Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư (cách mạng công nghiệp 4.0) đã thay đổi hoàn toàn cách thức mà con người tư duy, sáng tạo và triển khai thiết kế kiến trúc cũng như xây dựng công trình. Công nghệ và kỹ thuật mới, đặc biệt là các công nghệ về CD (Computational Design – Thiết kế tính toán) hay BIM (Building Information Model – Mô hình thông tin công trình) từ giai đoạn thiết kế ý tưởng tới triển khai, vận hành công trình đã mở ra sự sáng tạo không giới hạn cho thiết kế kiến trúc, điều mà các phương thức thiết kế truyền thống từ bao lâu nay không thể thực hiện được. Sự thay đổi to lớn và nhanh chóng này đòi hỏi các kiến trúc sư (KTS) Việt Nam phải được trang bị những kiến thức, kỹ năng công nghệ mới để bắt kịp và định hình những những xu thế kiến trúc cũng như công nghệ thiết kế của thời đại. Các trường đại học, cái nôi đào tạo các KTS cho Việt Nam, phải là nơi đầu tiên chuẩn bị và sẵn sàng cho quá trình chuyển đổi số này, bắt đầu từ việc hình thành một ngành đào tạo mới – ngành Kiến trúc Công nghệ.
Sự thay đổi về thiết kế và xây dựng trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0
Để thấy rõ sự thay đổi về thiết kế và xây dựng trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, hãy làm một so sánh về vấn đề này so với các cuộc cách mạng công nghiệp trước đó trong các giai đoạn cơ bản của quá trình: 1) Ý tưởng; 2) Thiết kế; 3) Triển khai thiết kế; và 4) Xây dựng công trình.
Trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất (1.0), cả ba giai đoạn 1,2,3 đều do con người thực hiện một cách thủ công, tức là dùng tay để vẽ lên giấy. Giai đoạn 4 được thực hiện chủ yếu bằng sức lao động thủ công của con người.
Trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ hai (2.0), cả ba giai đoạn 1,2,3 cũng không có sự thay đổi gì so với thời kỳ trước đó. Giai đoạn 4 được thực hiện với một phần sức lao động của con người và một phần hỗ trợ của máy móc cơ khí.
Đến cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba (3.0), giai đoạn đầu tiên – Hình thành ý tưởng vẫn luôn được con người thực hiện và điều này dường như không thể thay thế. Giai đoạn 2 và 3 được thực hiện với sự trợ giúp của máy tính. Đến nay ở Việt Nam, 100% công việc của giai đoạn 2 và 3 được thực hiện trên máy tính dưới dạng 2D và đang chuyển dần sang dạng 3D (BIM). Tại giai đoạn 4, ngày càng có nhiều máy móc chuyên dụng hỗ trợ trong mọi khâu của hoạt động xây dựng để giảm thiểu sức lao động thủ công của con người.
Đến cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, mọi quá trình đều hoàn toàn thay đổi. Với các thông số yêu cầu tích hợp do con người đặt ra trước, CD và AI (Artificial Intelligent – Trí thông minh nhân tạo) đã thay con người đưa ra các Ý tưởng thiết kế phù hợp nhất. Điều cần nhấn mạnh ở đây là. Sau khi đưa đầy đủ các thông số yêu cầu tích hợp vào phần mềm (yêu cầu về kết cấu, vi khí hậu, không gian hình học,…) thì chỉ trong một khoảng thời gian vô cùng ngắn, tính theo phút và giây, thì đã ra kết quả. Kết quả ở đây không phải chỉ là một hay hai ý tưởng mà là hàng chục, thậm chí là hàng trăm ý tưởng trên một nền hay nhiều nền định hướng chung. Việc mà KTS phải làm là lựa chọn ra ý tưởng mà mình cho là “đẹp” nhất hay ưng ý nhất. Một điều cần nhấn mạnh nữa là quy trình thiết kế tích hợp đã được thực hiện hiệu quả nhất ngay từ khâu đầu tiên này.
Sau khi chọn được phương án cho là phù hợp nhất, giai đoạn 2 tiếp theo là Thiết kế tích hợp 3D trực tiếp trên nền tảng BIM. Mọi sai sót hay xung đột trong tất cả các lĩnh vực thiết kế của công trình (kiến trúc, kết cấu, cơ điện, điều không,…) đều được kiểm soát và chỉnh sửa để đảm bảo một thiết kế hoàn hảo nhất. Với các công nghệ BIM mới hiện nay, nếu thực hiện tốt giai đoạn 2 này, việc trích xuất cho giai đoạn 3 là hoàn toàn tự động, thậm chí là cả dự toán công trình với tính chính xác tuyệt đối. Với BIM 3D và các công nghệ VR (Virtual Reality – Thực tế ảo), mọi thông số kỹ thuật của công trình có thể được hiển thị trực tiếp và chính xác trên khu đất xây dựng theo mọi chiều không gian khi sử dụng các kính đeo chuyên dụng. Quá trình xây dựng và vận hành ảo của công trình cũng có thể được thực hiện và kiểm tra thông qua VR. Như vậy, trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, dưới sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, giai đoạn 2 và 3 đã không còn có sự tách biệt mà được gộp chung lại.
Giai đoạn 4 là một sự chuyển đổi hoàn toàn so với tư duy và cách thức xây dựng thông thường với máy móc và người lao động. In 3D đã làm nên một cuộc đại cách mạng trong ngành công nghiệp xây dựng. Các thiết kế trên nền tảng BIM 3D trong giai đoạn 2 có thể gửi trực tiếp tới các máy in 3D để “in” ra các công trình. Đến thời điểm hiện tại (năm 2021), các máy in 3D đã có thể in ra các công trình nhà ở cao 5 tầng trong vòng 24 giờ và con người đang kỳ vọng vào khả năng không giới hạn của công nghệ này trong tương lai. Công trường không công nhân, không chất thải, không máy móc và vật liệu, chỉ có “máy in” và “mực in” cùng với các KTS, các chuyên gia kỹ thuật công nghệ là viễn cảnh không xa cho ngành xây dựng của thế giới.
Ngành Kiến trúc Công nghệ – Sự đáp ứng yêu cầu và đòi hỏi mới của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0
Trước các yêu cầu và đòi hỏi mới của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, KTS cần phải kịp thời nắm bắt được những vấn đề công nghệ mới mà trước đây chưa từng được giảng dạy chính thức trong các trường đại học ở Việt Nam, bao gồm:
- Các công nghệ và phần mềm thiết kế mới, đặc biệt là CD và BIM;
- Phương pháp thiết kế tích hợp với sự trợ giúp của CD (trong giai đoạn thiết kế ý tưởng) và với sự trợ giúp của BIM (trong giai đoạn thiết kế);
- Thiết kế tích hợp phù hợp với xu hướng modul hóa, lắp ghép tiền chế theo kiểu công nghiệp và máy in 3D cho công trình xây dựng.
Việc này cũng đòi hỏi các KTS không chỉ “giỏi” về thiết kế kiến trúc trên nền tảng công nghệ mới mà còn phải hiểu biết rộng về các vấn đề kỹ thuật tích hợp khác như kết cấu, cơ điện, năng lượng, điều không, chiếu sáng, âm học, sinh thái, môi trường, kinh tế,… để định hướng cho thiết kế tổng thể cả công trình. Đào tạo ngành Kiến trúc hiện tại ở Việt Nam chắc chắn không thể đáp ứng hết được các yêu cầu và đòi hỏi trên và tất yếu là ngành Kiến trúc Công nghệ đã ra đời.
Mục tiêu đào tạo của ngành Kiến trúc Công nghệ là đào tạo ra các KTS:
- Có nền tảng kiến thức đa lĩnh vực, có kiến thức và kỹ năng chuyên môn, có hiểu biết và khả năng áp dụng các công nghệ kỹ thuật tiên tiến, đặc biệt là công nghệ kỹ thuật số, có trách nhiệm và phẩm chất đạo đức nghề nghiệp để thực hiện các dịch vụ kiến trúc và các hoạt động nghề nghiệp liên quan khác từ hình thành ý tưởng tới thiết kế, triển khai, phối hợp xây dựng và phối hợp vận hành công trình;
- Có vai trò tiên phong trong các xu hướng kiến trúc công nghệ mới và có vai trò dẫn dắt trong việc giải quyết các thách thức của kiến trúc công nghệ trong xã hội hiện đại;
- Có thể đáp ứng các yêu cầu toàn cầu của kiến trúc về thẩm mỹ, công nghệ kỹ thuật, sức khỏe và an toàn của con người, phát triển bền vững và thông minh trong thời đại công nghiệp 4.0.
Điểm mạnh của KTS ngành Kiến trúc Công nghệ là có thể:
- Ứng dụng các công nghệ thiết kế tiên tiến (công nghệ số CD) trong việc hình thành ý tưởng và thiết kế kiến trúc công trình với hiệu quả về ý tưởng sáng tạo và tiết kiệm thời gian vượt trội so với thiết kế thông thường, được gọi là sáng tạo kiến trúc số;
- Ứng dụng BIM, VR, AI và các công nghệ tiên tiến khác trong việc liên kết và tích hợp cho công trình, dự án đầu tư xây dựng công trình từ giai đoạn chuẩn bị đầu tư đến vận hành công trình, dự án, được gọi là tương tác kiến trúc số.
Với các kiến thức và kỹ năng mới mẻ của mình, KTS tốt nghiệp ngành Kiến trúc Công nghệ sẽ hình thành một thế hệ KTS mới cho Việt Nam, có thể được gọi là thế hệ KTS kỹ thuật số hay KTS4.0, rất phù hợp với sự hình thành và phát triển của thế hệ công dân kỹ thuật số toàn cầu thế kỷ 21. Điều này cũng góp phần cho quá trình chuyển đổi số trong lĩnh vực kiến trúc và dần hình thành nên một nền Kiến trúc số trong tương lai cho Việt Nam để bắt kịp với sự phát triển của thế giới.
Ngành Kiến trúc Công nghệ tại Trường Đại học Xây dựng Hà Nội
Nắm bắt được yêu cầu và đòi hỏi mới trong việc đào tạo KTS ở Việt Nam, Khoa Kiến trúc và Quy hoạch, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội – một trong 04 trường đại học đầu tiên của Việt Nam đạt chuẩn kiểm định chất lượng quốc tế – đã tiên phong trong việc đào tạo chuyên ngành Kiến trúc Công nghệ từ năm 2019. Đến nay, Trường đã tuyển sinh được 3 khóa đào tạo với số lượng ngày càng lớn (năm 2021 đạt trên 50 sinh viên / lớp) và điểm chuẩn đầu vào ngày càng cao (năm 2021 đạt 22,25 điểm / 03 môn). Đây là tín hiệu vô cùng đáng mừng khi xã hội và thị trường đã nhận thức được tầm quan trọng và hướng đi tiên phong của chuyên ngành Kiến trúc Công nghệ.
Chương trình đào tạo của chuyên ngành Kiến trúc Công nghệ được xây dựng một cách bài bản, khoa học và hoàn toàn đổi mới nhằm tiến tới các chuẩn đầu ra quốc tế (của Anh và Hòa Kỳ) và theo hướng tiếp cận CDIO để đảm bảo một chất lượng đào tạo tốt nhất cho sinh viên.
Với khẩu hiệu “Sáng tạo không giới hạn với công nghệ kỹ thuật số”, chương trình đào tạo nhấn mạnh vào các vấn đề và thách thức mới của kiến trúc công nghệ, đi sâu vào các công nghệ thiết kế mới trên quan điểm có thể chuyển đổi linh hoạt, nhiều modul và lựa chọn phù hợp với từng năng lực cá nhân, chú trọng thực hành và các kỹ năng thực tiễn.
Các cơ hội giao lưu và học tập quốc tế được đặt biệt quan tâm trong chương trình đào tạo này. Trường Đại học Xây dựng Hà Nội đã ký kết hợp tác liên kết đào tạo 2+2 với Trường Đại học Hudderslield của Anh: 2 năm đầu học tại Việt Nam; 2 năm sau học tại Anh và được cấp bằng của trường Hudderslield. Bên cạnh đó, sinh viên có thể học tập trao đổi ngắn hạn (06 tháng) với các đối tác của Trường tại Pháp, Canada, Italia, Tây Ban Nha,… với sự công nhận học phí và tín chỉ lẫn nhau giữa các trường. Năm 2021, 01 sinh viên chuyên ngành Kiến trúc Công nghệ năm thứ ba đã nhận được học bổng của Trường Politecnico di Torino (Italia) học trao đổi 01 học kỳ tại Italia và 02 sinh viên năm thứ nhất đã được xét duyệt học liên kết 2+2 với Đại học Hudderslield (Anh).
Kết luận
Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đã mở ra một kỷ nguyên mới, làm thay đổi hoàn toàn cách thức tư duy và thiết kế kiến trúc cũng như cách thức xây dựng các công trình. Việt Nam không thể đứng ngoài quá trình chuyển đổi số này mà phải nhanh chóng bắt kịp thời đại. Ngành Kiến trúc Công nghệ với trọng tâm là công nghệ kỹ thuật số trong thiết kế và xây dựng công trình sẽ là cơ sở cho sự thay đổi và phát triển thế hệ KTS4.0 của Việt Nam trong tương lai. Sau 2 năm nữa, khóa sinh viên chuyên ngành Kiến trúc Công nghệ đầu tiên của Khoa Kiến trúc và Quy hoạch, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội và cũng là đầu tiên của Việt Nam sẽ tốt nghiệp, hứa hẹn sẽ đáp ứng được các yêu cầu, đòi hỏi và thách thức mới của kiến trúc trong thời đại công nghiệp 4.0.
TS.KTS Nguyễn Cao Lãnh
Trưởng Khoa Kiến trúc và Quy hoạch- Trưởng Bộ môn Kiến trúc Công nghệ/ Trường ĐH Xây dựng Hà Nội
(Bài đăng trên Tạp chí Kiến trúc số 01-2022)
