Giải pháp tích hợp nền tảng công nghệ chuyển đổi số “Make in Vietnam” dựa trên phần mềm nguồn mở

FlexDigital được thiết kế với mục đích trở thành một giải pháp tích hợp hoàn thiện các nền tảng công nghệ số đầu tiên tại Việt Nam có thể đáp ứng các yêu cầu về phát triển chính phủ số và đô thị thông minh dựa trên phần mềm nguồn mở.

Chuyển đổi số và giải pháp công nghệ FlexDigital

Chuyển đổi số được hiểu ngắn gọn là "quá trình con người thay đổi cách sống, cách làm việc, và phương thức sản xuất với các công nghệ số" [1]. Chương trình Chuyển đổi số quốc gia hướng đến ba lĩnh vực trụ cột của chuyển đổi số là chính phủ số, kinh tế số và xã hội số. Theo GS. Hồ Tú Bảo [1], các lĩnh vực của chuyển đổi số phải được xây dựng trên cơ sở của hạ tầng số gồm hạ tầng thiết bị số, hạ tầng dữ liệu, hạ tầng ứng dụng, hạ tầng pháp lý, và hạ tầng nhân lực. FlexDigital là một giải pháp công nghệ có thể đáp ứng được nhu cầu xây dựng hạ tầng dữ liệu và hạ tầng ứng dụng trong chuyển đổi số tại Việt Nam.

Phát triển chính phủ số và thành phố thông minh trong các năm gần đây nhận được rất nhiều sự quan tâm và đẩy mạnh đầu tư của nhà nước. Bộ Thông tin và Truyền thông (TT&TT) là cơ quan quản lý đóng vai trò dẫn dắt quá trình chuyển đổi số quốc gia bằng cách ban hành ra các chính sách, mô hình kiến trúc, tiêu chuẩn, giải pháp công nghệ được áp dụng một cách thống nhất. 

Theo Khung kiến trúc Chính phủ điện tử Việt Nam 2.0 và Khung tham chiếu ICT phát triển đô thị thông minh do Bộ TT&TT ban hành, các hệ thống công nghệ thông tin (CNTT) dùng trong chính phủ số (của bộ ngành) hoặc đô thị thông minh (của tỉnh thành) được xây dựng trên một kiến trúc điển hình có 5 lớp thành phần kĩ thuật chính là: phần mềm ứng dụng, cơ sở dữ liệu, nền tảng dùng chung, hạ tầng kĩ thuật thiết bị - công nghệ, và hạ tầng an toàn thông tin. Giải pháp FlexDigital được cấu thành từ 9 thành phần nền tảng công nghệ số nằm ở 3 lớp kiến trúc như Bảng 1.

Hình 1 mô tả một kiến trúc hệ thống CNTT điển hình dùng để xây dựng chính phủ số/thành phố thông minh của bộ ngành/ tỉnh thành. Giải pháp tập trung vào hình thành công nghệ cho 3 lớp kiến trúc tạo lập ra nội dung để phục vụ chuyển đổi số trong bối cảnh của cuộc Cách mạng công nghệ 4.0. Đối với các thành phần nằm trong lớp kiến trúc thuộc hạ tầng công nghệ và hạ tầng an toàn thông tin có thể sử dụng các sản phẩm công nghệ (thương mại hoặc nguồn mở) đã được đóng gói và sẵn sàng cung cấp trên thị trường toàn cầu.

Dựa trên tiêu chí phân loại của Gartner [2], các nền tảng công nghệ phục vụ chuyển đổi số tổ chức chính phủ được sắp xếp thành 5 nhóm gồm: nền tảng công nghệ hệ thống khách hàng (G2C/G2B); nền tảng công nghệ hệ thống thông tin nội bộ (G2E); nền tảng công nghệ hệ thống thiết bị (IoT); nền tảng công nghệ hệ thống tích hợp hệ sinh thái (G2G); và nền tảng công nghệ hệ thống dữ liệu/thông minh. Bảng 2 là phân loại và hiện trạng phát triển của các thành phần nền tảng công nghệ trong bộ giải pháp FlexDigital.

Hướng tiếp cận ứng dụng công nghệ phần mềm nguồn mở

Giải pháp FlexDigital được xây dựng theo hướng tiếp cận sử dụng các công nghệ hoàn toàn dựa trên phần mềm nguồn mở.

Tất cả các thành phần của giải pháp đều được phát triển trên cơ sở khai thác các nguồn mở sẵn có để làm khung phát triển hoặc dùng như một phần mềm tích hợp của bên thứ 3. Trong quá trình phát triển, phân phối và sử dụng các phần mềm nguồn mở từ cộng đồng, giải pháp bảo đảm sự tuân thủ đầy đủ các quy định của giấy phép nguồn mở được ban hành theo chuẩn quốc tế.

Các thành phần công nghệ của toàn bộ giải pháp được thiết kế theo mô hình kiến trúc micro-services gồm có 6 nhóm như Hình 2.

Khung phát triển Frontend sử dụng các phần mềm nguồn mở gồm Liferay (liferay.com), VueJS (vuejs.org) và Nativescript Vue (nativescript-vue.org). Liferay là nền tảng cổng thông tin dùng để quản lý tích hợp các giao diện của người dùng được cung cấp trên môi trường web. VueJS là ngôn ngữ lập trình dạng kịch bản để thiết kế các thành phần giao diện trên web. Vue Native kế thừa từ VueJS dùng để phát triển các ứng dụng di động dạng nguyên thủy chạy trên nhiều nền tảng gồm Android và iOS.

Khung phát triển Backend sử dụng các ngôn ngữ lập trình nguồn mở gồm Java Spring (spring.io), NodeJS (nodejs.org) và Python (python.org). Các ngôn ngữ lập trình này đều hỗ trợ lập trình microservices với nhiều tiện ích cơ bản như kết nối cơ sở dữ liệu, server web, API,...

Cơ sở dữ liệu sử dụng các phần mềm nguồn mở gồm MariaDB (mariadb.org), MongoDB (mongodb.com) và Elasticsearch (elastic.co). MariaDB là hệ quản trị CSDL dạng cấu trúc SQL. Nó được dùng để lưu trữ xử lý các dữ liệu giao dịch đòi hỏi sự nhất quán và có mức độ tương tranh cao. 

Trong khi đó MongoDB là hệ quản trị CSDL dạng NoSQL phù hợp để lưu trữ dữ liệu có cấu trúc linh hoạt. MongoDB được áp dụng để xây dựng các loại CSDL tích hợp dùng chung, thường không bị ảnh hưởng nhiều bởi các giao dịch trực tuyến có mức độ tương tranh cao. Elasticsearch là CSDL tốt nhất hiện nay phục vụ cho mục đích sắp xếp tổ chức dữ liệu để tìm kiếm dạng toàn văn (fulltext). Nó đáp ứng được khả năng tìm kiếm gần đúng theo từ khóa với tốc độ nhanh hơn rất nhiều so với các loại CSDL khác.

Nền tảng tích hợp ứng dụng sử dụng hai phần mềm nguồn mở gồm Keycloak (keycloak.org) và WSO2 (wso2.com). Keycloak là nền tảng quản lý định danh và truy cập điện tử cho các ứng dụng trên môi trường mạng. Phần mềm này hỗ trợ xác thực người dùng theo mô hình đăng nhập một lần (SSO) thông qua các giao thức chuẩn như OAuth2 hoặc SALM. WSO2 là một bộ các sản phẩm nền tảng nguồn mở dùng để xây dựng hệ sinh thái tích hợp ứng dụng. Nó bao gồm nền tảng quản lý định danh giống như Keycloak, nền tảng cổng quản lý API và nền tảng quản lý tích hợp ứng dụng qua trục ESB và luồng dữ liệu.

Nền tảng khai thác dữ liệu sử dụng hai phần mềm nguồn mở gồm Knowage (knowage-suite.com) và CKAN (ckan.org). Knowage là một nền tảng cung cấp các dịch vụ tiện ích hỗ trợ phân tích dữ liệu thông minh - BI (Business Intelligence) có thể được áp dụng cho mọi tổ chức. Nó cho phép kết hợp nhiều loại hình nguồn dữ liệu (cấu trúc và phi cấu trúc) để tạo ra dữ liệu lớn dùng trong phân tích tạo ra các báo cáo trực quan. CKAN là phần mềm dùng để tạo lập và chia sẻ dữ liệu mở qua một cổng thông tin trên web.

Nền tảng GIS sử dụng các phần mềm nguồn mở gồm GeoServer (geoserver.org), OpenLayers (openlayers.org) và Leaflet (leafletjs.com). GeoServer là một nền tảng dùng để quản lý và chia sẻ dữ liệu không gian trên môi trường mạng để dùng trong các hệ thống thông tin địa lý. OpenLayers cung cấp các thư viện lập trình giao diện để tạo bản đồ trên các ứng dụng web. Leaflet dùng để lập trình tạo ra các giao diện bản đồ trên các ứng dụng di động Android và iOS.

Khi phát triển giải pháp dựa trên các phần mềm nguồn mở như đã nêu trên, nguyên tắc tuân thủ luật sở hữu trí tuệ sẽ luôn được thực hiện nhất quán. Các phần mềm nguồn mở được kế thừa, tái sử dụng phải được mô tả rõ để ghi công tác giả. Các mã nguồn của giải pháp được phát triển để bổ sung thêm chức năng phục vụ tích hợp hệ thống, nhưng không được làm thay đổi mã nguồn của các phần mềm được sử dụng. Do đó tại thời điểm triển khai hoàn toàn có thể lựa chọn cài đặt sử dụng phiên bản cộng đồng hoặc phiên bản thương mại cho các phần mềm dạng nền tảng như Liferay, MongoDB, ElasticSearch, WSO2, Knowage,... Các phiên bản thương mại (trả tiền) có ưu điểm so với phiên bản cộng đồng (miễn phí) là được đơn vị phát triển thực hiện tối ưu hóa về hiệu năng và cung cấp dịch vụ hỗ trợ bảo đảm mức độ tin cậy của hệ thống trong quá trình vận hành.

Các ứng dụng của giải pháp và kết quả đã triển khai

Phát triển dịch vụ công trực tuyến và hệ thống thông tin một cửa điện tử

Cung cấp dịch vụ công trực tuyến là nghiệp vụ căn bản nhất phải được triển khai trong chính phủ số. Các hành lang pháp lí để triển khai dịch vụ công đã được quy định rõ trong Nghị định số 61/2018/NĐ-CP về việc thực hiện cơ chế một cửa điện tử liên thông trong giải quyết thủ tục hành chính và Nghị định số 45/2020/NĐ-CP về thực hiện thủ tục hành chính trên môi trường điện tử. Hình 3 minh họa một mô hình ứng dụng của giải pháp FlexDigital để xây dựng cổng dịch vụ công và hệ thống thông tin một cửa điện tử áp dụng tại bộ ngành và tỉnh thành.

OpenCPS là phần mềm ứng dụng lõi dùng để triển khai nghiệp vụ xử lý hồ sơ cho các dịch vụ công trực tuyến. Nó đáp ứng đầy đủ các tiêu chí chức năng, tính năng kỹ thuật của cổng dịch vụ công và hệ thống thông tin một cửa điện tử cấp Bộ, cấp Tỉnh đã được quy định trong Thông tư số 22/2019/TT-BTTTT do Bộ Thông tin và Truyền thông ban hành. 

Điểm đặc biệt của giải pháp là khi triển khai OpenCPS có thể kết hợp với FlexConnect và FlexData để hoàn thiện được quy trình khép kín xử lí dịch vụ công theo hướng cải cách hành chính một cách toàn diện. Không chỉ quản lý trạng thái của tiến trình xử lí hồ sơ, tất cả thông tin về kết quả giải quyết được thu thập thành dữ liệu và quản lý lưu trữ trong các CSDL nghiệp vụ. Từ đó hệ thống có thể đáp ứng nhu cầu tra cứu thông tin và hỗ trợ cán bộ thực hiện các thao tác nghiệp vụ kiểm tra chuyên ngành. Các giấy tờ bản sao điện tử của kết quả xử lý cũng được lưu trong CSDL dùng chung để có thể tái sử dụng trong giải quyết các thủ tục hành chính khác. Do vậy người dân và doanh nghiệp sẽ không phải cung cấp lại các giấy tờ mà do chính cơ quan nhà nước đã từng cấp ra khi làm thủ tục hành chính.

OpenCPS đã được hình thành và phát triển theo mô hình của cộng đồng nguồn mở (opencps.vn). Phần mềm được phát hành sử dụng với giấy phép nguồn mở AGPL v3. Do vậy người dùng hoàn toàn tự do truy cập vào kho mã nguồn của phần mềm đặt trên Github để sửa đổi, phân phối và tái sử dụng miễn phí. 

Theo quy định của giấy phép, các sản phẩm dẫn xuất từ OpenCPS sẽ phải tiếp tục được công bố mở giống như sản phẩm ban đầu. Năm 2017, Quỹ đổi mới công nghệ quốc gia (Natif) đã tài trợ một nhiệm vụ nghiên cứu hoàn thiện công nghệ của sản phẩm phần mềm OpenCPS thông qua đề tài khoa học "Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ nguồn mở xây dựng hệ thống phần mềm lõi dịch vụ công trực tuyến OpenCPS phù hợp Khung kiến trúc Chính phủ điện tử Việt Nam", mã số NATIF.TT.06.ĐT/2017. Một trong những kết quả nghiên cứu nổi bật của đề tài là đã thực hiện đăng kí một giải pháp hữu ích với "Phương pháp được thực hiện bằng hệ thống máy tính để thực thi các bước xử lý trong quy trình quản lý công việc cộng tác theo mô hình liên tổ chức".

Hệ thống dịch vụ công xây dựng trên nền tảng của OpenCPS hiện đã được triển khai trong thực tế để cung cấp cổng dịch vụ công và hệ thống thông tin một cửa điện tử của nhiều bộ ngành/ tỉnh thành như: Bộ Giao thông Vận tải (dichvucong.mt.gov.vn), Bộ Xây dựng (dichvucong.xaydung.gov.vn), Bộ Kế hoạch Đầu tư (dichvucong.mpi.gov.vn), Bộ Nội vụ (dichvucong.moha.gov. vn), Bộ Ngoại giao (dichvucong.mof.gov.vn), Tỉnh Đồng Tháp (dichvucong.dongthap.gov.vn), Tỉnh Hậu Giang (dichvucong. haugiang.gov.vn), Tỉnh Sơn La (dichvucong.sonla.gov.vn). Giải pháp sử dụng nền tảng số OpenCPS kết hợp với FlexData đảm bảo rút ngắn được thời gian và giảm chi phí để triển khai toàn diện 100% dịch vụ công trực tuyến có sự liên thông với các CSDL quản lý thông tin nghiệp vụ trong cơ quan nhà nước.

Phát triển cơ sở hạ tầng dữ liệu mở của bộ ngành/tỉnh thành

Dữ liệu là hạt nhân, quyết định dẫn dắt đến sự thành công của chuyển đổi số. Xây dựng cơ sở hạ tầng dữ liệu là sự sắp xếp tổ chức lưu trữ và sử dụng dữ liệu trong cơ quan (bộ ngành/tỉnh thành) theo một kiến trúc đáp ứng được các yêu cầu đổi mới về nghiệp vụ, nâng cao được tính sẵn sàng và hiệu quả trong khai thác các nguồn thông tin và tri thức trên môi trường số. Hình 4 minh họa một mô hình kiến trúc hệ thống cơ sở hạ tầng dữ liệu áp dụng cho bộ ngành/tỉnh thành theo các quy định trong Nghị định số 47/2020/NĐ-CP của Chính phủ về quản lý, kết nối và chia sẻ dữ liệu số của cơ quan nhà nước.

Nền tảng FlexData được sử dụng để phát triển các cơ sở dữ liệu (CSDL) trong một hệ sinh thái mở. Bài báo nghiên cứu [3] đã chỉ rõ về sự cần thiết phải tạo ra một môi trường liên thông đầy đủ về pháp lí, tổ chức, ngữ nghĩa và công nghệ để thực thi việc chia sẻ dữ liệu trong cơ quan nhà nước. FlexData có thể hỗ trợ tạo ra sự liên thông về ngữ nghĩa thông qua việc xây dựng một CSDL tham chiếu để quản lý từ điển dữ liệu và các danh mục điện tử dùng chung giữa các hệ thống thông tin. Bên cạnh đó, FlexConnect sẽ được triển khai để tạo ra sự liên thông về công nghệ đáp ứng mục tiêu kết nối tích hợp trao đổi dữ liệu giữa các hệ thống thông tin.

Các hệ thống CSDL mới sẽ được thiết kế xây dựng theo hướng mở để đạt chuẩn cấp độ 5 theo cách phân loại của Tim Berners-Lee [4]. Ở chuẩn cấp độ này, toàn bộ dữ liệu sẽ phải được mã hóa và sử dụng các từ vựng được định danh duy nhất bằng URI. Các nguồn dữ liệu ở các CSDL khác nhau có thể tham chiếu lẫn nhau thông qua định danh dữ liệu. Mô hình dữ liệu liên kết (linked data) của web thế hệ mới sẽ được áp dụng trong việc thiết kế dữ liệu. Cụ thể, dữ liệu khi kết xuất chia sẻ ra bên ngoài sẽ phải đáp ứng theo chuẩn khung đặc tả tài nguyên (RDF). Trong mô hình này mỗi một đối tượng thông tin quản lý sẽ được coi như một tài nguyên có thể truy cập trên mạng toàn cầu. Do vậy nó phải được định danh duy nhất thông qua URI. Các tài nguyên được mô tả ngữ nghĩa bằng các thuộc tính dựa trên siêu dữ liệu. Tập các thuộc tính được dùng để mô tả cho mỗi kiểu tài nguyên sẽ phải được định nghĩa thống nhất từ trước và được định danh duy nhất bằng URI để máy có thể hiểu được ngữ nghĩa, tránh sự nhập nhằng như khi chúng ta sử dụng các thuật ngữ của ngôn ngữ tự nhiên.

Xây dựng nền tảng số dùng để tích hợp và chia sẻ dữ liệu đang là nhu cầu cấp thiết tại các bộ ngành và tỉnh thành để thực hiện chiến lược chuyển đổi số quốc gia. Giải pháp công nghệ sử dụng trong FlexData có ưu điểm vượt trội so với các giải pháp sử dụng CSDL truyền thống như SQL là khả năng thay đổi được lược đồ dữ liệu linh hoạt theo định nghĩa từ điển của người dùng. 

Ngoài ra nó còn hỗ trợ sẵn sàng các tính năng chuyển đổi, làm sạch dữ liệu theo đúng mô hình ngữ nghĩa chuẩn cấp độ 5. Dữ liệu lưu trữ trên nền tảng được tổ chức, sắp xếp để có thể cho phép người dùng tìm kiếm nhanh và gần đúng bằng các từ khóa văn bản. Hiện nay sản phẩm của giải pháp đã được ứng dụng để xây dựng hệ thống tích hợp CSDL tại một số bộ ngành như Bộ Khoa học & Công nghệ, Bộ Giao thông Vận tải.

Tích hợp ứng dụng và hợp nhất giao diện phục vụ quản lý điều hành

Quá trình chuyển đổi số tại các tổ chức đòi hỏi sự đầu tư lớn vào ứng dụng CNTT. Có hai chiến lược đầu tư đối lập nhau có thể lựa chọn áp dụng là sử dụng giải pháp công nghệ tổng thể của một nhà cung cấp cho toàn bộ hệ thống (best of suite) hoặc tích hợp giải pháp của nhiều hệ thống ứng dụng có chức năng tốt nhất theo chuyên ngành (best of breed). Mỗi chiến lược đầu tư sẽ có những ưu và nhược điểm như Bảng 3.

Đối với các tổ chức có quy mô lớn và phức tạp như chính phủ, xu thế chung hiện nay là lựa chọn chiến lược tích hợp hệ thống của nhiều nhà cung cấp. Chiến lược này bảo đảm được sự phát triển bền vững, tránh được rủi ro sụp đổ toàn hệ thống khi phụ thuộc vào chỉ một nhà cung cấp. Hình 5 minh họa giải pháp công nghệ FlexDigital trong tích hợp các ứng dụng để hợp nhất giao diện phục vụ quản lý điều hành của cơ quan nhà nước. Ba nền tảng công nghệ số gồm FlexConnect, FlexNet và FlexInsignt được triển khai phối hợp với nhau để cung cấp các dịch vụ tích hợp và chia sẻ dùng chung trên hai phần mềm ứng dụng phục vụ quản lý điều hành trên thiết bị di động và tại trung tâm thông tin (IOC).

Ứng dụng di động đang ngày càng phổ biến và mang lại rất nhiều hiệu quả để phục vụ công việc. Tuy nhiên trong một tổ chức, người dùng không thể sử dụng quá nhiều ứng dụng khác nhau trên thiết bị di động để theo dõi công việc và tra cứu thông tin. FlexMobile là giải pháp công nghệ cho phép hợp nhất giao diện và các chức năng cơ bản phục công tác quản lý điều hành trên cùng một phần mềm ứng dụng. Giải pháp này hiện đang được phát triển và đưa vào sử dụng thử nghiệm tại một số cơ quan của Bộ Giao thông Vận tải. Kết quả đánh giá ban đầu cho thấy giải pháp đã mang lại sự đổi mới rất tích cực cho trải nghiệm của người dùng về chuyển đổi số trong công tác quản lý điều hành hoạt động tại cơ quan nhà nước.  

Tài liệu tham khảo

1. Hồ Tú Bảo (2020). "Chuyển đổi số thời Covid-19", Tạp chí tia sáng điện tử

2. Bill Finnerty (2018). "A Digital Government Technology Platform Is Essential to Government Transformation", Gartner Report

3. Tạ Tuấn Anh (2020), "Phát triển cơ sở hạ tầng dữ liệu cho chính phủ số và thành phố thông minh dựa trên các nền tảng số công nghệ mở", Tạp chí Thông tin và Truyền thông, số 5+6 tháng 6/2020

4. Tim Berners-Lee. "Five star open data", https://5stardata.info/

(Bài đăng ấn phẩm in Tạp chí TT&TT số 13+14 tháng 10/2020)