Các cuộc cách mạng luôn làm thay đổi sâu sắc nhận thức, lối sống và làm việc của con người khi chúng xảy ra. Xuyên suốt chiều dài lịch sử, loài người đã chứng kiến nhiều cuộc cách mạng mang tính bước ngoặt, chẳng hạn như: cách mạng nhận thức, cách mạng nông nghiệp và cách mạng khoa học. Trong thời đại chúng ta đang sống, rất dễ dàng để nhận ra được những tác động to lớn của cuộc cách mạng khoa học.
Bên trong cuộc cách mạng khoa học, chúng ta cũng đã chứng kiến 4 giai đoạn phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp, còn được gọi là 4 cuộc cách mạng công nghiệp. Các cuộc cách mạng công nghiệp này đã thay đổi sâu sắc các lĩnh vực kinh tế, văn hóa và xã hội, xuất phát từ các đột phá về khoa học và công nghệ.
Cách mạng công nghiệp lần thứ nhất
Cuộc cách mạng công nghiệp đầu tiên trên thế giới được bắt đầu ở nước Anh vào cuối thế kỷ 18 đầu thế kỷ 19, mở đầu với sự cơ giới hóa ngành dệt may. Lúc bấy giờ, các nhà máy dệt đều phải đặt gần sông để lợi dụng sức nước chảy, điều đó gây bất tiện ở nhiều mặt.
Năm 1784, James Watt phụ tá thí nghiệm của một trường đại học đã phát minh ra máy hơi nước. Nhờ phát minh này, nhà máy dệt có thể đặt bất cứ nơi nào. Phát minh này được coi là mốc mở đầu quá trình cơ giới hoá. Năm 1785, linh mục Edmund Cartwright cho ra đời một phát minh quan trọng trong ngành dệt là máy dệt vải. Máy này đã tăng năng suất dệt lên tới 40 lần.
Trong thời gian này, ngành luyện kim cũng có những bước tiến lớn. Năm 1784, Henry Cort đã tìm ra cách luyện sắt “puddling”. Mặc dù phương pháp của Henry Cort đã luyện được sắt có chất lượng hơn nhưng vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu về độ bền của máy móc. Năm 1885, Henry Bessemer đã phát minh ra lò cao có khả năng luyện gang lỏng thành thép, khắc phục được những nhược điểm của chiếc máy trước đó.
Bước tiến của ngành giao thông vận tải đánh dấu bằng sự ra đời của chiếc đầu máy xe lửa đầu tiên chạy bằng hơi nước vào năm 1804. Đến năm 1829, vận tốc xe lửa đã lên tới 14 dặm/giờ. Thành công này đã làm bùng nổ hệ thống đường sắt ở Châu Âu và Mỹ. Năm 1807, Robert Fulton đã chế ra tàu thủy chạy bằng hơi nước thay thế cho những mái chèo hay những cánh buồm.
Cách mạng công nghiệp lần thứ hai
Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 2 diễn ra từ khoảng năm 1870 đến khi Thế Chiến I nổ ra. Đặc trưng của cuộc cách mạng công nghiệp này là việc sử dụng năng lượng điện và sự ra đời của các dây chuyền sản xuất hàng loạt trên quy mô lớn. Khi có sự phát triển của ngành điện, vận tải, hóa học, sản xuất thép, và (đặc biệt) là sản xuất và tiêu dùng hàng loạt. Cách mạng công nghiệp lần thứ 2 đã tạo nên tiền đề cơ sở vững chắc cho thế giới để phát triển nền công nghiệp ở mức cao hơn nữa.
Cuộc cách mạng này được chuẩn bị bằng quá trình phát triển 100 năm của nền sản xuất đại cơ khí và bằng sự phát triển của khoa học trên cơ sở kỹ thuật. Yếu tố quyết định của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ hai chính là chuyển sang sản xuất trên cơ sở điện – cơ khí và tự động hóa. Tạo ra các ngành mới trên cơ sở khoa học thuần túy, biến khoa học thành một ngành lao động đặc biệt.
Trong thời gian này, những nguồn năng lượng mới hết sức phong phú và vô tận như năng lượng nguyên tử, năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng thủy triều… cũng được tìm ra để thay thế cho nguồn năng lượng cũ. Những tiến bộ thần kì trong giao thông vận tải và thông tin liên lạc như máy bay siêu âm khổng lồ, tàu hỏa tốc độ cao và những phương tiện thông tin liên lạc, phát sóng vô tuyến qua hệ thống vệ tinh nhân tạo, những thành tựu kỳ diệu trong lĩnh vực chinh phục vũ trụ như phóng thành công vệ tinh nhân tạo đầu tiên của trái đất, bay vào vũ trụ và đặt chân lên mặt trăng là những thành tựu đi vào lịch sử của cuộc cách mạng công nghiệp lần hai này.
Cách mạng công nghiệp lần thứ ba
Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 3 xuất hiện vào khoảng từ năm 1969, với sự ra đời và lan tỏa của công nghệ thông tin (CNTT), sử dụng điện tử và công nghệ thông tin để tự động hóa sản xuất. Cuộc cách mạng này thường được gọi là cuộc cách mạng máy tính hay cách mạng số bởi vì nó được xúc tác bởi sự phát triển của chất bán dẫn, siêu máy tính, máy tính cá nhân (thập niên 1970 và 1980) và Internet (thập niên 1990).
Cuộc cách mạng này đã tạo điều kiện tiết kiệm các tài nguyên thiên nhiên và các nguồn lực xã hội, cho phép giảm thiểu chi phí khi sử dụng các phương tiện sản xuất để tạo ra một khối lượng hàng hóa tiêu dùng. Kết quả của nó đã kéo theo sự thay đổi cơ cấu của nền sản xuất xã hội cũng như những mối tương quan giữa các khu vực I (nông – lâm – thủy sản), II (công nghiệp và xây dựng) và III (dịch vụ) của nền sản xuất xã hội.
Cho đến cuối thế kỷ 20, quá trình này cơ bản hoàn thành nhờ những thành tựu khoa học công nghệ cao. Vệ tinh, máy bay, máy tính, điện thoại, Internet… là những công nghệ hiện nay chúng ta thụ hưởng là từ cuộc cách mạng này.
Cách mạng công nghiệp lần thứ tư
Cách mạng Công nghiệp 4.0 (hay Cách mạng Công nghiệp lần thứ Tư) xuất phát từ việc kết nối các hệ thống nhúng và cơ sở sản xuất thông minh để tạo ra sự hội tụ kỹ thuật số giữa Công nghiệp, Kinh doanh, cũng như các chức năng và quy trình bên trong.
Cuộc Cách mạng Công nghiệp Thứ tư đang nảy nở từ cuộc cách mạng lần ba, nó kết hợp các công nghệ lại với nhau, làm mờ ranh giới giữa vật lý, kỹ thuật số và sinh học. Khi so sánh với các cuộc cách mạng công nghiệp trước đây, cuộc cách mạng này đang tiến triển theo một hàm số mũ chứ không phải là tốc độ tuyến tính. Chiều rộng và chiều sâu của những thay đổi diễn ra trong quá trình phát triển này tạo ra sự chuyển đổi của toàn bộ hệ thống sản xuất, quản lý và quản trị của hầu hết các ngành công nghiệp trên thế giới.
Những yếu tố cốt lõi của Kỹ thuật số trong cách mạng công nghiệp lần thứ tư sẽ là: Trí tuệ nhân tạo (AI), Vạn vật kết nối – Internet of Things (IoT) và dữ liệu lớn (Big Data). Trên lĩnh vực công nghệ sinh học, Cách mạng Công nghiệp 4.0 tập trung vào nghiên cứu để tạo ra những bước nhảy vọt trong Nông nghiệp, Thủy sản, Y dược, chế biến thực phẩm, bảo vệ môi trường, năng lượng tái tạo, hóa học và vật liệu. Cuối cùng là lĩnh vực Vật lý với robot thế hệ mới, máy in 3D, xe tự lái, các vật liệu mới (graphene, skyrmions…) và công nghệ nano.
