vận dụng các nguyên lý sáng tạo trong mô hình điện toán đám mây

40 nguyên lý sáng tạo này bao gồm: - 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 hóa -

CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG

Học viên thực hiện : Võ Thị Thu Nguyệt

Mã số học viên : CH1101112 Người hướng dẫn : GS.TS Hoàng Kiếm

Năm 2012

MỤC LỤC 2

LỜI MỞ ĐẦU 4

Chương 1: CÁC NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO 5

1.1 Tổng quan về các nguyên lý sáng tạo: 5

1.2 Phân tích: 6

1.2.1Nguyên tắc phân nhỏ: 6

1.2.2Nguyên tắc tách khỏi: 7

1.2.3Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: 7

1.2.4Nguyên tắc phản đối xứng: 8

1.2.5Nguyên tắc kết hợp: 8

1.2.6Nguyên tắc vạn năng: 8

1.2.7Nguyên tắc chứa trong: 8

1.2.8Nguyên tắc phản trọng lượng: 9

1.2.9Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ: 9

1.2.10 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ: 9

1.2.11 Nguyên tắc dự phòng: 9

1.2.12 Nguyên tắc đẳng thế: 10

1.2.13 Nguyên tắc đảo ngược: 10

1.2.14 Nguyên tắc cầu hóa: 10

1.2.15 Nguyên tắc linh động: 11

1.2.16 Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”: 11

1.2.17 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác: 11

1.2.18 Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học: 12

1.2.19 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ: 12

1.2.20 Nguyên tắc liên tục tác động có ích: 12

1.2.21 Nguyên tắc vượt nhanh: 12

1.2.22 Nguyên tắc biến hại thành lợi: 13

1.2.23 Nguyên tắc quan hệ phản hồi: 13

1.2.24 Nguyên tắc sử dụng trung gian: 14

1.2.25 Nguyên tắc tự phục vụ: 14

1.2.26 Nguyên tắc sao chép: 14

1.2.27 Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”: 14

1.2.28 Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học: 15

1.2.29 Nguyên tắc sử dụng các kết cấu khí và lỏng: 15

1.2.30 Nguyên tắc sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng: 15

1.2.31 Nguyên tắc sử dụng vật liệu nhiều lỗ: 16

1.2.32 Nguyên tắc thay đổi màu sắc: 16

1.2.33 Nguyên tắc đồng nhất: 16

1.2.34 Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần: 17

1.2.35 Nguyên tắc thay đổi các thông số hóa lý của đối tượng: 17

1.2.36 Nguyên tắc sử dụng sự chuyển pha: 17

1.2.37 Nguyên tắc sử dụng sự nở nhiệt: 17

1.2.38 Nguyên tắc sử dụng chất oxy hóa mạnh: 18

1.2.39 Nguyên tắc thay đổi độ trơ: 18

1.2.40 Nguyên tắc sử dụng vật liệu hợp thành composit: 18

2.1 Giới thiệu: 19

2.2 Kiến trúc: 20

2.3 Các đặc tính của điện toán đám mây: 21

2.4 Các dịch vụ điện toán đám mây: 21

2.5 Ý tưởng cho tương lai: 22

2.6 Việc vận dụng các nguyên lý sáng tạo vào mô hình “Điện toán đám mây”: 22

2.6.1 Nguyên tắc phân nhỏ: 22

2.6.2 Nguyên tắc tách khỏi: 22

2.6.3 Nguyên tắc kết hợp: 22

2.6.4 Nguyên tắc chứa trong: 22

2.6.5 Nguyên tắc dự phòng: 22

2.6.6 Nguyên tắc linh động: 23

2.6.7 Nguyên tắc “rẻ” thay cho đắt: 23

2.6.8 Nguyên tắc tác động hữu hiệu: 23

2.6.9 Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học: 23

Chương 3: KẾT LUẬN 24

TÀI LIỆU THAM KHẢO 25

Xu thế phát triển của khoa học công nghệ ngày càng trở nên mạnh mẽ, đòi hỏi cần phải có những ý tưởng sáng tạo mới để bắt kịp thời đại Để có cơ sở cho những ý tưởng sáng tạo này, không thể không nắm được các nguyên lý sáng tạo cơ bản

Trong bài tiểu luận ngắn này, em xin trình bày lại một số nguyên lý sáng tạo mà GS.TS Phan Dũng đã tổng hợp từ bài viết của Atshuler “Lý thuyết giải các bài toán sáng chế” Đồng thời phân tích việc vận dụng các nguyên lý sáng tạo này trong mô hình điện toán đám mây – một công nghệ đang phát triển hiện nay

Em xin chân thành cảm ơn thầy, GS.TS Hoàng Kiếm đã truyền đạt những kiến thức quý báu về phương pháp nghiên cứu khoa học cũng như tinh thần say mê tìm tòi sáng tạo trong khoa học

Bài viết còn nhiều sai xót do sự hạn chế về tài liệu cũng như kinh nghiệm thực tế,

Chương 1: CÁC NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO

1.1 Tổng quan về các nguyên lý sáng tạo :

Theo Atshuler , quy luật phát triển của khoa học kỹ thuật hiện nay, cũng như các ngành khác, đều tuân theo các nguyên lý sáng tạo cơ bản Đó là 40 nguyên lý sáng tạo

mà ông đã đúc kết trong “Lý thuyết giải các bài toán sáng chế”(TRIZ), đã được GS.TS Phan Dũng biên soạn thành tiếng Việt

40 nguyên lý sáng tạo này bao gồm:

- 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 hóa

- Nguyên tắc linh động

- Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”

- Nguyên tắc chuyển sang chiều khác

- Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học

- Nguyên 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

- Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”

- Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học

- Nguyên tắc sử dụng các kết cấu khí và lỏng

- Nguyên tắc sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng

- Nguyên tắc sử dụng vật liệu nhiều lỗ

- Nguyên tắc thay đổi màu sắc

- Nguyên tắc đồng nhất

- Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần

- Nguyên tắc thay đổi các thông số hóa lý của đối tượng

- Nguyên tắc sử dụng sự chuyển pha

- Nguyên tắc sử dụng sự nở nhiệt

- Nguyên tắc sử dụng chất oxy hóa mạnh

- Nguyên tắc thay đổi độ trơ

- Nguyên tắc sử dụng vật liệu hợp thành composit

Dưới đây chúng ta sẽ tiến hành phân tích các nguyên lý sáng tạo này và việc vận dụng chúng vào mô hình “Điện toán đám mây” như thế nào

1.2 Phân tích :

1.2.1 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 của đối tượng

Nguyên tắc này thường dùng trong những trường hợp khó làm trọn gói, nguyên khối Phân nhỏ đối tượng ra cho vừa sức, dễ thực hiện, cho phù hợp với những phương tiện hiện có…

Sự thay đổi về lượng dẫn đến sự thay đổi về chất, cho nên, sự phân nhỏ đối tượng có thể làm cho đối tượng thêm những tính chất mới

Ví dụ: Phân nhỏ 1 chức năng lớn thành các module nhỏ hơn để dễ xử lý, dễ kiểm soát lỗi

1.2.2 Nguyên tắc tách khỏi:

Nội dung:

- Tách phần gây “phiền phức” ra khỏi đối tượng

- Tách phần duy nhất “cần thiết” ra khỏi đối tượng

Một đối tượng có thể có nhiều tính chất “gây nhiễu”, ảnh hưởng xấu đến đối tượng, do

đó cần phải tách phần “gây nhiễu” này ra để chỉ giữ lại những tính chất tốt

Đối tượng cũng có thể chỉ có duy nhất 1 phần là tốt, cần thiết, còn các phần khác không quan trọng, nên cần tách thành phần cần thiết này ra khỏi đối tượng để sử dụng tính chất cần thiết này

Ví dụ: Sử dụng phương pháp lọc nhiễu để tách nhiễu âm ra khỏi âm thanh được thu, để được chất lượng âm thanh tốt hơn

1.2.3 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 của công việc

Nguyên tắc này phản ánh khuynh hướng phát triển từ đơn giản sang phức tạp, từ đơn điệu sang đa dạng Các đối tượng đầu tiên thường có tính đồng nhất cao về vật liệu, cấu hình, chức năng, thời gian, không gian… với các phần trong đối tượng Dưới sự tác động của thời gian và ngoại cảnh, một số tính chất của đối tượng thay đổi cho phù hợp với hoàn cảnh nhằm phục vụ tốt nhất chức năng chính hoặc mở rộng chức năng chính đó

Ví dụ: Bàn phím máy tính, thay vì sắp xếp theo thứ tự chữ cái ABC( phẩm chất toàn cục), người ta sắp xếp theo vị trí những chữ cái thường hay được đánh nhất để tiện cho việc gõ phím ( phẩm chất cục bộ)

Ví dụ: Khai báo kiểu số tự nhiên(kiểu bất đối xứng) thay vì kiểu integer(kiểu đối xứng) để giảm thiểu việc tốn tài nguyên bộ nhớ

1.2.5 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 đối tượng có những tính chất bổ sung cho nhau có thể kết hợp lại để tạo thành 1 đối tượng mới có những tính năng ưu việt của các đối tượng con đã kết hợp

Ví dụ: 1 máy tính có thể cài nhiều hệ điều hành (máy thực, máy ảo) để có thể thao tác nhiều việc trên các hệ điều hành khác nhau

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

Ví dụ: Phương thức kế thừa trong lập trình hướng đối tượng áp dụng nguyên tắc chứa trong với việc đối tượng được kế thừa nằm bên trong đối tượng kế thừa, những

phương thức, dữ liệu của đối tượng được kế thừa được đối tượng kế thừa sử dụng lại(đối với phạm vi public và protected)

1.2.9 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)

Ví dụ: Lập trình viên nếu muốn làm việc với công nghệ mới thì phải tìm hiểu kỹ công nghệ

1.2.10 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

Nguyên tắc này gần giống với nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ, nghĩa là cần có sự chuẩn

bị trước một cách toàn diện, chu đáo

Ví dụ: Đối với project chạy lâu dài với những thay đổi khác nhau cho từng version, khi xây dựng database cần thiết kế sao cho có thể đáp ứng được các yêu cầu mới này mà

ko ảnh hưởng đến version trước đó

1.2.11 Nguyên tắc dự phòng:

Nội dung:

- Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị các phương tiện báo động, ứng cứu an toàn

Ví dụ: Khi lập trình, cần suy tính đến các trường hợp lỗi có thể xảy ra để thông báo các

mã lỗi cho người dùng

1.2.12 Nguyên tắc đẳng thế:

Nội dung:

- Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng Theo lý thuyết vật lý, quỹ tích của những điểm có cùng một thế năng, gọi là mặt đẳng thế Người ta chứng minh được rằng, một vật chuyển động trên mặt đẳng thế thì không sinh công Nghĩa là, phải đạt được kết quả cần thiết với năng lượng và chi phí thấp nhất

Ví dụ: Yêu cầu của lập trình viên khi lập trình là phải viết code trong sáng và tối ưu thời gian chạy, tối ưu bộ nhớ để project đạt yêu cầu tốt nhất

1.2.13 Nguyên tắc đảo ngược:

Nội dung:

- Làm ngược lại với yêu cầu ban đầu của bài toán

- Làm phần chuyển động của đối tượng(hay môi trường bên ngoài) thành đứng yên

và ngược lại, phần đứng yên thành chuyển động

- Lật ngược đối tượng

Áp dụng nguyên lý này sẽ giúp khắc phục được tính ỳ tâm lý, không bị chi phối bởi suy nghĩ lối mòn là phải làm yêu cầu của bài toán Làm ngược lại có thể cho đối tượng thêm những chức năng, tính chất, khả năng mới Đối với những bài toán có yêu cầu quá phức tạp, nếu lật ngược vấn đề có thể được giải quyết nhanh chóng và hiệu quả

Ví dụ: Trong mã hóa thông tin, ta sử dụng phương pháp đảo bít để mã hóa Khi giải

- Sử dụng các con lăn, viên bi, hình xoắn

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

Ví dụ: Người ta sử dụng đĩa CD hình tròn để ghi dữ liệu theo những vòng tròn trên đĩa, có thể tận dụng tối đa không gian ghi dữ liệu cũng như tiện trong việc ghi đĩa : chỉ cần quay tròn đĩa để ghi dữ liệu lên

1.2.15 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 này đòi hỏi phải có cái nhìn bao quát cả quá trình để làm đối tượng hoạt động tối ưu trong từng giai đoạn Muốn thế đối tượng không thể ở dạng cố định, cứng nhắc mà phải trở nên điều khiển được Các mối liên kết trong đối tượng phải mềm dẻo,

có nhiều trạng thái để từng phần đối tượng có khả năng

1.2.17 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 hóa khi chuyển sang không gian (ba chiều)

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

- 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 trước

Ví dụ: Đối với các bài toán trong Kỹ thuật đồ họa, phép tịnh tiến trong không gian 3D quá phức tạp sẽ được chuyển về không gian 2D để dễ giải quyết hơn

1.2.18 Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học:

Nội dung:

- Làm cho đối tượng dao động Nếu đã có dao động, tăng tần số dao động (đến tần

số siêu âm)

- Sử dụng tần 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

1.2.19 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ:

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

Ví dụ: CPU hoạt động theo các xung, có thể tận dụng khoảng thời gian rỗi giữa các xung này để điều phối 1 tiến trình khác (đa nhiệm)

1.2.20 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 từ chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay

Ví dụ: Trong việc truyền tin, đối với gói tin truyền không thành công, ta cho truyền liên tục cho đến khi được nhận thành công

1.2.21 Nguyên tắc vượt nhanh:

Nội dung:

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

- Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết

Nếu tác động là nguy hiểm, có hại thì có thể làm cho nó không còn có hại nữa bằng cách giảm thời gian tác động đến tối thiểu, nói cách khác, phải vượt thật nhanh để có

độ an toàn cao

Trong nhiều trường hợp, đối tượng phải làm việc với những quá trình xảy ra nhanh

Để có sự phù hợp, để có được những kết quả cần thiết, bản thân đối tượng phải chuyển sang trạng thái “vượt nhanh”

Ví dụ: Đối với những vòng lặp while, for cần có break hay continue để bỏ qua những trường hợp không cần thiết phải lặp

1.2.22 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

1.2.23 Nguyên tắc quan hệ phản hồi:

Nội dung:

- Thiết lập quan hệ phản hồi

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

Khi thành lập quan hệ phản hồi cần chú ý tận dụng những nguồn dự trữ có sẵn trong

hệ để đưa ra cấu trúc tối ưu

Nguyên tắc này phản ánh khuynh hướng phát triển: làm tăng tính điều khiển đối tượng, tự động hóa

Ví dụ: Chức năng tự động gửi mail đến lập trình viên có liên quan khi server tự động deploy 1 project bị lỗi