phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học phân tích các nguyên tắc sáng tạo qua quá trình phát triển của web

Đại học Công Nghệ Thông TinPhương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học Phân tích các nguyên tắc sáng tạo qua quá trình phát triển của Web Giáo viên hướng dẫn:GS.TSKH... Mục lụcKhái ni

Đại học Công Nghệ Thông Tin

Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học

Phân tích các nguyên tắc sáng tạo qua quá

trình phát triển của Web

Giáo viên hướng dẫn:GS.TSKH Hoàng Kiếm

Học viên Lương Chấn Viễn

MSHV CH1101155

Niên khóa K6-2011

TP Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2012

Mục lục

Khái niệm về Nghiên cứu khoa học

Khoa học

Nghiên cứu khoa học

Phân loại theo chức năng nghiên cứuTriz

40 nguyên tắc (thủ thuật trong sáng tạo)

Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ

Nguyên tắc thực hiện sơ bộ

Nguyên tắc dự phòng

Nguyên tắc đẳng thế

Nguyên tắc đảo ngược

Nguyên tắc cầu (tròn) hoá

Nguyên tắc linh động

Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”

Nguyên tắc chuyển sang chiều khác

Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ họcNguyên tắc tác động theo chu kỳ

Nguyên tắc liên tục tác động có ích

Nguyên tắc “vượt nhanh”

Nguyên tắc biến hại thành lợi

Nguyên tắc quan hệ phản hồi

Nguyên tắc sử dụng trung gian

Nguyên tắc tự phục vụ

Nguyên tắc sao chép (copy)

Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”

Thay thế sơ đồ cơ học

Sự phát triển của Web

Web sơ khai

Server side Web Engine

CSS

Javascript - DHTML Web

Web application

Tương lai của web

Tóm tắt các nguyên tắc được sử dụng quá trình phát triển WebNguyên tắc phân nhỏ

Lời mở đầu

Sự phát triển của khoa học và công nghệ thể hiện sự phát triển của một quốc gia Một đất nước phát triển không phài là một nước giàu tài nguyên khoáng sản, mà là nơi có trình độ khoa học kỹ thuật cao Vì thế người nghiên cứu phái biết và nắm rõ những nguyên tắc và phương pháp làm khoa học và vận dụng trong thực tiễn của mình

Tin học là công cụ hỗ trợ mạnh mẽ cho công việc của con người Tin học phát triển giúp cho con người có thể giải quyết vấn đề một cách hiệu quả, dễ dàng và tiết kiệm Hiện nay, Tin học có thể được coi là ngành khoa học có tốc độ phát triển cao Vì thế đòi hỏi các nhà nghiên cứu phát triển phải không ngừng lao động để đưa ra kết quả theo kịp quá trình phát triển và nhu cầu ngày càng cao của con người

Chuyên đề “Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học” là nguồn kinh nghiệm được đúc kết, tích lũy của các quá trình nghiên cứu từ trước đến nay Là công cụ định hướng cho

ta cách thức giải quyết vấn đề để đạt được mục tiêu kỳ vọng

Bài tiểu luận này sẽ trình bày tóm lượt các nguyên tắc sáng tạo và những ứng dụng của nó trong lĩnh vực tin học tiếp theo là phần phân tích quá trình phát triển của mạng máy tính hay cụ thể là các ứng dụng web (đang là một xu hướng thịnh hành của thời đại) Bài tiểu luận thể hiện kiến thức của em đã đạt được qua môn học này Qua đó, em cũng xin được gửi lời cám ơn đến thầy Hoàng Kiếm Những bài giảng của thầy đã giúp em có được nền tảng kiến thức về các phương pháp nghiên cứu khoa học

Khái niệm về Nghiên cứu khoa học

Khoa học

Khoa học là quá trình nghiên cứu nhằm khám phá ra những kiến thức mới, học thuyết mới,… về tự nhiên và xã hội Những kiến thức hay học thuyết mới này, tốt hơn, có thể thay thế dần những cái cũ, không còn phù hợp Ví dụ: Quan niệm thực vật là vật thể không có cảm giác được thay thế bằng quan niệm thực vật có cảm nhận

Như vậy, khoa học bao gồm một hệ thống tri thức về qui luật của vật chất và sự vận động của vật chất, những qui luật của tự nhiên, xã hội, và tư duy Hệ thống tri thức này hình thành trong lịch sử và không ngừng phát triển trên cơ sở thực tiễn xã hội Phân biệt ra hai

hệ thống tri thức: tri thức kinh nghiệm và tri thức khoa học

Nghiên cứu khoa học

Nghiên cứu khoa học là một họat động tìm kiếm, xem xét, điều tra, hoặc thử nghiệm Dựa trên những số liệu, tài liệu, kiến thức,… đạt được từ các thí nghiệm NCKH để phát hiện ra những cái mới về bản chất sự vật, về thế giới tự nhiên và xã hội, và để sáng tạo phương pháp và phương tiện kỹ thuật mới cao hơn, giá trị hơn Con người muốn làm NCKH phải có kiến thức nhất định về lĩnh vực nghiên cứu và cái chính là phải rèn luyện cách làm việc tự lực, có phương pháp từ lúc ngồi trên ghế nhà trường

Phân loại theo chức năng nghiên cứu

Nghiên cứu mô tả

là những nghiên cứu nhằm đưa ra một hệ thống tri thức về nhân dạng sư vật, giúp con người phân biệt được sự khác nhau, về bản chất giữa sự vật này với sự vật khác Nội dung

mô tả có thể bao gồm mô tả hình thái, động thái, tương tác; mô tả định tính tức là các đặc trưng về chất của sự vật; mô tả định lượng nhằm chỉ rõ các đặc trưng về lượng của sự vật

Nghiên cứu giải thích

là những nghiên cứu nhằm làm rõ nguyên nhân dẫn đến sự hình thành và quy luật chi phối quá trình vận động của sự vật Nội dung của giải thích có thể bao gồm giải thích nguồn gốc; động thái; cấu trúc; tương tác; hậu quả; quy luật chung chi phối quá trình vận động của sự vật

Nghiên cứu dự báo

là những nhiên cứu nhằm nhận dạng trạng thái của sự vật trong tương lai Mọi dự báo đều phải chấp nhận những sai lệch, kể cả trong nghiên cứu tự nhiên và xã hội Sự sai lệch trong kết quả dự báo có thể do nhiều nguyên nhân : sai lêch khách quan trong kết quả quan sát: sai lệch do những luận cứ bị biến dạng trong sự tác động của các sự khác; mội trường cũng luôn có thể biến động, …

Nghiên cứu sáng tạo

là nghiên cứu nhằm làm ra một sự vật mới chưa từng tồn tại Khoa học không bao giờ dừng lại ở mô tả và dự báo mà luôn hướng vào sự sáng tạo các giải pháp cải tạo thế giới

TRIZ

TRIZ - Lý thuyết giải các bài toán sáng chế, là phương pháp tạo ra những ý tưởng sáng tạo

từ kết quả điều tra một số lượng lớn các bằng sáng chế

TRIZ đơn giản chỉ là chuỗi những thủ thuật sáng tạo giúp bạn nhìn thấy vấn đề từ nhiều góc

độ khác nhau, giúp bạn hiểu thấu đáo vấn đề thực sự là gì, và nhìn ra các giải pháp có thể.TRIZ có nhiều cấp bậc thực hiện, từ việc sử dụng các công cụ của nó một cách riêng lẻ để

có được những lời giải tốt, đến việc làm việc một cách hệ thống nhờ chuổi các kỹ thuật sáng tạo và tìm ra đáp án tốt nhất cho vấn đề

40 nguyên tắc (thủ thuật trong sáng tạo)

Nguyên tắc phân nhỏ

Nội dung

Chia đối tượng thành các phần độc lập

Làm đối tượng trở nên tháo lắp được

Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng

Ứng dụng

Áp dụng hầu như ở mọi mặt trong tin học, từ lập trình (lập trình thủ tục) cho đến việc xây dựng một hệ thống lớn Nhờ vào đó, công việc thực hiện dễ dàng hơn, thuận tiện hơn Và việc tái sử dụng các module giúp linh hoạt hơn trong việc hơn trong việc thiết kế cũng như sửa chữa, nâng cấp

Người ta thường tách các server (nơi có lượng dữ liệu vào ra lớn) thành một mạng riêng lẻ

so với mạng của các user bình thường khác

Các hệ thống quan trong được tách ra và đặt sau Firewall để bảo vệ dữ liệu

Máy laptop có phần sạc được tách riêng ra ngoài so với máy, làm tính di động của máy cao hơn, trong khi các máy để bàn, tivi thì bộ nguồn nằm bên trong thân máy

Nguyên tắc phẩm chất cục bộ

Nội dung

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

Ứng dụng

Trong một hệ thống thường ta tách phần nhân với phần giao diện ra Nhờ đó ta đạt được hiệu suất thực thi cao từ phần nhân

Nguyên tắc phản đối xứng

bộ phận cảm ứng chuyển động thường được thiết kế ở ngay giữa con chuột, nhưng do hoạt động của cánh tay cố định tai cổ tay và vươn dài tại các ngón tay người ta thiết kế bộ phận cảm ứng lệch một chút để tầm hoạt động của chuột rộng hơn.

Tương tự như thế, thiết kế bàn phím, ban đầu các phím được sắp xếp theo hàng thẳng (hình trái), hhưng sau này, ta thiết kế lại hơi cong sao cho phù hợp với tay người sử dụnh

Trong bàn phím laptop, với thiết kế cong như vậy, không những giúp người dùng thuận tiện trong việc đánh máy, mà còn giúp người dùng đở phiền phức hơn với touchpad Vì với thiết

kế bàn phím cong ra ngoài thì khi đán 2 lòng tay người dùng sẽ cách xa hơn và “khó” đụng chạm vào touchpad hơn

Nguyên tắc kết hợp

Nội dung

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

Các smart-phone hiện nay đang rất được quan tâm do tính tiện dụng của nó iPhone chính

là một trong số các điện thoại tiêu biểu như vậy Kết hợp điện thoại với máy chụp hình, nhờ

đó ta sẽ không bỏ lỡ dịp để chụp những bức hình đẹp có thể xuất hiện bất cứ lúc nào Và ngay tức khắc, ta có thể chia sẽ lên mạng mà không cần dây nối, máy tình rườm rà Không những thế, smart-phone có thể đóng vai trò một tờ báo, một máy nghe nhạc, một máy trò chơi điện tử cầm tay, một trợ lý nhắc nhở ta

Hiện nay trên thị trường có bán các router-wifi có chức năng như một router, vừa có khả năng phát wifi

Các tivi thế hệ mới như GoogleTV cho phép ta có thể xem Tivi chất lượng cao mà còn có thể lướt các trang web như Youtube, Netflix…

Nguyên tắc chứa trong

Nguyên tắc phản trọng lượng

Nội dung

Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng cách gắn nó với các đối tượng khác có lực nâng

Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng tương tác với môi trường như sử dụng các lực thủy động, khí động

Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ

Nội dung

Gây ứng suất trước với đối tượng để chống lại ứng suất không cho phép hoặc không mong muốn khi đối tượng làm việc (hoặc gây ứng suất trước để khi làm việc sẽ dùng ứng suất ngược lại)

Nguyên tắc thực hiện sơ bộ

Nội dung

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

Ứng dụng

Các template được thiết kế sẳn, được định dạng sẳn các vị trí, giúp cho người dùng dễ dàng hơn Khi bắt đầu viêt một văn bản trong MS Word, MS Word cung cấp cho ta các mẫu

template trình bày của một bài báo cáo, lên kế hoạch một dự án… Nhờ vào đó, công việc được giảm thiểu nhiều hơn Thời gian thiết kế, tinh chỉnh được giảm thiểu.

Trong tìm kiếm, lập chỉ mục giúp ta tìm kiếm dễ dàng hơn, nhanh chóng hơn Trong việc sắp xếp tìm kiếm, thuật toán PageRank sẽ cho điểm các kết quả tìm kiếm trả về được Nhờ vào đó, việc tìm kiếm sẽ nhanh chóng hơn vì các kết quả tốt sẽ xuất hiện trước

Nguyên tắc dự phòng

Trong lập trình, các VCS (version control system) như Subversion hay Git giúp cho lập trình viên dễ dàng quản lý các project, phục hồi lại những version cũ một cách chính xác

Nguyên tắc đẳng thế

Nguyên tắc đảo ngược

Sử dụng các con lăn, viên bi, vòng xoắn

Chuyển sang chuyển độg quay, sử dung lực ly tâm

Ứng dụng

Điều khiển cầm tay trong trong trò chơi điện tử ban đầu chỉ có 4 phím bấm theo 4 hướng, sau này được cải tiến thành joystich có thể trượt theo hình tròn, giúp người chơi điều khiển

dễ dàng hơn, chính xác hơn

Nút điều khiển trên iPod xoay theo dạng hình tròn giúp người dùng lướt nhanh (fast forward) hay tăng giảm âm lương một cách liên tục không đứt quãng Nếu thiết kế trượt theo đường thẳng, khi đến cuối đường trượt, ta phải đưa ngón tay về và trượt tiếp, làm cho thao tác không liên tục, dễ gây mỏi, không chính xác

Nguyên tắc linh động

Nội dung

Cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc

Phân chia đối tượng thành từng phần, có khả năng dịch chuyển với nhau

Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”

Nội dung

Nếu như khó nhận được 100% hiệu quả cần thiết, nên nhận ít hơn hoặc nhiều hơn “một chút” Lúc đó bài toán có thể trở nên đơn giản hơn và dễ giải hơn

2 nhân) thay vì mua loại 4 nhân có giá từ $300 trở lên.

Nguyên tắc chuyển sang chiều khác

Nội dung

Những khó khăn do chuyển động (hay sắp xếp) đối tượng theo đường (một chiều) sẽ được khắc phục nếu cho đối tượng khả năng di chuyển trên mặt phẳng (hai chiều) Tương tự, những bài toán liên quan đến chuyển động (hay sắp xếp) các đối tượng trên mặt phẳng sẽ được đơn giản hoá khi chuyển sang không gian (ba chiều)

Chuyển các đối tượng có kết cấu một tầng thành nhiều tầng

Đặt đối tượng nằm nghiêng

Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước

Sử dụng các luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc tới mặt sau của diện tích cho trước

Sử dụng tầng số cộng hưởng

Thay vì dùng các bộ rung cơ học, dùng các bộ rung áp điện

Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ

2Principal component analysis

3Independent component analysis

Nội dung

Chuyển tác động liên tục thành tác động theo chu kỳ (xung)

Nếu đã có tác động theo chu kỳ, hãy thay đổi chu kỳ

Sử dụng các khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác

Nguyên tắc liên tục tác động có ích

Nội dung

Thực hiện công việc một cách liên tục (tất cả các phần của đối tượng cần luôn luôn làm việc ở chế độ đủ tải)

Khắc phục vận hành không tải và trung gian

Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động qua

Vượt qua các giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn

Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết

Ứng dụng

Để quay một đoạn video, người ta chụp liên tục các hình ảnh với tốc độ nhanh, và chiếu liên tục với tốc độ nhanh, làm người sử dụng có cảm giác như đang nhìn một chuyển động thực vậy

Để chụp một hình ảnh ở tốc độ nhanh, máy chụp hình được chỉnh tốc độ đóng cửa chập cao nhất để các điểm ảnh tại thời điểm chụp không bị “nhiễu” bởi sự thay đổi ánh sáng của thời điểm tiếp theo

Nguyên tắc biến hại thành lợi

Nội dung

Sử dụng những tác nhân có hại (thí dụ tác động có hại của môi trường) để thu được hiệu ứng có lợi

Khắc phục tác nhân có hại bằng cách kết hợp nó với tác nhân có hại khác

Tăng cường tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa

Ứng dụng

Các chương trình diệt virus có hại đối với các hacker, nhưng các hacker lại lợi dụng sự tin tưởng của người dùng về chương trình diệt virus để gạt người dùng cài đặt chương trình diệt virus giả mạo4 và kiểm soát máy tính của họ

Nguyên tắc quan hệ phản hồi

4Moheeb Abu Rajab and Luca Ballard (2010-04-13) The Nocebo Effect on the Web: An Analysis of Fake Anti-Virus Distribution Google Retrieved 2010-11-18

Nội dung

Thiết lập quan hệ phản hồi

Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi nó

Ứng dụng

Trong kết nối TCP, bên nhận luôn truyền thông tin phản hồi cho bên gửi để đảm bảo được các tính chất của TCP

Catch và throw exception trong quá trình thực hiện nếu xảy ra lỗi

Nguyên tắc sử dụng trung gian

Đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa

Sử dụng phế liệu, chát thải, năng lượng dư

Ứng dụng

Các self-managed packet trong truyền dữ liệu có khả năng tìm đường đi tốt nhất của nó

Nguyên tắc sao chép (copy)

Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”

Sử dụng các thuật toán có độ phức tạo cao nhưng cài đặt dễ dàng hơn để giải quyết các bài toán con có khối lượng không lớn

Thay thế sơ đồ cơ học

Nội dung

Thay thế sơ đồ cơ học bằng điện, quang, nhiệt, âm hoặc mùi vị

Sử dụng điện trường, từ trường và điện từ trường trong tương tác với đối tượng

Chuyển các trường đứng yên sang chuyển động, các trường cố định sang thay đổi theo thời gian, các trường đồng nhất sang có cấu trúc nhất định

Sử dụng các vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối

Cách ly đối tượng với môi trường bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng mỏng