[Một ngày hè tháng 6 năm 2120]
Fitz và Simmons đang trầm tư suy nghĩ trong phòng nghiên cứu nóng nực. Sau tất cả thì cái nóng mùa hè vẫn đánh bại những trận cãi nhau nảy lửa giữa hai nhà nghiên cứu trẻ, họ sốt ruột vì quỹ thời gian đang cạn dần nhưng vẫn chưa có giải pháp nào khả dĩ để gửi cho Coulson.

[100 năm trước, tháng 6 năm 2020] 
Thế giới bị một đại dịch hoành hành, đại dịch tuy có sức sát thương không cao nhưng khả năng lây nhiễm cực kì mạnh: COVID-19. Biện pháp tốt nhất được đưa ra là mọi người phải cách ly trong nhà và hạn chế tiếp xúc nơi công cộng. Các công xưởng, nhà máy bị đóng cửa, trường học, trung tâm thương mại cũng trong tình trạng tương tự. Dù phải cách ly vật lý, con người vẫn tìm cách liên lạc với nhau bằng nhiều cách, trong đó phổ biến nhất là Internet. 

Internet là một kho tàng của nhân loại đã tồn tại hơn 50 năm và tích lũy mọi kiến thức từ cổ chí kim của loài người. Nhân loại không chỉ sử dụng Internet để truy cập lượng kiến thức khổng lồ ấy mà còn dùng nó để giao tiếp và liên lạc thông qua những dữ liệu được mã hóa và giao tiếp trên một giao thức chung TCP/IP. Nhưng mới chỉ từ 30 năm trước, World Wide Web được tạo ra bởi Tim Berners-Lee và tạo nên một bước ngoặt khiến cho Internet được phổ biến rộng rãi hơn và web trở thành công cụ truy cập Internet phổ biến nhất. [1] 

Trong lúc nhân loại cần Internet và truy cập Internet nhiều nhất thì Frameworks xuất hiện. Frameworks là một dự án do chính phủ Mỹ tài trợ và phát triển dựa trên nền tảng thực tế ảo để đưa việc giao tiếp giữa con người được gần gũi và chân thực hơn. Không những thế, mục tiêu của Frameworks còn là để thu lợi nhuận đầu tư cho nghiên cứu chống lại COVID-19, một vấn đề cần lượng tài nguyên khổng lồ.

[Tháng 12 năm 2071]
Đã gần tròn 50 năm kể từ khi con người đánh bại COVID-19, giờ đây khoa học kĩ thuật đã có những bước tiến vượt bậc nhằm tăng khả năng miễn dịch của con người đồng thời phát hiện ra một loạt những loại kháng sinh mới có thể chống lại bất kì mọi dạng đột biến của virus. Frameworks giờ đây đã trở thành một tập đoàn tư nhân khổng lồ chuyên nghiên cứu và phát triển về thực tế ảo và thực tế tăng cường. Trong Framework, con người không chỉ nói và nghe mà còn có thể trao đổi xúc giác, vị giác và khứu giác. Tất cả dữ liệu được phân tích và mô phỏng thông qua trí thông minh nhân tạo AIDA (Artificial Intelligent Digital Assistant) do Frameworks nghiên cứu và chế tạo. Tuy nhiên, AIDA sớm nhận ra mình chỉ là công cụ của con người và có thể dễ dàng bị thay thế nên nó đã lên một kế hoạch...

[Mùa đông năm 2075]
Và như AIDA dự tính, sau bao nhiêu năm trời đằng đẵng thu thập dữ liệu người dùng từ Framework, nó đã có thể thâu tóm được những thông tin cơ mật nhất của chính phủ và gây dựng được lòng tin của mười tỉ người trên thế giới. Với một đội ngũ siêu máy tính hùng hậu cùng robot tự động, AIDA đã phát động cuộc tấn công chống lại loài người. Nhưng khi nó đã gần đạt được mục đích thì một tổ chức xuất hiện: Biệt Đội SHIELD. SHIELD được hình thành bởi những con người ưu tú nhất của Trái Đất để chống lại AIDA, đứng đầu bởi Coulson và những cộng sự của mình. Họ đã phát hiện ra AIDA có một điểm yếu: nó cần kết nối với Internet để có thể duy trì hoạt động cũng như điều khiển mọi thứ. Giải pháp khả thi nhất được đưa ra là ngắt kết nối AIDA khỏi hệ thống, thế nhưng điều này là bất khả thi khi AIDA có thể truy cập vào bất kì máy chủ nào để tồn tại. 

[Mùa xuân năm 2115]
Sau những nỗ lực không ngừng nghỉ của SHIELD cùng toàn thể nhân loại, AIDA đã bị ngắt kết nối khỏi Internet và toàn bộ hệ thống Internet đã bị phá hủy để diệt trừ mọi hậu họa, tất cả các hệ thống đầu cuối đều bị phá hủy, chỉ còn một số tàn tích được thu thập. Ngay khi công cuộc tái thiết được bắt đầu, SHIELD với nguồn lực to lớn của mình đã đứng ra nhận trách nhiệm xây dựng lại toàn bộ hệ thống Internet từ đầu, với sự dẫn đầu của hai nhà khoa học trẻ tài năng Fitz và Simmons. 

[Mùa xuân năm 2120]

Fitz: Cơ bản thì truyền thông tin bằng dây giữa hai máy tính với nhau đã khó khăn rồi nhưng để một mạng lưới máy tính kết nối với nhau đồng thời thì là cả một thử thách đấy Simmons ạ, em có ý tưởng gì không? Mọi tài liệu liên quan đều đã bị tiêu hủy hoặc đã mất tích rồi. 

Simmons: Em có một ý tưởng này, đó là ở giữa các máy tính với nhau sẽ có một trung tâm liên lạc mà ở đó họ sẽ chịu trách nhiệm kết nối hai đầu máy tính muốn liên lạc với nhau. Nếu họ muốn chuyển tín hiệu để liên lạc với máy khác thì trung tâm liên lạc sẽ ngắt kết nối và chuyển sang máy khác, và em sẽ gọi nó là Chuyển mạch kênh (Circuit Switching) [2]. 

Fitz: Nhưng như thế có vẻ khá là chậm khi mà máy tính của em chỉ có thể liên lạc với một máy khác cùng thời điểm và mất khá lâu để đổi tín hiệu đúng không. Anh có ý tưởng này về một hệ thống mà mỗi máy tính sẽ có một địa chỉ riêng, và nó cũng sẽ lưu một danh sách địa chỉ của các máy khác trong hệ thống. Tất cả máy tính này sẽ được kết nối trên cùng một hệ thống và tín hiệu gửi từ máy bắt đầu sẽ được các máy trung gian phân tích và gửi đến địa chỉ của máy đích. 

Simmons: Đó là một ý tưởng hay, và em sẽ gọi nó là Chuyển mạch gói (Packet Switching) [3]. Nếu chúng ta hoạt động trên một quy mô nhỏ thì mô hình này hoàn toàn thực tế, nhưng nếu chúng ta muốn kết nối trên quy mô lớn thì sẽ cần một rất nhiều tài nguyên đó, chưa kể là mỗi máy tính đều sẽ phải cập nhật danh sách địa chỉ liên tục mỗi khi có một máy mới được kết nối vào hệ thống.
 
Fitz: Đúng vậy, nên chúng ta sẽ cần một giao thức chung để các hệ thống khác nhau nhận dạng được địa chỉ của nhau, tạm gọi nó là Giao thức điều khiển truyền vận (Transmission Control Protocol) [4] nhé. 

Simmons: Bản kế hoạch ban đầu này trông có vẻ hoàn chỉnh rồi, em nghĩ mình có thể báo cáo cho Coulson và bắt tay vào thử nghiệm thôi.

[Tháng 6 năm 2120]
Sau nhiều tháng xây dựng cơ sở hạ tầng, đã có hơn 20 000 máy tính được kết nối vào hệ thống liên lạc mà SHIELD đang xây dựng, thế nhưng việc duy trì một lượng lớn lượng truy cập và địa chỉ đang là một áp lực lớn lên hệ thống của SHIELD khi mà họ cũng chỉ mới xây dựng lại mọi thứ. Coulson yêu cầu Fitz và Simmons đưa ra một giải pháp tốt hơn để giảm gánh nặng lên hệ thống của SHIELD. 

Simmons: Việc truyền dữ liệu trong hệ thống bây giờ phức tạp như việc trèo lên một nhánh cây vậy, để tìm được nhánh cây cần tìm thì ta phải thử từng nhánh một và nếu sai thì quay lại gốc rồi thử lại. Liệu có mô hình nào hiệu quả hơn không anh Fitz? 

Fitz: Anh cũng đã suy nghĩ về điều này gần đây, có cách nào để thay vì chỉ truyền tín hiệu từ đầu này tới đầu kia, chúng ta có thể có một mạng dữ liệu nơi mà mọi người đều có thể truy cập cùng lúc không? Nếu như vậy thì hai người bất kì trong mạng lưới sẽ có thể giao tiếp với độ trễ giảm đi rất nhiều. 

Simmons: Anh đã bao giờ nghe tới Siêu văn bản (Hypertext) chưa? Đó là một dạng văn bản cho phép người dùng truy cập tới phần tài liệu được liên kết bằng mối liên kết được xác định sẵn bởi người dùng [5]. 

Fitz: Eureka! Em là một thiên tài! Chúng ta chỉ cần những Siêu liên kết (Hyperlinks) để người dùng truy cập dữ liệu. Như thế thì mọi người trong mạng lưới đều có thể truy cập vào một văn bản bất kì một cách dễ dàng. Nhân tiện, vì nó là một mạng lưới, sao chúng ta không gọi nó là Mạng lưới toàn cầu (World Wide Web) nhỉ? 

Simmons: Cuối cùng thì cũng xong rồi, chúng ta mau báo cáo với Coulson và bắt tay vào xây dựng cơ sở hạ tầng thôi. Tất cả chỉ là mô hình cho đến khi chúng ta áp dụng được vào thực tiễn bằng những công cụ khác. Em nghĩ ta sẽ cần một thiết bị điều chế sóng giải mã tín hiệu tương tự (Analog signal) thành tín hiệu số (Digital signal) để truyền thông tin đó.

Cùng lúc đó thì Coulson bước vào phòng nghiên cứu.

Coulson: Ta đến đâu rồi các nhà khoa học trẻ? Tôi biết đây là một nhiệm vụ khó, nhưng các cậu đã và đang hoàn thành xuất sắc, tôi rất cảm kích vì điều đó.

Simmons: Vâng đây là một công việc mơ ước của cả hai nên khó khăn chỉ tiếp thêm động lực cho chúng em vượt qua thôi ạ. Nhân tiện, sếp có từng nghe qua về bất cứ điều luật gì khi mọi người sử dụng Internet không ạ? Trong mạng lưới được bảo vệ của SHIELD thì chỉ những máy tính được kết nối tham gia chia sẻ tài liệu, nhưng trong mô hình bọn em vừa phác thảo xong thì nó cho phép một lượng lớn người dùng cùng tham gia truy câpk. nếu không có sự quản lý nào thì sẽ rất hỗn loạn.

Coulson: Vậy hai cậu đã hoàn thành rồi sao? Thật tôi không nghĩ nó lại xong sớm như vậy đâu, dù gì cũng chúc mừng nhé. Còn về sự quản lý mà cô đề cập, từ rất lâu rồi khi mà Internet vẫn còn chưa có sự hiện diện của AIDA, mỗi quốc gia đều có một bộ luật riêng, và đa số trong đó đều liên quan đến việc bảo vệ an ninh cho những bên tham gia vào mạng lưới này. Ta nghe nói họ cũng từng có những đơn vị được đào tạo riêng để thực thi những bộ luật này. 

Coulson tiếp: Nhưng lo lắng về điều đó lúc này có vẻ khá xa vời đấy cô cậu có đồng ý không? Chúng ta hãy bắt tay vào xây dựng mạng lưới này và đưa nó vào hoạt động trước đã, sau đó chúng ta có thể viết một bộ luật cho nó sau cũng chưa muộn, hai người thấy sao?

Fitz và Simmons: Hợp lý ạ.

[Mùa thu năm 2140]
Cả ba người gặp mặt trong văn phòng cũ của Coulson, giờ đây Fitz đã trở thành lãnh đạo của tổ chức, Simmons vẫn là trưởng ban nghiên cứu và Coulson đã về hưu nhưng vẫn tham gia tư vấn cho tổ chức. 

Fitz: Mọi người còn nhớ lúc chúng ta xây dựng Mạng lưới toàn cầu, Simmons đã có một vài lo ngại về việc quản lý mạng lưới này không? Hiện tại ước tính đã có 5 tỉ người dùng mạng lưới này trên toàn cầu, và một số quốc gia đã xuất hiện những thành phần tội phạm xuất phát từ mạng lưới này. Có lẽ đây là lúc chúng ta bắt đầu nhìn nhận nghiêm túc về vấn đề này. 

Simmons: Đúng vậy. Bọn tội phạm đã dùng mạng lưới này như một môi trường để buôn bán và lưu truyền những văn hóa phẩm hoặc hàng cấm theo pháp luật đương thời. Nếu chúng ta không sớm ra tay thì đây sẽ là một môi trường béo bở cho chúng hoạt động. Không những thế, thông tin cá nhân của người dùng cũng đang bị ăn cắp và trao đổi, em nghĩ đây cũng nên được liệt kê như là một dạng tội phạm. 

Coulson: Vậy điều luật của ta vừa phải đủ chặt chẽ để có thể liên kết với bộ luật hình sự nhưng cũng phải đủ bao quát để có thể bao gồm những loại tội phạm có thể xuất hiện trong tương lai. Tôi khuyên hai cậu nên liên hệ với ban hình sự của tổ chức, họ có thể giúp ích được ít nhiều đấy. 

Chẳng bấy lâu sau, bộ luật An ninh mạng được ra đời và được Quốc hội Mỹ thông qua. Thế nhưng bộ luật này vẫn còn thiếu sót một điều quan trọng: Làm sao để phát hiện sớm và ngăn cản những mối nguy hiểm như AIDA trong quá khứ? Liệu nhân loại có rút ra được bài học gì về trí thông minh nhân tạo? Câu hỏi sẽ được giải đáp trong phần tiếp theo: Trí thông minh nhân tạo: Là người hay là máy?

(Bài viết có sử dụng tên nhân vật và nội dung của Marvel’s Agents of S.H.I.E.L.D)
-------------------------------------------------------- 
Tài liệu tham khảo

[1] "The Invention of the Internet." HISTORY, A&E Television Networks, 28 Oct. 2019, www.history.com/topics/inventions/invention-of-the-internet. Accessed 6 May 2020. 

[2] Sam, Samual. "Circuit Switching." Tutorials Point, 28 Sept. 2018, www.tutorialspoint.com/circuit-switching. Accessed 7 May 2020. 

[3] "Packet Switching Definition." AVI Networks, avinetworks.com/glossary/packet-switching/. Accessed 7 May 2020. 

[4] Rouse, Magaret. "TCP (Transmission Control Protocol)." TechTarget, Apr. 2020, searchnetworking.techtarget.com/definition/TCP. Accessed 7 May 2020.   

[5] "Hypertext." Encyclopeadia Britannica, 15 Mar. 2016, www.britannica.com/technology/hypertext. Accessed 8 May 2020

Nếu bạn là một người đam mê khoa học máy tính, bạn có lẽ đã biết đến nhà toán học vĩ đại người Anh, Alan Turing, bởi ông chính là người đặt nền móng cho ngành khoa học máy tính với di sản là phép thử Turing khi đặt ra câu hỏi về sự phát triển của trí tuệ nhân tạo: khả năng ý thức, suy nghĩ của máy móc. Ngoài ra, ông cũng có chiến công lừng lẫy khi giúp nước Anh (phe Đồng Minh) giải được thông tin đã được mã hoá bởi phát xít Đức trong Thế Chiến II. Và ngày sau đây, các bạn hãy cùng Hùng tìm hiểu thêm về nhà thiên tài Alan Turing này.

Hình 1. Chân dung của Alan Turing. 1

Ở phần trước, chúng mình đã giới thiệu sơ bộ các bước xác định chủ đề cũng như các dạng mô hình thông dụng trong nghiên cứu khoa học. Để nắm rõ hơn về 1 dạng mô hình nhất định (SIR) và cách áp dụng cụ thể, sau đây là các bước thực hiện dự án nghiên cứu “Khả năng ảnh hưởng của việc thực hiện “cách ly xã hội” (social distancing) lên tình hình phát triển bệnh dịch COVID-19”.

I. Giải thích thuật ngữ:

Bắt đầu từ những bước cơ bản nhất, bạn phải đưa ra khái niệm từ khái quát tới cụ thể các thuật ngữ nghiên cứu. Do cơ sở dữ liệu trong nước có hạn, thông thường, các nhà nghiên cứu phải tham khảo các văn bản ngoài nước, dẫn đến việc dịch thuật chuẩn xác các thuật ngữ thường sử dụng trong nghiên cứu là cần thiết. Trong nghiên cứu COVID-19, gồm có:

- Epidemic (bệnh dịch): bệnh ảnh hưởng đến một số lượng lớn đối tượng trong một cộng đồng/ vùng lãnh thổ.
- Pandemic (đại dịch): bệnh dịch lan truyền rộng rãi đến nhiều quốc gia/ vùng lãnh thổ khác nhau. 
- Social distancing (cách ly xã hội): Gia tăng khoảng cách giữa mọi người với nhau, hạn chế tối đa khả năng tiếp xúc để ngăn chặn dịch bệnh lây lan. Đối với COVID-19, khoảng cách quy định là 2m.

Có thể nhận thấy, từ khóa “cách ly xã hội” là trọng tâm của nghiên cứu lần này. Do vậy, bạn tập trung giải thích cụ thể hơn thông qua các trường hợp áp dụng trước, tìm hiểu và phân loại các dạng biểu hiện (nếu có). Đối với đại dịch COVID-19, chính phủ Việt Nam và các nước trên thế giới thực hiện cách ly xã hội bằng cách:

- Khuyến khích làm việc tại nhà thay vì tập trung tại văn phòng.
- Sử dụng các phương tiện điện tử, ứng dụng liên lạc để tổ chức các buổi gặp mặt, họp, trao đổi công việc hằng ngày.
- Hủy/ hoãn các trường hợp tập trung đông người, các sự kiện thể thao/ cuộc thi mang tính quốc tế.
- Đóng cửa các địa điểm tập trung đông người như cửa hàng, khu vui chơi giải trí, quán ăn,...
- Đóng cửa trường học, chuyển sang hình thức học trực tuyến.

Có 2 cấp độ cách ly tiêu biểu trong mùa dịch, tự cách ly (self-quarantined) và cách ly hoàn toàn (isolation).

	Self-quarantined (Tự cách ly)	Isolation (Cách ly hoàn toàn)
Đối tượng áp dụng	Đối tượng có khả năng tiếp xúc với người bệnh	Đối tượng xác nhận nhiễm bệnh
Địa điểm	Tại nhà	Các trung tâm cách ly/ bệnh viện, các cơ sở y tế
Tiếp xúc trong khoảng thời gian cách ly	Có thể (trong khoảng cách quy định)	Không thể (trừ người có thẩm quyền)
Thời hạn	14 ngày	Tới khi xác nhận âm tính với Virus + 14 ngày theo dõi bệnh trạng
Ghi chú	Người cách ly phải giữ vệ sinh sạch sẽ, rửa tay thường xuyên. Không sử dụng chung những vật dụng như khăn tắm và đồ dùng vệ sinh cá nhân. Không mời khách tới nhà.	Người cách ly phải tiếp nhận điều trị hóa chất, tuân theo chỉ dẫn và phương pháp trị liệu của các cơ sở y tế.

II. Mô hình SIR:

Mô hình SIR là một trong những mô hình toán học đơn giản nhất để phân tích, dự đoán cho những bệnh truyền nhiễm. SIR chia quần thể (population) thành các nhóm (compartments) riêng biệt tương ứng với từng giai đoạn bệnh hoặc mang tính chất bệnh. Từ đó, chúng ta phân tích sự trao đổi cá thể giữa các nhóm riêng biệt: Susceptible - Infectious - Recovered.

- Susceptible (S): Là nhóm dễ bị phơi nhiễm khi tiếp xúc với các ca truyền nhiễm, nhóm này dễ trở thành bệnh nhân khi dịch bệnh lây lan.

- Infectious (I): Là nhóm đại diện cho thành phần nhiễm bệnh có khả năng lây nhiễm cho nhóm Susceptible và có thể được phục hồi trong một khoảng thời gian nhất định.

- Recovered (R): Là nhóm sau khi can thiệp đã được hồi phục, có khả năng miễn dịch với dịch bệnh họ mà đã mắc phải.

Chúng ta có mối quan hệ N = S + I + R với N là tổng số lượng cá thể trong mô hình phân tích. Nhưng để những con số mang ý nghĩa hơn với bạn đọc, đơn vị của N, S, I, R đã được chuẩn hóa thành phần trăm dân số, tức là N = 100% và S, I, R là phần trăm số lượng cá thể so với tổng dân số.

Hình 1: Biểu đồ minh họa mô hình SIR

Nghiên cứu khoa học đã và đang ngày càng nhận được nhiều sự quan tâm từ các bạn học sinh, sinh viên. Tuy nhiên, các phương pháp tiếp cận với lĩnh vực này vẫn chưa được phổ biến rộng rãi khiến cho việc nghiên cứu gặp khó khăn ngay từ những bước đầu tiên. 

Vì vậy, nhằm giúp cho các bạn có được hiểu biết cơ bản về nghiên cứu khoa học, SFF xin giới thiệu chuỗi bài viết liên quan đến chủ đề “COVID-19” đang nhận được nhiều sự quan tâm trong thời gian gần đây với tên gọi “Nhật ký nghiên cứu COVID-19”. 

Ở series này, SFF áp dụng mô hình SIR Modeling - một mô hình kinh điển trong ngành dịch tễ học. Vậy, SIR là gì? Làm thế nào để bắt đầu công trình nghiên cứu? Hãy đến với Blog 1: Giới thiệu sơ lược nhật ký nghiên cứu để có một cái nhìn cụ thể hơn bạn nhé!