Khi nhìn vào bất kỳ phòng thí nghiệm khoa học nào, bạn có thể dễ dàng nhận thấy những chiếc máy tính để bàn và laptop nằm rải rác đang chạy hệ điều hành Linux. Hiện tượng này không phải ngẫu nhiên mà là kết quả của nhiều yếu tố then chốt, biến Linux thành lựa chọn hàng đầu của giới khoa học và nghiên cứu trên toàn cầu. Từ triết lý mã nguồn mở, lịch sử phát triển, đến khả năng tùy biến và sức mạnh tính toán, Linux đã chứng minh được vị thế không thể thay thế trong một môi trường đòi hỏi sự chính xác, linh hoạt và hiệu quả cao. Hãy cùng thichcongnghe.net khám phá những lý do sâu xa đằng sau sự phổ biến vượt trội này.
1. Giá Trị Mã Nguồn Mở Tương Thích Với Tinh Thần Khoa Học
Thế giới khoa học luôn đề cao tinh thần hợp tác và chia sẻ. Khi đọc bất kỳ bài báo khoa học nào, bạn sẽ thường thấy nhiều tác giả cùng đóng góp, thể hiện sự cộng tác xuyên biên giới giữa các nhà nghiên cứu. Các nhà khoa học cũng tự hào về sự sẵn lòng chia sẻ thông tin, không chỉ với đồng nghiệp mà còn với cộng đồng rộng lớn hơn. Điều này được thể hiện rõ qua phong trào hướng tới các tạp chí truy cập mở (open-access journals), trái ngược với các nhà xuất bản tính phí cao để tiếp cận những phát hiện khoa học. Hàng trăm tạp chí truy cập mở có thể được tìm thấy trên DOAJ trong hầu hết các lĩnh vực, minh chứng cho cam kết này.
Có lẽ đây chính là lý do tại sao Linux lại tìm thấy một “ngôi nhà” vững chắc trong giới khoa học. Có vô số công cụ mã nguồn mở giúp các nhà nghiên cứu thực hiện tính toán. GNU Octave là một phần mềm thay thế trực tiếp cho MATLAB, trong khi các trình biên dịch cho Fortran, C và C++ vẫn là những trụ cột lịch sử của tính toán khoa học. R và Python đang cách mạng hóa tính toán thống kê và thúc đẩy sự phát triển của khoa học dữ liệu. Jupyter notebooks đặc biệt phổ biến trong giới nghiên cứu ở mọi lĩnh vực để ghi lại các phép tính và cộng tác trên toàn thế giới.
Biểu đồ hiển thị tỷ lệ sử dụng hệ điều hành trên Jupyter Notebook, minh họa khả năng phân tích dữ liệu khoa học.
Ngoài sự chấp nhận rõ ràng trong khoa học máy tính, các ngành khoa học tự nhiên như vật lý cũng đã chọn Linux vì sự đa dạng của phần mềm mã nguồn mở và miễn phí. CERN, nổi tiếng với Máy Va Chạm Hạt Lớn (Large Hadron Collider) cũng như World Wide Web, từng duy trì một bản phân phối Linux riêng mang tên Scientific Linux, cùng với Fermilab, để làm nền tảng cho các thí nghiệm vật lý hạt.
2. Di Sản Lâu Đời Từ Hệ Thống Unix
Một trong những lý do khiến Linux được cộng đồng khoa học chấp nhận rộng rãi khi mới xuất hiện vào những năm 90 là vì Linux được truyền cảm hứng mạnh mẽ từ hệ điều hành Unix gốc. Unix đã trở nên phổ biến trong giới học thuật nhờ vào chi phí cấp phép thấp mà AT&T dành cho các trường đại học. Vì Linux có nhiều điểm tương đồng với các hệ thống Unix hiện có, việc chuyển đổi từ Unix truyền thống sang Linux trở nên dễ dàng.
Các nhà khoa học đã quen thuộc với hệ thống Unix trên máy tính lớn (mainframes), máy tính mini và máy trạm (workstations) trong suốt những năm 70 và 80. Linux mang đến khả năng chạy trên phần cứng PC với chi phí thấp. Việc xây dựng các cụm máy tính từ các PC phổ thông để xử lý dữ liệu từ các thí nghiệm trở nên khả thi với chi phí rất thấp. Điều này làm tăng sức hấp dẫn của Linux đối với các nhà khoa học. Mặc dù trên lý thuyết, bộ vi xử lý x86 kém mạnh mẽ hơn so với các bộ vi xử lý RISC cung cấp năng lượng cho các máy trạm và máy chủ Unix, nhưng chúng lại rẻ hơn đáng kể. Việc ghép nối các máy tính đã bù đắp cho sức mạnh xử lý thấp hơn thông qua sức mạnh tổng hợp. Nhiều CPU có thể xử lý dữ liệu thử nghiệm một cách nhanh chóng.
Sự chấp nhận sớm này của Linux trong cộng đồng khoa học đã dẫn đến việc các quản trị viên CNTT chính thống trong các doanh nghiệp xem xét nó như một giải pháp thay thế cho các máy chủ Unix và Windows độc quyền đắt đỏ.
3. Chi Phí Cấp Phép Thấp, Thậm Chí Là Miễn Phí
Một lý do khác khiến Linux rất phổ biến trong giới khoa học là chi phí thiết lập gần như bằng không. Dĩ nhiên, họ phải mua phần cứng, nhưng phần mềm thường có sẵn miễn phí. Mặc dù các nhà khoa học có thể đăng ký các hợp đồng hỗ trợ từ các công ty như Red Hat hoặc Canonical, nhưng thường thì việc nhờ một nghiên cứu sinh đảm nhiệm việc quản lý hệ thống lại dễ dàng và tiết kiệm chi phí hơn.
Trang tải xuống Ubuntu 24.04 LTS, minh họa tính khả dụng và chi phí thấp của hệ điều hành Linux.
Bạn có thể nghĩ rằng các trường đại học và phòng thí nghiệm nghiên cứu có rất nhiều tiền, nhưng thực tế họ thường phải đối mặt với áp lực tài chính để cắt giảm chi phí. Nhiều dự án khoa học phụ thuộc vào các khoản tài trợ, và các nhà khoa học phải chi tiêu số tiền này một cách khôn ngoan. Một điều họ không muốn chi tiền vào là chi phí cấp phép phần mềm. Khi bạn dành một cụm máy nhỏ cho một dự án, nếu bạn chỉ định gỡ bỏ nó sau khi hoàn thành một thí nghiệm, việc mua giấy phép Windows cho tất cả các máy sẽ không có ý nghĩa nhiều. Tốt hơn hết là tải xuống một bản ISO Linux miễn phí và cài đặt Linux trên các máy này.
4. Khả Năng Triển Khai Phần Mềm Tùy Chỉnh Linh Hoạt
Một trong những lý do khiến Linux và các hệ thống tương tự Unix tồn tại lâu dài là chúng tạo ra một môi trường tuyệt vời để triển khai phần mềm tùy chỉnh. Unix theo lịch sử được phát triển “bởi lập trình viên, cho lập trình viên.” Triết lý Unix về các tệp văn bản và chuyển hướng đầu vào/đầu ra nhằm mục đích làm cho việc tạo chương trình trở nên đơn giản nhất có thể.
Các công cụ khác đã làm cho việc lập trình hiện đại dễ dàng hơn. Đã có sự chuyển dịch từ các ngôn ngữ biên dịch truyền thống sang các ngôn ngữ thông dịch như Python. Các ngôn ngữ này tiết kiệm thời gian bằng cách tránh chu trình biên dịch. Chúng cũng tự động xử lý quản lý bộ nhớ, nghĩa là ít lỗi hơn có thể gây treo chương trình. Nếu bạn chỉ có một khoảng thời gian ngắn để phân tích dữ liệu từ một thí nghiệm, bạn sẽ không muốn phải dừng lại để tìm lỗi do một sai sót con trỏ nào đó. Các nhà khoa học là một nhóm người không chỉ sử dụng Linux như một giải pháp thay thế Windows, mà còn tận dụng tối đa những gì nó mang lại.
Danh sách các thư viện khoa học Python trên trang web NumPy, hỗ trợ lập trình nghiên cứu và phát triển ứng dụng.
Ngoài ra, có rất nhiều thư viện giúp đẩy nhanh công việc triển khai một ứng dụng tùy chỉnh. Điều này có nghĩa là các nhà nghiên cứu, những người thường không có nền tảng mạnh về khoa học máy tính, có thể viết các chương trình để giao tiếp với thiết bị phòng thí nghiệm hoặc thực hiện các phép tính thống kê nhanh hơn so với việc họ phải tự viết code từ đầu. Với sự sẵn có của phần mềm mã nguồn mở, họ cũng có thể lấy một chương trình đã viết trước đó và tùy chỉnh nó theo nhu cầu của mình.
5. Linux Thống Trị Thế Giới Siêu Máy Tính
Biểu đồ tròn từ website TOP500 cho thấy 100% siêu máy tính hàng đầu thế giới đang chạy hệ điều hành Linux.
Các tính toán khoa học, chẳng hạn như những gì yêu cầu cho vật lý năng lượng cao, rất phù hợp với siêu máy tính. Những cỗ máy tính toán khổng lồ này chạy Linux. Không chỉ “phần lớn siêu máy tính”, mà tất cả các máy này đều chạy Linux. Theo TOP500, một cơ sở dữ liệu về 500 siêu máy tính hàng đầu thế giới, hệ điều hành của tất cả các máy được liệt kê, 100% trong số đó đã chạy Linux tính đến tháng 3 năm 2025.
Tại sao Linux lại phổ biến trong siêu máy tính? Một lần nữa, điều này có thể liên quan đến sự phổ biến của các hệ thống tương tự Unix trong tính toán khoa học. Điều này tự nhiên sẽ mở rộng từ hệ thống máy tính để bàn sang các máy tính lớn hơn. Linux đã trở nên phổ biến để xây dựng các hệ thống cụm từ các PC giá rẻ. Mặc dù siêu máy tính phức tạp hơn PC, nhưng việc điều chỉnh Linux cho siêu máy tính không phải là một điều quá khó khăn.
Tính linh hoạt của Linux trong phần mềm cũng giúp nó chiếm ưu thế trong siêu máy tính. Với tư cách là nhà cung cấp thương mại, việc Microsoft điều chỉnh Windows cho một cỗ máy chủ yếu hoạt động ở chế độ hàng loạt (batch mode) để tính toán sẽ khó khăn hơn rất nhiều. Nó sẽ đòi hỏi rất nhiều sự phối hợp giữa các nhà khoa học và công ty. Và nó sẽ cần quyền truy cập vào mã nguồn, điều mà Microsoft chỉ cấp cho một số khách hàng chọn lọc.
Siêu máy tính có lẽ quá khác biệt so với điện toán kinh doanh thông thường mà máy chủ Windows được thiết kế để phục vụ, khiến việc xây dựng một phiên bản Windows dành cho siêu máy tính trở nên không đáng giá. Với sự sẵn có dễ dàng của mã nguồn, các nhà phát triển có thể điều chỉnh Linux cho nhiều nền tảng phần cứng khác nhau.
6. Kho Ứng Dụng Khoa Học Phong Phú và Sẵn Có
Một lý do khác khiến Linux phổ biến với các nhà khoa học là nó cung cấp cho họ các công cụ để thực hiện công việc của mình. Các nhà khoa học có thể thực hiện các phép tính của họ với các hệ thống đại số máy tính tinh vi như SageMath, SymPy hoặc Maxima. Họ có thể phát triển ứng dụng với tất cả các công cụ lập trình tiêu chuẩn, cũng như biên soạn sách và bài báo khoa học bằng LaTeX.
Mặc dù có rất nhiều ứng dụng khoa học mã nguồn mở và miễn phí, các nhà khoa học vẫn có thể sử dụng các chương trình thương mại như MATLAB và Mathematica cho công việc của họ. Có lẽ chính sự phổ biến của Linux trong giới khoa học đã khiến những ứng dụng này có sẵn trên nền tảng này.
Người dùng khoa học cũng có thể sử dụng các công cụ thông thường cho công việc của mình. Họ có thể nghiên cứu tài liệu thông qua các trình duyệt như Firefox hoặc Chrome và thực hiện các phép tính đơn giản trong các bảng tính như LibreOffice Calc. Khả năng chạy tất cả các công cụ này trên một nền tảng duy nhất, kết hợp với sự quen thuộc của mô hình Unix đối với các nhà khoa học, có lẽ là lý do tại sao họ sẽ vẫn trung thành với hệ thống này trong nhiều năm tới.
Kết Luận
Linux không chỉ là một hệ điều hành, mà còn là một nền tảng mạnh mẽ và linh hoạt, đáp ứng hoàn hảo các yêu cầu khắt khe của môi trường khoa học và nghiên cứu. Sự kết hợp giữa triết lý mã nguồn mở, chi phí cấp phép thấp, khả năng tùy biến sâu rộng, di sản từ Unix, và đặc biệt là vai trò thống trị trong thế giới siêu máy tính, đã củng cố vị thế của Linux như một công cụ không thể thiếu. Nó cung cấp một kho tàng ứng dụng khoa học phong phú, cho phép các nhà nghiên cứu tập trung vào khám phá và đổi mới mà không bị giới hạn bởi rào cản công nghệ hay tài chính.
Độ tin cậy, tính linh hoạt và chi phí thấp là những lý do khiến Linux vẫn hấp dẫn đối với những người muốn tận dụng tối đa máy tính của mình, bất kể họ làm việc trong lĩnh vực nào. Linux chắc chắn sẽ tiếp tục tìm thấy nhiều ứng dụng nghiêm túc hơn nữa, và giới khoa học sẽ là những người dẫn đầu trong hành trình đó. Hãy chia sẻ ý kiến của bạn về vai trò của Linux trong khoa học và nghiên cứu, cũng như những công cụ Linux yêu thích của bạn!
