chọn một sản phẩm tin học, vận dụng nguyên lí sáng tạo phát hiện sự thay đổi và phát triển của sản phẩm đó

LỜI NÓI ĐẦU Từ thời xa xưa, con người đã biết giải thích các sự vật, hiện tượng thông qua những kinh nghiệm được rút kết từ đời này sang đời khác mà chưa có kiểm chứng hay thực nghiệm

CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG

I KHÁI NIỆM KHOA HỌC VÀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 3

1.Khái niệm khoa học: 3

2.Nghiên cứu khoa học 4

II VẤN ĐỀ KHOA HỌC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 6

1.Vấn đề khoa học 6

2.Phương pháp giải quyết vấn đề-bài toán phát minh, sáng chế 8

3.Phương pháp giải quyết vấn đề-bài toán tổng quát 15

4.Phương pháp giải quyết vấn đề - bài toán tin học 16

5.Một số ví dụ áp dụng nguyên lí sáng tạo trong tin học 18

III ỨNG DỤNG NGUYÊN LÍ SÁNG TẠO TRONG PHÁT TRIỂN HỆ ĐIỀU HÀNH 19

1.Sự ra đời và phát triển của Hệ Điều Hành 19

2.Sự phát triển Hệ điều hành Windows 21

3.Những nguyên lí sáng tạo được ứng dụng trong sự phát triển của Hệ Điều Hành 22

LỜI NÓI ĐẦU

Từ thời xa xưa, con người đã biết giải thích các sự vật, hiện tượng thông

qua những kinh nghiệm được rút kết từ đời này sang đời khác mà chưa có kiểm

chứng hay thực nghiệm để chứng minh tính vững chắc của những quan niệm, tư

tưởng, học thuyết mà họ đưa ra Đó chưa thể gọi là khoa học Nói đến khoa học là

nói đến thành tựu của một quá trình nghiên cứu bản chất của một sự vật hiện

tượng với những thực nghiệm đảm bảo tính đúng đắn của vấn đề đưa ra, thành tựu

đó đem đến cho con người những phát minh, những kết luận hoàn toàn mới và

chính xác về bản chất của sự vật, hiện tượng mà con người muốn khám phá Quá

trình nghiên cứu đó là nghiên cứu khoa học Câu hỏi đặt ra là nghiên cứu khoa

học là nghiên cứu cái gì, nghiên cứu như thế nào, cách thức để phát hiện ra vấn đề

nghiên cứu là gì Bài tiểu luận này sẽ trình bày những vấn đề cốt lõi nhất để trả

lời cho câu hỏi trên, thông qua đó chúng ta biết thế nào là khoa học và cách thức

để nghiên cứu khoa học đồng thời tìm hiểu xem ứng dụng nguyên lí sáng tạo trong

sự phát triển hệ điều hành như thế nào

Để hoàn thành bài tiểu luận này, em xin gởi lời cảm ơn đến GS.TSKH Thầy

Hoàng Kiếm đã giúp em hoàn thành tốt môn học và biết quan tâm hơn những

thông tin khoa học của thời đại, em mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy cho

bài tiểu luận này

Người thực hiện

Trần Thị Kiều Diễm

I KHÁI NIỆM KHOA HỌC VÀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

1 Khái niệm khoa học:

- Khoa học là hệ thống tri thức về mọi loại quy luật của tự nhiên, xã hội và

tư duy (Pierre Auger UNESCO-PARIS) Hệ thống trí thức ở đây là kết quả của

hàng loạt kiểm nghiệm, kiểm chứng các phát minh mới, ý tưởng mới theo một định

hướng được vạch sẵn và được hệ thống lại một cách chặt chẽ logic đảm bảo tính

đúng đắn của vấn đề

- Các tiêu chí nhận biết một bộ môn khoa học

o Đối tượng nghiên cứu

o Hệ thống lý thuyết

o Hệ thống phương pháp luận

o Mục đích sử dụng

 Ví dụ: bộ môn khoa học máy tính thì đối tượng nghiên cứu là máy

tính và những phần mềm cho máy; hệ thống lí thuyết là những kiến thức về cấu

trúc máy tính và ngôn ngữ lập trình cho máy tính; hệ thống phương pháp luận là

dựa vào nhu cầu từ thực tế hay ý tưởng mới ngẫu nhiên, kết hợp với vốn kiến thức

sẵn có để lập trình chạy thực nghiệm và kiểm chứng; mục đích sử dụng là khai thác

thông tin một cách hiệu quả và tối ưu từ máy tính

- Sự phân loại các khoa học

o Nguồn gốc hình thành khoa học:

 Khoa học lý thuyết (sciences théorique)

 Khoa học thuần túy (scieces pures, sciences de pure érudition)

 Khoa học thực nghiệm (sciences empiricales, sciences expérimentales)

 Khoa học thực chứng (sciences positives)

 Khoa học quy nạp (sciences inductives)

 Khoa học diễn dịch (sciences déductives)

o Mục đích ứng dụng của khoa học

 Khoa học mô tả (sciences descriptives)

 Khoa học phân tích (sciences analytiques)

 Khoa học tổng hợp (sciences synthétiques)

 Khoa học ứng dụng (sciences appliquées)

 Khoa học hành động (sciences de l’action)

 Khoa học sáng tạo (sciences créatrices)

o Mức độ khái quát hóa của khoa học

 Khoa học cụ thể (sciences concrètes)

 Khoa học trừu tượng (sciences abstraites)

 Khoa học tổng quát (sciences générales)

 Khoa học đặc thù (sciences particulières)

o Tính tương liên giữa các khoa học

 Khoa học liên bộ môn (sciences inter-disciplinaires)

 Khoa học đa bộ môn (sciences multi-disciplinaires)

o Kết quả họat động chủ quan của con nguời

 Khoa học ký ức (sciences de la mémoire)

 Khoa học tư duy (sciences de la pensée)

 Khoa học suy luận (sciences de la raison)

 Khoa học tưởng tượng (sciences de l’imagination)

o Hệ thống tri thức hoặc chương trình đào tạo

 Khoa học cơ bản (sciences de base)

 Khoa học cơ sở (sciences fondamentales)

 Khoa học chuyên môn (sciences de spécialisation)

o Đối tượng nghiên cứu của khoa học

 Khoa học tự nhiên (sciences naturelles, sciences de la nature)

 Khoa học kỹ thuật (sciences techniques)

 Khoa học công nghệ (sciences technologiques, sciences

d’engineering)

 Khoa học xã hội (sciences sociales)

 Khoa học nhân văn (sciences humaines)

 Khoa học nông nghiệp (sciences agricoles)

 Khoa học cơ bản (sciences de la santée)

2 Nghiên cứu khoa học

- Nghiên cứu khoa học xuất phát từ nhu cầu nhận thức để tìm kiếm những

điều mà khoa học chưa có hoặc chưa phát hiện ra nhằm cải tạo thế giới

- Chức năng:

o Mô tả: là trình bày bằng ngôn ngữ hình ảnh chung nhất của sự vật, cấu

trúc, trạng thái, sự vận động của sự vật Sự mô tả bao gồm định tính và định lượng

 Ví dụ: mô tả cấu trúc của máy tính chung nhất gồm 4 thành phần: bộ

xử lí trung tâm (CPU), bộ nhớ trong, bộ nhớ ngoài, thiết bị vào/ra

o Giải thích: là làm rõ nguyên nhân sự hình thành và qui luật chi phối quá

trình vận động của sự vật nhằm đưa ra những thông tin về thuộc tính bản chất của

sự vật

 Ví dụ: nguồn gốc ra đời của máy tính là do nhu cầu khai thác thông

tin của con người, do nhu cầu đặt ra ngày càng cao nên những nghiên cứu về máy

tính luôn luôn phát triển không ngừng

o Dự đoán: là nhìn trước quá trình hình thành, sự tiêu vong, sự vận động

và những biểu hiện của sự vật trong tương lai

 Ví dụ: những máy tính mới ra đời kích thước lớn và khả năng xử lí

thông tin chậm sẽ dần được thay thế bằng những máy tính kích thước nhỏ, gọn

(laptop) và xử lí nhanh

o Sáng tạo: là làm ra sự vật mới chưa từng tồn tại Khoa học không bao

giờ dừng lại ở ở chức năng mô tả, giải thích và dự đóan Sứ mệnh lớn lao của khoa

học là sáng tạo các giải pháp cải tạo thế giới

 Ví dụ: trong tương lai người ta sẽ tạo ra chiếc máy tính thực thi yêu

cầu con người không phải thông qua câu lệnh nhập từ bàn phím mà thông qua

giọng nói

- Đặc điểm:

o Tính mới: nghiên cứu khoa học là quá trình thâm nhập vào thế giới của

sự vật mà con người chưa biết, hướng tới những phát hiện mới hoặc những sáng

tạo Đây là đặc điểm quan trọng nhất

o Tính tin cậy: Kết quả nghiên cứu phải có khả năng kiểm chứng lại

nhiều lần do nhiều người khác nhau trong điều kiện giống nhau Do đó, một

nguyên tắc mang tính phương pháp luận của nghiên cứu khoa học là khi trình bày

một kết quả nghiên cứu, người nghiên cứu cần chỉ rõ điều kiện, những nhân tố và

phương tiện thực hiện

o Tính thông tin: là những thông tin về qui luật vận động của sự vật hoặc

hiện tượng, thông tin về qui trình công nghệ và các tham số đi kèm qui trình đó

o Tính khách quan: vừa là một đặc điểm của nghiên cứu khoa học vừa là

tiêu chuẩn của người nghiên cứu khoa học Để đảm bảo tính khách quan, người

nghiên cứu khoa học cần phải tự trắc nghiệm lại những kết luận tưởng như đã hoàn

toàn được xác nhận

o Tính rủi ro: Một nghiên cứu có thể thành công, có thể thất bại Thất bại

có thể do nhiều nguyên nhân nhưng trong khoa học thất bại cũng được xem là một

kết quả và mang ý nghĩa về một kết luận của nghiên cứu khoa học và được lưu giữ,

tổng kết lại như một tài liệu khoa học nghiêm túc để tránh cho người đi sau không

dẫm chân lên lối mòn, tránh lãng phí các nguồn lực nghiên cứu

o Tính thừa kế: Có ý nghĩa quan trọng về mặt phương pháp luận nghiên

cứu Ngày nay không có một nghiên cứu khoa học nào bắt đầu từ chỗ hoàn toàn

trống không về kiến thức, phải kế thừa các kết quả nghiên cứu của các lĩnh vực

khoa học khác nhau

o Tính cá nhân: vai trò của cá nhân trong sáng tạo mang tính quyết định,

thể hiện trong tư duy cá nhân và chủ kiến riêng của các nhân

o Tính phi kinh tế: Lao động nghiên cứu khoa học hầu như không thể

định mức, thiết bị chuyên dụng dùng trong nghiên cứu khoa học hầu như không thể

khấu hao, hiệu quả kinh tế của nghiên cứu khoa học hầu như không thể xác định

- Các loại hình nghiên cứu khoa học:

o Nghiên cứu cơ bản: nhằm phát hiện bản chất, qui luật của sự vật hoặc

hiện tượng trong tự nhiên, xã hội, con người, có thể thực hiện trên cơ sở những

nghiên cứu thuần túy lý thuyết hoặc trên cơ sở những quan sát, thí nghiệm Sản

phẩm là các phát kiến, công thức, phát minh Chia làm 2 lọai:

o Nghiên cứu cơ bản thuần túy và định hướng: UNESCO chia nghiên cứu

cơ bản định hướng thành nghiên cứu nền tảng và chuyên đề

o Nghiên cứu ứng dụng: là sự vận dụng các qui luật từ nghiên cứu cơ bản

để đưa ra nguyên lý về các giải pháp có thể bao gồm công nghệ, sản phẩm, vật

liệu, Sáng chế là giải pháp kỹ thuật có tính mới và áp dụng được

o Nghiên cứu triển khai (R & D): là sự vận dụng các qui luật, các nguyên

lý để đưa ra các hình mẫu với những tham số có tính khả thi về kỹ thuật, có thể

chia làm các lọai hình: triển khai trong phòng, bán đại trà,

- Các bước nghiên cứu khoa học:

o Xác lập vấn đề nghiên cứu: Vấn đề nghiên cứu là những điều chưa biết

hoặc chưa biết thấu đáo về bản chất sự vật hoặc hiện tượng, cần được làm rõ trong

quá trình nghiên cứu Khi vấn đề nghiên cứu được chọn và cụ thể hóa thành 1 đề

tài nghiên cứu, người nghiên cứu cần xác định cơ sở lý thuyết cho nghiên cứu và

tìm hiểu lịch sử vấn đề

o Chuẩn bị nghiên cứu: Xây dựng đề cương nghiên cứu (lý do chọn đề

tài, xác định đối tượng và phạm vi nghiên cứu, xác định mục tiêu và nhiệm vụ

nghiên cứu, đặt tên đề tài, ), xây dựng kế hoạch nghiên cứu (tiến độ, nhân lực, dự

toán,…), chuẩn bị phương tiện nghiên cứu, lập danh mục tư liệu,

o Lựa chọn và nghiên cứu thông tin: thu thập và xử lý thông tin, nghiên

cứu tư liệu, thâm nhập thực tế, tiếp xúc cá nhân, xử lý thông tin,

o Nghiên cứu: xây dựng giả thuyết, lựa chọn phương pháp nghiên cứu,

nghiên cứu và kiểm chứng giả thuyết

o Hoàn tất nghiên cứu: đề xuất và xử lý thông tin, xây dựng kết luận và

kiến nghị, viết báo cáo hoàn tất, hoàn tất và áp dụng kết quả

1 Vấn đề khoa học

- Khái niệm

Vấn đề khoa học (scientific problem) cũng được gọi là vấn đề nghiên cứu

(research problem) hoặc câu hỏi nghiên cứu là câu hỏi được đặt ra khi người

nghiên cứu đứng trước mâu thuẫn giữa tính hạn chế của tri thức khoa học hiện có

với yêu cầu phát triển tri thức đó ở trình độ cao hơn

Ví dụ: Khi tạo ra được chiếc xe đạp điều khiển tốc độ bằng suy nghĩ của

người chạy thì còn hạn chế là trong môi trường có sóng của điện thoại di động thi

không thực hiện được, vậy vấn đề đặt ra là làm thế nào để khắc phục hạn chế đó,

Ví dụ: nghiên cứu sự rơi của vật trong môi trường chân không, vậy thì bản

chất vấn đề là trọng lực tác động lên vật đó trong chân không như thế nào, để làm

sáng tỏ vấn đề này người ta cho hai vật có trọng lượng khác nhau rơi trong môi

trường chân không quan sát thấy hai vật rơi xuống đất cùng lúc, kết luận cuối cùng

là trọng lực tác động lên các vật có trọng lượng khác nhau trong môi trường chân

không là như nhau

- Các tình huống vấn đề

Có ba tình huống: Có vấn đề , không có vấn đề, giả vấn đề được cho trong

hình dưới đây:

- Các phương pháp phát hiện vấn đề khoa học

a Tìm những kẻ hở, phát hiện những vấn đề mới Ví dụ: Trong quá trình

hoạt động của máy tính, nếu máy hoạt động liên tục sẽ bị nóng, nếu tình trạng này

kéo dài sẽ có thể làm nóng chảy dây nguồn hoặc hở chân chip làm tắt màn hình,

vậy vấn đề đặt ra là cần một thiết bị phụ giúp tỏa nhiệt ra ngoài hoặc thay thế thiết

bị dễ bị nóng chảy bằng thiết bị khác chịu nhiệt tốt hơn

b Tìm những bất đồng của vấn đề

c Nghĩ ngược lại quan niệm thông thường Ví dụ: đáy chai phải lớn hơn

đầu chai nhưng không phải lúc nào cũng vậy

d Quan sát những vướng mắc trong thực tiễn Ví dụ: khi tạo ra đoạn đường

cao tốc, thực tế người đi trên đoạn đường này chỉ tiết kiệm 1% chi phí cho xăng

nhưng bù lại phải đóng phí đi đường, vậy thì hiệu quả của đoạn đường này chỉ là

tiết kiệm thời gian

Không có Nghiên

cứu

Nghiên cứu theo một hướng khác

e Lắng nghe lời kêu ca phàn nàn Ví dụ: khi nghe nói vật chứa này giữ

nhiệt kém quá thì nhà khoa học sẽ phải tìm cách nào đó để nó giữ nhiệt tốt hơn

f Cảm hứng: những câu hỏi bất chợt xuất hiện khi quan sát sự kiện nào đó

 Theo Vepol “Bất cứ hệ thống kỹ thuật nào ít nhất cũng phải có hai thành

phần vật chất tác động tương hổ và một loại trường hay năng lượng”

 Từ đó có một thuật ngữ về tam giác kỹ thuật gọi là tam giác Vepol Vepol là

mô hình hệ thống kỹ thuật Vepol được quy ước đưa ra cốt chỉ để phản ánh một

tính chất vật chất của hệ thống nhưng là chủ yếu nhất với bài toán đã cho

 Việc phân loại các chuẩn để giải quyết các bài toán sáng chế dựa vào phân

tích Vepol Mô hình Vepol gồm 3 yếu tố: một Trường T và trong T có hai vật chất

V1, V2

 Ta mô phỏng như sau:

 Ví dụ: khi chế tạo ra một phương tiện đi lại trên sông người ta phải xem xét

sự cân bằng của các yếu tố là trọng lực của nó và lực đẩy Archimedes

 Theo nhà khoa học Atshuler trong suốt quá trình làm việc của mình đã đưa

ra một hệ thống gồm 40 nguyên tắc sáng tạo cho bài toán phát minh sáng chế như

sau:

1 Nguyên tắc phân nhỏ:

 Chia đối tượng thành các phần độc lập

 Làm đối tượng trở nên tháo lắp được

 Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng

 Ví dụ: nếu ta chứa toàn bộ dữ liệu trong một ổ đĩa thì thật khó khăn

cho quá trình tìm kiếm dữ liệu do vậy ta thường phân nhỏ ổ đĩa thành các ổ đĩa nhỏ

hơn

2 Nguyên tắc “tách khỏi”:

T

V1 V2

Tuy nhiên, một hệ thống ban đầu chưa hẳn đã có một chuẩn Vepol đủ 3 yếu tố trên,

hoặc đã đủ thì có thể phát triển gì thêm trên Vepol đó

 Tách phần gây “phiền phức” hay ngược lại tách phần duy nhất “cần

thiết” ra khỏi đối tượng

 Ví dụ: Nay đã có phần mềm ứng dụng có tên là Remove (Tẩy xóa)

dùng cho điện thoại thông minh, giúp loại bỏ những gì không mong muốn ra khỏi

ảnh một cách dễ dàng

3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ:

 Chuyển đối tượng (hay môi trường bên ngoài, tác động bên ngoài)

có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất

 Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau

 Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất

đối với công việc

 Ví dụ: khi tạo ra một sản phẩm tiêu dùng thì nhà sản xuất sẽ hướng

tới đối tượng tiêu dùng để tăng khả năng tiêu thụ, ví dụ tạo ra sản phẩm sữa cho

lứa tuổi tiểu học thì hình ảnh bao bì phải ngộ nghĩnh và bắt mắt

4 Nguyên tắc phản đối xứng:

 Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng (nói

chung giảm bậc đối xứng)

 Ví dụ: để cất được nhiều vỏ lon bia trong một chiếc bọc, người ta

làm cho nó dẹp đi để chứa được nhiều hơn

5 Nguyên tắc kết hợp:

 Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các

hoạt động kế cận

 Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận

 Ví dụ: Một chương trình diệt Virus thì có thể không diệt hết tất cả

các loại virus do vậy ta có thể cài thêm chương trình khác để hỗ trợ tốt hơn

6 Nguyên tắc vạn năng:

 Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần

sự tham gia của các đối tượng khác

 Ví dụ: tích hợp chức năng quay phim, chụp hình, nghe nhạc trong

một chiếc điện thoại di động

7 Nguyên tắc “chứa trong”:

 Môt đối tượng được đặt bên trong đối tượng khác và bản thân nó lại

chứa đối tượng thứ ba…

 Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác

 Ví dụ: phân cấp cây thư mục trong việc quản lí dữ liệu trong máy

tính, theo đó ta có thư mục gốc, thư mục mẹ, thư mục con,

 Ví dụ: vận dụng nguyên tắc này để tạo ra các phương tiện di chuyển

trên sông như tàu, thuyền

9 Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ:

 Gây ứng suất trước đối với đối tượng để chống lại ứng suất không

cho phép hoặc không mong muốn khi đối tượng làm việc (hoặc gây ứng súât trước

để khi làm việc sẽ dùng ứng súât ngược lại)

 Ví dụ: được ứng dụng trong việc tạo ra các văcxin ngừa bệnh

10 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ:

 Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần, đối

với đối tượng

 Cần sắp xếp đối tượng trước, sao cho chúng có thể hoạt động từ vị

trí thuận lợi nhất, không mất thời gian dịch chuyển

 Ví dụ: trong quá trình lập trình, người lập trình sắp xếp biểu thức

tính toán cũng như các câu lệnh sao cho độ phức tạp của chương trình là thấp nhất

11 Nguyên tắc dự phòng:

 Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị trước

các phương tiện báo động, ứng cứu, an toàn

 Ví dụ: trong quá trình lập trình thì người lập trình phải dự đoán giá

trị tối đa mà biến có thể nhận được để khai báo các biến cho phù hợp Giả sử nhập

số a có kiểu dữ liệu là byte thì bình phương của a phải là word hoặc longint

12 Nguyên tắc đẳng thế:

 Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống

các đối tượng

 Ví dụ: để kiểm tra hệ thống điện trên các trụ điện người ta tạo ra một

thiết bị đưa những người thợ lên cao thay vì không thề hạ trụ điện xuống

13 Nguyên tắc đảo ngược:

 Thay vì hành động như yêu cầu bài toán, hành động ngược lại (ví

dụ: không làm nóng mà làm lạnh đối tượng)

 Làm phần chuyển động của đối tượng (hay môi trường bên ngoài)

thành đứng yên và ngược lại phần đứng yên thành chuyển động

 Ví dụ: để chứng minh tính liên thông của một đồ thị thì ta giả sử đồ

thị không liên thông sau đó chứng minh điều này vô lí từ đó rút ra kết luận đồ thị

liên thông

14 Nguyên tắc cầu (tròn) hoá:

 Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong, mặt phẳng

thành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu

 Sử dụng các con lăn, viên bi, vòng xoắn

 Chuyển sang chuyển động quay, sử dụng lực ly tâm

 Ví dụ: để giảm ma sát trong quá trình chuyển động của vật chất

người ta thuờng cấu tạo vật chất đó ở dạng hình tròn vì lực ma sát tỉ lệ thuận với

bề mặt tiếp xúc