Toán học không chỉ dành riêng cho các nhà nghiên cứu

Sau bữa cơm tối, khi có nhiều gia đình đang ngồi quây quần bên ấm trà, vừa trò chuyện vừa thưởng thức một chương trình âm nhạc dân ca đang phát sóng trên tivi, thì ở phía đài truyền hình, họ nên cho chương trình quảng cáo nào xuất hiện vào lúc đó? Quảng cáo bột giặt hay quảng cáo nước hoa? Cái nào phát trước, cái nào phát sau? Nên phát cách nhau bao lâu? Và sau mấy chương trình thì nên phát lại? Những câu hỏi tưởng chừng là vấn đề riêng của những người làm trong lĩnh vực truyền thông ấy, thế mà để có thể được trả lời một cách chuẩn xác và tối ưu nhất, lại cần đến những người có chuyên môn trong một lĩnh vực toán học nghe có phần “là lạ” - vận trù học.

Đây cũng chính là một ví dụ trả lời cho câu hỏi “Học toán để làm gì?” tồn tại gần chục năm nhưng liên tục được dư luận đặt ra, thậm chí cả “những người học toán, chuyên toán còn nghi ngờ khả năng ứng dụng của toán học” như nhận xét của TS. Hà Minh Hoàng (ĐH Phenikaa) trong buổi tọa đàm “Toán: Học thế nào và Làm ở đâu?” và chuỗi bài giảng đại chúng do Viện Toán học (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam), Quỹ Đổi mới sáng tạo VinIF (Viện Nghiên cứu dữ liệu lớn Vin Bigdata) và Trung tâm Thông tin Tư liệu (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) phối hợp tổ chức vào ngày 20/3 vừa qua, nhằm giúp học sinh, sinh viên thấy được những ứng dụng muôn màu của toán.

Sở dĩ câu hỏi ấy vẫn cứ xuất hiện từ năm này qua năm khác có lẽ là bởi, những người nêu vấn đề đang nhìn toán học như một khái niệm độc lập, tách rời khỏi tất cả các lĩnh vực khác trong cuộc sống và coi đó chỉ là của lĩnh vực riêng của một số ít nhà nghiên cứu. Dưới góc nhìn của một nhà tin sinh, TS. Võ Sỹ Nam (Trưởng phòng Tin y sinh ứng dụng, VinBigdata), cho rằng “không thể tách biệt toán học ra khỏi mọi thứ” như vậy, bởi toán học đến rất tự nhiên và xâm nhập vào tất cả các ngành trong cuộc sống hiện đại ngày nay, “khi mình làm việc với toán thực chất là đang làm việc với các mô hình hóa của các bài toán thực tế”. Anh lấy ví dụ từ chính bản thân mình, với xuất phát điểm là người học toán và sau đó là học về tin, chưa bao giờ anh nghĩ rằng công việc của mình sau này sẽ liên quan đến gene hay dữ liệu sinh học,... “Thế nhưng bây giờ có những ‘bài toán’ rất quen thuộc mà cần đến toán ở trong đó, ví dụ như chip đo mẫu máu dùng để sàng lọc mà chúng tôi đang nghiên cứu. Nếu con chip này đo tất cả các chỉ số thì sẽ rất tốn kém và mất thời gian, vậy làm thế nào để chỉ cần đo một ít chỉ số thôi nhưng vẫn dự đoán được chính xác nguy cơ bệnh hay nguy cơ gặp tác dụng phụ khi uống thuốc? Đó cũng chính là việc cần đến toán”, anh giải thích.

Cùng chung ý kiến như vậy, TS. Hà Minh Hoàng nhận định, dù nhận thức được hay không thì tất cả chúng ta đều đang làm toán mỗi ngày. “Hằng ngày, mỗi người đều phải so sánh các lựa chọn khác nhau để ra quyết định như nên đi con đường nào thì ngắn nhất, nên mua cổ phiếu vào lúc nào cho lời,...”, anh nói.

Song toán học còn được vận dụng ở một mức cao hơn nữa, “với những quyết định cá nhân chỉ có 2-3 phương án thì ta có thể tự suy nghĩ trong đầu. Nhưng trong đời sống sản xuất có rất nhiều ‘biến’ khác nhau, các bài toán phức tạp hơn thì không thể tự tính được nữa. Và vận trù học hay còn gọi là ‘nghệ thuật ra quyết định’ ra đời từ đó”. Ngay từ những năm 1960, GS Hoàng Tụy - cha đẻ của lý thuyết tối ưu toàn cục tại Việt Nam, một nhánh của vận trù học, đã dẫn đầu phong trào ứng dụng ngành khoa học này vào nhiều lĩnh vực của đời sống. Với thế mạnh của mình là sử dụng rất nhiều các kiến thức toán học như mô hình toán để làm sao mô hình hóa một vấn đề trong thực tế dưới dạng toán học, phân tích thống kê, tối ưu toán học..., ngày nay vận trù học có thể giúp ích cho vô vàn lĩnh vực như truyền hình (quảng cáo), giao thông - vận tải, giáo dục (xếp thời khóa biểu, lọc ảo, đưa ra điểm chuẩn trong xét tuyển đại học), y tế (xếp lịch làm việc), nông nghiệp (như dồn điền đổi thửa),... Một ví dụ ứng dụng tiêu biểu của vận trù học chính là việc áp dụng vào bài toán điều phối xe trong vận chuyển hàng hóa (VRP) để tìm ra tổng quãng đường ngắn nhất cho các xe đi. Nhờ áp dụng vận trù học vào dự án ORION của UPS - công ty quản lý chuỗi cung ứng và vận chuyển hàng hóa đa quốc gia của Hoa Kỳ, từ năm 2016, 55,000 tuyến đường tối ưu đã giúp UPS tiết kiệm 10 triệu gallon nhiên liệu, giảm 100,000 m3 CO2 và tiết kiệm 300-400 triệu USD hằng năm, TS Hà Minh Hoàng nói và cho biết, những ví dụ này hoàn toàn dựa trên việc áp dụng toán học, cụ thể là toán tối ưu.

Thậm chí, khi có toán học, chúng ta còn lý giải được cả những trò may rủi, những câu chuyện thần kỳ mà nhiều người nếu không hiểu bản chất toán học sẽ dễ tin rằng có một năng lực tâm linh nào đó. Câu chuyện về Paul, chú bạch tuộc “quốc tịch Đức” nổi tiếng toàn cầu nhờ khả năng đoán trúng kết quả cả 7 trận đấu của tuyển Đức trong World Cup 2010 là một ví dụ. Với việc áp dụng luật số lớn, dù xác suất có thấp đến đâu (khoảng 0,4% đối với Paul), khi có một số mẫu đủ lớn, ví dụ như có 10.000 con vật cùng tham gia trò dự đoán này, thì sẽ có khoảng 40 con khác cũng dự đoán chính xác như Paul chứ không phải chú bạch tuộc này có một khả năng đặc biệt, GS. Vũ Hà Văn (Giám đốc Khoa học Viện Nghiên cứu Dữ liệu lớn VinBigdata, Giáo sư Toán học ĐH Yale) hóm hỉnh giải thích.

Nói cách khác, như GS Hà Huy Khoái đã từng viết trong bài “Ích gì, Toán học?” trên Tia Sáng, khi dùng điện thoại, khi rút tiền, không ai thấy “tích phân, vi phân, tổ hợp hay số học” trong đó bởi Toán học đã đến mức “trong suốt” như oxy đối với người sử dụng nó.

Với khả năng ứng dụng trong vô vàn lĩnh vực như vậy, nhu cầu nhân lực toán học đang gia tăng nhanh chóng trong thời gian gần đây. Song theo các diễn giả tại tọa đàm, dù có nhu cầu lớn như thế, việc tuyển dụng nhân sự vào làm các công việc này lại vô cùng khó khăn do nhân lực làm về toán ứng dụng đang thiếu trầm trọng, “đăng tuyển nhưng cũng nhận được rất ít hồ sơ”, PGS. TS. Nguyễn Ngọc Doanh (ĐH Thủy lợi) nói.

Theo TS. Hà Minh Hoàng, một trong những cái khó khi nhóm anh làm các dự án ứng dụng toán học trong thực tế hiện nay, đó là đội ngũ ở các doanh nghiệp đang thiếu những người trung gian ở giữa những người học toán và những người làm nghiệp vụ khác. “Thường khi làm việc với các đơn vị nước ngoài, chúng tôi làm việc rất dễ dàng và nhanh chóng do những đơn vị này họ đã có những người có kinh nghiệm để đưa ra sẵn bài toán họ cần giải cho mình rồi. Nhưng ở Việt Nam thì lại thiếu những người ở giữa - những người vừa hiểu toán, vừa hiểu các vấn đề nghiệp vụ như vậy”, anh nói và nhớ lại, khi phòng thí nghiệm ORLab của nhóm anh hợp tác với một đài truyền hình để xếp lịch phát quảng cáo, nhóm anh đã phải đích thân sang đài truyền hình đó, ngồi lập lịch phát sóng bằng tay trong vòng ba tháng thì mới hiểu được bài toán mà đài truyền hình này cần giải.

Sự thiếu thốn nhân lực ấy vừa cho thấy thực trạng hiện nay nhưng đồng thời cũng chỉ ra cơ hội cho các sinh viên học ngành toán sau khi ra trường và tham gia vào thị trường lao động. Vậy giữa hàng chục môn toán khác nhau, các sinh viên ngành toán nên tập trung vào những kiến thức nào để việc học và làm trở nên hiệu quả nhất? Theo GS Vũ Hà Văn, câu trả lời sẽ còn phụ thuộc vào “tùy thời” và tùy từng lĩnh vực công việc mà người học hướng tới. Trong thời đại khi máy tính, công nghệ lên ngôi và liên quan đến hầu hết mọi vấn đề như hiện nay, một số trong những môn nên chú ý có thể là xác suất thống kê, đại số tuyến tính, toán rời rạc, khoa học máy tính lý thuyết (theoretical computer science),...

Tuy nhiên, để có thể tham gia giải quyết những vấn đề đa dạng của đời sống, các diễn giả cũng cho rằng, các sinh viên ngành toán nên chủ động học thêm các kiến thức về lập trình, bởi khi đã có nền tảng về toán học, việc học lập trình không hề khó khăn mà lại còn đem đến vô số lợi ích cho người làm về toán, đặc biệt là đối với các công việc liên quan đến phân tích dữ liệu, y học chính xác, trí tuệ nhân tạo, machine learning,... Bên cạnh đó, TS. Võ Sỹ Nam cũng nhấn mạnh đến việc trau dồi khả năng mô hình hóa bài toán: “Tôi cảm tưởng kỹ năng giải bài toán của sinh viên Việt Nam tốt, nhưng cái chúng ta đang thiếu hơn là kỹ năng mô hình hóa bài toán thực tế. Nếu thiếu tư duy mô hình hóa, chúng ta sẽ không làm được việc mà chỉ là những thợ giải toán. Đây là một kỹ năng quan trọng, rất khó dạy trong trường” nhưng có thể tìm hiểu qua các bài toán vật lý, hóa học, sinh học thực tế.