Khoa học cơ bản và mục tiêu mở rộng tri thức nền tảng

Khoa học cơ bản thường bao gồm những lĩnh vực như vật lý, hóa học, sinh học và toán học; UNESCO mô tả các khoa học cơ bản là những lĩnh vực tìm hiểu cách thế giới vận hành ở cấp độ nguyên lý nền tảng.

Điểm cốt lõi không nằm ở việc một nghiên cứu có tạo ra sản phẩm ngay hay không, mà ở câu hỏi mà nghiên cứu muốn giải quyết: điều gì đang xảy ra, tại sao nó xảy ra và quy luật nào có thể giải thích hiện tượng đó.

Khoa học cơ bản là gì?

Khoa học cơ bản có thể hiểu là hoạt động nghiên cứu nhằm mở rộng hiểu biết về bản chất và nền tảng của các hiện tượng. Đối tượng có thể là vật chất, năng lượng, sự sống, cấu trúc toán học hoặc các quan hệ và quy luật chi phối chúng. OECD và NSF đều phân biệt nghiên cứu cơ bản với nghiên cứu ứng dụng chủ yếu dựa trên mục tiêu của hoạt động nghiên cứu.

Một nghiên cứu được xem là cơ bản khi mục tiêu chính là tìm ra hoặc làm rõ tri thức nền tảng, chẳng hạn xác định một quan hệ mới giữa các đại lượng, xây dựng một mô hình giải thích hiện tượng hoặc kiểm tra một giả thuyết về cách hệ thống tự nhiên vận hành.

Điều này không có nghĩa khoa học cơ bản hoàn toàn không liên quan đến ứng dụng. Ranh giới giữa nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng trong thực tế có thể đan xen; một nghiên cứu cơ bản có thể tạo ra tri thức có giá trị cho những ứng dụng chưa được xác định tại thời điểm nghiên cứu.

Khoa học cơ bản khám phá nguyên lý và quy luật bằng cách nào?

Quá trình khám phá thường bắt đầu từ một hiện tượng, câu hỏi hoặc khoảng trống tri thức. Nhà nghiên cứu sau đó xây dựng giả thuyết hoặc mô hình giải thích, lựa chọn phương pháp lý thuyết hay thực nghiệm phù hợp, thu thập và phân tích bằng chứng, rồi kiểm tra xem kết quả có phù hợp với giả thuyết hay không.

Ở nghiên cứu thực nghiệm, bằng chứng có thể đến từ phép đo, quan sát và thí nghiệm có kiểm soát. Ở nghiên cứu lý thuyết, công cụ có thể là suy luận toán học, mô hình hóa và kiểm tra tính nhất quán của các dự đoán. OECD mô tả nghiên cứu cơ bản là hoạt động phân tích các thuộc tính, cấu trúc và mối quan hệ nhằm hình thành và kiểm tra giả thuyết, lý thuyết hoặc quy luật.

Vì vậy, cơ chế tạo tri thức của khoa học cơ bản không chỉ là “quan sát rồi mô tả”. Mục tiêu sâu hơn là chuyển từ hiện tượng riêng lẻ sang một cách giải thích có khả năng áp dụng cho nhiều trường hợp thuộc cùng phạm vi.

Vì sao khoa học cơ bản cần tập trung vào tri thức nền tảng?

Một hiện tượng có thể được ứng dụng trước khi con người hiểu hoàn toàn cơ chế phía sau, nhưng khả năng giải thích và dự đoán thường phụ thuộc vào việc xây dựng được nền tảng tri thức đáng tin cậy.

Khoa học cơ bản giúp làm rõ các quan hệ nhân quả, cấu trúc và điều kiện vận hành của hiện tượng. Khi tri thức mới được xác nhận, nó có thể trở thành nền tảng cho những nghiên cứu tiếp theo. OECD cũng ghi nhận rằng các đột phá nghiên cứu có thể mở ra những con đường công nghệ và giải pháp mà trước đó chưa được xem là khả thi.

Một điểm quan trọng là giá trị của nghiên cứu cơ bản không nhất thiết được đo bằng một ứng dụng xuất hiện ngay sau nghiên cứu. Giá trị có thể nằm ở việc mở rộng “kho tri thức”, tạo ra cách giải thích mới hoặc cung cấp cơ sở để những nghiên cứu khác tiếp tục phát triển.

Khoa học cơ bản khác nghiên cứu ứng dụng ở điểm nào?

Sự khác biệt chính nằm ở mục tiêu trực tiếp của nghiên cứu.

Nghiên cứu cơ bản chủ yếu tìm kiếm tri thức mới về nền tảng của hiện tượng mà không đặt một ứng dụng cụ thể làm mục tiêu chính. Nghiên cứu ứng dụng cũng tạo ra tri thức mới nhưng hướng trực tiếp hơn tới một mục tiêu hoặc vấn đề thực tiễn cụ thể.

Có thể hình dung sự khác biệt như sau:

·         Khoa học cơ bản: Tìm hiểu một quy luật hoặc cơ chế nền tảng hoạt động như thế nào

·         Nghiên cứu ứng dụng: Sử dụng hoặc phát triển tri thức để giải quyết một mục tiêu thực tiễn xác định

·         Phát triển thực nghiệm: Sử dụng tri thức nghiên cứu và kinh nghiệm thực tế để tạo hoặc cải tiến sản phẩm, quy trình hay hệ thống

Tuy nhiên, đây không phải ba giai đoạn luôn tách biệt tuyệt đối. Một dự án có thể chứa đồng thời những hoạt động mang tính cơ bản, ứng dụng và phát triển, đồng thời kết quả từ mỗi loại nghiên cứu có thể tác động trở lại loại nghiên cứu khác.

Khoa học cơ bản tạo ra những loại tri thức nào?

Tri thức do khoa học cơ bản tạo ra có thể biểu hiện dưới nhiều dạng. Đó có thể là một thuộc tính được xác định, một mối quan hệ giữa các biến, một cơ chế giải thích, một mô hình lý thuyết hoặc một quy luật được kiểm chứng trong những điều kiện nhất định.

Điểm quan trọng là mỗi kết luận khoa học đều có phạm vi áp dụng. Một quy luật hoặc mô hình không nên được hiểu như một khẳng định không có điều kiện; nó cần được xem xét trong phạm vi dữ liệu, giả định và điều kiện mà bằng chứng hỗ trợ.

Do đó, khoa học cơ bản không chỉ mở rộng “số lượng” kiến thức. Nó còn làm tăng khả năng giải thích, dự đoán và liên kết các hiện tượng thành một hệ thống hiểu biết có cấu trúc.

Giá trị của khoa học cơ bản đối với tri thức và ứng dụng

Khoa học cơ bản tạo ra nền tảng để con người hiểu thế giới trước khi quyết định phải khai thác hoặc ứng dụng hiểu biết đó như thế nào. UNESCO nhấn mạnh rằng việc khám phá các nguyên lý cốt lõi của vật chất, năng lượng, sự sống và vũ trụ mở ra những cách mới để con người nhìn nhận và tương tác với thế giới.

Từ góc độ dài hạn, tri thức cơ bản có thể trở thành đầu vào cho nghiên cứu ứng dụng, công nghệ và đổi mới. Nhưng mối quan hệ này không phải lúc nào cũng tuyến tính hoặc có thể dự đoán trước. Một phát hiện ban đầu có thể chỉ trở nên hữu ích sau nhiều bước nghiên cứu tiếp theo.

Vì vậy, mục tiêu đặc trưng của khoa học cơ bản là mở rộng giới hạn của những gì con người biết, đồng thời xây dựng những lời giải thích có cơ sở về cách các hiện tượng vận hành. Giá trị ứng dụng có thể xuất hiện sau đó, nhưng không phải điều kiện bắt buộc để một nghiên cứu cơ bản có ý nghĩa.

Khoa học cơ bản vì thế tập trung vào việc khám phá nguyên lý, cấu trúc và quy luật nền tảng bằng nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm. Khác biệt cốt lõi với nghiên cứu ứng dụng nằm ở mục tiêu trực tiếp: nghiên cứu cơ bản ưu tiên tạo ra hiểu biết mới về nền tảng của hiện tượng, còn nghiên cứu ứng dụng hướng tri thức đó vào một mục tiêu thực tiễn cụ thể.

Khoa học cơ bản có phải là nghiên cứu không có ứng dụng?

Không hoàn toàn. Điểm phân biệt là ứng dụng cụ thể không phải mục tiêu chính tại thời điểm nghiên cứu. Một nghiên cứu cơ bản vẫn có thể tạo ra tri thức sau này được sử dụng trong công nghệ hoặc nghiên cứu ứng dụng.

Khoa học cơ bản nghiên cứu những lĩnh vực nào?

Các lĩnh vực thường được xem là khoa học cơ bản gồm vật lý, hóa học, sinh học và toán học; UNESCO cũng sử dụng phạm vi rộng hơn khi nói về các khoa học cơ bản, bao gồm cả kỹ thuật trong một số chương trình liên quan.

Vì sao cần đầu tư cho khoa học cơ bản nếu chưa có ứng dụng ngay?

Bởi giá trị của tri thức nền tảng có thể xuất hiện trong dài hạn và khó dự đoán trước. Nghiên cứu cơ bản có thể tạo ra những cách giải thích, phương pháp hoặc phát hiện mở đường cho nghiên cứu và công nghệ tiếp theo. OECD ghi nhận vai trò của các đột phá nghiên cứu trong việc mở ra những hướng giải pháp và công nghệ mới.