Cuộc cách mạng kỹ thuật số trong lĩnh vực kỹ thuật đang diễn ra — liệu Python có thể là chìa khóa để nâng cao kỹ năng?

Công nghệ đã phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây và sẽ tiếp tục gia tăng. Nếu bạn từng nghe đến Định luật Moore, đây là ý tưởng rằng phức tạp của công nghệ tăng gấp đôi mỗi năm. Hãy tưởng tượng xem điều đó có nghĩa gì cho những năm tiếp theo.

Nhưng những người theo kịp với các tiến bộ công nghệ mới sẽ được đền đáp bằng các công cụ mới để thử nghiệm, chơi, và tất nhiên, kiếm thêm khách hàng và doanh thu.

Một ngành đã trải qua một làn sóng công nghệ lớn là ngành kỹ thuật và xây dựng. Cuộc cách mạng 'Kỹ thuật số' đang mở ra những cơ hội mới cho những người sẵn lòng áp dụng các công nghệ mới và nâng cao kỹ năng.

Với một lịch sử dài chiến đấu với biển bằng sự đổi mới trong kỹ thuật kỹ thuật nước, Hà Lan đã tự nhiên tạo ra một số lượng ngày càng tăng các công ty kỹ thuật và xây dựng, các cơ quan, các công ty khởi nghiệp và các scaleup đang dẫn đầu trong lĩnh vực kỹ thuật số.

Để tìm hiểu thêm về cách kỹ thuật số đang biến đổi ngành công nghiệp ở mọi cấp độ, chúng tôi đã trò chuyện với hai công ty kỹ thuật Hà Lan: Arcadis một công ty toàn cầu chuyên về thiết kế, kỹ thuật và tư vấn quản lý được thành lập từ năm 1888 và VIKTOR, một scaleup Hà Lan khá mới và là một trong những đối tác gần đây của Chương trình Rise của Techleap đang làm cho việc nâng cao kỹ năng và công cụ số trở nên dễ tiếp cận hơn cho các kỹ sư trên mọi lĩnh vực.

Ưu điểm của kỹ thuật số hóa

Trước hết và quan trọng nhất, kỹ thuật số hóa thực sự có nghĩa là gì?

Đối với Matthew Marson, Global Market Sector Lead tại công ty thiết kế và kỹ thuật bền vững Arcadis, người đã làm việc trong ngành nhiều năm, đó là một phong trào chung hướng tới công nghệ mới nổi:

Nó có chút là thuật ngữ tổng quát vì tôi nghĩ rằng chúng ta chưa có từ hoặc tóm tắt ngắn để thực sự định nghĩa đúng nó. Nó có thể là bất cứ điều gì từ việc thay đổi hình dạng của một tòa nhà để tạo ra các hình dạng mới, vui nhộn và táo bạo với mô hình tham số đến cách chúng ta tương tác với một không gian hoặc thậm chí cách một không gian tương tác với chúng ta dưới dạng các tòa nhà thông minh hoặc Internet of Things. Nó thậm chí có thể liên quan đến việc dự đoán hiệu suất tương lai bằng cách sử dụng bản sao kỹ thuật số để kiểm tra các thay đổi nhỏ — mà không cần thay đổi bất cứ điều gì trong thế giới vật lý.

Kỹ thuật số hóa liên quan đến việc các chuyên gia sử dụng mô hình 3D, bản sao kỹ thuật số, phân tích dữ liệu và các công nghệ tiên tiến khác để hình dung ý tưởng của họ. Trước đây, các kỹ sư sử dụng bút chì và sổ tay để thiết kế dự án.

Chuyển sang số không chỉ giúp việc chia sẻ các thiết kế trở nên dễ dàng, mà hầu hết các rủi ro đều bị loại bỏ ảo (không có cố ý). Kỹ thuật số hóa cho phép chuyên gia kiểm tra thiết kế của họ trước khi thực hiện, phát hiện vấn đề cấu trúc trước khi dự án thậm chí được xây dựng.

Điều này sẽ là quan trọng trong quá trình chuyển đến các dự án bền vững hơn vì nó giúp kỹ sư tính toán các biến đổi như điều kiện thời tiết.

Như Marson giải thích, một trong những vấn đề lớn nhất mà chúng ta đang đối mặt ngày nay là lợi nhiệt mặt trời. Trong khi các bề mặt kính lớn hiển thị tầm nhìn tuyệt vời trở nên phổ biến (hãy nghĩ đến Bảo tàng Eye hoặc Nhà hát Sydney Opera), vào một ngày quang đãng, ánh sáng mặt trời có thể dễ dàng biến một tòa nhà như vậy thành một nhà kính bên trong. Để điều chỉnh nhiệt độ, những tòa nhà này sau đó cần tăng cường hệ thống điều hòa không khí, kích thích việc tiêu thụ năng lượng ngày càng tăng.

Nhưng những công nghệ mới như mô hình 3D, bản sao kỹ thuật số và phân tích HVAC cho phép kỹ sư dễ dàng chạy các mô phỏng lấy ý kiến ​​thời tiết, hướng tòa nhà và tỷ lệ kính so với các vật liệu khác.

Bạn muốn cân bằng giữa việc có tầm nhìn tuyệt vời đó, trong khi không để ánh sáng mặt trời làm tăng nhiệt độ của tòa nhà. Bằng cách chạy tất cả các bộ lựa chọn khác nhau đó, bạn có thể tìm ra tối ưu giữa hướng của tòa nhà và lượng kính (và do đó là quyền truy cập tầm nhìn), sau đó tính toán tiêu thụ năng lượng dựa trên sự giảm lợi nhiệt mặt trời.

Tòa nhà thương mại trung bình sử dụng khoảng 160 kilowatt-giờ năng lượng trên mét vuông. Trong khi, với thiết kế đỉnh cao nhất ngày nay, chúng ta có thể đạt được khoảng 110. Nếu bạn có bất kỳ cơ hội nào để hoạt động ở mức carbon tốt nhất, bạn cần giảm xuống khoảng 55 kilowatt-giờ.

Ngoài việc vượt qua các khả năng phát sinh và tính linh hoạt ít, kỹ sư có thể đẩy ranh giới của thiết kế của họ, điều mà trước đây chưa bao giờ được thực hiện một cách an toàn. Thiết kế hiện đại VÀ an toàn có thể được ưu tiên hàng đầu trong khi giảm thiểu mọi rủi ro. Một ví dụ Marson chia sẻ là sử dụng in 3D để xây dựng một cầu dạo chân.

Nếu bạn gửi một robot để in 3D một thiết kế, thì rất ít khả năng là một người sẽ bị thương trong quá trình đó. Điều này cũng có nghĩa là chúng ta có khả năng tạo ra các hình dạng hoặc có thể sử dụng vật liệu mà trước đây chúng ta có thể chưa sử dụng. Khi bạn đang làm điều gì đó được in 3D, bạn có cơ hội làm phức tạp hơn nhiều trong những gì bạn làm. Đôi khi, một số công trình kiến trúc tốt nhất bạn nhận được đến từ một phần của kiến trúc được gọi là bí mật, thực sự sao chép các hình dạng mà bạn thấy trong thế giới tự nhiên. Máy in 3D giúp bạn tạo ra những hình dạng đó mà có lẽ một người không thể chế tác được. Độ chính xác tăng cường cũng có nghĩa là chúng ta có thể sử dụng ít vật liệu hơn, làm cho mỗi dự án trở nên bền vững hơn.

Hơn nữa, khách hàng có khả năng nhìn thấy một thiết kế trước khi nó được xây dựng, tạo ra sự hài lòng tốt hơn ở khách hàng. Không còn bắt đầu một dự án chỉ để có một khách hàng không hài lòng muốn thay đổi mọi thứ xung quanh. Điều này tiết kiệm cả thời gian và tiền bạc.

“Các công cụ đã mang lại cho chúng tôi khả năng nhìn vào cách thiết kế sẽ hoạt động trước và thực hiện toán học trên những hình dạng phức tạp. Nếu tôi cố gắng làm điều đó trong Excel, nó có lẽ sẽ mất rất nhiều thời gian và làm nổ tung não tôi. Nó đã bổ sung cho chúng tôi một loạt các siêu năng lực để làm những điều mới và thú vị,” Marson nói với TNW.

Vấn đề về việc nâng cao kỹ năng

Càng biết nhiều về công nghệ, càng tốt. Không có giới hạn đối với những kỹ năng bạn có thể học để áp dụng trong ngành công nghiệp đang thay đổi liên tục này. Ngày càng nhiều kỹ sư trở nên thành thạo về thực tế ảo và tăng cường, trí tuệ nhân tạo, học máy và công nghệ drone. Nhưng có lẽ đó chính là vấn đề.

Có RẤT nhiều công nghệ mới xuất hiện và kỹ sư thường thấy mình đang ở trong tình huống muốn nâng cao kỹ năng, nhưng họ không biết bắt đầu từ đâu. Marson đề xuất:

Bắt đầu bằng việc hiểu về các công cụ mã ít hoặc không mã. Có nhiều công cụ đa dạng có thể giúp bạn làm công việc nặng nề, bạn chỉ cần học cách nói với nó những gì bạn muốn nó làm hoặc các bước mà nó phải thực hiện. Theo hướng đó, tôi sẽ nói học cơ bản về những gì tôi gọi là công nghệ web, đó là các khối xây dựng cơ bản như HTML cơ bản và cách API hoạt động.

Kỹ sư kỹ thuật số được kỳ vọng phải sở hữu cả kỹ năng kỹ thuật truyền thống cũng như kỹ năng phát triển phần mềm. Làm sao có thể tận dụng những cải tiến này mà không hiểu rõ về cách hoạt động bên trong của thuật toán điều khiển những công nghệ này. Những người không nhanh chóng nắm bắt để học sẽ tiếp tục tụt hậu hơn. Với công nghệ, luôn tốt hơn là giữ vững vị trí tiên phong thay vì đứng sau nó.

Xây dựng một nền tảng vững chắc và hiểu biết vững về các khái niệm mã hóa như thuật toán, mảng và danh sách sẽ giúp bạn thích ứng với bất kỳ ngôn ngữ nào bạn cần học để đưa sự nghiệp của bạn lên một tầm cao mới. Những khái niệm này nằm ở trung tâm của mọi thứ bạn sẽ học về công nghệ. Chúng không bao giờ biến mất.

VIKTOR, một nền tảng phát triển web mã ít cho ngành công nghiệp kỹ thuật và xây dựng, tin rằng, trong đám đông của các công nghệ và ngôn ngữ lập trình, việc học Python có thể là kỹ năng quý giá nhất để thích ứng với sự chuyển đổi hướng kỹ thuật số. Với nền tảng của họ, các kỹ sư hiểu biết về Python có thể phát triển một loạt ứng dụng sử dụng thiết kế tham số, bản sao kỹ thuật số, tự động hóa kỹ thuật, GIS và cấu hình sản phẩm.

Là một phần mới của Chương trình Techleap Rise dành cho các scaleup tăng trưởng nhanh, công cụ dễ sử dụng của họ thuyết phục thêm nhiều kỹ sư học ngôn ngữ lập trình phổ biến này.

Python có thể là kỹ năng chính cho kỹ sư kỹ thuật số trong tương lai?

Python đang nhanh chóng trở thành ngôn ngữ lập trình phổ biến nhất. Nó tương đối dễ học, dễ đọc và độc lập với nền tảng. Làm một kỹ sư dữ liệu, đó là ngôn ngữ đầu tiên mà tôi chọn tự học. Và, thành thật mà nói, đó là ngôn ngữ duy nhất mà tôi thực sự cần học. Hiện nay, mọi thứ đều được viết bằng Python.

Wouter Riedijk và Peter Madlener, những người sáng lập VIKTOR, tin rằng đó là một ngôn ngữ rất tốt để học vì nó hỗ trợ lập trình hướng đối tượng.

Điều này cho phép bạn phân rã phần mềm của mình thành các vấn đề nhỏ (đối tượng) mà sau đó bạn có thể giải quyết, một đối tượng một lần. Đó giống như xây dựng một cái gì đó từ các thành phần nhỏ hơn. Điều này tương tự như cách một kỹ sư nhìn nhận đối tượng vật lý cần được thiết kế, xây dựng và duy trì.

Python là sự chuyển giao tự nhiên từ cách nghĩ của một kỹ sư sang cách nghĩ của một kỹ sư phần mềm.

VIKTOR sử dụng Python trong ứng dụng phát triển web của mình để định nghĩa logic dễ tích hợp với phần mềm hàng đầu ngành. Python cũng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như robot học, trí tuệ nhân tạo và học máy, những công nghệ đang làm cách mạng hóa kỹ thuật số. Theo Forbes, nó đã tăng trưởng 456%, khiến cho nó trở thành ngôn ngữ lập trình phổ biến nhất trên thế giới.

Tại sao Python lại phổ biến trong những lĩnh vực này? Nó có một số lượng thư viện lớn như Pandas, Scikit-learn và TensorFlow giúp tiết kiệm thời gian của nhà phát triển và làm cho tất cả những lĩnh vực này trở nên dễ dàng hơn. Python cho phép xử lý và lặp lại lượng lớn dữ liệu, một trong những lý do khiến nó trở nên phổ biến trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo và học máy.

Ngôn ngữ này cũng tốt cho những người không có bằng cấp phát triển phần mềm cao cấp vì nó cho phép giải quyết vấn đề phức tạp với ít dòng mã hơn. Một trong những lý do khiến nó trở nên phổ biến là vì nó có thể được sử dụng bởi người mới học hoặc mở rộng để được sử dụng bởi những lập trình viên cao cấp nhất. Đó là một ngôn ngữ mà tất cả các chuyên gia có thể phát triển theo thời gian khi họ mở rộng bộ kỹ năng lập trình của mình.

Riedijk và Madlener nói:

Nếu một kỹ sư đã có kiến thức cơ bản để sử dụng Python, họ cũng có thể xây dựng ứng dụng web của riêng mình để tự động hóa và tối ưu hóa.

Họ khuyến nghị bắt đầu một dự án và xây dựng một cái gì đó của riêng bạn để học ngôn ngữ này. Dưới đây là một số nguồn tài nguyên cụ thể mà họ đề xuất:

• Codecademy: https://www.codecademy.com/learn/learn-python
• Coding Bootcamps: https://www.coding-bootcamps.com/
• DataCamp: https://www.datacamp.com/
• Dataquest: https://www.dataquest.io/ (cho Python cho khoa học dữ liệu)
• HackInScience: https://www.hackinscience.org/ (nền tảng miễn phí và mã nguồn mở)
• Dịch vụ Công nghệ Trung học: https://www.myhsts.org/ (cho Python chung)

Kỹ thuật số hóa kỹ thuật là tương lai của ngành xây dựng. Chuyển đổi và học sâu về công nghệ sẽ giúp bạn có lợi thế cạnh tranh. Bạn sẽ có thể tiết kiệm thời gian và tiền bạc, xây dựng mối quan hệ tốt hơn với khách hàng của bạn và thử nghiệm các khả năng của thiết kế và an toàn tiên tiến. Rõ ràng là những người không thích ứng với công nghệ đang thay đổi liên tục sẽ bị bỏ lại phía sau.