Phương pháp nghiên cứu khoa học Giải quyết vấn đề thông minh với SCAMPER ÁP DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO TRONG THIẾT KẾ MÔ HÌNH 3D

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TINBÀI THU HOẠCH MÔN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI ÁP DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO TRONG THIẾT KẾ MÔ HÌNH 3D GVHD: GS.TSKH... Để có thể giải quyết

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÀI THU HOẠCH MÔN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

ĐỀ TÀI

ÁP DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO

TRONG THIẾT KẾ MÔ HÌNH 3D

GVHD: GS.TSKH Hoàng Văn KiếmSVTH: Nguyễn Hải Yến

MSSV: CH1301074LỚP : Cao học CNTT khoá 8

TP Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 05 năm 2014

LỜI CẢM ƠN

Em xin cảm ơn Trường Đại học Công Nghệ Thông Tin TP.HCM đã tạođiều kiện cho em được tiếp cận với môn học: Phương Pháp Nghiên Cứu KhoaHọc

Em xin cảm ơn Thầy GS.TSKH Hoàng Kiếm về những bài giảng rất haycủa Thầy Cảm ơn Thầy đã tận tình truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báucủa mình giúp chúng em có thêm nhiều kiến thức trong quá trình học tập vànghiên cứu khoa học Chúng em có thể nhìn ra nhiều vấn đề trong khoa học vàtrong cuộc sống , tiếp cận nghiên cứu khoa học và giải quyết vấn đề một cách cóphương pháp

Em xin kính chúc Thầy thật nhiều sức khỏe !

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại khoa học công nghệ phát triển rất nhanh, thế giới thay đổitừng ngày, đầy thử thách và cạnh tranh Thành công của con người trong thế giới

đó không còn chỉ là vấn đề chăm chỉ mà còn đòi hỏi kỹ năng tư duy sáng tạo Sứcsáng tạo là yếu tố quan trọng và gía trị nhất khi đánh giá về năng lực của conngười Để tạo ra các hạt nhân sáng tạo cho xã hội thì nền giáo dục cần có cáchnhìn mới Giáo dục là truyền cảm hứng và khơi dậy tiềm năng sáng tạo cho ngườihọc

Hiện nay trong giảng dạy và học tập các môn khoa học xã hội chưa thực sựthu hút và tạo hứng thú cho các em học sinh Vấn đề thực hành trên mẫu thật củasinh viên y khoa còn bị giới hạn Các nhu cầu giải trí đòi hỏi ngày càng cao, cótương tác và cảm giác thực Để có thể giải quyết một số yêu cầu thực tế nêu trên

một lĩnh vực công nghệ mới đã ra đời “Đồ họa 3D “

Một mô hình (model) được tạo ra từ một phần mềm 3D chuyên dụng nào

đó thì luôn thấy bóng dáng của các nguyên tắc sáng tạo TRIZ, hay các nguyên tắcsáng tạo SCAMPER Các nguyên tắc sáng tạo này được vận dụng đan xen vớinhau để tạo ra các mô hình và các diễn xuất của mô hình vô cùng tiện ích cho cuộcsống

Trong bài thu hoạch này em xin trình bày một số nguyên tắc sáng tạo được

áp dụng trong phần mềm Autodesk Maya để thiết kế mô hình 3 chiều

Mặc dù đã rất cố gắng nhưng đề tài của em khó tránh khỏi thiếu sót, emmong Thầy và các bạn góp ý nhận xét để đề tài hoàn thiện hơn

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 2

LỜI NÓI ĐẦU 3

Chương 1: SÁNG TẠO – 40 NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO TRIZ 5

1.1 Sáng tạo là gì 5

1.2 Làm gì để nuôi dưỡng tư duy sáng tạo 6

1.3 Những thủ phạm “giết chết” sự sáng tạo 7

Chương 2:ĐỒ HỌA 3D VÀ ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ 10

2.1 Lịch sử ra đời và phát triển 10

2.2 Các phần mềm 3D phổ biến và ứng dụng 10

a Công nghệ đồ họa 3D trong thiết kế kiến trúc : 10

b Công nghệ 3D trong y học: 12

c Công nghệ 3D trong giáo dục: 13

d Công nghệ 3D trong quân sự 13

e Công nghệ 3D trong điện ảnh nghệ thuật: 14

Chương 3:ÁP DỤNG MỘT SỐ NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO TRIZ TRONG PHẦN MỀM AUTODESK MAYA 16

3.1 Giao diện Autodesk Maya 2014 16

3.2 Áp dụng một số nguyên lý sáng tạo Triz 16

3.2.1 Nguyên tắc phân nhỏ, tách khỏi : 16

3.2.2 Nguyên tắc chứa trong 17

3.2.3 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ: 18

3.2.4 Nguyên tắc dự phòng: 18

3.2.5 Nguyên tắc đảo ngược: 19

3.2.6 Nguyên tắc cầu (tròn) hóa 19

3.2.7 Nguyên tắc giải thiếu hoặc thừa 20

3.2.8 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác 21

3.2.9 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ 22

3.2.10 Nguyên tắc sao chép 23

3.2.11 Nguyên tắc sử dụng các vật liệu nhiều lỗ 23

3.2.12 Nguyên tắc thay đổi màu sắc 23

3.2.13 Nguyên tắc thay đổi các thông số lý hóa của đối tượng 24

3.2.14 Nguyên tắc đồng nhất 25

KẾT LUẬN 26

Sáng tạo là một phần không thể thiếu trong cuộc sống của chúng ta, khôngphải chỉ có những người làm khoa học, nghệ thuật mới phải thường xuyên sángtạo mà tất cả những ngành nghề khác cũng đều cần sự sáng tạo

Nghĩ sáng tạo là nhìn một vấn đề, một câu hỏi… theo những cách khác vớithông thường Tức là nhìn mọi thứ từ các góc độ, tầm nhìn khác nhau, “nhìn” theonhững cách không bị hạn chế bởi thói quen, bởi phong tục, bởi tiêu chuẩn…

Một câu hỏi được đặt ra là liệu sự sáng tạo có một khuôn mẫu hay không?Câu trả lời là có, có những nguyên tắc và quy luật cho sự sáng tạo (40 nguyên lýsáng tạo TRIZ, 07 nguyên lý sáng tạo SCAMPER,… ) Những nguyên tắc này tạonền tảng và định hướng cho tư duy sáng tạo Tuy nhiên, để có thể nghĩ ra một ýtưởng thực sự sáng tạo là một điều không đơn giản và không dễ dàng

Ai trong chúng ta cũng có sự sáng tạo, và chúng ta có thể học để cải thiện

sự sáng tạo Công việc càng khó thì não hoạt động càng tích cực tuy nhiên trướcmột vấn đề khó nếu chúng ta không tỉnh táo thì chúng ta dễ dàng đi lạc đường.Theo nghiên cứu thì đến thiên tài cũng mới sử dụng có 15% hiệu suất não củamình! Cho nên, học nghĩ sáng tạo để “não” đi xa hơn là hoàn toàn có thể Thậtmay mắn vì chúng ta không phải gợi nhớ mọi thứ trong đầu để có thể tư duy mộtcách sáng tạo Tất cả những gì chúng ta phải làm là kết hợp khả năng sáng tạo bẩmsinh trong chúng ta với những nguồn kích thích sáng tạo và những nguyên tắc suynghĩ sáng tạo Kiến thức và những kinh nghiệm của chúng ta sẽ giúp khái quát lênnhững nguồn kết hợp mà từ đó sẽ tạo ra ý tưởng

1.2 Làm gì để nuôi dưỡng tư duy sáng tạo

Bộ não cũng cần tập thể dục mỗi ngày Học tư duy là cách luyện tập trí nãotốt, giúp chúng ta có bộ não khỏe khoắn, minh mẫn để sống, làm việc và học tậphiệu quả hơn Nếu sử dụng bộ não để suy nghĩ thường xuyên và đúng cách, chúng

ta sẽ có một tư duy vượt trội và nâng cao khả năng tập trung Nhưng nếu ít sửdụng, lười vận động trí não thì khả năng suy nghĩ và học tập của chúng ta sẽ giảmsút rõ rệt

Vậy chúng ta làm gì để nuôi dưỡng tư duy sáng tạo ?

 Chọn thời gian phù hợp :đa số người lớn tuổi thường suy nghĩ sáng suốthơn vào buổi sáng Người trẻ minh mẫn hơn vào buổi chiều

 Viết ra những ý tưởng gì chợt đến trong đầu

 Xây dựng kiến thức mới trên nền tảng những gì đã có : như vậy kiến thứcmới không bị rơi rụng và kiến thức cũ không bị lạc hậu

 Luôn luôn thực hành kiến thức

 Kết bạn với những người thông minh : “học Thầy không tày học bạn”

 Học cách tập trung : khi tiếp xúc một kiến thức mới hoặc bắt đầu một côngviệc trí tuệ hãy loại bỏ ra khỏi đầu mọi vấn đề khác không liên quan

 Thử thách bản thân ở những lĩnh vực mới: chúng ta đừng bao giờ ỉ lại vàokinh nghiệm Kinh nghiệm có thể giúp chúng ta trở thành chuyên gia tronglĩnh vực nào đó nhưng cũng có thể khiến chúng ta trở nên cổ hủ lạc hậutrước sự biến đổi của thời cuộc

 Rèn luyện cơ thể để bồi dưỡng tinh thần : một tinh thần minh mẫn chỉ cóđược trong một cơ thể khỏe mạnh Hãy dành một thời gian tối thiểu trongngày cho việc rèn luyện cơ thể, điều này sẽ không vô ích

 Nghỉ ngơi & thư giãn : đừng tiếc thời gian nếu chúng ta muốn nghe mộtbản nhạc yêu thích , xem một bộ phim, đọc một quyển sách hay Nó vừagiúp ta thư giãn, giảm Stress vừa kích thích hình thành mối liên hệ phứchợp giữa các phần của não Khả năng trao đổi thông tin trong não nhờ vậytrở nên hiệu quả hơn và tốc độ tư duy sẽ nhanh hơn

1.3 Những thủ phạm “giết chết” sự sáng tạo

 Mong muốn sự hoàn hảo : hãy làm, hãy hiện thực ý tưởng, đừng nên chỉ đểmọi thứ trong suy nghĩ, cứ làm và sửa đổi dần dần mọi thứ sẽ trở nên tốthơn

 So sánh bản thân với người khác : mỗi người có một tính cách, một hướng

đi riêng, việc so sánh bản thân với người khác ở một chừng mực nhất địnhnào đó thì nó làm động lực cho chúng ta phát triển nhưng so sánh quánhiều dẫn đến đố kỵ thì chỉ khiến ta mất thời gian Thay vào đó hãy cố gắnglàm tốt nhất công việc của mình, học hỏi kinh nghiệm để tìm ra cách làmviệc tốt nhất

 Không tin vào chính mình : đừng để xuống tinh thần, phải luôn biết cách tựđộng viên mình

 Sống không có bất kỳ mục tiêu gì : Nếu sống không có bất kỳ mục tiêu gì,

sẽ không có điều gì thúc đẩy chúng ta tiến tới, bởi vì chúng ta không biếtmình đang đi làm gì, đang đi đến đâu và sống để làm gì Chúng ta cần phảitìm ra nơi mà ta muốn đến và mục tiêu của ta sẽ là cầu nối đến đó

 Làm quá nhiều thứ cùng một lúc

 Không khuyến khích chính mình: Hãy tự thưởng cho mình sau mỗi lần đạtđược một thành tích gì đó nhỏ nhỏ Thay vì đợi chờ một ai đó đến bên vàtặng mình một thứ gọi là hạnh phúc, tại sao mình lại không tự tạo hạnhphúc cho chính mình? Chúng ta có quyền làm mọi thứ để bản thân cảmthấy thoải mái và tràn ngập cảm hứng

1.4 40 nguyên lý sáng tạo triz

40 nguyên lý sáng tạo TRIZ do Genrich Saulovich Altshuller (1926-1998)sáng tạo ra TRIZ là một công cụ xây dựng tư duy định hướng nhằm đi đến lời giảibằng con đường ngắn nhất dựa trên các quy luật phát triển các hệ kỹ thuật và sửdụng chương trình tuần tự các bước, có kết hợp một cách hợp lý 4 yếu tố: tâm lý,logic, kiến thức và trí tưởng tượng

Nhiều người cho rằng sáng tạo mang tính bẩm sinh Nhưng đối với nhữngngười theo thuyết sáng tạo (TRIZ) thì khả năng sáng tạo có thể được học hỏi đượcphần nào một cách rất có qui tắc Tuy nhiên không có công cụ nào là vạn năng TRIZ đề ra 40 nguyên tắc hay thủ thuật Các nguyên tắc hoặc thủ thuật được mô

tả như bảng dưới đây:

Stt Tên nguyên tắc Phiên âm tiếng Anh

9 Gây ứng suất sơ bộ Preliminary anti-action

10 Thực hiện sơ bộ Preliminary action

14 Cầu (tròn) hóa Spheroidality – Curvature

16 Giải “thiếu” hoặc “thừa” Partial or excessive actions

17 Chuyển sang chiều khác Another dimension

18 Sử dụng dao động cơ học Mechanical vibration

19 Tác động theo chu kỳ Periodic action

20 Liên tục tác động có ích Continuity of useful action

22 Biến hại thành lợi “Blessing in disguise” or “Turn Lemons

into Lemonade”

23 Quan hệ phản hồi Feedback

24 Sử dụng trung gian “Intermediary”

27 “Rẻ” thay cho “đắt” Cheap short-living objects

28 Thay thế sơ đồ cơ học Mechanics substitution

29 Sử dụng kết cấu khí, lỏng Pneumatics and hydraulics

30 Sử dụng vỏ dẻo, màng mỏng Flexible shells and thin films

31 Sử dụng vật liệu nhiều lỗ Porous materials

32 Thay đổi màu sắc Color changes

34 Phân hủy hoặc tái sinh Discarding and recovering

35 Thay đổi thông số lý hóa Parameter changes

36 Sử dụng chuyển pha Phase transitions

37 Sử dụng sự nở nhiệt Thermal expansion

38 Sử dụng chất oxy hóa mạnh Strong oxidants

39 Thay đổi độ trơ Inert atmosphere

40 Sử dụng vật liệu tổng hợp Composite materials

90 đã có những bộ phim hoạt hình 3 chiều được sản xuất hoàn toàn bằng máy tính

có cài đặt các tool 3D Cho tới thời điểm hiện nay công nghệ đồ họa 3D đã pháttriển rất mạnh mẽ với siêu phẩm phim “Avatar” được trình chiếu 2009

2.2 Các phần mềm 3D phổ biến và ứng dụng

Hiện nay có nhiều công cụ giúp chúng ta vẽ tạo và diễn hoạt mô hình 3D,

nó được phân thành từng nhóm theo ứng dụng trong thực tế

 Nhóm nghệ thuật ( Phim ảnh, hoạt hình, game, quảng cáo) : Maya, 3DsMax

 Nhóm kiến trúc, kỹ thuật : 3DsMax, Sketup, Revit Architecture, Cad 3D,Lumion 3D, Ecotect Analysis, TwinMotion, Quest3D

 Nhóm thiết kế thời trang : Kaledo 3D trend

Ứng dụng công nghệ đồ họa 3 chiều trong thực tế.

a Công nghệ đồ họa 3D trong thiết kế kiến trúc :

Trong nhiều thập kỷ, để thể hiện bản thiết kế một tòa nhà, các kiến trúc sưchỉ có thể vẽ ra những hình ảnh của công trình đó trên giấy Nhưng ngày nay,mọi việc đều có thể thực hiện trên máy tính, các kiến trúc sư có thể thêm chiềusâu và chuyển động để khách hàng có thể thấy được mọi góc của công trìnhnhư nhìn từ trên cao xuống hay nhìn từ xa đến gần Thêm vào đó, họ còn có thể

dễ dàng nhìn vào cấu trúc bên trong của công trình Nhờ những phần mềmdựng mẫu 3D, khách hàng có thể biết chính xác dự án họ đang thực hiện sẽnhư thế nào khi đươc thi công trên thực tế Hình ảnh của công trình sẽ trông

thế nào ở mỗi thời điểm khác nhau trong ngày Sau đây là một số minh họaphối cảnh của các công trình

Phối cảnh nhìn từ bên ngoài

Phối cảnh trên khu đất dân cư hiện hữu

Phối cảnh cấu trúc bên trong căn hộ

nghĩa là người dùng có thể dựa trên mô hình 3D có sẵn để tùy ý phónglớn, thu nhỏ và quan sát cặn kẽ mọi góc độ, từ đó nắm được chức năngcủa các hệ thống khác nhau của cơ thể "Người kỹ thuật số" được tảimiễn phí tại địa chỉ https://www.biodigitalhuman.com/.

 Công nghệ in 3D trong y tế: tạo ra các bộ phận của cơ thể người để thaythế trong quá trình điều trị cho bệnh nhân Các bộ phận nhân tạo nàyđược in bằng những chât liệu khác nhau ( nhựa dẻo chịu nhiệt, silicon,

…) Dựa vào công nghệ in 3D đã sản xuất ra hộp sọ, da, mắt, mũi, mạchmáu,… toàn là nhân tạo

c Công nghệ 3D trong giáo dục:

 Ứng dụng các chương trình công nghệ đồ họa 3D ( Max, C4D, Maya,Illutrator, Flash, QT, C# ) thiết kế các sản phẩm, phần mềm phục vụmôn học Giáo dục quốc phòng an ninh

 Ứng dụng các phần mềm đồ họa 3D để tạo thực tế ảo (Virtual Reality –VR) làm tăng hiệu quả bài giảng và quan trọng là tạo được sự mới lạkích thích, thu hút người học

d Công nghệ 3D trong quân sự

 Công nghệ 3D đóng một vai trò quan trọng trong ngành công nghiệpquốc phòng và thúc đẩy sự phát triển ngành công nghiệp này Mà cụ thể

thì công nghệ này có thể giúp thiết kế vũ khí và trang bị cần dùng choquân đội.

 Chẳng hạn như hiện nay mỗi khi cần thêm đạn dược và những thiết bịkhác các chiến hạm đều phải ghé bến cảng Nhưng với các máy in bachiều 3D, giới quân sự hi vọng sẽ có thể loại bỏ trung gian và “in” ngaytrên tàu những thứ cần thiết trên đây

 Trong tương lai gần, nhờ kỹ thuật in 3 chiều, người ta sẽ sản xuất đượchầu hết các phụ tùng và vật dụng sinh hoạt trên các hạm tàu Còn trongtương lai xa hơn, các máy in 3D khổng lồ sẽ in các các tàu ngầm và tàunổi sẵn sàng ra khơi

e Công nghệ 3D trong điện ảnh nghệ thuật:

 Kỹ thuật 3D mà người ta vẫn sử dụng một cách phổ biến hiện naythường đi liền với khái niệm “đồ họa 3D” - tức là những hình ảnh đượcdựng nên một cách sống động như thật với sự trợ giúp của các phầnmềm đồ họa vi tính Kỹ thuật này lần đầu tiên được biết đến trên mànảnh vào năm 1995 với bộ phim hoạt hình nổi tiếng Toy Story (Câuchuyện đồ chơi) của hãng Walt Disney Bộ phim này đã mở ra một thời

kì mới cho thể loại phim hoạt hình không chỉ với những hình ảnh đẹphơn, sinh động hơn, “ăn đứt” khi so sánh với các bộ phim hoạt hình 2Dtruyền thống, mà còn dần làm xoá nhoà đi khoảng cách giữa những hìnhảnh “thật” và “giả” trên phim Có thể kể đến một số bộ phim nổi bật chothể loại 3D này như Shrek, Finding Nemo, The Incredibles, Happy Feet,Surf's Up, Wall-E, Up,

 Bạn có thể thấy rõ ràng sự phát triển của 3D modeling trong ngành giảitrí Rất nhiều các bộ phim của Hollywood sử dụng 3D modeling.Việc dựng mẫu 3D đã tạo ra những hiệu ứng đặc biệt, không chỉ tạo racác khung cảnh, môi trường không có thực hay các hiện tượng siêunhiên mà còn hình thành nên những chi tiết mà bạn chẳng hề nhận rarằng chúng là sản phẩm nhân tạo.Người nghệ sĩ đồ họa 3D sử dụng

Computer Graphic Imaging (CGI) hay còn gọi là hình ảnh đồ họa máytính để thực hiện nhiều thao tác, góp phần không nhỏ xây dựng nênnhững thước phim ấn tượng mà bạn thường thấy trong các clip ca nhạc,phim điện ảnh…

Chương 3:

ÁP DỤNG MỘT SỐ NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO TRIZ

TRONG PHẦN MỀM AUTODESK MAYA

3.1 Giao diện Autodesk Maya 2014

Giao diện người sử dụng của Maya 2014 bao gồm một số công cụ, cáctrình chỉnh sửa và các nút điều khiển Chúng ta có thể truy nhập bằng trìnhđơn chính hoặc sử dụng các trình đơn đánh dấu cảm nhận cảnh quan , cóthể dùng các ngăn kệ (shelves) để lưu trữ các biểu tượng quan trọng hoặccác phím nóng

Gồm 4 khung nhìn (Top, Front, Side, Persp)

3.2 Áp dụng một số nguyên lý sáng tạo Triz

3.2.1 Nguyên tắc phân nhỏ, tách khỏi :

 Chia đối tượng thành các phần độc lập

 Làm đối tượng trở nên tháo lắp được

 Tăng mức độ phân nhỏ của đối tượng