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

Nước mình đang bước vào giai đoạn công nghiệp 4.0. Công nghệ kỹ thuật số (CNKTS) đã tác động, ảnh hưởng đến mọi lĩnh vực trong đời sống xã hội nói chung và kiến trúc nói riêng. Trên thế giới, việc khai thác, vận dụng CNKTS trong đào tạo KTS đã được nghiên cứu, triển khai từ rất lâu. Tuy vậy ở nước mình hiện tại, việc vận dụng CNKTS trong đào tạo KTS mới trong giai đoạn bắt đầu. Vì thế, cần phải có những nghiên cứu để cách tân giải 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 nói một cách khác là Công nghệ số – CNS) là nhánh kiến thức khoa học hoặc kỹ thuật liên quan đến việc tạo nên và sử dụng thực tiễn các thiết bị, giải pháp, hệ thống kỹ thuật số hoặc máy tính… CNS là nền tảng của Công nghiệp 4.0, với xu thế auto tự động hóa và trao đổi dữ liệu trong công nghệ sản xuất. Thực chất của Cách mạng công nghiệp 4.0 là dựa trên CNS và tích hợp tất cả những công nghệ thông minh để tối ưu hóa quy trình, cách thức sản xuất, tạo nên những nhà máy thông minh với hệ thống máy móc tự kết nối với nhau, tự tổ chức và quản lý. Đây còn gọi là cuộc cách mạng số, là sự tạo 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 nên những ảnh hưởng “mang tính cách mạng” trên mọi mặt của đời sống kinh tế, chính trị, văn hóa và xã hội của nhân loại. Những công nghệ có ảnh hưởng lớn đặc biệt là công nghệ in 3D, công nghệ sinh học, công nghệ nguyên vật liệu mới, công nghệ auto tự động hóa, người máy… và gồm có các hệ thống không gian mạng, internet vạn vật và điện toán đám mây. Những nhân 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 cư 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 chính là lúc các công trình kiến trúc có tính năng mới sinh ra như: Các thư viện số đang thay vì thư viện giấy, bảo tàng nghệ thuật 3D thay thế cho bảo tàng cổ truyền,… Có thể nói rằng, CNKTS đã đóng góp phần tạo nên nhiều thể loại công trình kiến trúc mới về tính năng, quy mô cũng như cách thức.

CNKTS cũng đã đóng góp phần tạo thành các xu thế kiến trúc mới: Kiến trúc tham số. Thiết kế tham số với mô hình hóa hoàn toàn trên máy tính đã làm sách lược thiết kế của KTS thay đổi. Quá trình sơ phác, tìm ý tưởng (sketch) gần như chỉ làm việc trên một công cụ 3D biệt lập 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 thời nay không những giúp nâng cao hiệu quả hoạt động của giới kiến trúc mà làm thay đổi 1 cách cơ 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 tính năng, thẩm mỹ và ý nghĩa của công trình. Trước đó, kiến trúc gồm các thành phần Công năng, Hình thái và Ý nghĩa, giờ kiến trúc cần thêm một thuộc tính nữa là thông minh (hệ thần kinh) để tương tác với người dùng và với hệ sinh thái xây dựng chung 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 nhắm đến. Sự tiến lên ngoạn mục của CNKTS cũng đã đóng góp phần tạo nên các công trình tiết kiệm năng lượng và thân thiết với hệ sinh thái cũng như phát triển vững chắc. Các phần mềm mô phỏng có thể định lượng được chuẩn xác hiệu quả hay ảnh hưởng của những phương pháp thiết kế và đóng vai trò quan trọng trong thiết kế, xây lắp, vận hành công trình.

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

Rõ nét, CNKTS đã ảnh hưởng mạnh mẽ và làm thay đổi kiến trúc nói chung và quy trình thiết kế kiến trúc nói riêng, từ đấy tác động trực sau đó cả cách thức và quy trình đào tạo KTS. Điều ấy yêu sách phải có sự thay đổi lớn trong việc đào tạo KTS để thích hợp với thời đại.

Áp dụng công nghệ kỹ thuật số trong đào tạo kts ở nước mình

Hiện tại, việc vận dụng CNKTS trong mô hình giảng dạy và đào tạo KTS ở nước mình còn rất hạn chế và vẫn chưa được ứng dụng rộng thoải mái vì nó không hề đơn giản. Nó tùy thuộc vào nhiều nhân tố khách quan và chủ quan: Bị giới hạn trong vô số nhiều khuôn khổ về cơ chế quản lý, tài chính, nguồn nhân lực, khung chương trình, sự định hình style phong cách giảng dạy cổ truyền.

Các cơ sở đào tạo mới chỉ giảng dạy công nghệ tin học kiến trúc chủ yếu ở hai phần – lý thuyết căn bản về CAD kiến trúc và các phần mềm hỗ trợ vẽ, hỗ trợ phác họa thiết kế kiến trúc. Áp dụng CNKTS mới được sử dụng chủ yếu theo phương pháp 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 vận 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 cùng các phần mềm tính toán về kết cấu và hệ sinh thái khác. Hoạt động như thế sẽ khá trở ngại cho sự phối kết hợp và khai thác công nghệ kỹ thuật số.

Gần như tất cả 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 tại chưa có chương trình, giáo trình đào tạo liên kết với chương trình thiết kế kiến trúc trên cơ sở ứng dụng BIM, điều này sẽ khó cho sinh viên kiến trúc khi ra trường có thể hội nhập và triển khai công việc thiết kế ngay được.

Cách tân mục đích đào tạo để thích nghi với sách lược phát triển của xã hội và yêu cầu hội nhập là tất yếu. Để cụ thể hoá các sách lược toàn thế giới và đón làn sóng CMCN 4.0, việc khai thác, vận dụng CNKTS trong đào tạo KTS phải được quan tâm, cách tân. Chương trình đào tạo cũng phải cách tân để đào tạo nên KTS làm chủ về công nghệ, liên kết với công nghệ số. Cần tùy chỉnh chương trình đào tạo cho thích hợp. Chương trình đào tạo về CNKTS nên quay quanh các vấn đề: Sự tiến lên của kiến trúc trong thời kỳ CNKTS; hỗ trợ máy tính về hệ sinh thái kiến trúc, ngoại hình, không gian và đặc thù vật lý; trải nghiệm, kiểm chứng trên công trình kiến trúc trên cơ sở các phần mềm vận dụng, mô phỏng.

Trước tiên, đào tạo KTS phải gắn liền với nhu cầu của thị trường. Đào tạo theo mô hình hình CDIO (Conceive – Design – Implement – Operatte, Tạo thành ý tưởng – Thiết kế – Thực hiện triển khai – Vận hành) là mô hình cách tân chương trình đào tạo giúp thu nhỏ khoảng cách giữa cơ sở đào tạo và thị trường lao động. Đề xướng cải cách giáo dục để người học nhận được sự đi lên toàn diện các kiến thức, kĩ năng cá nhân, nghề nghiệp và mau chóng thích ứng với hệ sinh thái làm việc chuyên nghiệp.

Xây dựng chương trình đào tạo thiết kế kiến trúc có ứng dụng mô hình thông tin xây dựng (BIM), qua đó đào tạo SV theo hướng hội nhập và thích hợp với yêu cầu của xã hội. Kinh qua việc ứng dụng BIM trong thiết kế đồ án, SV sẽ thuận tiện trong việc phân tích mức độ sử dụng năng lượng của những phương án thiết kế, qua các công cụ hỗ trợ, đóng góp phần hướng thiết kế vững chắc với hệ sinh thái. Ứng 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 kết hợp, hợp tác thiết kế, bàn giao sản phẩm và lưu trữ thuận lợi hơn.

Hiện tại, công nghệ mô phỏng không gian thực tiễn ảo, yếu tố quan trọng trong cuộc cách mạng CNKTS đã và đang phát triển. Đấy là nền tảng căn bản làm thay đổi việc giảng dạy, nghiên cứu khoa học cũng tựa như các quy trình sản xuất thiết kế kiến trúc và xây dựng công trình. Trước thực tế đó, việc ứng dụng công nghệ thực tiễn ảo vào trong quy trình giảng dạy là hết sức cấp bách, đặc biệt là đối với ngành đào tạo KTS. Vì thế 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 tiễn không gian ảo. Các cơ sở đào tạo cũng phải phải đầu tư xây dựng các phòng thí nghiệm khí hậu và năng lượng cũng tựa 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 vững chắc cho sinh viên.

Gắn kết đào tạo với các doanh nghiệp, viện nghiên cứu và hợp tác quốc tế cũng chính là một hướng đi quan trọng cần đạt được. Đó chính là nhân 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 ấy yêu sách các cơ sở đào tạo KTS phải xây dựng hoàn chỉnh và đồng bộ quy trình đào tạo trên cơ sở mục đích và chuẩn đầu ra. Mặt khác, việc gắn kết đào tạo với các doanh nghiệp, viện nghiên cứu, hợp tác quốc tế cũng chính là thời cơ để chia sẻ, khai thác công nghệ, sử dụng tài nguyên và cơ sở vật chất, trang thiết bị kỹ thuật tiên tiến, modern hiện đại.

Kết luận

Dù rằng CNKTS mới được ứng dụng trong thiết kế kiến trúc trong khoảng thời gian ngắn, nhưng sự ảnh hưởng và chi phối của chính nó tới lĩnh vực kiến trúc nói chung và đào tạo KTS nói riêng đang càng ngày càng trở nên rõ ràng. 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 hoạ tới thực tiễn ảo (virtual reality VR) và tạo lập mô hình thông tin xây dựng (BIM) cho thấy CNKTS không làm suy yếu mà còn giúp đỡ tích cực cho những hoạt động sáng tạo của KTS.

Đào tạo kiến trúc ở nước mình đang kinh qua giai đoạn trở ngại trong một thị trường chuyên nghiệp giầu mức độ cạnh tranh. Việc phổ cập hóa đào tạo kiến trúc, sự phong phú càng ngày càng tăng của đa số ngành học mới và sự đi lên mau chóng của CNKTS là những nguyên nhân chính yêu sách phải có sự thay đổi trong sách lược và triết lý trong đào tạo. Để công việc đào tạo KTS trở nên toàn diện và vững chắc hơn, thỏa mãn 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 cách tân chương trình giảng dạy, cải tạo và upgrade nâng cấp cơ sở hạ tầng công nghệ, và đẩy mạnh quan hệ hợp tác Quốc tế.

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

Tài liệu tham khảo:

1.  Nguyễn Quốc Thông (2016), Hội Người thiết kế Việt Nam với công tác đào tạo Người thiết kế. Hội thảo Đào tạo Kiến trúc và các ngành thiết kế, xây dựng trong xu thế toàn thế giới hóa. 24/10/2016. Tp. HCM.
2. Nguyễn Vũ Phương, Đào tạo chuyên gia thiết kế gắn liền với hành nghề và xu thế hội nhập, Tạp trí Kiến trúc, Hội KTS Việt Nam.
3. Kỷ yếu hội thảo: Đào tạo kiến trúc và các ngành thiết kế, xây dựng trong xu thế toàn thế giới hóa, Trường đại học Kiến trúc TP Hồ Chí Minh. 24/10/2016. Tp. HCM.
4. Kỷ yếu Hội thảo: Khoa học Công nghệ: Kiến trúc với thế giới Công nghệ số. Viện Kiến trúc Đất nước – Bộ Xây dựng. 2018.
5. Jamal Al-Qawasmi, Digital media in architectural design education: Reflections on the e-studio pedagogy Art, Design & Communication in Higher Education Volume 4 Number 3. Article. English language. doi: 10.1386/adch.4.3.205/1. © Intellect Ltd 2005.
6. Jamal Al-Qawasmi, Transformations in design education: The paperless studio and the virtual design studio; Article in Open House international – September 2006.
7. Huang Ting, Jiang Sicheng, Influence of Digital Computer Technology on Architectural Design Teaching Mode.
8. Sara Eloy, Miguel Sales Dias, Pedro Faria Lopes, Elisângela Vilar; Digital Technologies in Architecture and Engineering: Exploring an Engaged Interaction within Curricula.
9. Cristina Caramelo Gomes, Maria João Correia, The Impact of Digital Architecture Design in the Conception and Management of Dwelling Environments.
10. Microsoft and RIBA; Digital Transformation in Architecture ; NBS Research on behalf of Microsoft and RIBA. 2018.
    11. Julie Milovanovic, Guillaume Moreau, Daniel Siret, Francis Miguet; Virtual and Augmented Reality in Architectural Design and Education; Graduate School of Architecture of Nantes, France, CRENAU/ UMR CNRS AAU; 2 Ecole Centrale Nantes, France, CRENAU/ UMR CNRS AAU.