NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRIZ TRONG CÁC KỸ THUẬT TỐI ƯU HÓA HIỆU NĂNG WEB

Hiện nay, ứng dụng web đã có mặt ở khắp các lĩnh vực như kinh tế, xã hội, giáo dục, y tế… thông qua các công cụ tìm kiếm, mạng xã hội, thương mại điện tử, các trang tin tức … Trong lĩnh

M c l c ục lục ục lục

1 Tổng quan 3

2 Mục đích của đề tài 3

3 Cơ sở lý thuyết 4

3.1 TRIZ 4

3.2 Bốn mươi nguyên tắc sáng tạo 4

3.2.1 Nguyên tắc phân nhỏ 4

3.2.2 Nguyên tắc “tách riêng” 4

3.2.3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ 4

3.2.4 Nguyên tắc phản đối xứng 4

3.2.5 Nguyên tắc kết hợp 5

3.2.6 Nguyên tắc vạn năng 5

3.2.7 Nguyên tắc chứa trong 5

3.2.8 Nguyên tắc phản trọng lượng 5

3.2.9 Nguyên tắc gây ứng xuất sơ bộ 5

3.2.10 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ 5

3.2.11 Nguyên tắc dự phòng 5

3.2.12 Nguyên tắc đẳng thế 6

3.2.13 Nguyên tắc đảo ngược 6

3.2.14 Nguyên tắc cầu (tròn) hóa 6

3.2.15 Nguyên tắc năng động 6

3.2.16 Nguyên tắc tác động bộ phận và dư thừa 6

3.2.17 Nguyên tắc bộ xung chiều khác 6

3.2.18 Nguyên tắc sự dao động cơ học 7

3.2.19 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ 7

3.2.20 Nguyên tắc tác động hữu hiệu 7

3.2.21 Nguyên tắc vượt nhanh 7

3.2.22 Nguyên tắc chuyển hại thành lợi 7

3.2.23 Nguyên tắc quan hệ phản hồi 7

3.2.24 Nguyên tắc sử dụng trung gian 8

3.2.25 Nguyên tắc tự phục vụ 8

3.2.26 Nguyên tắc sao chép 8

3.2.27 Nguyên tắc rẽ thay cho đắt 8

3.2.28 Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học 8

3.2.29 Nguyên tắc sử dụng các kết cấu thủy và khí 8

3.2.30 Nguyên tắc sử dụng bao mềm dẻo và mềm mỏng 8

3.2.31 Nguyên tắc sử dụng vật liệu nhiều lỗ 9

3.2.32 Nguyên tắc đổi màu 9

3.2.33 Nguyên tắc đồng nhất 9

3.2.34 Nguyên tắc loại bỏ và tái sinh từng phần 9

3.2.35 Nguyên tắc đổi các thông số hóa lý của đối tượng 9

3.2.36 Nguyên tắc sử dụng chuyển pha 9

3.2.37 Nguyên tắc sử dụng nở nhiệt 10

3.2.38 Nguyên tắc sử dụng các chất Oxy hóa 10

3.2.39 Nguyên tắc sử dụng môi trường trơ 10

3.2.40 Nguyên tắc sử dụng vật liệu tổng hợp 10

4 Một số nguyên tắc sáng tạo trong các kỹ thuật tối ưu hóa hiệu năng web 10

4.1 Nguyên tắc phân nhỏ 10

4.2 Nguyên tắc tách riêng 10

4.3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ 11

4.4 Nguyên tắc kết hợp 12

4.5 Nguyên tắc vạn năng 13

4.6 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ 13

4.7 Nguyên tắc dự phòng 14

4.8 Nguyên tắc năng động 15

4.9 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ 16

4.10 Nguyên tắc quan hệ phản hồi 16

4.11 Nguyên tắc sử dụng trung gian 17

5 Kết luận 18

6 Tài liệu tham khảo 19

1 Tổng quan

Trong hơn 20 năm qua, Công nghệ web, với sự phát triển vượt bậc, đã được xem như một cuộc cách mạng trong lĩnh vực công nghệ Việc sử dụng các dịch vụ của Google , facebook, youtube đã hoàn toàn trở thành thói quen hàng ngày của hầu hết mọi người trên thế giới Nhưng đó chỉ là những cái tên nổi bật nhất trong kho ứng dụng khổng lồ mà công nghệ web đã mang lại cho chúng ta Hiện nay, ứng dụng web đã có mặt ở khắp các lĩnh vực như kinh tế, xã hội, giáo dục, y tế… thông qua các công cụ tìm kiếm, mạng xã hội, thương mại điện tử, các trang tin tức …

Trong lĩnh vực công nghệ thông tin đã chứng kiến sự ra đời của web 1.0, web 2.0 cùng với sự hình thành và phát triển của hàng loạt công nghệ, kỹ thuật cung cấp cho người phát triển như: các công nghệ hướng client như HTML, CSS, Javascript; các công nghệ hướng server như Java, PHP, ASP, ASP.NET, Rub on Rails … Bên cạnh đó các trình duyệt không ngừng nâng cấp phiên bản, các plug-in, add-on để hỗ trợ những tiện ích cho người dùng, Hiện nay, hầu hết các phiên bản mới nhất của các trình duyệt đều hỗ trợ HTML5, CSS3 những công nghệ này được xem là bước tiến đáng kể trong công nghệ web

Để có được những thành tựu trong công nghệ web như hiện nay sáng tạo là một việc

không thể thiếu trong quá trình hình thành và phát triển Đã có nhiều nghiên cứu để tìm ra

các mô thức chung của sáng tạo như phương pháp SCAMPER, phương pháp TRIZ, phương pháp KAIZEN Trong khuôn khổ bài viết này sẽ áp dụng phương pháp sáng tạo

TRIZ vào việc phân tích các kỹ thuật tối ưu hóa hiệu năng web dưới góc nhìn của các nguyên lý sáng tạo TRIZ

Cùng với sự phát triển đó là nhu cầu sử dụng internet không ngừng tăng Các ứng dụng web hướng tới nhiều người dùng như mạng xã hội, các trang bán hàng online… đã

và đang đối mặt với bài toán về việc số lượng lớn người dùng truy cập Để giải quyết bài toán này, đề tài sẽ phân tích các kỹ thuật tối ưu hóa web hiện đang sử dụng bằng các nguyên lý sáng tạo TRIZ Qua đó việc phân tích này, sẽ cho thấy một cái nhìn đầy đủ hơn

về việc ứng dụng các nguyên lý sáng tạo vào một bài toán tin học cụ thể, đồng thời tạo cơ

sở về mặt ý tưởng cho việc giải quyết các bài toán tin học tương tự

3 Cơ sở lý thuyết

3.1 TRIZ

TRIZ được phát triển từ Lý thuyết giải các bài toán sáng chế (viết tắt theo tiếng Nga) của tác giả Genrick Saulovic Altshuller (1926-1998) Lý thuyết này được xây dựng như là một khoa học chính xác, có lĩnh vực nghiên cứu riêng, các phương pháp riêng, ngôn ngữ riêng TRIZ không phải là lời giải cho những bài toán hóc búa hay một dạng toán học cao cấp, mà cung cấp cho tất cả mọi người những phương pháp, kỹ thuật để hướng đến giải quyết những vấn đề trong thực tế

Phần sau đây chúng ta sẽ sơ lược qua nội dung của bốn mươi nguyên tắc sáng tạo trong TRIZ Sau đó chúng ta sẽ áp dụng một số phương pháp sáng tạo TRIZ vào việc phân tích các kỹ thuật tối ưu hóa hiệu năng web

3.2 Bốn mươi nguyên tắc sáng tạo

3.2.1 Nguyên tắc phân nhỏ

 Chia các đối tượng thành các phần độc lập

 Làm đối tượng thành các thành phần tháo ráp

 Tăng mức độ phân nhỏ của đối tượng

1.

3.2.2 Nguyên tắc “tách riêng”

 Tách phần gây “phiền phức” (tính chất “phiền phức”) hay ngược lại, tách phần duy nhất “cần thiết” (tính chất “cần thiết”) ra khỏi đối tượng

3.2.3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ

 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 những chức năng khác nhau

 Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất đối với công việc

3.2.4 Nguyên tắc phản đối xứng

 Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng (nói chung, làm giảm bậc đối xứng)

3.2.5 Nguyên tắc kết hợp

 Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dành cho các đối tượng kế cận

 Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận

3.2.6 Nguyên tắc vạn năng

 Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó là không cần sự tham gia của đối tượng khác

3.2.7 Nguyên tắc chứa trong

 Một đối tượng được đặt bên trong đối tượng khác và bản thân nó lại có thể chứa đối tượng thứ ba…

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

3.2.8 Nguyên tắc phản trọng lượng

 Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng cách gắn nó với đối tượng khác, có trọng lực nâng

 Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng tương tác với mội trường như sử dụng các lực thủy động, khí động …

3.2.2.

3.2.9 Nguyên tắc gây ứng xuất sơ bộ

 Gây ứng suất trước đối 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)

3.2.10 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ

 Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần đối với đối tượng

 Cấn sắp xếp đối tượng trước, sao cho chúng có thể hoạt động từ vị trí thuận lợi nhất, không mất thời gian dịch chuyển

3.2.11 Nguyên tắc dự phòng

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

3.2.12 Nguyên tắc đẳng thế

 Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng

3.2.13 Nguyên tắc đảo ngược

 Thay vì hành động theo nhu cầu của bài toán, hành động ngược lại (ví dụ không làm nóng mà làm lạnh đối tượng)

 Làm phần chuyển động của đối tượng (hay mội trường bên ngoài) thành đứng yên và ngược lại phần đứng yên thành chuyển động

 Lật ngược đối tượng

3.2.14 Nguyên tắc cầu (tròn) hóa

 Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong, mặt phẳng thành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu

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

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

3.2.15 Nguyên tắc năng động

 Cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho chúng tối ưu trên từng giai đoạn công việc

 Phân chia đối tượng thành từng phần có khả năng dịch chuyển đối với nhau 1.

3.2.16 Nguyên tắc tác động bộ phận và dư thừa

 Nếu như khó nhận 100% hiệu quả cần thiết, nên nhận ít hơn hay nhiều hơn

“một chút” Lúc đó bài toán có thể trở nên đơn giản hơn

1.

3.2.17 Nguyên tắc bộ xung chiều khác

 Những khó khăn do chuyển động (hay sắp xếp) đối tượng theo đường (một chiều) sẽ được khắc phục nếu cho đối tượng có khả năng di chuyển trên mặt

phẳng (hai chiều), tương tự những bài toán liên quan đến những chuyển động (hay sắp xếp) các đối tượng trên mặt phẳng sẽ đơn giản hóa khi chuyển sang không gian (ba chiều)

 Chuyển các đối tượng có kết cấu một tầng thành đa tầng

 Đặt đối tượng nằm nghiêng

 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 cho trước

1.

3.2.18 Nguyên tắc sự dao động cơ học

 Làm cho đối tượng giao động

 Nếu đã có giao động tăng tần suất giao động

 Sử dụng tần số cộng hưởng

 Thay vì sử dụng các bộ phận rung cơ học, dùng các bộ rung áp điện

 Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ

3.2.19 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ

 Chuyển tác động liên tục thành tác động chu kỳ (xung)

 Nếu đã có tác động chu kỳ, hãy thay đổi chu kỳ

 Sử dụng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác

3.2.20 Nguyên tắc tác động hữu hiệu

 Thực hiện công việc một cách liên tục (tất cả các phần của đối tượng cần luôn làm việc ở chế độ đủ tải)

 Khắc phục vận hành không tải và trung gian

 Chuyển chuyển động tịnh tiến sang chuyển động quay

3.2.21 Nguyên tắc vượt nhanh

 Vượt qua những giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn

 Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết

3.2.22 Nguyên tắc chuyển hại thành lợi

 Sử dụng các tác nhân có hại (ví 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 với tác nhân có hại khác

 Tăng cường tác nhân có hại đến khi nó không còn có hại nữa

3.2.23 Nguyên tắc quan hệ phản hồi

 Thiết lập quan hệ phản hồi

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

3.2.24 Nguyên tắc sử dụng trung gian

 Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp

3.2.25 Nguyên tắc tự phục vụ

 Đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa

 Sử dụng phế liệu, chất thảI, năng lượng dư

3.2.26 Nguyên tắc sao chép

 Thay vì sử dụng cái không được phép, phức tạp đắt tiền, không tiện lợi dễ vỡ,

sử dụng bản sao

 Thay thế đối tượng hay hệ các đối tượng bằng các bản sao quang học (ảnh, hình vẽ) với các tỉ lệ cần thiết

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

3.2.27 Nguyên tắc rẽ thay cho đắt

 Thay thế đối tượng đắt tiền bằng bộ các đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn

3.2.28 Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học

 Thay thế sơ đồ cơ học bằng điện, quang, nhiệt, âm hoặc mùi vị

 Sử dụng điện trường, từ trường và điện từ trường trong tương tác đối với đối tượng

 Chuyển các trường đứng yên sang chuyển động, các trường cố định sang thay đổi theo thời gian, các trường đồng nhất sang có cấu trúc nhất định

 Sử dụng các trường kết hợp với các hạt sắt từ.

3.2.29 Nguyên tắc sử dụng các kết cấu thủy và khí

 Thay cho các phần đối tượng ở thể rắn, sử dụng các chất khí và lỏng: nạp khí, nạp chất lỏng, đệm không khí, thủy tĩnh, thủy phản lực

3.2.30 Nguyên tắc sử dụng bao mềm dẻo và mềm mỏng

 Sử dụng các vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối

 Cách ly đối tượng với môi trường ngoài bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng mỏng

3.2.31 Nguyên tắc sử dụng vật liệu nhiều lỗ

 Làm cho đối tượng có nhiều lỗ hoặc sử dụng thêm những chi tiết nhiều lỗ (miếng đệm, tấm phủ …)

 Nếu đối tượng đã có nhiều lỗ, sơ bộ tẩm nó bằng chất nào

3.2.32 Nguyên tắc đổi màu

 Thay đổi màu sắc của đối tượng hay mội trường bên ngoài

 Thay đổi độ trong suốt của đối tượng hay môi trường bên ngoài

 Để có thể quan sát được những đối tượng hay những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, huỳnh quang

 Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu

 Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp

3.2.33 Nguyên tắc đồng nhất

 Những đối tượng, tương tác với các đối tượng cho trước, phải được làm từ cùng vật liệu (hoặc từ vật liệu gần về các tính chất) với các vật liệu để tạo đối tượng cho trước

3.2.34 Nguyên tắc loại bỏ và tái sinh từng phần

 Phần đối tượng đã hoàn thành nhiệm vụ hoặc trở nên không cần thiết phải tự phân hủy (hoà tan,bay hơi…)

 Các phần mất mát của đối tượng phải được phục hồi trực tiếp trong quá trình làm việc

3.2.35 Nguyên tắc đổi các thông số hóa lý của đối tượng

 Thay đổi trạng thái của đối tượng

 Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc

 Thay đổi độ dẻo

 Thay đổi nhiệt độ, thể tích

3.2.36 Nguyên tắc sử dụng chuyển pha

 Sử dụng các hiện tượng, nảy sinh trong các quá trình chuyển pha như thay đổi thể tích, tỏa hay hấp thu nhiệt lượng …

3.2.37 Nguyên tắc sử dụng nở nhiệt

 Sử dụng sự nở hay co nhiệt của các vật liệu

 Nếu đã sử dụng nở nhiệt, sử dụng vài vật liệu có các hệ số nở nhiệt khác nhau

3.2.38 Nguyên tắc sử dụng các chất Oxy hóa

 Thay không khí thường bằng không khí giàu Oxy

 Thay không khí giàu Oxy bằng chính Oxy

 Dùng các bức xạ ion hóa tác động lên không khí hoặc oxy

 Thay oxy giàu Ôzôn (hoặc ôxy bị ion hoá) bằng chính ôzôn

3.2.39 Nguyên tắc sử dụng môi trường trơ

 Thay môi trường thông thường bằng môi trường trung hòa

 Dưa thêm vào đối tượng các phần, các chất phụ gia trung hòa…

 Thực hiện quá trình trong chân không

3.2.40 Nguyên tắc sử dụng vật liệu tổng hợp

 Chuyển từ các vật liệu đồng nhất sang sử dụng các vật liệu hợp thành (composite) Hay nói chung, sử dụng các loại vật liệu mới

4.1 Nguyên tắc phân nhỏ

Các web framework theo mô hình MVC hầu hết cấu cấp cho người phát triển các cơ chế như: partial view, partial action Mục đích của các cơ chế này giúp chúng ta phân nhỏ các view, các action nhằm tăng tính sử dụng lại Ví dụ như một màn hình cần hiển thị các thông tin về breadcrumb, thông tin user đã đăng nhập, thanh menu … người phát triển

thường phân thành các partial view, partial action cho việc hiển thị Đồng thời các

framework như ASP.NET MVC, JSP, Rails, Zend framework … cũng cung cấp kỹ thuật cache cho các partial view, partial action, việc này giúp lưu lại kết quả vào bộ nhớ hoặc tập tin ở server cho việc lấy kết quả những lần sau nhanh hơn

Việc sử dụng linh hoạt các kỹ thuật cache cho partial view hay partial action, giúp người phát triển nâng cao hiệu năng web và tính sử dụng lại, tính tháo ráp trong quá trình phát triển dự án web

4.2 Nguyên tắc tách riêng

Một dạng web phát triển nhanh chóng gần đây là Single Page Application Các trang web loại này sẽ chỉ tải trang lần đầu tiên khi người dùng nhập địa chỉ web, sau đó các đường liên kết tới các trang khác bên trong các website này sẽ sử dụng kỹ thuật AJAX (kỹ thuật giúp tải 1 phần trang web hay dữ liệu thay vì tải lại toàn bộ trang) và cơ chế pushstate (hỗ trợ từ các phiên bản gần đây của các trình duyệt, để thay đổi đường dẫn địa chỉ web trên thanh address của browser nhưng thực chất không tải lại toàn bộ trang) Việc phát triển trang web theo kỹ thuật này giúp cho ứng dụng chỉ tải trang 1 lần, và các lần sau chỉ tải những thành phần thật sự cần thiết thay vì phải tải lại toàn bộ trang Như vậy kỹ thuật này đã giúp chúng ta loại bỏ các thành phần ‘không cần thiết’ (vì các thành phần này đã được tải trước đó và chúng sẽ được sử dụng lại cho các lần tải sau) và tăng tốc độ hiển thị của web

4.3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ

Cải tiến tốc độ truy vấn cơ sở dữ liệu là một trong những kỹ thuật quan trọng để tối

ưu hóa hiệu năng web Đối với các ứng dụng đơn giản không có nhiều thao tác cập nhật

dữ liệu thường xuyên, việc truy vấn cơ sở dữ liệu không chiếm nhiều chi phí Nhưng nếu xét những ứng dụng cập nhật hàng giờ, hàng phút, ví dụ như các hệ thống bệnh viện, các trang web giao dịch điện tử … chi phí cho việc cơ sở dữ liệu vừa phục vụ truy vấn, vừa thêm, cập nhật dữ liệu sẽ rất cao Để khắc phục hạn chế này chúng ta sẽ chia 1 cơ sở dữ liệu ra làm 2 dạng: master database và các slave database

 Các master database sẽ chịu trách nhiệm truy vấn dữ liệu như các câu lệnh SELECT)

 Các slave database sẽ chịu trách nhiệm thao tác dữ liệu như các câu lệnh INSERT, UPDATE