Andrew Viterbi: Thiên tài thầm lặng, người gây dựng Qualcomm

Ngày 27/08/1939, cậu bé người Ý, gốc Do Thái Andrew Viterbi lần đầu tiên bước chân lên thành phố New York. Năm ngày sau, phát xít Đức xâm lược Ba Lan, bắt đầu từ Thế chiến II và nước Mỹ có thêm một thiên tài trong ngành công nghệ.

Từ khoảnh khắc may mắn thoát nạn đó, "Tôi là người đầu tiên thừa nhận cuộc sống của mình đã trải qua ở đúng nơi và vào đúng thời điểm," Viterbi kể lại. Nhưng đó là sự khiêm tốn quá mức về phía mình. Trong nửa thế kỷ qua, Viterbi là người đi tiên phong trong nhiều ngành công nghiệp điện tử. Nền tảng cơ bản nhất trong công việc của ông chính là thuật toán Viterbi - được phát minh vào những năm 1960. Đây được xem là cơ sở của tất cả các hệ thống thông tin liên lạc quân sự, tàu vũ trụ và hệ thống điện thoại di động ngày nay.

Để triển khai thuật toán của mình trên các vi mạch cũng như trên ứng dụng, Viterbi đã đồng sáng lập một số công ty điện tử, trong đó có Qualcomm là đơn vị tiên phong của lĩnh vực truyền thông di động. Tuy nay đã rút khỏi ngành công nghiệp này nhưng ông vẫn dành hết thời gian và đam mê của  mình để khuyến khích các kỹ sư trẻ triển vọng trong việc phát triển công nghệ mới, thông qua các hoạt động từ thiện và đầu tư mạo hiểm.
 

Không gian chính là địa điểm
Khi 10 tuổi, Andrew thường chăm chú nhìn qua con sông Charles để quan sát các tòa nhà của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) ở Cambridge và nuôi quyết tâm phải đến đó để học đại học. Ông đã làm việc chăm chỉ để thực hiện ước mơ của mình: Lúc học trung học, ông tốt nghiệp đứng thứ tư của một lớp gồm 225 học sinh xuất sắc ngành khoa học và giành được học bổng vào đại học MIT. Ông ghi danh vào chương trình hợp tác ngành kỹ sư điện, nó cho phép ông làm việc bán thời gian để kiếm tiền nuôi sống bản thân.

Vào tháng 6/1957, chàng thanh niên 22 tuổi tốt nghiệp với cả 2 tấm bằng cả cử nhân và thạc sĩ ngành kỹ sư điện đã nhận được lời đề nghị hấp dẫn nhất cho công việc: tham gia một nhóm nghiên cứu thông tin liên lạc tại Jet Propulsion Laboratory (JPL) ở Pasadena, California. Trong những năm 1940 - 1950, JPL được điều hành bởi Viện Công nghệ California theo hợp đồng với Bộ chỉ huy tên lửa đạn đạo quân đội Mỹ. Viterbi đã được thuê bởi bậc thầy truyền thông Eberhardt Rechtin – người đã thiết kế ra không gian mạng vũ trụ cho NASA và đến nay vẫn được sử dụng để theo dõi tàu vũ trụ.

Mô phỏng thuật toán Viterbi

Năm 1957, nhóm của Rechtin xây dựng hệ thống đài phát sóng điều khiển tên lửa được phát triển tại Redstone Arsenal. Thách thức đặt ra là phải thiết kế hệ thống chỉ dẫn có khả năng hoạt động ngay cả trong điều kiện sự hiện diện của đối phương gây nhiễu với mục đích đánh sập hoặc làm tắc nghẽn tín hiệu dẫn đường và khiến tên lửa lệch khỏi hành trình đã định.Viterbi nhớ lại: “JPL đã vượt xa tất cả trong lĩnh vực nghiên cứu chống nhiễu, thậm chí hơn cả Phòng thí nghiệm Lincoln của MIT tại Massachusetts”.

Vào tháng 10 năm 1957, chỉ vài tháng sau Viterbi gia nhập JPL, Liên Xô gây sửng sốt thế giới bằng cách phóng vệ tinh đầu tiên bay vòng quanh quỹ đạo Trái Đất – vệ tinh nhân tạo Sputnik 1 với kích thước bằng một quả bóng rổ là một tín hiệu đánh dấu sự thống trị không gian. Mỹ lúc này mới dùng hết sức tăng tốc để bắt kịp thời đại vũ trụ. Một lần nữa, Viterbi thấy mình đang ở đúng nơi và đúng thời điểm: Bộ phận của Rechtin đã được đưa ngay vào chương trình không gian của quân đội. Viterbi làm việc hàng giờ đồng hồ với những người khác trong nhóm này – "Cá nhân tôi đã làm việc chủ yếu ở phần theo dõi và thu thập các tín hiệu" cho thiết bị Explorer 1, vệ tinh đầu tiên của Mỹ ra mắt vào tháng 2/1958.

Thuật toán nổi tiếng
Trong 6 năm, Viterbi đã giúp hệ thống thông tin liên lạc tên lửa và không gian đi tiên phong tại JPL (chuyển giao cho NASA vào năm 1958) – nó không chỉ cho các vệ tinh nhân tạo mà còn cho tàu vũ trụ bay đến các hành tinh khác với một khoảng cách vô cùng xa. Cũng trong 6 năm đó, ông đã nhận được bằng tiến sĩ ngành kỹ sư điện từ Đại học Nam California, lúc này chỉ là một trường đại học tư nhân ít tên tuổi và cũng là trường duy nhất cho phép ông theo đuổi việc học nửa buổi trong khi làm việc toàn thời gian.

Điều mà Viterbi yêu thích làm nhiều như việc nghiên cứu tại JPL đó là dạy học. Do đó, một năm sau khi nhận học vị tiến sĩ vào năm 1962, ông nhận lời mời trở thành trợ lý giáo sư tại Đại học California, Los Angeles (UCLA). Ở đó, ông bắt đầu giảng dạy lý thuyết thông tin và truyền thông kỹ thuật số. Khi bắt đầu giảng dạy các vấn đề về tách tín hiệu số lúc bị nhiễu, cách thức tiêu chuẩn để trình bày chủ đề này là “phức tạp và khó dạy”, Viterbi nói. Vì vậy, ông cố đặt vấn đề theo cách đơn giản hóa các khái niệm “để dạy các khóa học nâng cao một cách tốt hơn”. Sau ba tháng tập trung suy nghĩ, tháng 3/1966, ông đã tìm ra một giải pháp đơn giản.

Vui sướng vì phát minh ra một phương pháp giảng dạy mới có tác động mạnh, ông đã viết một bài báo xuất bản năm 1967 trên tạp chí IEEE và bây giờ tất cả mọi người đều  gọi đó là thuật toán Viterbi. Phát minh này giúp ông có thể lọc ra được số ít tín hiệu kĩ thuật số trong khu vực bị nhiễu sóng.

Nhưng một đồng nghiệp đã chỉ ra rằng các thuật toán, nếu có thể được thực hiện trong phần cứng sẽ có ứng dụng thực tế mạnh mẽ trong việc nâng cao hiệu suất thực sự của hệ thống thông tin liên lạc. Trên thực tế, thuật toán này mạnh đến nỗi mà các kỹ sư đã ứng dụng cho tên lửa, thiết bị theo dõi tàu vũ trụ hay điện thoại di động. Thuật toán Viterbi giúp giảm công suất, tăng cường phạm vi của nguồn phát, giảm đường kính ăn ten thu sóng, vận hành tốt trong môi trường nhiễu hoặc làm tăng số lượng người dùng trong hệ thống di động. Cũng trong bài báo đó, ông đã trình bày các bí quyết cơ bản để ứng dụng hiệu quả, lâu dài thuật toán Viterbi trong nhiều ngành công nghiệp.
 

Bảo mật thông tin liên lạc di động
Viterbi giảng dạy tại UCLA trong một thập kỷ (1963-1973). Tuy nhiên, sự phát triển của công nghệ cho thấy rõ rằng thuật toán của ông có thể ứng dụng thực tế trong quân sự và thương mại truyền thông cũng như trong không gian từ xa, ông bắt đầu tư vấn các hợp đồng nghiên cứu nhỏ của Bộ quốc phòng, NASA cùng với hai giáo sư đồng nghiệp là Leonard Kleinrock tại UCLA và Tiến sĩ Irwin M. Jacobs tại Đại học California, San Diego. Việc cố vấn này lớn mạnh nhanh đến mức trong năm 1969, ba nhóm này hợp thành một công ty khởi nghiệp với tên gọi Linkabit. Một năm sau đó, công ty đã có 10 nhân viên và đến năm 1973 là 25 người.

Tại thời điểm này, Viterbi cảm thấy ông cần phải lựa chọn giữa ở lại học viện hay cùng vận hành Linkabit toàn thời gian. Vì vậy vào năm 1973, ông đánh cược số phận của mình cho công ty non trẻ và theo nó chuyển đến San Diego. Vào giữa những năm 1970, Linkabit đã giành được một hợp đồng để xây dựng tất cả các radio chống nhiễu hai chiều cho toàn đội máy bay và trung tâm trên mặt đất của Bộ chỉ huy Không quân chiến thuận Hoa Kỳ. Công nghệ mà Linkabit phát triển là tiền thân của mạng không dây diện rộng (Wide Area Networks) hay modem WiFi ngày nay trong máy tính xách tay.

Năm 1980, Linkabit được mua lại bởi Microwave Associates Communications (M/A-COM) Burlington, MA. Việc sáp nhập “đã cho chúng tôi cơ hội để mở rộng sang các sản phẩm thương mại, chẳng hạn như phát triển modem cho trạm ăng ten đầu cuối khẩu độ nhỏ (VsATs) của truyền hình vệ tinh kỹ thuật số giai đoạn đầu”, Viterbi nói.

Viterbi cũng giúp thiết kế và xây dựng cơ sở đầu tiên cho Home Box Office (HBO), sử dụng công nghệ chống nhiễu của mình để tránh sai lệch tín hiệu truyền hình,và vì thế những khách hàng không đăng ký thuê bao sẽ không thể xem những chương trình truyền hình trả tiền. Viterbi ở lại M/A-COM trong 5 năm, cho đến khi một sự thay đổi trong quản lý vào năm 1985 khiến  ông và Jacobs, cùng 5 nhân viên rời bỏ Lonkabit và thành lập nên Qualcomm - nhà khổng lồ trong lĩnh vực điện toán di động trong tương lai.

Irwin Jacobs
 

Qualcomm giành quyền kiểm soát
Ban đầu, nhóm nghiên cứu Qualcomm nhắm vào lĩnh vực quân sự. Nhưng sau đó họ nhanh chóng xâm nhập vào các ứng dụng thương mại. Giấy phép thử nghiệm đầu tiên của Ủy ban Truyền thông Liên bang (FCC) được cấp cho OmniTRACs, một hệ thống thông tin sử dụng thông tin vệ tinh trên quỹ đạo tĩnh cho phép các công ty vận tải đường dài có thể giữ liên lạc thường xuyên với trạm điều phối thông qua tin nhắn văn bản.

Từ triển khai trên 600 xe tải ban đầu vào năm 1988, OmniTRACs hiện nay đã phát triển để sử dụng cho hơn nửa triệu xe trên toàn thế giới. Viterbi tuyên bố: "OmniTRACs thực sự là bệ phóng của Qualcomm và nguồn thu từ hệ thống này giúp công ty có lợi nhuận để  đầu tư giai đoạn đầu ra mắt hệ thống  không dây CDMA vào những năm 1990."

OmniTRACs hiện nay
 

Cũng khoảng năm 1990, thời kì sơ khai ngành công nghiệp truyền thông di động, Qualcomm quyết định lựa chọn công nghệ đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) cho nền tảng kĩ thuật số, Viterbi đến và nói: “chúng ta có lựa chọn tốt", theo cách nói đó, tất nhiên không gì khác ngoài công nghệ CDMA (Code division multiple access - công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã ). "Mọi người đều cười ồ trừ những người tiền nhiệm của Verizon, đó là Pactel Cellular, Nynex, Bell Atlantic - ba cái tên thuộc công ty Baby Bells được thành lập sau khi AT&T tan rã vào năm 1984. Họ đã có sự đầu tư nhỏ".

Năm 1993, CDMA cho truyền thông di động kỹ thuật số được chuẩn hóa. Năm 1995, hàng trăm giảng viên, nhân viên, sinh viên, cựu sinh viên, và những người có thiện chí đổ xô đến sân kỹ thuật của hệ thống thông tin để xem CDMA - di động kỹ thuật số đầu tiên của Qualcomm được lắp đặt tại Hồng Kông, tiếp theo là ở Los Angeles và Hàn Quốc vào năm sau. Thật vậy, “Hàn Quốc có số lượng điện thoại di động lớn nhất trên thế giới cho đến khoảng năm 2000," Viterbi nói.

Trong năm 2006, "có 300 triệu điện thoại CDMA trên toàn thế giới. Chúng được sử dụng ở khắp mọi nơi ngoại trừ châu Âu ", ông nói. Chúng đã gây bão trên toàn thế giới vì hiệu quả của kĩ thuật trải phổ CDMA cao gấp 15 lần so với sử dụng các loại truyền sóng khác trong cùng một băng thông, và ba đến bốn lần so với người sử dụng TDMA. Vì vậy, thế hệ mới thứ ba (3G) của điện thoại di động với giọng nói và dữ liệu tốc độ cao đã được áp dụng trên một số phiên bản của công nghệ CDMA toàn thế giới. Qualcomm từ lúc có trong tay 7 nhân viên năm 1985 đến khi đạt được đỉnh cao với hơn 10.000 người vào năm 1999 đã cố gắng làm tất cả mọi thứ từ việc chế tạo vi xử lý để được cấp giấy phép thiết lập công nghệ trong các trạm cơ sở và thiết bị cầm tay. Sau này, Qualcomm bán phần cơ sở hạ tầng cho Ericsson và bộ phận sản xuất điện thoại di động cho Kyocera, “giảm số lượng nhân viên của Qualcomm xuống năm hoặc sáu ngàn, nhưng bây giờ nó sinh lợi nhiều hơn”, Viterby cho biết. Bây giờ công ty tập trung vào "xây dựng bộ não cho điện thoại di động",  chính là những chip thông minh có tích hợp công nghệ CDMA và các thuật toán Viterbi bằng silicon và vi mạch.

Mô hình CDMA

Viterbi nghỉ hưu vào năm 2000 ở tuổi 65. Ông dành thời gian còn lại của mình vào ba việc: hoạt động chuyên môn (chẳng hạn như viết bài đánh giá hay giảng dạy tại các trường đại học và phát biểu các vấn đề quan trọng tại hội nghị), đầu tư vào các công ty khởi nghiệp ("tôi thích thú với các công ty với công nghệ mới khi vừa được thành lập hoặc thị trường mới nổi, và tôi muốn kiếm tiền, giống như bất kỳ nhà đầu tư nào khác!"), và hoạt động từ thiện thông qua tổ chức Viterbi Family Foundation.

 Năm 2004, ông đã thành lập quỹ đầu tự rất lớn với trị giá 52 triệu USD dành cho trường Kỹ thuật tại đại học South California. Sau này đổi tên thành trường Kỹ thuật Andrew and Erna Viterbi, hiện nay xếp hạng trong số 10 trường kỹ thuật hàng đầu ở Mỹ. Các khoản tài trợ khác được dành cho trường trung học cũ của ông (trường Boston Latin ở Boston), Viện Nghiên cứu Scripps, trường Đại học MIT, tổ chức Technion ở Israel và các chương trình trang bị cho những người trẻ thiệt thòi để có nền giáo dục tốt hơn.

Lời khuyên từ đỉnh cao cuộc sống
Andrew Viterbi nói gì với sinh viên kỹ thuật ngày nay về việc khởi nghiệp của họ? “Hãy làm những gì bạn thích, bởi vì khi đó nó không phải là làm việc,” ông chia sẻ. "Tập trung vào một lĩnh vực mà bạn nghĩ rằng mình tốt khi ở đó. Đừng phân tán mình cho quá nhiều thứ."

Viterbi và tổng thống Mỹ George W. Bush trong lần trao huy chương vì khoa học năm 2007
 

Viterbi có sự say mê tuyệt vời với kỹ thuật, bởi vì nó cho phép ông khám phá những gam màu khác nhau từ nghiên cứu khoa học đến kinh doanh và pháp luật, và làm công nghệ đồng thời cũng làm ra giá trị cho những người khác. “Thế còn việc ở đúng nơi vào đúng thời điểm thì sao? Tất cả những quyết định tôi đã thực hiện dường như đều hợp lý vào những thời điểm khác nhau. Tôi đã không dành nhiều thời gian lo lắng về điều phải làm”. Ông dừng lại và nói thêm: "Một trong những quyết định khó khăn là rời khỏi học viện để chuyển tới San Diego và dành trọng thời gian trong lĩnh vực kinh doanh. Nhưng nó là một chuyến đi thú vị!

Tôi tin tưởng vào việc cho đi”, Viterbi lặng lẽ nói. "Tôi là một người nhập cư. Tôi đến đất nước này khi được bốn tuổi. Và tôi đã có một sự nghiệp không thể có ở bất cứ nơi nào khác. Tôi rất lo lắng cho tương lai của đất nước mình. Chúng ta đã có 50 năm tăng trưởng tuyệt vời từ sáng tạo khoa học".

Ông tiếp tục "Tôi rất ủng hộ sáng kiến của Viện Hàn lâm Quốc gia trong việc tiếp tục tài trợ cho nghiên cứu khoa học và công nghệ. Chúng ta phải duy trì thế hệ lãnh đạo đất nước trong việc đổi mới công nghệ. Điều đó đòi hỏi bảo tồn và phát triển tổ chức về giáo dục đại học cho cả nghiên cứu và giảng dạy của chúng ta. Và nếu chúng ta không thể tuyển đủ sinh viên Mỹ vào các nghiên cứu khoa học và kỹ thuật, ah,” ông nhún vai và mỉm cười,“chúng ta phải tiếp tục chào đón các sinh viên chuẩn bị tốt từ châu Á và châu Âu, khuyến khích họ ở lại đây sau khi hoàn thành nghiên cứu để góp phần vào sự đổi mới của tăng trưởng kinh tế của chúng ta.”

Đó là tất cả những gì Andrew Viterbi đã làm.

PC World VN, 09/2014