Tiểu luận môn phương pháp nghiên cứu khoa học Nghiên cứu các nguyên lý sáng tạo TRIZ và ứng dụng trên công nghệ lưu trữ RAID

Nhằm giảm thiểu rủi ro trong các sự cố về dữ liệu, các nhàkhoa học trên thế giới đã phát triển rất nhiều công nghệ để saolưu, tăng khả năng chịu lỗi và hiệu năng của hệ thống đĩa cứng lư

Bài báo cáo môn:

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA

Trong thời đại công nghệ thông tin hiện nay, hầu như tất cảcác lĩnh vực của cuộc sống đề dựa vào kỹ thuật máy tính thì nhucầu an toàn dữ liệu trở thành một vấn đề tối quan trọng đối với tất

cả các cá nhân, tổ chức, doanh nghiệp và chính phủ

Thật khó mà tưởng tượng nổi khi mà hệ thống máy tính củachúng ta đang lưu trữ hàng loạt các dữ liệu đột nhiên bị sự cố, vàbao nhiêu dữ liệu mang tính sống còn biến mất

Nhằm giảm thiểu rủi ro trong các sự cố về dữ liệu, các nhàkhoa học trên thế giới đã phát triển rất nhiều công nghệ để saolưu, tăng khả năng chịu lỗi và hiệu năng của hệ thống đĩa cứng lưutrữ dữ liệu, một trong những công nghệ đó là RAID (nhóm các chữđầu của các từ tiếng Anh sau: Redundant Arrays of IndependentDisks) được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống máy chủ hiệnnay

Trong phạm vi bài tiểu luận này, tôi sẽ trình bày việc ứng dụngcác nguyên lý sáng tạo TRIZ trong việc phát triển của công nghệlưu trữ, từ viêc lưu trữ trong một đĩa cứng đơn sang sử dụng côngnghệ RAID

Qua đây tôi xin gởi lời cám ơn tới GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm đãgiúp tôi có được kiến thức nền tảng về khoa học, về các phươngpháp nghiên cứu khoa học trong tin học Từ đó giúp tôi có được cở

sở vững chắc để phục vụ cho việc nghiên cứu sau này

Chương I Giới thiệu về 40 nguyên lý sáng tạo TRIZ

TRIZ là một công cụ giải quyết vấn đề, phân tích và dự báo cónguồn gốc từ việc nghiên cứu các mô hình sáng chế trong các tàiliệu bằng sáng chế toàn cầu Nó được phát triển bởi nhà phát minh

và tác giả khoa học viễn tưởng Liên Xô Genrich Altshuller và cácđồng nghiệp của mình vào những năm 1946

TRIZ trình bày một cách tiếp cận có hệ thống để phân tích cácloại vấn đề khó khăn mà trong đó các phương pháp sáng tạo làcần thiết đồng thời TRIZ cũng cung cấp các chiến lược và các công

cụ cho việc tìm kiếm các giải pháp sáng tạo

Sau đây chúng ta sẽ khảo sát một số nguyên lý sáng tạo củaTRIZ và các ví dụ áp dụng:

1.1 Nguyên tắc phân nhỏ

-Đây là nguyên tắc đầu tiên được nhắc đến trong 40 nguyêntắc sáng tạo khoa học Ta có thể dễ dàng hình dung rằng “Mọi việcđều sẽ trở nên dễ dàng hơn nếu như nó được chia nhỏ ra làm”.Thực tế qua câu truyện dân gian về việc bẽ bó đũa của ông bà tathường dạy, hiển nhiên bất cứ ai cũng dễ

dàng hiểu được nguyên tắc này Nội dung

của nó bao hàm qua các ý sau:

a/ Chia đối tượng thành các phần độc

lập

b/ Làm đối tượng trở nên tháo lắp được

c/ Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng

Ứng dụng:

-Một trong những ứng dụng dễ thấy nhất của nguyên tắc nàytrong đời sống là việc phân chia quản lý nhân sự Giả sử trong 1tập thể trường học, hiệu trưởng là người có quyền hành tối ưu vàquản lý mọi nhân sự khác trong trường học Nhưng người khôngthể 1 mình quản lý hết hàng ngàn người, do đó sẽ có những sựphân chia ra các bộ phận nhỏ hơn, và đứng đầu các bộ phận đó sẽquản lý những người khác trong bộ phận của mình, rồi lại phân racác bộ phận nhỏ hơn nữa… Chúng ta có thể dễ dàng hình dungquá trình này bằng hệ thống các khoa, trưởng khoa quản lý khoamình, rồi trong khoa có các ngành rồi trong các ngành lại có cáclớp mà mỗi lớp có các giáo viên chủ nhiệm, trong lớp lại phân ralớp trưởng lớp phó điều hành hoạt động của lớp, và các lớp cũngphân ra các tổ mà tổ trưởng là người đứng đầu mỗi tổ để quản lýcác thành viên trong tổ Với cách phân chia 1 tổ chức lớn thànhcác thành phần nhỏ hơn thì mọi người trong trường học đều đượcquản lý 1 cách hiệu quả Cơ cấu tổ chức này cũng được áp dụng cónét tương tự trong việc quản lý nhân sự của 1 công ty hay việcquản lý quân nhân trong quân đội…

-Trong xây dựng, nguyên tắc này cũng rất phổ biến Giả sửnếu như muốn lắp 1 sàn nhà bằng gỗ, ta không thể làm 1 sàn gỗ

có diện tích rộng bằng sàn nhà mà ta muốn lắp được, mà ta sẽ làmnhiều miếng sàn gỗ nhỏ hơn để đem vào lắp lại với nhau, côngviệc sẽ trở nên đơn giản hơn nhiều

-Trong tin học, có 1 ứng dụng internet rất nổi tiếng và rất hữudụng được sử dụng rộng rãi phổ biến khắp thế giới, đó là giao thứcchia sẻ dữ liệu Torrent Để hiểu rõ hơn về giao thức này cũng như

về ứng dụng của nguyên tắc chia nhỏ trong nó, ta sẽ xét qua 1 ví

dụ đơn giản Giả sử bạn có 1 file dung lượng 1GB và 300 người

cần, sẽ cần rất nhiều thời gian để chia sẻ 300GB dữ liệu theo hìnhthức người này xong rồi mới tới lượt người kia Nhưng nếu bạn chiafile thành các mảnh nhỏ gửi cho mọi người và họ lại chia sẻ cácmảnh đó cho người khác cho đến khi ai ai cũng có file hoàn chỉnhthì sẽ nhanh hơn rất nhiều Cách thức chia sẻ kiểu này tương tựnhư việc photo 1 cuốn sách Nếu để cho từng người từng ngườimượn cả cuốn sách đi photo rồi mới đến lượt người khác mượn thì

sẽ rất mất thời gian Nhưng nếu để cho mỗi người photo vài trangtrong cuốn sách đó rồi giao lại cho người khác thì công việc sẽđược tiến hành đồng thời và nhanh hơn rất nhiều so với cách làmtrên vì mọi người đều được làm cùng 1 lúc và chia sẻ với nhau

-Và đó chỉ là những ứng dụng điển hình trong rất nhiều ứngdụng hữu ích của nguyên tắc phân nhỏ

1.2 Nguyên tắc tách khỏi

-Tách khỏi có nghĩa là tách phần gây phiền phức ra khỏi tổngthể tốt hoặc tách phần hữu ích ra khỏi tổng thể không tốt Cáchlàm của nguyên tắc này rất thiết thực, vì ta chỉ cần thao tác vớinhững gì ta muốn làm, những thứ không cần thiết thì được tách ra

để trành phiền phức cũng như làm giảm thiểu được chi phí thựchiện

Ứng dụng:

-Hiện hữu thực tế trong đời sống hàng ngày qua việc vệ sinhnhà cửa Giả sử ta muốn lau sạch 1 cái tủ, thì ta sẽ lấy những vậtdụng trong cái tủ ra ngoài, chỉ còn lại duy nhất là chiếc tủ thì việclau tủ mới được thực hiện, như vậy những thứ không cần thiết

trong việc lau tủ là các thành phần chứa trong chiếc tủ đã được lấy

ra (tách khỏi) khỏi vật thể

-Khi muốn xử phạt 1 cá nhân trong 1 tập thể, ta không đem

cả tập thể ấy ra phạt chung mà chỉ đem cá nhân không tốt ấy ralàm việc riêng, như vậy sẽ không ảnh hưởng đến tập thể

1.3 Nguyên tắc kết hợp

-Mọi việc đều cần đến sự kết hợp để dẫn đến sự hoàn chỉnh,đây là nguyên lý cơ bản nhất mà bất cứ ai cũng đều hiểu được.Trong nguyên tắc kết hợp, Altshuller phát biểu như sau:

a) Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượngdùng cho các hoạt động kế cận

b) Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc

kế cận

-Kế cận ở đây có ý là có quan hệ với nhau về các mặt yếu tốnào đó Đối tượng mới được tạo nên do sự kết hợp, thường cónhững tính chất, khả năng mà đối tượng riêng rẽ chưa từng có.Điều này có nguyên nhân sâu xa là lượng đổi thì chất cũng đổi và

do tạo được sự thống nhất của các mặt đối lập

-Về ứng dụng của nguyên tắc này thì bao la mà kể, rất thiếtthực mọi lúc mọi nơi, trong mọi tình huống mà ta quan sát được từcuộc sống quanh ta

Ứng dụng:

-Đơn giản nhất ta nhắc đến là ở lĩnh vực ẩm thực, ăn uốnghàng ngày Một món ăn ngon được chế biến thông qua sự kết hợpcủa nhiều loại gia vị khác nhau, nếu chỉ đơn 1 loại thì sẽ không tạođược 1 mùi vị hấp dẫn người dùng được Hoặc

có những món ăn phải ăn kèm với 1 số loại rau

quả như: trứng vịt lộn ăn cùng rau răm, lẩu ăn

cùng rau cần ô, cải xanh…

-Theo quan niệm nhân sinh vạn vật của

Trung Hoa, mọi sự vật trên đời đều được cấu kết

qua lại giữa 5 yếu tố là kim, mộc, thủy, hỏa, thổ

-Trong sản xuất, người ta thường phải kết hợp nhiều côngđoạn với nhau mới ra được 1 thành phẩm hoàn chỉnh, không có bất

cứ 1 công đoạn riêng lẻ nào lại có thể tạo ra được sản phẩm tốt cả

-Trong tin học, ở lĩnh vực quảng cáo, để có được 1 đoạn phimquảng cáo public đã trải qua rất nhiều công đoạn từ việc quay

phim, chỉnh sửa, rồi thành ấn phẩm… mà những người đồ họa đãkết hợp rất nhiều thao tác chuyên môn để tạo ra được nội dungmình mong muốn

-Tóm lại, kết hơp là sự cần thiết trong công việc

1.4 Nguyên tắc “chứa trong”

-Một 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

-Ở đây ta không chỉ hiểu chứa trong theo

nghĩa vật thể trong không gian, tức là vật này

nằm trong vật kia mà ta cần phải hiểu sự việc này bao gồm sự việckia, khái niệm này có khái niệm kia…

-Nguyên tắc chứa trong làm gọn nhiều điều và tăng độ antoàn cũng như tiết kiệm được nhiều điều khác

Ứng dụng:

-Đơn giản nhất là xem qua mục lục của 1 quyển sách, ta sẽ

dễ dàng tìm được trang sách ta muốn tìm thông qua chương nào,bài nào, dòng thứ mấy…

-Trong vận tải, nguyên tắc này được vận dụng tối đa Hànghóa được gom gọn lại đóng gói trong khác bịch, hộp, rồi nhữngkiện hàng này lại được đưa vào các thùng lớn, rồi các thùng nàymới được chuyển lên các phương tiện vận tải Như vậy hàng hóa

được gói gọn vào nhau tối đa giúp ta tiết kiệm được không giannhiều cũng như chi phí khi chở được nhiều hàng, và độ an toàn lạicao.

-Trong tin học, các dữ liệu của ta được lưu giữ trong các thưmục được đặt tên bởi người dùng, giúp cho việc dễ dàng truy cậpcũng như gọn gàng bộ nhớ máy tính

-Trong lập trình, ta sử dụng các biến số cũng như con trỏ chứacác giá trị ta mong muốn để thuận tiện hơn khi lập trình

1.5 Nguyên tắc dự phòng:

-Dự phòng là cụm từ luôn luôn xuất hiện trong bất cứ kếhoạch hay công việc gì Dự phòng giúp đảm bảo độ an toàn cũngnhư hạn chế và khắc phục được những rủi ro xấu nhất có thể xảy

ra đối với tiến trình ta đang thực hiện, làm giảm đáng kể những chiphí không đáng phát sinh cũng như những tổn thất khó biết trướcđược vì không có gì là tuyệt đối

-Nguyên tắc dự phòng được định nghĩa ngắn gọn như sau: bùđắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị trướccác phương tiện báo động, ứng cứu, an toàn

-Tinh thần chúng của nguyên tắc này là cảnh giác và chuẩn bịứng cứu trước với những điều không an toàn có thể xảy ra

Ứng dụng:

-Bất cứ 1 bãi biển nào cũng chuẩn bị rất nhiều phao cứu hộ vàcác phương tiện cựu hộ sẵn sàng ứng cứu nếu có những bất trắcxảy ra với người tắm biển

-Mỗi công ty hoặc những tổ chức lớn luôn

dự bị máy phát điện để phòng hờ trường hợp

mất điện đột ngột gây ảnh hưởng đến hoạt

động của công ty

-Các khách sạn luôn có gắn thiết bị phun

nước tự động trong mỗi phòng cũng như các

bình cứu hỏa để phòng ngừa hỏa hoạn xảy ra

-Người sử dụng máy tính thường có 1 bản Ghost lại hệ thống

để phòng hờ hệ thống gặp lỗi tránh phải cày lại toàn bộ hệ thống

-Các phần mềm virus trước khi thực hiện việc quét virus cũngthường sao lưu lại hệ thống

-Trong các thao tác trên máy tính, chẳng hạn như với cácphần mềm soạn thảo văn bản hay đồ họa, lập trình… ta thường lưuliên tục để tránh trường hợp xất đột ngột gây mất dữ liệu ta đangthao tác

1.6 Nguyên tắc đảo ngược:

-Thay vì hành động như yêu cầu bài toán, hành động ngượclại ( 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

-Đảo ngược ở đây tức là lật ngược lại, làm trái với yêu cầu củacông việc Đôi khi chính việc làm này giúp ta bao quát hơn về tínhchính của sự việc, đối tượng ta đang tiếp cận, giúp gợi mở hơn vềcác ý tưởng có thể đề ra cho việc đó

đề tốt hơn Đây là 1 trong những phương pháp được sử dụng khárộng rãi trong học đường.

-Truyền thống ngày xưa của ông cha ta là

uống trà nóng, nhưng khi có nước đá rồi thì ta lại

pha chế ra khá nhiều loại trà ngon có mùi vị không

tệ khác Tương tự với 1 số loại đồ uống khác như cà

phê, sữa…

-Trong tin học, nguyên tắc đảo ngược có 1 ứng dụng khá phổbiến trong nhiều phần mềm, đó là tính năng sắp xếp Chẳng hạnnhư tính năng sắp xếp dữ liệu trong windows explorer, ta có thểsắp xếp theo tên, dung lượng, loại file… Khi ta sắp xếp theo 1trong các tính năng này thì dữ liệu sẽ được sắp theo chiều xuôi,nhưng nếu chọn 1 lần nữa thì lại đượ sắp xếp theo chiều ngược.Ứng dụng này rất hữu ích vì có nhiều dạng sắp xếp dữ liệu mà ở

nửa đầu xuôi của dữ liệu không có nhiều những thông tin mà taquan tâm, nó lại nằm nhiều ở nửa đầu ngược cửa dữ liệu.

1.7 Nguyên tắc giải tác động “thiếu” hoặc “thừa”

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

-Tinh thần của bài toán thể hiện khá rõ tính thực dụng cần cócủa 1 công việc: chấp nhận rằng kết quả đạt được là không tối ưunhất, nhưng ở trong tình huống chi phí bỏ ra chấp nhận được thìvẫn tốt hơn rất nhiều so với bỏ ra 1 khoảng chi phí vô cùng lớn đểđổi lấy cái tối ưu tuyệt đối mà chưa hẳn có thể có được

Ứng dụng:

-1 nhà hàng khi chuẩn bị vật liệu để phục vụ 1 ngày chokhách, họ không thể biết chính xác là hôm đó sẽ có bao nhiêu lượtkhách đến ăn mà chuẩn bị chính xác số lượng thực phẩm dành đểnấu ăn được Họ sẽ ước lượng số thực phẩm mà họ cần mua để cóthê phục vụ tốt cho 1 lượng khách nhất định mà họ nhắm chừng

-1 công ty khi xuất phẩm 1 sản phẩm nào đó không thể biếtchính xác số sản phẩm có thể bán được để theo đó mà sản xuất

Họ chỉ sản xuất 1 lượng nào đó gần gần với số lượng mà họ ướclượng có thể bán được để mong có được năng suất tốt nhất

-Trải khăn trải bàn ra 1 mặt bàn không

phải dùng khăn vừa đủ diện tích mặt bàn mà

ta cần lấy dư ra khỏi diện tích mặt bàn

-Trong toán học cũng có những con số không thể làm tròn 1cách chính xác tuyệt đối được mà chỉ lấy ước lượng sai số nhỏ nhấtthôi, ví dụ như số pi.

-Trong nghiên cứu về trí tuệ nhân tạo của tin học, có 1 thuậtgiải gọi là heuristic (gọi nôm na là mẹo giải) giúp ta có thể đạtđược kết quả cuối cùng mang xác suất tốt nhất so với giải bày 1bài toán cực kì phức tạp theo các tính toán truyền thống

-Trong lập trình, lập trình viên luôn khai báo ô nhớ dư ra vìkhông thể biết được dung lượng nhớ mình sử dụng mà chỉ ướclượng

1.8 Nguyên tắc sử dụng trung gian

-Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp để mang, truyềntác động

-Tạm thời gắn đối tượng cho trước với đối tượng khác, để dễtách rời sau đó

-Sử dụng 1 giao tiếp trung gian giúp cho việc xử lý trở nên dễdàng hơn đối với 1 số công việc nào đó, không bị gò bó 2 đầu.Đồng thời cũng giúp liên kết được 2 đầu với nhau

Ứng dụng:

-Mai mối hôn nhân là 1 cách thức đã

được dùng từ rất lâu, có tác dụng giúp nối

liền 2 bên lại với nhau khi 2 bên không tiện

nói chuyện

-Cũng tương tự như trên, các hình thức dịch vụ về sau kháphát triển như môi giới nhà đất, môi giới chứng khoán…

-Để dính 2 vật liệu với nhau, người ta sử dụng 1 hợp chất dínhgọi là keo

-Trong lập trình, sử dụng 1 hình thức trung gian thể hiện rõràng qua 1 thủ thuật, đó là hoán vị Ta gán biến 1 vào 1 biến trunggian, rồi gán biến 1 bằng biến 2, sau đó gán lại biến 2 bằng biếntrung gian Như vậy là 2 biến đã đổi giá trị cho nhau

-Ngoài ra, trong rất nhiều phần mềm, có những file temp đểlưu tạm thời quá trình thực hiện, sau đó mới lưu chính thức

1.9 Nguyên tắc sao chép (copy)

-Thay vì sử dụng những cái không được phép, phức tạp, đắttiền, không tiện lợi hoặc dễ vỡ, sử dụng bản sao

-Thay thế đối tượng hoặc hệ các đối tượng bằng bản saoquang học (ảnh, hình vẽ) với các tỷ lệ cần thiết

-Nếu không thể sử dụng bản sao quang học ở vùng biẻu kiến (vùng ánh sáng nhìn thấy được bằng mắt thường ), chuyển sang sửdụng các bản sao hồng ngoại hoặc tử ngoại

Ứng dụng:

-Những sản phẩm thủ công hoặc công

nghiệp cũng được làm giống y hệt nhau qua

các khuôn đúc