ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC TIỂU LUẬN ỨNG DỤNG NGUYÊN T
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
TRONG TIN HỌC
TIỂU LUẬN ỨNG DỤNG NGUYÊN TẮC PHÂN NHỎ, NGUYÊN TẮC KẾT HỢP GIẢI
QUYẾT CÁC VẤN ĐỀ TRONG TIN HỌC
Giảng viên hướng dẫn:
GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm
Học viên thực hiện:
Phạm Thị Bích Phượng – Mã số: CH1001122
Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2011
Trang 2MỤC LỤC
PHẦN I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KHOA HỌC VÀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
I KHOA HỌC :
II NGHIÊN CỨU KHOA HỌC :
2.1 Các loại hình nghiên cứu khoa học :
2.2 Các bước nghiên cứu khoa học :
PHẦN II : VẤN ĐỀ KHOA HỌC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT
I VẤN ĐỀ KHOA HỌC :
1.1 Khái niệm vấn đề khoa học:
1.2 Phân loại vấn đề khoa học :
1.3 Các tình huống của vấn đề khoa học :
1.4 Các phương pháp phát hiện vấn đề khoa học :
II PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THEO KHOA HỌC VỀ PHÁT MINH,
SÁNG CHẾ
2.1 Vepol :
2.2 40 thủ thuật (nguyên tắc) sáng tạo cơ bản :
Trang 3PHẦN I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KHOA HỌC VÀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
I 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)
Các tiêu chí nhận biết một bộ môn khoa học:
- Có đối tượng nghiên cứu ?
- Có hệ thống lý thuyết ?
- Có hệ thống phương pháp luận ?
- Có mục đích sử dụng ?
II NGHIÊN CỨU KHOA HỌC :
Nghiên cứu khoa học nhằm đáp ứng nhu cầu nhận thức và cải tạo thế giới
Các chức năng chính của nghiên cứu khoa học :
- Mô tả (định hướng, định lượng)
- Giải thích (nguồn gốc, thuộc tính, quan hệ)
- Dự đoán
- Sáng tạo (các giải pháp cải tạo thế giới)
Các đặc điểm của nghiên cứu khoa học :
- Tính mới
- Tính tin cậy
- Tính thông tin
- Tính khách quan
- Tính rủi ro
- Tính thừa kế
- Tính cá nhân
- Tính phi kinh tế
2.1 Các loại hình nghiên cứu khoa học :
- Nghiên cứu cơ bản :
- Nghiên cứu ứng dụng :
Trang 4- Nghiên cứu triển khai :
2.2 Các bước nghiên cứu khoa học :
- Xác lập vấn đề nghiên cứu :
- Giai đoạn chuẩn bị nghiên cứu :
- Lựa chọn và nghiên cứu thông tin :
- Xây dựng giả thuyết, lựa chọn phương pháp và lập kế hoạch :
- Hoàn tất nghiên cứu :
- Viết báo cáo hoàn tất công trình :
- Giai đoạn kết thúc :
PHẦN II : VẤN ĐỀ KHOA HỌC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT
I VẤN ĐỀ KHOA HỌC :
1.1 Khái niệm vấn đề khoa học :
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 hiên có với yêu cầu phát triển tri thức ở trình độ cao hơn
1.2 Phân loại vấn đề khoa học :
Nghiên cứu khoa học luôn tồn tại hai vấn đề :
- Vấn đề về bản chất sự vật đang tìm kiếm
- Vấn đề về phương pháp nghiên cứu để làm sáng tỏ về lý thuyết và thực tiễn như những vấn đề thuộc lớp thứ nhất
1.3 Các tình huống của vấn đề khoa học :
Có ba tình huống :
- Có vấn đề
- Không có vấn đề
- Giả vấn đề : không có vấn đề không có nghiên cứu, nảy sinh vấn đề khác nghiên cứu theo một hướng khác
1.4 Các phương pháp phát hiện vấn đề khoa học :
Trang 5Có sáu phương pháp :
- Tìm những kẻ hở, phát hiện những vấn đề mới
- Tìm những bất đồng
- Nghĩ ngược lại quan niệm thông thường
- Quan sát những vướng mắc trong thực tiễn
- Lắng nghe lời kêu ca phàn nàn
- Cảm hứng : những câu hỏi bất chợt xuất hiện khi quan sát sự kiện nào đó
II PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THEO KHOA HỌC VỀ PHÁT MINH,
SÁNG CHẾ
2.1 Vepol :
Bất cứ hệ thống kỹ thuật nào ít nhất cũng phải có hai thành phần vật chất tác động tương
hỗ 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 chủ yếu nhất với bài toán đã cho
Có 5 phương pháp :
- Dựng Vepol đầy đủ
- Chuyển sang Fepol
- Phá vở Vepol
- Xích Vepol
- Liên trường
2.2 40 thủ thuật (nguyên tắc) sáng tạo cơ bản :
Ðể khắc phục những nhược điểm của phương pháp thử và sai, ở thời kỳ phát triển ban đầu của khoa học sáng tạo, người ta cố gắng sưu tầm, thu thập kinh nghiệm riêng, các mẹo vặt gọi chung là các thủ thuật suy nghĩ, nhằm mục đích giảm bớt số lượng và rút ngắn thời gian lựa chọn các phương án thử
Thủ thuật là các thao tác tư duy đơn lẻ như hãy đặc biệt hóa bài toán, hãy phân nhỏ đối tượng, hãy làm ngược lại,… dựa trên việc phân tích hàng trăm ngàn sáng chế ở nhiều
Trang 6ngành khác nhau, Atshuler đã tìm được 40 thủ thuật cơ bản, còn được gọi là các thủ thuật khắc phục mậu thuẫn Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, số lượng các thủ thuật có thể tăng thêm và bản thân từng thủ thuật sẽ được cụ thể hóa hơn nữa cho phù hợp với nhiều chuyên ngành hơn Sau đây là 40 thủ thuật sáng tạo cơ bản :
2.2.1 Nguyên lý phân nhỏ :
Mọi đối tượng bất kỳ đều có thể chia ra làm các phần nhỏ hơn Thí dụ giờ (chia ra phút, giây), phân tử ( nguyên tử, nơ tron ), Thủ thuật này lợi dụng tính chất có thể chia nhỏ của các đối tượng, để giải quyết vấn đề, hoặc sử dụng lợi ích của việc phân nhỏ mà ở trạng thái bình thường đối tượng không có
Thí dụ: một công việc khó làm, hãy phân nhỏ cho nhiều người làm, hoặc làm mỗi lần một phần nhỏ Không ai có thể nhấc nổi vật nặng 10 tấn Thế nhưng 10 tấn là khối lượng bình thường của một công nhân bốc vác phải nhấc trong 1 ngày
Nguyên tắc phân nhỏ thường áp dụng trong trường hợp gặp các vấn đề lớn, phức tạp hoặc không đủ nguồn lực đề giải quyết, xử lý một lần Một câu hỏi đặt ra làm thế nào
để ăn hết một con voi vào bụng, câu trả lời là hãy chia nhỏ con voi đó ra thành nhiều phần và ăn từng phần một Khi gặp những vấn đề rắc rối, nan giải hãy chia nhỏ vấn đề thành nhiều phần và giải quyết từng phần một
Nguyên tắc này có một số thủ thuật con như sau :
a Chia đối tượng thành các phần độc lập
- Thí dụ : Chia tàu hoả thành các toa ngắn để có thể di chuyển được trên đường cong Việc chia thành toa ngắn giải quyết được một vấn đề ( là di chuyển trên đường cong) mà tàu hoả nếu chỉ có một toa dài không làm được
- Thuỷ tinh là chất dẫn ánh sáng tốt, nhưng rất cứng và giòn Để giải quyết, người ta đã chia thuỷ tinh thành những sợi rất nhỏ (1/100mm) Kết quả là thuỷ tinh uống cong được, mà vẫn truyền ánh sáng tốt
Trang 7- Phân nhỏ không chỉ giúp giải quyết vấn đề, mà đôi khi làm xuất hiện thêm những tính chất mới của đối tượng
- Thí dụ : Nước là chất dập lửa Nhưng phun hơi nước ở dạng hạt cực nhỏ vào buồng động cơ đốt trong, lại làm lửa cháy tốt hơn, nhờ thế hiệu suất động cơ tăng lên
b Làm đối tượng trở nên tháo lắp được
Đây là một trường hợp phân nhỏ, mà các phần đã phân nhỏ có thể kết hợp lại được, hoặc tách ra dễ dàng tuỳ theo yêu cầu
Thí dụ : simcard của điện thoại có thể tháo lắp được Nhờ thế, ta có thể chỉ cần mang simcard khi không thể mang máy theo
Các nhà máy thường có lực lượng nhân công làm theo thời vụ Khi có nhu cầu, lực lượng này sẽ "lắp" vào, khi không cần, thì "tách" ra mà không gây tổn hại cho nhà máy
c Tăng mức độ phân nhỏ của đối tượng
Đây là một trường hợp đặc biệt Nếu đối tượng đã được phân nhỏ rồi, mà vẫn chưa đạt được kết quả mong muốn, hãy thử phân nhỏ hơn nữa Trong thí dụ về sợi thuỷ tinh ở trên Nếu ở kích thước 1/100 mm, thuỷ tinh vẫn không uống cong được, thì hãy thử phân nhỏ hơn nữa
Trong kinh doanh, các nhà cung cấp gạo trước kia chỉ đóng bao 50 Kg Nhưng khi
mà số người sống trong các nhà cao tầng tăng lên, người ta đã đóng bao 10 kg, 5 kg,
2 kg để tiện mang vác
Các thí dụ ứng dụng nguyên tắc phân nhỏ trong tin học :
- Để hoàn thành việc viết một phần mềm nhanh hơn, chia nhỏ phần mềm thành nhiều modun nhỏ để dễ dàng xử lý, và phân công cho nhiều người cùng làm, công việc cũng dễ dàng hơn, phần mềm hoàn thành nhanh hơn
Trang 8- Thuật toán tìm kiếm nhị phân, chia dãy làm đôi và chỉ tìm kiếm trên nửa dãy, tiếp tục chia nửa dãy làm đôi và cứ thế tìm cho đến khi ra kết quả
- Thuật toán quick sort:
Chọn một phần tử x nào đó trong dãy cần sắp xếp, dãy được chia thành hai dãy con, một dãy bao gồm các phần tử nhỏ hơn x, dãy còn lại gồm các phần tử lớn hơn x Tiếp tục thực hiện tương tự cho từng dãy con (sử dụng đệ quy) cho đến khi tất cả các dãy con đều có thứ tự Việc lựa chọn phần tử nào là phần tử x của dãy đang xét tùy thuộc vào người lập trình, ở đây ta lấy phần tử x được chọn là phần tử nằm ở vị trí chính giữa của dãy
Ý tưởng của thuật toán này là chia dãy cần sắp xếp thành ba dãy con :
+ Dãy con bên trái gồm các phần tử nhỏ hơn x (x là phần tử bất kỳ trong dãy)
+ Dãy con ở giữa gồm các phần tử bằng x
+ Dãy con bên phải gồm các phần tử lơn hơn x
Sau đó ta lại tiếp tục chia các dãy con bên trái và bên phải thành ba dãy con và cứ thế cho đến khi dãy con cần chia chỉ có một phần tử
Giả sử ta cần sắp xếp dãy sau:
0 1 2 3 4 5 6
[ 1 3 9 5 8 7 2 ]
Ta chọn phần tử để so sánh là phần tử ở chính giữa (0+6)/2= phần tử thứ 3
x=5
Sau khi phân hoạch, ta có dãy như sau : [1 3 2] [5] [8 7 9]
Ta lại tiếp tục phân hoạch dãy bên trái :
0 1 2
[ 1 3 2 ]
Chọn phần tử để so sánh là phần tử (0+2)=phần tử thứ 1
y=3
Sau khi phân hoạch ta có dãy :
[ 1 2 3 ]
Tương tự cho dãy [ 8 7 9 ], ta có dãy [ 7 8 9 ]
Sau khi quá trình phân hoạch kết thúc, ta có dãy [ 1 2 3 5 7 8 9 ] đã được sắp xếp
Trang 9Cài đặt thuật toán Quick Sort bằng C/C++ :
void QuickSort (int a[], int left, int right)
{
int i, j, x;
i=left;
j=right;
x=a[(left+right)/2];
do{
while (a[i]<x) i++;
while(a[i]>x) j ;
if(i<=j) {
int temp=a[i];
a[i]=a[j];
a[j]=temp;
i++; j ;
}
}while (i<j);
if(i<right) QuickSort(a,i,right);
if(j>left) quickSort(a,left,j);
}
- Chia chương trình thành nhiều hàm, thủ tục
Trong khoa học máy tính, một chương trình con - bao gồm cả hàm (function), phương thức (method) và thủ tục (procedure) - là một phần mã trong một chương trình lớn hơn, phần mã này
thực hiện một tác vụ cụ thể và tương đối độc lập với phần mã còn lại
Trang 10Một chương trình con thường được viết mã sao cho nó có thể được chạy (hay được gọi) nhiều lần và/hoặc từ nhiều nơi trong thời gian chạy của một chương trình, thậm chí có thể được gọi bởi chính nó Do tính năng này, chương trình con là một công cụ lập trình mạnh Việc sử dụng hợp
lý chương trình con (chẳng hạn qua phong cách lập trình cấu trúc) thường dẫn đến việc giảm đáng kể kích thước và chi phí của một chương trình, trong khi nâng cao tính dễ đọc và độ tin cậy của chương trình Các chương trình con, thường được tập trung thành các thư viện, là một cơ chế quan trong cho việc chia sẻ và tái sử dụng mã
Một số ngôn ngữ lập trình, chẳng hạn Pascal và FORTRAN, phân biệt giữa hàm (một chương trình con có trả về giá trị) và thủ tục (không trả về giá trị) Các ngôn ngữ khác, ví dụ C và LISP, coi hai thuật ngữ này như nhau Cái tên phương thức thường được dùng trong lập trình hướng
đối tượng để gọi các chương trình con là một phần của các đối tượng
- Bộ máy tính để bàn chia riêng từng phần: màn hìnhhiển thị, cpuxử lý,…
- ổ đĩa của máy tính chia ra làm nhiểu ổ đĩa dễ dàng lưu trữ, tìm kiếm va sắp xếp
- trong ổ đĩa được chia nhỏ ra nhiều thư mục để lưu trữ dữ liệu, lưu nhiều tập tin
- Một cửa sổ excel chia ra thanh nhiều sheet cho người dùng sử dụng tiện lợi hơn như khi cần làm nhiều dạng bài tập khác nhau nhưng muốn lưu cùng trên một file
- Các phần mềm word, excel,…trong bộ Microsoft office chia thành nhiều menu, mỗi menu được chia theo từng nhóm chức năng khác nhau để người dùng dễ dàng sử dụng
- Trong lập trình hướng đối tượng, mỗi đối tượng được lưu trữ thành nhiều thành phần dễ dàng truy xuất, nhận biết ví du đối tượng người được lưu trữ dưới dạng là: tên, tuổi, giới tính,…
- Trong cơ sở dữ liệu, một đối tượng dữ liệu được lưu trữ thành nhiều thành phần nhỏ để
dễ truy vấn và sử dụng
- Thiết kế một cơ sở dữ liệu lớn, chia cở dữ liệu đó thành nhiều bảng dữ liệu nhỏ để dàng quản lý
- Máy tính xách tay có thể xếp gọn lai: màn hinh, bộ xử lý, bàn phím so với máy tính để bàn
Trang 11- Main máy tính để bàn, ram có thể tháo rời, lắp vào, dễ dàng nâng cấp máy,…
- Hệ thống mạng, chia thành nhiều client, có một sever quản lý,…
- Trang web chia thành nhiều chức năng riêng biệt
- Nguyên lý “tách riêng”
- Nguyên lý phẩm chất cục bộ
- Nguyên lý phản đối xứng
- Nguyên lý kết hợp
- Nguyên lý vạn năng
- Nguyên lý chứa trong
- Nguyên lý phản trọng lƣợng
- Nguyên lý gây ứng suất sơ bộ
- Nguyên lý thực hiện sơ bộ
- Nguyên lý dự phòng
- Nguyên lý đẳng thế
- Nguyên lý đảo ngƣợc
- Nguyên lý cầu (tròn) hóa
- Nguyên lý năng động
Trang 12- Nguyên lý tác động bộ phận và dư thừa
- Nguyên lý bộ xung chiều khác
- Sự dao động cơ học
- Nguyên lý tác động theo chu kỳ
- Nguyên lý tác động liên tục hữu hiệu
- Nguyên lý vượt nhanh
- Nguyên lý chuyển bại thành thắng
- Nguyên lý quan hệ phản hồi
- Nguyên lý sử dụng trung gian
- Nguyên lý tự phục vụ
- Nguyên lý sao chép (copy)
- Nguyên lý rẻ thay cho đắt
- Nguyên lý thay thế sơ đồ cơ học
- Nguyên lý sử dụng các kết cấu thủy và khí
- Sử dụng bao mềm dẻo và mềm mỏng
- Sử dụng vật liệu nhiều lỗ
- Nguyên lý đổi màu
- Nguyên lý đồng nhất
- Nguyên lý loại bỏ và tái sinh từng phần
- Đổi các thông số hóa lý của đối tượng
- Sử dụng chuyển pha
- Sử dụng nở nhiệt
- Sử dụng các chất oxy hóa
- Sử dụng môi trường trơ
- Sử dụng vật liệu tổng hợp (composit)