tiểu luận các nguyên lý sáng tạo và phần mềm máy tính

Tăng mức độ phân nhỏ cho đến khi đạt đến một ngư ỡng - atom ic thr eshold Ngưỡng nguyên tử là đơn vị cấu trúc nhỏ nhất của một đối tư ợng hoặc một thành phần, ví dụ, các bit có thể được

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ C HÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌ C KHOA HỌC TỰ NHIÊN

N GÀ NH: KHOA HỌC MÁ Y TÍNH



BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC

P HƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHO A HỌC TRONG

Mở đầu

Khoa học và công nghệ đã trở thành yếu tố cốt tử của sự phát triển, ảnh hưởng trực tiếp đến nền kinh t ế toàn cầu Điều này đư ợc phản ánh rõ trong việc hoạch định các chính sách và chiến lược phát triển khoa học, công nghệ và k inh tế của nhiều nước trên thế giới N ghiên cứu khoa học ngày càng được q uan tâm hơn cùng với việc đầu tư của các quốc gia

Trong bài thu hoạch này em muốn tóm tắt lại một số kiến thức về phương pháp nghiên cứu khoa học, đồng thời cũng liên hệ với thực tế việc áp dụng “ 40 nguyên lý sáng tạo” trong phần mềm máy tính

Qua đ ây, em cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến Giáo sư - T iến sỹ Khoa Học Hoàng K iếm, người không những tận tâm truyền đạt nhữ ng kiến thứ c nền tảng cơ bản cho chúng em về môn học “Phư ơng pháp nhiên cứu khoa học trong tin học” mà còn kích thích tư duy, tăng khả năng nghiên cứu tìm tòi trong mỗi cá nhân Cũng xin gởi lời cảm ơn đến các bạn bè học viên trong lớp, nhữ ng ngư ời bạn luôn sẵng s àng chia sẻ kiến thức thu nhận được với nhau

Học viên: N guyễn Khắc D uy

MỤC LỤC

Mở đầu 3

I GIỚI THIỆU: 5

II LIÊ N HỆ 40 NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO VÀ PHẦN MỀM MÁY TÍNH : 5

1 Nguyên tắc phân nhỏ 5

2 Nguyên tắc “tách khỏi” 6

3 Nguyên tắc phẩm chất c ục bộ 6

4 Nguyên tắc phản đối xứng 8

5 Nguyên tắc kết hợp 8

6 Nguyên tắc vạn năn g 8

7 Nguyên tắc “chứa tron g” 9

8 Nguyên tắc phản trọng lượng 9

9 Nguyên tắc gây ứn g suất sơ bộ 10

10 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ 10

11 Nguyên tắc dự ph òn g 10

12 Nguyên tắc đẳng thế 11

13 Nguyên tắc đảo n gược 11

14 Nguyên tắc c ầu (tròn) hoá 11

15 Nguyên tắc linh đ ộng 12

16 Nguyên tắc gi ải “thiếu” h oặc “thừa” 12

17 Nguyên tắc ch uy ển sang chi ều khác 12

18 Nguyên tắc sử dụng các dao độn g cơ học 13

19 Nguyên tắc tác động theo ch u kỳ 13

20 Nguyên tắc liên tục tác độn g có ích 14

21 Nguyên tắc “ vượt nhanh” 14

22 Nguyên tắc biến hại thành lợi 14

23 Nguyên tắc quan hệ phản hồi 15

24 Nguyên tắc sử dụng trun g gian 15

25 Nguyên tắc tự ph ục v ụ 15

26 Nguyên tắc sao chép (copy) 16

27 Nguyên tắc “ rẻ” thay cho “đắt” 16

28 T hay thế sơ đồ cơ học 16

29 Sử dụng vỏ dẻo và m àng mỏng 17

30 Nguyên tắc thay đổi màu sắc 19

31 Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần 19

32 T hay đổi các thông số hoá lý của đố i tượng 19

33 Sử dụng các vật liệu hợp thành (com posite) 20

Đặc điểm chung: 21

III KẾ T LUẬN: 23

IV TÀI LIỆ U THAM KHẢO: 24

I GIỚI TH IỆU:

G enrich Altshuller phát triển 40 nguyên tắc cách đây hơn 20 năm Ông và các cộng sự củ a mình đánh giá hàn g ngàn bằng sáng chế trên toàn thế giới, lựa chọn đặc biệt từ các n gành công nghiệp hàng đầu, đúc kết nên bản chất của nhữ ng sáng t ạo của giải pháp cho mâu thuẫn kỹ thuật Đặc biệt, Altshuller đã quan tâm đến việc điều tra các mâu thuẫn đã đư ợc giải quyết mà không có sự thỏa hiệp

A ltshuller nhận thấy rằng việc sử dụng các nguyên tắc trước đây được sử dụng

để giải quyết các vấn đề tương tự trong sáng tạo các giải pháp khác có thể giải quy ết các vấn đề kỹ thu ật Altshuller đã xác định 40 nguyên t ắc từ sự phân tích nhữn g phát minh, s áng chế thành công

II LIÊN H Ệ 40 NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO VÀ PHẦN MỀM MÁY TÍNH :

c) Tăng m ức độ phân nhỏ đối tượng

Ví dụ:

Tăng mức độ phân nhỏ cho đến khi đạt đến một ngư ỡng - atom ic thr eshold

(Ngưỡng nguyên tử là đơn vị cấu trúc nhỏ nhất của một đối tư ợng hoặc một thành phần, ví dụ, các bit có thể được xem như nguy ên tử trong bối cảnh của một chương trình m ã hóa)

Ph ần mềm Ví dụ: Fragm ent ation of Confidential Objects (Tạm gọi là Phân mảnh các đối tượng bí mật) Ý tưởng này, dự a trên sự phân m ảnh đối tư ợng tại thời gian thiết kế,

là giảm chế biến trong các đối tượng bí mật, nhiều đối tượng không bảo mật có thể được s ản xuất tại thời gian thiết kế, các đối tượng ứng dụng có thể đư ợc xử lý trên máy tính dùng chung không đáng tin cậy

Ví dụ 2:

Pars er Dữ liệu phân tích cú pháp đề cập đến quá trình lập trình dữ liệu đầu vào đư ợc chia thành từng m ảnh nhỏ riêng biệt của thông tin mà có thể được dễ dàng hơn giải thích và hành động

3 Nguyê n tắc p hẩm chất cục bộ

a) Chuyển đối tư ợng (hay môi trư ờng bên ngoài, tác động bên ngoài) có cấu trúc đồng nhất thành k hông đồng nhất

b) Các phần khác nhau của đối tư ợng phải có các chức năng khá c nhau

c) Mỗi phần của đối tư ợng phải ở trong nhữ ng điều kiện thích hợp nhất đối v ới công việc

Ví dụ 1:

Một phương pháp lấy mẫu thống nhất không cho nhận dạng ký tự Phương pháp xác định khai thác tính năng như các t ính năng lấy mẫu một chiều trong m ột hướng vuông góc với một định hướng dòng nhất định Nó mẫu tính năng ở các khoảng thời gian không thống nhất như vậy là để tránh misidentifyin g hai dòng trong gần như là một dòng duy nhất

Ví dụ 2:

môi trư ờng không dây, thông tin được phát sóng trên các kênh truyền thông cho các khách hàng bằng cách sử d ụng mạnh mẽ, hoạt động bằng pin palmtops Đ ể bảo tồn năng lượng, thông t in được phát sóng phải được tổ chứ c để khách hàng có chọn lọc

có t hể điều chỉnh ở p hần m ong m uốn phát sóng Hầu hết các công việc hiện t ại t ập trung vào phát só ng t hống nhất Tuy nhiên, rất thư ờng xuyên, m ột lượng nhỏ thông tin thư ờng xuyên hơn truy cập bởi số lư ợng lớn các khách hàng trong khi phần còn lại là ít hơn nhu cầu Sử dụng chất lư ợng chủ yếu của địa phương, không thống nhất thuật t oán có thể đư ợc phát triển để dự đoán hành vi truy cập thích hợp cho một hoạt động cụ thể

Ví dụ 3:

Thúc đẩy một đối tượng dữ liệu đến level cao hơn trong m ột single index

dữ liệu K hông thống nhất trong dữ liệu mứ c độ là một đặc tính chung của dữ liệu không gian Lập chỉ mục dữ liệu không đồng nhất như vậy bằng cách s ử dụng cấu trúc chỉ số thông thư ờng không gian như R-cây là không hiệu quả vì hai lý do: (1) sự thống nhất, làm tăng khả năng chồng chéo các mục chỉ mục, và, (2) phân cụm dữ liệu không đồng nhất có thể không gian chỉ s ố chết hơn phân nhóm dữ liệu thống nhất Sử dụng cách TRIZ, chúng ta phải nhìn trong môi trường hiện tại của chúng ta

để thự c hiện các chức năng hữu ích Để thực hiện các t ác động của những bất thường

"hữu ích", chúng ta phát m inh ra một kế hoạch mới t húc đẩy các đố i tư ợng dữ liệu

cấp độ cao hơn trong các cấu trúc chỉ số dự a trên cây, nhữ ng đối tượng sau đó thực hiện các chức năng khác nhau dựa vào bối cảnh vị trí trong cây chỉ mục

lý giao dịch cho phép liên thông, kết nối, phối hợp và đồng bộ với các ngân hàng khác

Công cụ mô phỏng Sim ulink được tích hợp sẵn thư viện mô hình chứa các khối như khối nhận tín hiệu, các nguồn tín hiệu, các phần tử tuyến tính và phi tuy ến ,…mô phỏng trong nhiều lĩnh vự c: hàng không, kỹ thuật số, dao động, cơ khí, giao thông, …Việc thiết kế Simulink theo nguyên tắc vạn năng giúp tiết kiệm không gian, không cần thiết phải xây dựng m ỗi công cụ cho m ỗi chứ c năng Đ ồng thời, ngư ời dùng có thể tạo ra những khối chứ c năng mới, tăng số chứ c năng của đối tư ợng

7 Nguyê n tắc “chứa tro ng”

a) Một đối tư ợng đư ợc đặt bên trong đối tượng khác và bản thân nó lại chứa đối tượng thứ ba

b) Một đối tư ợng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tư ợng khác

Ví dụ: Ph ần mềm Matlab

Tính toán kỹ thuật là một lĩnh vự c rộng lớn D o đó, kho công cụ trong Matlab được quản lí theo nguyên tắc chứ a trong H ộp Toolbox chứ a đựng nhiều Toolbox cho nhiều lĩnh vự c khác nhau Bên trong mỗi Toolbox chứa:

+ Các Tool: các phần mềm có cấu trúc khác nhau, sử dụng t hư viện lệnh của Toolbox

+ Help: Danh mục các hàm và t ham số của hàm dùng trong Toolbox

+ Demos: chức các ví dụ đã thự c hiện sẵn và giải thích

+ Product Page: trang trao đổi thông tin trực tuyến về T ool

“M ột đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác”, khi khởi động m ột Tool, các chức năng của T ool cũng đuợc kh ởi động Các chứ c năng hoạt động trong suốt thời gian hoạt động của Tool và cũng kết thúc khi đóng T ool N hư vậy, các chức năng của mỗi Tool là hoàn t oàn chứa trong T ool đó

Ví dụ:

Các p hần mềm open source, chất lư ợng kém, bù trừ cho chi phí bản quy ền phần mềm

9 Nguyê n tắc gây ứng suất sơ bộ

Gây ứng s uất trư ớc với đối tư ợng để chống lại ứ ng suất không cho phép hoặc không mong muốn khi đối tượng làm việc (hoặc gây ứng suất trước để k hi làm việc sẽ dùng ứng suất ngược lại )

Ví dụ:

Facebook tạo ra các phương án khắc phúc sự cố quá tải (vô hiệu hóa các chứ c năng ít quan trọng để t ăng hiệu quả trong những chức năng chính) chứ ng tỏ Facebook đã ứ ng dụng nguy ên t ắc ứng s uất sơ bộ

10.Nguyê n tắc t hực hiện sơ bộ

a) Thự c hiện trư ớc sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần, đối với đối tượng

b) 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:

Java Virtual Machine chuy ển văn bản m ã thành m ột dạng trung gian trước khi

thực hiện nó và / hoặc biên dịch nó thành dạng s ố nhị phân cụ thể của máy

cáo sử dụng thì đừn g nên sử dụng quá nhiều Vì s au này nhữn g thẻ đó có thể thực

sự bị loại bỏ hoàn toàn trong các phiên bản tương lai

Một số thẻ cũ đã được đề nghị thay thế bởi các thẻ mới có nhiều tính năng hơn như:

 Thẻ <strik e> đư ợc thay bởi thẻ <del>

 Thẻ <center>, <u>, v.v… được thay bởi CSS

javascript…)

13.Nguyê n tắc đảo ngược

a) T hay vì hành động n hư yêu cầu bài toán, hành độn g ngư ợc lại (ví dụ, k hông làm nóng mà làm lạ nh đối t ượng)

b) Làm phần chuyển động của đối tư ợng (hay môi t rườ ng bên ngoài) th ành đứ ng yên và ngư ợc lại, phần đứng yên thành chuyển động

Ví dụ:

Trong một số ngôn ngữ lập trình (C, Visual basic…) thay vì đi xét một số biểu thức logic có giá trị “true” thì ta lại xét có giá trị “f alse”

14.Nguyê n tắc cầu (tr òn) hoá

a) Chuyển những phần thẳng của đối t ượng thành cong, mặt phẳng thành m ặt cầu, k ết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu

b) Sử dụng các con lăn, vi ên bi, vòng xoắn

c) Chuyển sang chuyển động quay, sử dụ ng l ực l y tâm

Ví dụ:

Phần mềm phân tích và xử lý các tín hiệu được thu nhận từ các vệ tinh, sử

dụng các mặt cầu để xác định các điểm giao nhau thay vì sử dụng các đư ờng tròn

16.Nguyê n tắc giải “thiếu” hoặ c “t hừa”

Nếu như k hó nhận được 100% hi ệu quả cần thiế t, nên nhận ít hơn hoặc nhiều hơn “m ột chút” Lúc đó bài to án có thể tr ở nên đơn giản hơn và dễ giải hơn

Ví dụ:

Một trong những ứn g dụng phổ biến nhất trên Facebook là ứng dụng Hình ảnh (Photos), nơi thành viên có thể upload album và hình ảnh Facebook cho phép ngư ời dùng tải lên không giới hạn số hình ảnh, so với các dịch vụ lưu trữ hình ảnh kh́c như Photobucket và Flickr, trong đó ́p dụng giới hạn s ố lượng c ác bứ c ảnh mà ngư ời dùng được phép tải lên Điều này đã đóng góp phần nào đó trong thành công của Facebook ngày nay

17.Nguyê n tắc chuyển sa ng chiều khác

a) Những khó k hăn do chuyển động (hay sắp xếp) đối tượng theo đư ờng (m ột chiều) s ẽ được kh ắc phục nếu c ho đối tượng khả năng di chuyển tr ên m ặt phẳng (hai chiều) Tương tự, những bài toán liên quan đến chuyển động (hay sắp x ếp) các đối tượng trê n m ặt phẳng s ẽ đư ợc đơn giản hoá khi chuyển s ang không gian (ba chiều)

b) Chuyển các đối tư ợng có kết cấu m ột tầ ng thành nhiều tầng

c) Đ ặt đối tượng nằm nghi êng

d) Sử dụng mặt sau của diện tích c ho trướ c

e) Sử dụng các luồng ánh s áng tới diện tích bên cạnh hoặ c tới m ặt s au của diện tích cho trước

Ví dụ:

Áp dụng mô hình thác nước trong công nghệ phần mềm, khi chuyển sang giai

đoạn coding, t a có thể quay trở lại giai đoạn phân t ích thiết kế

18.Nguyê n tắc sử dụng các dao độ ng cơ họ c

a) L àm đối tư ợng d ao động Nếu đã có dao động, tă ng t ầng số dao động ( đến tầng s ố siêu âm)

b) Sử dụng tầng số cộng hư ởng

c) Thay vì dùng các bộ r un g cơ học, dùng các bộ rung áp điện

d) Sử dụng siêu âm kết hợp với trư ờng điện từ

Ví dụ:

Lĩnh vực điện toán đám mây (cloud computing), với điện toán đám mây, ngư ời dùng thông thường không cần phải quá để t âm đến việc đầu tư phần cứng để lưu trữ dữ liệu và xử lý công việc Tất cả mọ i thứ đã được lư u trữ trên máy chủ của nhà cung cấp dịch vụ web Bằn g cách này, nhiều người có thể truy cập và chia sẻ dữ liệu cùng nhau T rong tương lai, một viễn cảnh đư ợc đư a r a là người dùng chỉ cần một thiết bị cài s ẵn trình duyệt, không cần ổ cứ ng, kết nối Internet và truy cập, xử lý

dữ liệu từ bất kỳ đâu Tr ong công nghệ ảo hóa, nếu như trước kia, mỗi hệ điều hành cần phải cài trên một máy vật lý riêng biệt, thì giờ đây chỉ cần một m áy tính vật lý có thể chạy nhiều hệ điều hành cùng lúc Trong tương lai, ngay cả điện thoại thông

minh cũng có thể khởi động cùng lúc nhiều hệ điều hành(nguồn internet)

19.Nguyê n tắc tác độ ng theo chu kỳ

a) Chuyển tác động liên tục thà nh t ác động theo chu k ỳ (xung)

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

c) Sử dụng các khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động kh ác

Ví dụ:

Các ph ần mềm trên máy tính đa số đều sử dụng nguyên tắc này Có thể lấy một số phần mềm ứng dụng phổ biến như các chư ơng trình virus đều có thể lập trình cho quá trình update dữ liệu Hay ngay cả trong window cũng có quá trình updat e theo chu kỳ

20.Nguyê n tắc liên tục tác động có ích

a) Thự c hiện công việc một cách liên tục (tấ t cả các phần của đối tượng cần luôn luôn l àm việc ở chế độ đ ủ tả i)

b) Khắc phục vận hành không tải và trung gian

c) Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động qua

Ví dụ:

Lĩnh vực điện toán đám mây (cloud comp ut ing), trong công nghệ ảo hóa, các

hệ thống trung tâm máy chủ phải chạy liên tục 24/24 vì ngư ời dùng ở khắp nơi trên thế giới, không cùng thời điểm đều có thể truy cập dịch vụ web và xử lý thông tin

21.Nguyê n tắc “vượt nha nh”

a) Vượt qua các giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm v ới vận tốc lớn

b) Vượt nhanh để có được h iệu ứng cần thiết

Ví dụ:

Phần m ềm diệt virus BK AV có hai cơ chế Quick Scan hay Full Scan

22.Nguyê n tắc biến hại thành lợi

a) Sử dụng những tác nhân có hại (thí dụ tác động có hại của môi trường) để thu

đư ợc hiệu ứng có lợi

b) Khắc phục tác nhân có hại bằng cá ch kết hợp nó với tác nhân có hại khác c) Tăng cư ờng tác nhân có hại đến m ức nó không còn có hại nữa

Ví dụ: