Hiện nay, các nhà quy hoạch và quản lý đang dần chuyển sang xử lý dữ liệu theo thời gian thực để kiểm soát và thúc đẩy quá trình đô thị hóa của các thành phố thông minh hiệu quả hơn.

Theo báo cáo về đô thị hóa của Văn phòng Khoa học Chính phủ Anh Quốc, đến năm 2030, dự kiến ​​28% người dân trên toàn thế giới sẽ sinh sống và làm việc ở thành phố có tối thiểu 1 triệu dân cư.

Chỉ riêng đất nước này, 82,9% dân số sống ở khu vực thành thị vào năm 2019, con số này đang không ngừng tăng lên. Để kiểm soát quá trình đô thị hóa nhanh chóng, các nhà quy hoạch và quản lý thành phố đang chuyển sang ứng dụng những công nghệ hiện đại và mạng tiên tiến, tận dụng Internet vạn vật (IoT - Internet of Things) để hỗ trợ các giải pháp thành phố thông minh (smart city).

Thu thập dữ liệu cùng khả năng xử lý nhanh chóng và liền mạch rất quan trọng đối với các mạng kết nối thông minh, cung cấp huyết mạch cho các thành phố ngày nay và các hệ thống giao thông thông minh, liên kết các thành phố của một quốc gia với nhau. Theo nghiên cứu, số lượng sử dụng trong vài năm qua cho thấy sẽ có khoảng hơn 29 tỷ thiết bị IoT trên toàn thế giới vào năm 2030.

Nhắc đến IoT, người ta nghĩ đến những ngôi nhà thông minh, an ninh đường phố, giám sát nguồn nước, chăm sóc sức khỏe, đèn giao thông, hệ thống đèn đường thông minh, kiểm soát giao thông và quản lý chất thải thông minh,...

Dữ liệu thời gian thực là gì?

Định nghĩa cơ bản của dữ liệu thời gian thực (realtime data) là dữ liệu không lưu giữ hoặc lưu trữ nhưng được cung cấp cho người dùng cuối vì một mục đích nào đó ngay khi vừa thu thập. Dữ liệu thời gian thực vẫn có độ trễ nhất định liên quan đến cơ sở hạ tầng, băng thông giữa các bên khác nhau hoặc thậm chí chỉ là sự chậm chạp của máy tính nơi người dùng cuối.

Dữ liệu thời gian thực vô cùng có giá trị trong một số ứng dụng hiện đại như: Hệ thống GPS giao thông hiển thị cho người lái xe những gì đang diễn ra xung quanh; Các loại dự án phân tích môi trường tự nhiên của con người,...

Khi máy tính vừa mới xuất hiện, mô hình này thu thập bất kỳ dữ liệu nào cần lưu trữ. Giờ đây, với sự phổ biến của các thiết bị di động thông minh và những tiến bộ khác trong công nghệ, việc phần mềm chuyển dữ liệu được thu thập trực tiếp đến người dùng cuối trở nên phổ biến hơn.

Cơ sở dữ liệu thời gian thực là gì?

Cơ sở dữ liệu thời gian thực (realtime database) định nghĩa rộng là kho lưu trữ dữ liệu được thiết kế để thu thập, xử lý và/hoặc làm phong phú chuỗi điểm dữ liệu đến (nghĩa là luồng dữ liệu) trong thời gian thực, thường là ngay sau khi dữ liệu xuất hiện.

Thuật ngữ này không đề cập đến một loại hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu rời rạc, mà đúng hơn, áp dụng cho một số loại cơ sở dữ liệu xử lý dữ liệu truyền theo thời gian thực, bao gồm lưới dữ liệu trong bộ nhớ, cơ sở dữ liệu NewSQL, cơ sở dữ liệu NoSQL và cơ sở dữ liệu chuỗi thời gian.

Cơ sở dữ liệu thời gian thực trái ngược với các hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ truyền thống (RDBMS), trong đó quản trị viên cơ sở dữ liệu thường tải dữ liệu qua một công cụ/quy trình ETL theo các khoảng thời gian đều đặn, chẳng hạn như hàng đêm hoặc hàng tuần.

Khi khối lượng dữ liệu nhiều hơn, nhiều ngành nghề phụ thuộc lớn vào dữ liệu yêu cầu việc xử lý dữ liệu cần thực hiện nhanh nhất có thể, thậm chí là ngay khi dữ liệu vừa được tạo.

Quá trình phân phối dữ liệu thời gian thực - Ảnh: Internet

Cơ sở dữ liệu thời gian thực có ý nghĩa như thế nào?

Những ứng dụng thực tiễn nêu trên không thể hoạt động trơn tru trừ khi các chiến lược phát triển thành phố thông minh dựa trên IoT có cơ sở dữ liệu làm nền tảng. Cơ sở dữ liệu hiện đại có thể tự động hóa việc cung cấp thông tin chi tiết từ một số lượng lớn các điểm dữ liệu thay đổi nhanh chóng và hoạt động song song với các nền tảng dữ liệu thời gian thực.

Cơ sở dữ liệu hiện đại cũng có thể phân tích khối lượng lớn dữ liệu toàn thành phố, thu thập thông qua các hệ thống IoT. Tất cả dữ liệu nhập vào và xử lý trong thời gian thực, từ quy mô gigabyte đến petabyte và phân phối đến người dùng cuối để đảm bảo các quyết định quan trọng có thể được đưa ra kịp thời.

Dữ liệu xử lý trong thời gian dưới một phần nghìn giây và hơn thế nữa, đảm bảo không có lỗi. Nhờ đó, có thể tối ưu hóa các hệ thống trong thành phố thông qua luồng dữ liệu thông minh và điều này tác động mạnh mẽ đến nhiều lĩnh vực khác nhau.

• Năng lượng thông minh: Cảm biến IoT ứng dụng cho đồng hồ đo điện thông minh, cải thiện hoạt động phân phối điện, phát hiện rò rỉ và thu gom rác thải kịp thời,…

• Kiểm soát môi trường và tính bền vững: Cảm biến IoT có thể hỗ trợ tối đa hóa hiệu quả năng lượng, giám sát mức độ ô nhiễm, kiểm soát giao thông bằng hệ thống đèn giao thông thông minh và tài nguyên bền vững, cung cấp dữ liệu về cách giảm lượng khí thải và loại bỏ chất thải,...

• Quản lý cơ sở vật chất: Các tòa nhà thông minh dựa trên cảm biến công nghệ IoT để cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng, chẳng hạn như bằng cách tự động hóa điều khiển ánh sáng và tăng cường sử dụng không gian để giảm chi phí.

• Khả năng di chuyển và chuyển tuyến: Giám sát phương tiện giao thông công cộng có thể cải thiện mức độ an toàn và vệ sinh môi trường. Đồng thời, kiểm soát giao thông, bãi đậu xe thông minh và nhiều dịch vụ khác liên quan đến chuyển tuyến, nối tuyến ngày càng dựa vào dữ liệu thời gian thực, cung cấp thông tin chi tiết nhằm dự đoán cho việc quản lý đường phố.

• An toàn và an ninh công cộng: Mục tiêu quan trọng của smart city là cung cấp cho người dân điều kiện sống được cải thiện. Camera thông minh và giám sát video thời gian thực giúp giảm số lượng tội phạm nhờ cảm biến chuyển động và cung cấp dữ liệu nguồn về các hành vi phạm pháp theo thời gian thực, bao gồm xác định các lỗ hổng bảo mật, theo dõi tội phạm chủ động và trao quyền cho cơ quan chức năng với thời gian phản hồi nhanh hơn.

• Ảnh hưởng của 5G: 5G cung cấp kết nối nhanh chóng, đáng tin cậy và an toàn hơn. Sự phát triển của nhiều thành phần từ ô tô tự hành đến đèn đường thông minh, robot dựa trên AI,... đều được kích hoạt bởi 5G. Ngoài ra, tốc độ và độ trễ mà nó mang lại có thể hỗ trợ hàng tỷ thiết bị được kết nối IoT.

Những tòa nhà thông minh ứng dụng cơ sở dữ liệu thời gian thực - Ảnh: Internet

Thực trạng ứng dụng cơ sở dữ liệu thời gian thực hiện nay

Dữ liệu thời gian thực tác động đến nhiều mặt trong cuộc sống, nó vừa có những ưu điểm nổi bật, xong cũng mang lại nhiều nguy cơ tiềm ẩn cần khắc phục:

Cập nhật thời gian thực trong giao thông vận tải

Để đảm bảo sự phát triển liên tục của các thành phố, chính phủ cần xem xét cách thức quản lý để cải thiện chất lượng giao thông. Tất cả thành phần trong mạng lưới giao thông phải đảm bảo rằng, dữ liệu được chia sẻ, tích hợp liên tục giữa các địa điểm và hệ thống máy chủ khác nhau.

Ví dụ, khi một vụ tai nạn giao thông đường bộ xảy ra, điều quan trọng đối với cơ quan chức năng - những người ứng phó đầu tiên là đến địa điểm xảy ra sự cố càng nhanh càng tốt. Muốn như vậy, lực lượng chức năng cần có thông tin theo thời gian thực về mức độ tắc nghẽn cục bộ, những đường bị đóng, làn đường thông thoáng. Điều này cho phép họ lập kế hoạch hiệu quả tuyến đường ngắn nhất, nhanh nhất và an toàn nhất để khẩn cấp cần tiếp cận sự cố.

Bên cạnh đó, người dân cần thông tin thời gian thực về tình hình giao thông để lập kế hoạch di chuyển phù hợp trong cuộc sống hàng ngày. Tiết kiệm thời gian di chuyển được chứng minh là có thể mang lại nhiều lợi ích trong thực tiễn, đối với các cá nhân nói riêng và nền kinh tế nói chung.

Một thành phố luôn chuyển động và không bao giờ nghỉ ngơi. Tương tự, dữ liệu phải truyền đi liên tục giữa các mạng để cung cấp thông tin cập nhật về lưu lượng giao thông truy cập trực tiếp. Làm cho dữ liệu tương quan và liên kết với nhau cũng rất quan trọng để hiển thị đầy đủ các điều kiện giao thông.

Xe tự hành là một dự án khác của thành phố thông minh, với điểm mấu chốt hoạt động là ứng dụng dữ liệu thời gian thực. Một số quốc gia trên thế giới hiện nay, như Singapore, đang tìm cách mở rộng việc sử dụng các phương tiện tự hành cho giao thông công cộng. Trong đó, các cảm biến trên xe cho phép các phương tiện này di chuyển an toàn.

Luồng dữ liệu liên tục đảm bảo khả năng vận hành phương tiện tự lái. Các hệ thống hợp lưu dữ liệu từ nhiều đầu vào được phân tích trong thời gian thực có thể giúp tăng tốc độ xử lý dữ liệu của chúng.

Xe tự hành có thể là phương tiện công cộng phổ biến trong tương lai - Ảnh: Internet

Bảo mật để ứng phó với khủng hoảng

Trong khi chúng ta nói về dữ liệu di chuyển giữa các nguồn khác nhau, thì khía cạnh quan trọng nhất nằm ở việc xây dựng một môi trường an toàn để dữ liệu không bị xâm phạm và đánh cắp.

Một hệ thống ngừng hoạt động không thể phát hiện các mối đe dọa, do đó dễ bị vi phạm an ninh mạng có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng. Vì vậy, chính phủ nên cân nhắc việc không có thời gian ngừng hoạt động trong hệ thống để có thể kiểm soát và xử lý những tình huống khủng hoảng bất cứ khi nào nhận được cảnh báo hoặc dấu hiệu bất thường.

Khả năng mở rộng với đám mây

Cuối cùng, nhà quy hoạch thành phố cũng cần đảm bảo rằng hệ thống của họ có thể mở rộng quy mô để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và giảm của người dân.

Khối lượng dữ liệu được thu thập không phải lúc nào cũng nhất quán. Họ có thể sử dụng các dịch vụ đám mây để giải quyết vấn đề này. Thay vì phải xây dựng thêm trung tâm dữ liệu mới khi nhu cầu tăng lên, đám mây có thể phát triển hoặc thu nhỏ tùy thuộc vào nhu cầu của người dùng với chi phí phù hợp nhất.

Phát triển thành phố thông minh có thể được thực hiện bằng cách khuyến khích các nhà quy hoạch ứng dụng dữ liệu thời gian thực trong vận hành, quản lý, đồng thời bảo mật dữ liệu và đảm bảo rằng hệ thống lưu trữ dữ liệu có thể mở rộng. Dữ liệu không ngừng chuyển động là chìa khóa để làm cho các thành phố thông minh trở nên linh hoạt và sẵn sàng nâng cao trải nghiệm của người dân.