Tóm tắt

Công nghệ cơ bản được phát minh vào nửa cuối thế kỷ 19, bao gồm cả động cơ phân tích của Babbage (Analytical Engine) [4]và điện báo. Truyền tin kỹ thuật số trở nên rẻ hơn khi áp dụng rộng rãi sau khi phát minh ra máy tính cá nhân. Claude Shannon, một nhà toán học của Bell Labs, được cho là đã đặt nền móng cho việc số hóa trong bài báo tiên phong năm 1948 của ông, "Một lý thuyết toán học về truyền thông" (Tiếng anh: A Mathematical Theory of Communication)[5] Cuộc cách mạng kỹ thuật số đã chuyển đổi công nghệ analogue sang định dạng kỹ thuật số. Bằng cách này, có thể tạo ra các bản sao giống hệt với bản gốc. Trong giao tiếp kỹ thuật số, ví dụ, phần cứng lặp lại có thể khuếch đại tín hiệu kỹ thuật số và truyền nó mà không làm mất thông tin trong tín hiệu. Tầm quan trọng tương đương với cuộc cách mạng là khả năng dễ dàng di chuyển thông tin kỹ thuật số giữa các phương tiện và truy cập hoặc phân phối từ xa.

Bước ngoặt của cuộc cách mạng là sự thay đổi từ âm nhạc analogue sang âm nhạc được ghi âm kỹ thuật số (digitally record). Trong những năm 1980, định dạng kỹ thuật số của đĩa compact quang thay thế dần các định dạng analog, chẳng hạn như bản ghi vinyl và băng cassette, là phương tiện phổ biến được lựa chọn. [6][7]

Nguồn gốc (1947 - 1969)

Năm 1947, bóng bán dẫn đầu tiên hoạt động, bóng bán dẫn tiếp xúc điểm (Point-contact transistor) dựa trên Gecmani, được phát minh bởi John Bardeen và Walter Houser Brattain hai cộng sự làm việc dưới William Shockley tại Bell Labs.[8][9] Đã mở đầu cho các máy tính kỹ thuật số tiên tiến hơn sau này. Từ cuối những năm 1940, các trường đại học, quân đội và doanh nghiệp đã phát triển các hệ thống máy tính, để sao chép kỹ thuật số và tự động hóa các phép tính toán được thực hiện thủ công trước đó, LEO là máy tính đa năng có bán trên thị trường đầu tiên.

Vào cuối những năm 1950, kỹ sư của Bell Labs, Mohamed M. Atalla đã chứng minh tính hiệu quả của silic như một vật liệu bán dẫn với quá trình thụ động bề mặt của nó bằng qua sự oxy hóa nhiệt. Điều này dẫn đến một số cột mốc quan trọng trong công nghệ bán dẫn silic trong năm 1959: quá trình xử lý Planar của Jean Hoerni và chip mạch tích hợp nguyên khối (IC) của Robert Noyce tại Fairchild Semiconductor, và bóng bán dẫn sử dụng hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại (MOSFET, hoặc bóng bán dẫn MOS) của Mohamed Atalla và Dawon Kahng tại Bell Labs. Những phát triển này đã mở đường cho việc sản xuất hàng loạt các thiết bị bán dẫn silicon.[10][11]

Sau sự phát triển của chip mạch tích hợp MOS vào đầu những năm 1960, chip MOS đạt mật độ bóng bán dẫn cao hơn và chi phí sản xuất thấp hơn so với mạch tích hợp lưỡng cực vào năm 1964. Chip MOS tăng thêm về độ phức tạp theo luật dự đoán của Moore[11], dẫn đến tích hợp quy mô lớn (LSI) với hàng trăm bóng bán dẫn trên một chip MOS vào cuối những năm 1960. Việc ứng dụng chip MOS LSI vào điện toán là cơ sở cho các bộ vi xử lý đầu tiên, khi các kỹ sư bắt đầu nhận ra rằng một bộ xử lý máy tính hoàn chỉnh có thể được chứa trên một chip MOS LSI duy nhất. Năm 1968, kỹ sư Federico Faggin của Fairchild đã cải tiến công nghệ MOS với việc phát triển chip MOS cổng silicon[11], sau này ông đã sử dụng để phát triển Intel 4004[12], bộ vi xử lý đơn chip đầu tiên. Nó được Intel phát hành vào năm 1971 và đặt nền móng cho cuộc cách mạng vi máy tính bắt đầu từ những năm 1970.

Công nghệ MOS cũng dẫn đến sự phát triển của cảm biến hình ảnh bán dẫn phù hợp với máy ảnh kỹ thuật số. Cảm biến hình ảnh đầu tiên là thiết bị ghép điện tích, được phát triển bởi Willard S. Boyle và George E. Smith tại Bell Labs vào năm 1969, dựa trên công nghệ tụ điện MOS.[13]

Công chúng lần đầu tiên được giới thiệu các khái niệm dẫn đến Internet khi một tin nhắn được gửi qua ARPANET vào năm 1969.[14] Các mạng chuyển mạch gói như ARPANET, Mark I, CYCLADES, Merit Network, Tymnet và Telenet, được phát triển vào cuối những năm 1960 và đầu những năm 1970 bằng nhiều giao thức khác nhau. ARPANET đặc biệt dẫn đến sự phát triển của các giao thức cho liên kết mạng, trong đó nhiều mạng riêng biệt có thể được nối với nhau thành một mạng lưới.[15]

Phong trào Toàn Trái Đất (Whole Earth) trong thập niên 1960 ủng hộ việc sử dụng công nghệ mới. Stewart Brand từng có một cuốn sách nói về phong trào này với tựa đề "Whole Earth Catalog".[16]

Thập niên 70

Vào những năm 1970, máy tính gia đình đã được giới thiệu, máy tính chia sẻ thời gian, máy chơi trò chơi điện tử, trò chơi video coin-op đầu tiên, và thời kỳ hoàng kim của trò chơi điện tử arcade bắt đầu từ Space Invaders.[17] Khi công nghệ kỹ thuật số phát triển và việc chuyển đổi từ lưu trữ analog sang lưu trữ hồ sơ kỹ thuật số đã trở thành tiêu chuẩn mới trong kinh doanh, một công việc tương đối mới đã được ra đời như nhân viên nhập liệu. Lấy từ hàng ngũ thư ký và đánh máy từ những thập kỷ trước, công việc của nhân viên nhập dữ liệu là chuyển đổi dữ liệu tương tự (hồ sơ khách hàng, hóa đơn, v.v.) thành dữ liệu số.

Một phát triển quan trọng trong công nghệ nén dữ liệu kỹ thuật số là biến đổi cosine rời rạc (DCT), một kỹ thuật nén mất mát được đề xuất lần đầu tiên bởi Nasir Ahmed vào năm 1972, ban đầu được dự định để nén hình ảnh. Nén DCT sau này trở thành nền tảng cho Cuộc cách mạng kỹ thuật số, là nền tảng cho hầu hết các tiêu chuẩn nén phương tiện truyền thông kỹ thuật số từ cuối những năm 1980 trở đi, bao gồm các định dạng hình ảnh kỹ thuật số như JPEG (1992)[18], các định dạng mã hóa video như H.26x (1988 trở đi) và MPEG (1993 trở đi) - được biết đến nhiều hơn với định dạng MP4 (1998)[19], các tiêu chuẩn nén âm thanh như Dolby Digital (1991)[20] và MP3 (1994)[21], và các tiêu chuẩn truyền hình kỹ thuật số như video theo yêu cầu (VOD) và truyền hình độ nét cao (HDTV).[22]

Thập niên 80

Tại các quốc gia phát triển, máy tính đã trở nên thực sự phổ biến trong suốt thập niên 1980 khi chúng xuất hiện khắp các trường học, các hộ gia đình, doanh nghiệp và tại các nhà máy. Máy rút tiền tự động, robot công nghiệp, CGI trong phim và truyền hình, nhạc điện tử, hệ thống bảng thông báo và trò chơi điện tử đã trở thành chủ nghĩa tư tưởng của thập niên 1980. Hàng triệu người đã mua máy tính gia đình, nhưng cái tên đầu tiên trong ngành sản xuất máy tính cá nhân có thể kể đến như Apple, Commodore và Tandy.[9][23][24] Cho đến ngày nay, Commodore 64 thường được coi là máy tính bán chạy nhất mọi thời đại, đã bán được 17 triệu chiếc trong khoảng từ 1982 đến 1994.

Năm 1984, Cục điều tra dân số Hoa Kỳ bắt đầu thu thập dữ liệu về việc sử dụng máy tính và Internet ở Hoa Kỳ; cuộc khảo sát đầu tiên của họ vào năm 1984 cho thấy rằng 8.2% trong tổng số hộ gia đình ở Mỹ sở hữu máy tính cá nhân, trong đó có 15,3% các hộ gia đình có trẻ em dưới 18 tuổi và 22,9 % các hộ gia đình trung và thượng lưu. Đến năm 1989, 15% tổng các hộ gia đình ở Mỹ sở hữu máy tính và trong số đó, gần 30% hộ gia đình có trẻ em dưới 18 tuổi. Vào cuối những năm 1980, nhiều doanh nghiệp phụ thuộc vào máy tính và công nghệ kỹ thuật số.

Motorola đã tạo ra điện thoại di động đầu tiên, Motorola DynaTac, vào năm 1983[25][26]. Tuy nhiên, thiết bị này sử dụng giao tiếp analog - điện thoại di động kỹ thuật số không được bán thương mại cho đến năm 1991 khi mạng 2G bắt đầu được sử dụng ở Phần Lan để đáp ứng nhu cầu cho điện thoại di động[27].

Máy ảnh kỹ thuật số thực sự đầu tiên được tạo ra vào năm 1988[13][28], và lần đầu tiên được bán ra thị trường vào tháng 12 năm 1989 tại Nhật Bản và năm 1990 tại Hoa Kỳ. Vào giữa những năm 2000, chúng đã làm lu mờ sự phổ biến của máy ảnh phim truyền thống.

Mực kỹ thuật số cũng được phát minh vào cuối những năm 1980. Hệ thống CAPS của Disney (được tạo ra năm 1988) đã được sử dụng cho một cảnh trong The Little Mermaid năm 1989 và cho tất cả các bộ phim hoạt hình The Rescuers Down Under giữa thập kỉ 1990 và Home on the Range năm 2004.

Tim Berners-Lee đã phát minh ra World Wide Web vào năm 1989.[14]

Thập niên 90

Phát sóng HDTV kỹ thuật số công cộng đầu tiên là của World Cup 1990 vào tháng 6; nó được phát ở 10 rạp ở Tây Ban Nha và Ý. Tuy nhiên, HDTV đã không trở thành một tiêu chuẩn cho đến giữa những năm 2000 bên ngoài Nhật Bản.[22]

World Wide Web được công khai truy cập vào năm 1991, vốn chỉ dành cho chính phủ và các trường đại học. Năm 1993, Marc Andreessen và Eric Bina đã giới thiệu Mosaic, trình duyệt web đầu tiên có khả năng hiển thị hình ảnh nội tuyến và là cơ sở cho các trình duyệt sau này như Netscape Navigator và Internet Explorer[29][30]. Liên minh tín dụng liên bang Stanford là tổ chức tài chính đầu tiên cung cấp dịch vụ ngân hàng trực tuyến cho tất cả các thành viên của mình vào tháng 10 năm 1994[31]. Năm 1996, OP Financial Group, cũng là một ngân hàng hợp tác, trở thành ngân hàng trực tuyến thứ hai trên thế giới và đầu tiên ở châu Âu[32]. Internet mở rộng nhanh chóng và đến năm 1996, nó là một phần của văn hóa đại chúng và nhiều doanh nghiệp liệt kê các trang web trong quảng cáo của họ. Đến năm 1999, hầu hết mọi quốc gia đều có kết nối và gần một nửa người Mỹ và người dân ở một số quốc gia khác sử dụng Internet một cách thường xuyên. Tuy nhiên, trong suốt những năm 1990, "trực tuyến" đòi hỏi cấu hình phức tạp và truy cập Internet Dial-up là loại kết nối duy nhất có giá cả phải chăng của người dùng cá nhân[14][33].

Vào năm 1989, khoảng 15% tất cả các hộ gia đình ở Hoa Kỳ sở hữu một máy tính cá nhân, đến năm 2000, con số này lên tới 51%; đối với các hộ gia đình có trẻ em gần 30% sở hữu một máy tính vào năm 1989 và năm 2000 65% sở hữu một máy tính .

Thập niên 20

Điện thoại di động đã trở nên phổ biến như máy tính vào đầu thập niên 20, các rạp chiếu phim bắt đầu chiếu quảng cáo về việc mọi người nên để điện thoại ở chế độ im lặng khi xem phim. Chúng cũng trở nên tiên tiến hơn nhiều so với điện thoại chỉ có chức năng gọi điện hoặc chơi các trò chơi đơn giản của những năm 1990[26].

Tin nhắn văn bản xuất hiện vào những năm 1990. Tin nhắn SMS đầu tiên được gửi đi là vào ngày 3/12/1992[34]. Và chúng được sử dụng rộng rãi đầu thập niên 20, khi nó trở thành một hiện tượng văn hóa.

Cuộc cách mạng kỹ thuật số đã trở nên lan rộng toàn cầu trong thời gian này - sau khi cách mạng hóa xã hội ở các nước phát triển vào những năm 1990, cuộc cách mạng kỹ thuật số đã lan rộng đến đông đảo mọi người ở các nước đang phát triển vào những năm 2000.

Tại Việt nam kết nối Internet dial-up đã xuất hiện từ khoảng năm 2002 và rất được nhiều người yêu thích.[35]

Vào cuối năm 2005, dân số Internet đạt 1 tỷ và 3 tỷ người trên toàn thế giới đã sử dụng điện thoại di động vào cuối thập kỷ này. HDTV đã trở thành định dạng phát sóng truyền hình tiêu chuẩn ở nhiều nước vào cuối thập kỷ này.

Thập niên 21

Vào năm 2012, hơn 2 tỷ người đã sử dụng Internet, gấp đôi lượng sử dụng vào năm 2007. Điện toán đám mây đã trở thành xu hướng vào đầu những năm 2010[36]. Vào năm 2016, một nửa dân số thế giới đã được kết nối  và đến năm 2020, con số đó đã tăng lên 67%.

Sau 10 năm tồn tại ở Việt Nam Internet dial-up chính thức bị khai tử vào ngày 15/7/2012. Đây là cột mốc đánh dấu sự đổi mới rất nhiều Internet tại Việt Nam đến tận sau này.[37][35]