khá giống trò sâu nhưng yêu cầu các bạn phải tự nhớ tập lệnh và nhẩm trong đầu để ấn nút lưu vào con chuột.

Lập trình gấu ăn dâu tây

Trò chơi này dành cho các bạn nhỏ từ 4 tuổi trở lên. Trò chơi này sẽ dùng các khối vật lý (Các khối đi, nhảy, dừng) bên ngoài máy tính bảng để lập trình tung sao, các hướng, các số. Tùy theo vị trí của dâu tây trên màn hình, các bạn nhỏ sẽ chọn các khối sao cho phù hợp với đường đi của gấu. Khi thực hiện xong chuỗi lệnh cần ấn nút tam giác để con gấu chạy. Trò chơi rất cuốn hút bởi nhân vật hoạt hình trong iPad và các khối lệnh khác dễ, giúp luyện kỹ năng logic và phân tích nhiệm vụ để đưa ra chương trình. Trò chơi lập trình khá thú vị khi các khối lập trình vật lý ở bên ngoài, giúp các bạn nhỏ tăng cường vận động.

Đóng vai chủ tiệm pizza và học cách làm toán

Trò chơi này yêu cầu cần một bộ pizza và tiền ảo, và kính chiếu trên camera của ipad. Ngoài ra phải tải ứng dụng osmo pizza để chơi. Đầu tiên các bạn nhỏ sẽ phải phục vụ khách hàng đúng loại pizza khách muốn theo khẩu vị và số lượng khách yêu cầu. Sau đó khách sẽ trả tiền và chủ quán phải trả lại tiền thừa. Tùy trình độ các bạn nhỏ mà độ khó của phần trả lại tiền sẽ phức tạp hơn. Trò chơi giúp các bạn làm quen về tài chính, cuộc sống và các ứng dụng toán vào bán hàng.

Robot bóng biết đi Sphero – Nhân vật BB trong phim StarWar

Đây là một con robot khá thú vị, một quả bóng tự lăn được. Các bạn nhỏ có rất nhiều ứng dụng để chơi với quả bóng này ví dụ như dùng điện thoại điều khiển qua sóng bluetooth; dùng ứng dụng vẽ hình để robot chạy; dùng robot để chơi môn đánh golf, robot để học lập trình,… Đây là dòng robot phù hợp với trẻ em từ 4 tuổi để chơi và tập tư duy đơn giản cho đến bạn lớn hơn để học lập trình. Robot có một số phiên bản khác như Sphero StarWar như nhân vật BB trong phim khoa học viễn tưởng nối tiếng.

Tự làm xe đua từ bộ lắp ghép UMI

Các sản phẩm xe đua khác phần lớn các bạn nhỏ mua sẵn thì với bộ UMI C3, các bạn có thể tự sáng tạo cho minh một kiểu dáng xe mà bạn thích và điều khiển nó. Phiên bản này có thể nâng cấp tính năng lập trình với bộ mạch ABC Maker. Sản phẩm phù hợp với các bạn từ 5 tuổi để phát triển tư duy không gian lắp ghép. Từ 6 tuổi có thể kết hợp bộ lập trình sáng tạo để phát triển thêm các kỹ năng khác.

Các sản phẩm dành cho trẻ em từ 4-6 tuổi tại các nước như Mỹ, Nhật khá nhiều các dòng sản phẩm đồ chơi, kết hợp học tập. Từ những sản phẩm này cùng sự hỗ trợ của phụ huynh, các bạn nhỏ có khả năng phát triển những tư duy về logic, không gian và phân tích nhiệm vụ. Đó chính là nền tảng cơ bản để các em yêu thích và tìm hiểu công nghệ và robot trong tương lai.

Các thông tin chi tiết về các sản phẩm và hỏi đáp về cách học cho các bạn nhỏ phụ huynh có thể tìm hiểu trên group.

Tài liệu tham khảo:

Tư duy lập trình robot cùng trẻ 7-12 tuổi – P2

Không như nhiều người nghĩ, lập trình là một kỹ năng không hề phức tạp, đơn giản đó là việc logic các công việc mà con người muốn máy móc thực hiện. Đây là một kỹ năng rất quan trọng trong cuộc sống để con người có thể sắp xếp được những khối lượng công việc khổng lồ thường ngày.

Ví dụ, khi nấu bếp, bạn sẽ phải biết cần những nguyên liệu gì, thứ tự sử dụng chúng như thế nào, hàm lượng bao nhiêu, thời gian cần thiết là bao lâu. Tương tự như vậy khi lập trình bạn sẽ phải biết được các đối tượng lập trình (được gọi là biến số), thứ tự thực hiện như thế nào, mối quan hệ ra sao, thời gian thực hiện là bao lâu. Thông thường, những người có tư duy lập trình tốt thì việc giải quyết các vấn đề của họ cũng rất logic.

Trẻ em các nước phát triển được học và làm quen với ngôn ngữ lập trình từ rất sớm. Bắt đầu từ khi đi học cấp 1 các bạn đã được làm quen với ngôn ngữ lập trình để làm những sản phẩm đơn giản như thiệp tặng cha mẹ, bài giảng điện tử, các trò chơi đơn giản,… Các doanh nghiệp và các trường đại học lớn đều đưa ra những ngôn ngữ lập trình thân thiện để trẻ em có thể dễ dàng tiếp cận và sử dụng. Một số ngôn ngữ lập trình thông dụng dành cho các bạn nhỏ có thể kể đến như Logo, Scratch, Blockly hay các ngôn ngữ biến thể từ các ngôn ngữ cơ bản này.

Giới thiệu một số ngôn ngữ lập trình cơ bản cho trẻ em

Logo

Logo, được tạo ra vào năm 1967, nhằm phát triển tư duy lập trình cho trẻ. Ngôn ngữ này có thể dùng để diễn đạt rất nhiều khái niệm của lập trình như sử dụng biến, vòng lặp,… Bằng cách sử dụng môi trường đồ họa “turtle graphics” (đồ họa kiểu con rùa), nó dễ dàng cho trẻ tiếp cận với phong cách suy nghĩ của máy tính một cách dễ dàng.

MicroWorlds và MicroWorlds EX là các phần mềm về lập trình bằng ngôn ngữ Logo, với robot thì có một phiên bản biến thể là LCSI (Logo Computer Systems International). Các bạn nhỏ có thể dễ dàng lập trình các đối tượng ảnh di chuyển. Tuy nhiên giao diện và cách thức phần mềm này khá cũ không phù hợp với trẻ trong thời đại web và di động ngày nay.

Scratch

Là phần mềm lập trình kéo thả nổi tiếng của một phòng lab tại đại học MIT. Mục tiêu của nó là để xây dựng trò chơi và kể chuyện bằng hình ảnh cho các bạn nhỏ. Phần mềm này được ứng dụng rất rộng trong các trường học. Tại Việt Nam phần lớn các trường quốc tế đều có chương trình sử dụng phần mềm này.

Phần mềm Scratch có phiên bản trên web rất tiện cho các bạn nhỏ sử dụng máy tính bảng để lập trình. Hiện nay scratch đang chuẩn bị đưa ra phiên bản 3.0 và đang trong giai đoạn dùng thử. Phiên bản mới sẽ mở ra việc tích hợp với các thiết bị điện tử, robot và lập trình online hoàn toàn.

Trang web https://scratch.mit.edu/ có rất nhiều dự án mẫu hay được chia sẻ; giao diện web giúp các bạn có thể lập trình và thử nghiệm ngay lập tức kết quả. Với các sản phẩm tự làm của mình, các bạn nhỏ có thể chia sẻ cho cả thế giới hay gửi tặng người thân,…

Wedo là một bộ sản phẩm của hãng Lego, sử dụng phần mềm Scratch để lập trình và là một cách hữu ích để các bạn nhỏ đã quen với ngôn ngữ Scratch. Các bạn có thể lập trình các miếng ghép lego chuyển động thông minh kết hợp các cảm biến khoảng cách, chạm, dò đường để tạo ra các chú robot. Bộ sản phẩm này được bán khá nhiều tại Việt Nam tuy nhiên giá rất đắt, một bộ cơ bản giá khoảng 8 triệu đồng.

S4A (Scratch for Arduino) Một phiên bản dùng Scratch để lập trình các mạch điện tử Arduino dành cho các bạn cấp 2-3, hay đại học để làm sản phẩm điện tử thông minh. Dùng S4A các bạn nhỏ cấp 1 cũng có thể làm các sản phẩm tự động hóa một các dễ dàng qua các khối lập trình của Scratch.

Tuy nhiên có một điểm yếu là máy tính muốn dùng phải cắm vào mạch Arduino, thông tin điều khiển sẽ được lập trình trên máy tính và giao tiếp qua cổng COM để điều khiển xuống robot. Đây là giới hạn mà phần mềm S4A không được quá phổ biến.

MIT App Inventor dành cho Android là một ứng dụng web nguồn mở ban đầu được cung cấp bởi Google và hiện tại được duy trì bởi Viện Công nghệ Massachusetts (MIT).

Các bạn nhỏ sẽ dùng các ngôn ngữ khối để kéo các chức năng trên điện thoại, những chức năng này đã được xây dựng các thư viện để lập trình. Các bạn nhỏ có thể dễ dàng tự mình xây dựng một ứng dụng trên điện thoại thông minh theo mong muốn hoặc tự thiết kế một trò chơi. Một số nhóm cũng tích hợp các thư viện để tương tác với một số robot nhất định, qua đó các bạn có thể làm những ứng dụng điều khiển robot từ điện thoại Android.

Một số cộng đồng học online

Ngoài những phần mềm học lập trình, trên mạng có nhiều cộng đồng những trang web học online giúp các bạn nhỏ và phụ huynh tiếp cận kiến thức trên một cách dễ dàng.

ScratchED là trang web dành cho giáo viên muốn học về phần mềm Scratch. Đây là nơi chia sẻ các tài liệu dạy Scratch, các câu hỏi, ví dụ hay. Phụ huynh có thể lấy tài liệu về từ đây để sử dụng học với con. Đây là cộng đồng được xây dựng và phát triển bởi harvard.edu, nhằm giúp mọi người dễ dàng tìm được các tài liệu và sự giúp đỡ từ cộng đồng nếu muốn bắt đầu.

Trang web Code.org là một trang rất nổi tiếng trên thế giới về những khóa học chỉ trong 1 giờ (HoC – Hour of code) cho các bạn nhỏ lần đầu tiên tiếp cận với máy tính. Ngoài ra trên trang web này còn có rất nhiều khóa học phát triển để truyền cảm hứng. Các bạn nhỏ có thể lập trình từ 10-20 kỹ năng cho nhân vật hoạt hình mà mình yêu thích sau đó sẽ nhận được một chứng chỉ HoC từ Code.org. Trước khi học lập trình robot các bạn nên học trước ở Code.org để nắm được những khái niệm, kiến thức cơ bản, trợ giúp cho quá trình học sau này.

Kênh Youtube – UMI Kids Maker là blog được xây dựng bởi các bạn trẻ tại UMI – Maker Hanoi, hướng tới mục tiêu hỗ trợ các bạn nhỏ Việt Nam tiếp cận các công nghệ và robotic. UMI Kids Maker cung cấp các kiến thức cơ bản về điện tử robot và lập trình qua các video ngắn. Các bạn nhỏ có thể tìm hiểu và tự học ở nhà thông qua các video này.

Các bạn nhỏ cấp 1 có rất nhiều cơ hội để bắt đầu học và làm về robot ngay từ bây giờ khi công nghệ phát triển và các công cụ hỗ trợ sẵn có và rất tiện dụng. Bên cạnh đó, thông qua các chương trình này, các bạn cũng sẽ được rèn luyện tư duy logic và kiến thức thưởng thức về công nghệ xung quanh.

Tài liệu tham khảo:

http://scratched.gse.harvard.edu

https://scratch.mit.edu/

Sáng tạo robot và sản phẩm cho trẻ ở độ tuổi 12 đến 16 – P3

Trẻ em có thể bắt đầu tiếp cận với robot và lập trình từ rất sớm, tuy nhiên để sáng tạo, độ tuổi 12-16 là một độ tuổi khá đặc biệt. Các bạn nhỏ sẽ phát triển rất nhiều từ tâm sinh lý đến nhưng ý tưởng, tư duy mới về xã hội và cuộc sống. Đó là quãng thời gian để các bạn nhỏ, phụ huynh có thể khám phá ra những năng lực, sở trường riêng của các bé. Các bạn có thể tự mình sáng tạo các sản phẩm công nghệ hay làm những chú robot hữu dụng từ chính nhu cầu hằng ngày.

1. Làm thể nào để các bạn nhỏ tự làm được một sản phẩm thật?

Ở phần 1 và phần 2 của bài viết, tác giả đã giới thiệu các kỹ năng làm quen về tư duy sản phẩm và lập trình, phần này các bạn sẽ phải chủ động, sáng tạo hơn và làm những thứ thật hơn. Để làm một sản phẩm các bạn nhỏ cần các kỹ năng từ cơ khí (như khung xương), điện tử (như dây thần kinh) đến lập trình (như bộ não), và các kỹ năng tổng hợp từ các kiến thức đã học để làm ra thành phẩm.

Chế tạo hình dạng bên ngoài sản phẩm

Kết cấu sản phẩm, từ ý tưởng biến thành sản phẩm. Đây là bước đầu tiên để các bạn có thể làm được sản phẩm, khi còn nhỏ các bạn thường làm quen với các bộ lắp ghép, xếp hình. Đó là các tư duy về tạo hình, lắp ghép theo một ý tưởng hoặc mong muốn, sở thích riêng. Khi vào cấp 2, các bạn có thể bắt đầu tạo những sản phẩm sát với thực tế hơn, những mô hình thay vì những miếng ghép.

Có 3 bước để tạo ra một sản phẩm là thiết kế – chọn công cụ – tạo hình. Ngày nay có rất nhiều các công cụ cho các bạn nhỏ có thể thiết kế một sản phẩm, các công cụ thiết kế 3D trực quan đơn giản như Sketchup tinkercad, autodesk’s 123d, 3dtin, shapesmith,… Hiện nay công cụ được các bạn nhỏ dùng nhiều nhất là Tinkercad, phần mềm được thiết kế bới AutoDesk có thể thiết kế online dễ dàng. Ngoài ra các thư viện có sẵn cũng rất nhiều như Unity with ProBuilder, Sculptris, MeshMixer, Wings 3D, FreeCAD, Blender…

Sau khi thiết kế xong sản phẩm có thể bằng phần mềm hoặc bằng giấy, các bạn sẽ phải chọn một công cụ để tạo hình. Các thế hệ trước, công cụ tạo hình chỉ đơn giản là dao, đục, cưa,… Ngày nay có rất nhiều máy móc đơn giản có thể giúp các bạn nhỏ tạo hình từ các bản thiết kế như máy in 3D, máy cắt laser,… Từ file thiết kế 3D định dạng STL, các bạn sẽ chuyển sang dạng file CAM, G-Code để máy móc có thể hiểu được. Các file này sẽ được đưa tới máy in 3D để tạo hình chính xác thiết kế trong thời gian rất ngắn.

Một máy in 3D trên thị trường hiện nay khá rẻ, giá chỉ từ 5 triệu tới 10 triệu là có thể mua đưa một máy in cá nhân. Các dòng máy in tầm trung thường có giá từ 50 đến 100 triệu như Maker Bot, Ulti Maker. Nguyên tắc hoạt động của máy in 3D phổ thông rất đơn giản, bao gồm các cuộn nhựa nguyên liệu dạng sợi, đầu gia nhiệt sẽ đốt nóng các sợi nhựa; đầu phun sẽ được hệ thống điều khiển tự động chạy theo mã máy G-code để thả nhựa đã được đun chảy để tạo hình. Độ phân giải, độ tinh xảo của sản phẩm phụ thuộc vào chất lượng máy in và nhựa in, từ đó dẫn đến việc giá cả và chất lượng sản phẩm khác nhau.

Nếu các bạn không có điều kiện mua máy in có thể sử dụng các dịch vụ in qua mạng, các trang quốc tế phổ biến như Shapeways, Ponoko, Sculpteo… Tại Việt Nam cũng có nhiều cơ sở nhận in với giá từ 50.000 – 100.000 một giờ in 3D.

Điện tử – máy tính nhúng

Đây là một hệ thống thiết bị giúp cho các thiết kế cơ khí hoạt động, và được ví như các dây thần kinh trong cơ thể con người. Các động cơ giúp kết cấu chuyển động, các cảm biến giúp sản phẩm đọc được thông tin bên ngoài môi trường như các giác quan của con người. Máy tính nhúng là một thiết bị trung tâm giúp nhà sáng chế nhí có thể đọc được tín hiệu từ môi trường và điều khiển thiết bị hoạt động tự động. Có rất nhiều các thiết bị máy tính nhúng đơn giản và phổ biến trên cộng đồng thế giới như Raspberry Pi 2, Raspberry Pi 3, Beaglebone black, Arduino nano, Arduino uno, Lego-NXT, Lilypad, Makey Makey…

Với một chiếc máy tính nhúng PI trẻ em có thể tự lắp cho mình một chiếc máy tính đơn giản nhỏ bằng lòng bàn tay. Bên trong có đầy đủ các phần mềm soạn thảo văn bản như Open Office, công cụ lập trình Scratch, Python,… Từ chiếc máy tính này các bạn có thể lập trình hàng nghìn sản phẩm mã nguồn mở khắp nơi trên thế giới như robot, nhà thông minh.

Một số cộng đồng máy tính nhúng lớn trên thế giới

Arduino là một cộng đồng máy tính nhúng lớn nhất thế giới, với các công cụ lập trình đơn giản và mạch điện tử mã nguồn mở. Đây là một sản phẩm từ một phòng Lab ở Italia dành cho sinh viên, sau đó đã lan rộng và trở thành một nền tảng nhúng thông dụng nhất thế giới. Arduino thường chỉ cho sinh viên và cộng đồng DIY sử dụng. Ngôn ngữ lập trình trên Arduino khá tương đồng với ngôn ngữ C. Ngoài ra nó còn có một thư viện mã nguồn mở khổng lồ từ cộng đồng. Hiện nay có rất nhiều công cụ như Modkit của đại học MIT, S4A, mBlock đều là dạng ngôn ngữ kéo thả để trẻ em có thể tiếp cận. Tuy nhiên độ tuổi 14,15 các bạn có thể chuyển sang ngôn ngữ dòng lệch như người lớn khi đã thành thạo tư duy lập trình khối.

Lập trình

Đây chính là nhiệm vụ tạo ra bộ não của các sản phẩm, của các chú robot. Bất cứ sản phẩm điện tử nào xung quanh chúng ta đều phải lập trình. Từ chiếc máy in, tivi, điều hòa đến nồi cơm điện hay máy tính cầm tay đều phải lập trình cho những con máy tính nhúng siêu nhỏ. Lập trình đơn giản là sự quy định trình từ làm việc của một thiết bị, sản phẩm có tính lặp lại. Các bạn sẽ được lập trình trên nhiều môi trường khác nhau từ web, điện thoại, máy tinh, robot… để tạo ra các sản phẩm sáng tạo. Mỗi độ tuổi và môi trường sử dụng, chúng ta có các công cụ lập trình khác nhau.

2. Ngôn ngữ lập trình cho độ tuổi từ 12 đến đại học

Các ngôn ngữ dòng lệnh như Java, C++, C, Python, Processing, Basic,… là những ngôn ngữ lập trình thông dụng dành cho độ tuổi từ 12 đến đại học.

Processing là một ngôn ngữ nhiều trường quốc tế sử dụng cho K7-K12. Đây là một ngôn ngữ đa nền tảng có thể hỗ trợ lập trình từ web đến di động, phần cứng như máy tính PI. Ngoài ra nó có nhiều add-on để tương thích với các ngôn ngữ phổ thông như python, java, ruby. Các bạn học sinh chỉ cần biết một ngôn ngữ nhưng làm việc được trên nhiều nền tảng. Một số nguồn tham khảo: Processing.org; Learningprocessing.com.

Basic là một ngôn ngữ khá phổ thông trên nền tảng window, một phiên bản do Microsoft phát triển là visual basic được rất nhiều lập trình viên sử dụng. Ngoài ra có một phiên bản lập trình cho word hay excel gọi là VBA (Visual Basic for Applications) được sử dụng để làm thông minh các tài liệu word và excel, giúp ích rất lớn cho ngành tài chính kế toán. Các bạn chỉ việc ấn nút Alt + F11 là một thế giới lập trình cho công cụ biên soạn văn bản phổ thông nhất thế giới mở ra, và có thể tùy biến làm rất nhiều phần mềm trên nền tảng này.

Python là một ngôn ngữ lập trình dễ dùng dể hiểu. Ngôn ngữ này hiện nay được dùng rất nhiều từ lập trình nhúng (trên Pi) đến lập trình học máy trí tuệ nhân tạo, hay các dịch vụ trên cloud. Đây là một ngôn ngữ được người bắt đầu và các nhà khoa học hay dùng để thử nghiệm thuật toán ứng dụng nhanh. Các bạn có thể học và thử Python trên những công cụ học và làm online như Jupyter thay vì phải cài đặt phần mềm vào máy tính.

3. Các phần mềm lập trình thông dụng

AgentSheets hướng tới làm game 3d trên web cho các bạn 10-15 tuổi, đây là một phần mềm từ những năm 1991 rất lâu đời được khá nhiều bạn trẻ biết đến. Các bạn nhỏ có thể tham khảo tại AgentSheets.com

Phần mềm trên di động: với Android có phần mềm của MIT là MIT App Inventor; iOS có GameSalad Creator nổi tiếng để xây dựng trò chơi 2D. Hiện tại MIT App Inventor đang phát triển bản iOS còn GameSalad Creator cũng đang có các phiên bản hỗ trợ Android.

Lập trình Web: ngôn ngữ phổ biến nhất là HTML, ngoài ra có những công cụ mã nguồn mở, có sẵn rất nhiều các công cụ, giao diện như  joomla, wordpress các bạn có thể làm web bán hàng, web trường lớp, web sản phẩm,… dễ dàng mà không cần biết lập trình.

Lập trình kéo thả chatbot trên web: các bạn nhỏ có thể tự mình tạo nhưng có robot có khả năng chat tự động trên nền tảng web, facebook một các dễ dàng. Các bạn chỉ cần tự tạo cho mình một tài khoản trên nền tảng chat như Dialogflow hay FPT.AI (Tiếng Việt). Xây dựng kịch bản hội thoại, xây dựng dữ liệu và liên kết tới tài khoản hay page facebook của mình.

Với một câu danh ngôn “Tell me and I forget. Teach me and I remember. Involve me and I learn” của Benjamin Franklin khuyên các bạn hãy làm các bạn sẽ hiểu sẽ học được kiến thức một các dễ dàng và tự nhiên nhất. Mỗi ngày các bạn hãy chia sẻ hoặc tìm các sản phẩm mới trên các cộng đồng Maker như Thingiverse, Makezine, Instructable, Sylviashow. Các bạn hãy tìm hiểu và tự làm sản phẩm cho mình và khám phá ra những năng lực của bản thân.

Lê Ngọc Tuấn – Ban Công nghệ FPT /

Nguoidentubinhduong tổng hợp từ website: https://techinsight.com.vn/