Đại học Công Nghệ Thông Tin Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học Phân tích các nguyên tắc sáng tạo qua quá trình phát triển của Web Giáo viên hướng dẫn: GS.TSKH. Hoàng Kiếm Học viên Lương Chấn Viễn MSHV CH1101155 Niên khóa K6-2011 TP. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2012 Mục lục Khái niệm về Nghiên cứu khoa học Khoa học Nghiên cứu khoa học Phân loại theo chức năng nghiên cứu Triz 40 nguyên tắc (thủ thuật trong sáng tạo) Nguyên tắc phân nhỏ Nguyên tắc tách khỏi Nguyên tắc phẩm chất cục bộ Nguyên tắc phản đối xứng Nguyên tắc kết hợp Nguyên tắc vạn năng Nguyên tắc chứa trong Nguyên tắc phản trọng lượng Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ Nguyên tắc thực hiện sơ bộ Nguyên tắc dự phòng Nguyên tắc đẳng thế Nguyên tắc đảo ngược Nguyên tắc cầu (tròn) hoá Nguyên tắc linh động Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa” Nguyên tắc chuyển sang chiều khác Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học Nguyên tắc tác động theo chu kỳ Nguyên tắc liên tục tác động có ích Nguyên tắc “vượt nhanh” Nguyên tắc biến hại thành lợi Nguyên tắc quan hệ phản hồi Nguyên tắc sử dụng trung gian Nguyên tắc tự phục vụ Nguyên tắc sao chép (copy) Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt” Thay thế sơ đồ cơ học Sử dụng các kết cấu khí và lỏng Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ Nguyên tắc thay đổi màu sắc Nguyên tắc đồng nhất Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần Thay đổi các thông số hoá lý của đối tượng Sử dụng chuyển pha Sử dụng sự nở nhiệt Sử dụng các chất oxy hoá mạnh Thay đổi độ trơ Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite) Sự phát triển của Web Web sơ khai Server side Web Engine CSS Javascript - DHTML Web Web application Tương lai của web Tóm tắt các nguyên tắc được sử dụng quá trình phát triển Web Nguyên tắc phân nhỏ Nguyên tắc tách khỏi Nguyên tắc thực hiện sơ bộ Nguyên tắc tự phục vụ Kết luận Tài liệu tham khảo Lời mở đầu Sự phát triển của khoa học và công nghệ thể hiện sự phát triển của một quốc gia. Một đất nước phát triển không phài là một nước giàu tài nguyên khoáng sản, mà là nơi có trình độ khoa học kỹ thuật cao. Vì thế người nghiên cứu phái biết và nắm rõ những nguyên tắc và phương pháp làm khoa học và vận dụng trong thực tiễn của mình. Tin học là công cụ hỗ trợ mạnh mẽ cho công việc của con người. Tin học phát triển giúp cho con người có thể giải quyết vấn đề một cách hiệu quả, dễ dàng và tiết kiệm. Hiện nay, Tin học có thể được coi là ngành khoa học có tốc độ phát triển cao. Vì thế đòi hỏi các nhà nghiên cứu phát triển phải không ngừng lao động để đưa ra kết quả theo kịp quá trình phát triển và nhu cầu ngày càng cao của con người. Chuyên đề “Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học” là nguồn kinh nghiệm được đúc kết, tích lũy của các quá trình nghiên cứu từ trước đến nay. Là công cụ định hướng cho ta cách thức giải quyết vấn đề để đạt được mục tiêu kỳ vọng. Bài tiểu luận này sẽ trình bày tóm lượt các nguyên tắc sáng tạo và những ứng dụng của nó trong lĩnh vực tin học. tiếp theo là phần phân tích quá trình phát triển của mạng máy tính hay cụ thể là các ứng dụng web (đang là một xu hướng thịnh hành của thời đại). Bài tiểu luận thể hiện kiến thức của em đã đạt được qua môn học này. Qua đó, em cũng xin được gửi lời cám ơn đến thầy Hoàng Kiếm. Những bài giảng của thầy đã giúp em có được nền tảng kiến thức về các phương pháp nghiên cứu khoa học. Khái niệm về Nghiên cứu khoa học Khoa học Khoa học là quá trình nghiên cứu nhằm khám phá ra những kiến thức mới, học thuyết mới,… về tự nhiên và xã hội. Những kiến thức hay học thuyết mới này, tốt hơn, có thể thay thế dần những cái cũ, không còn phù hợp. Ví dụ: Quan niệm thực vật là vật thể không có cảm giác được thay thế bằng quan niệm thực vật có cảm nhận. Như vậy, khoa học bao gồm một hệ thống tri thức về qui luật của vật chất và sự vận động của vật chất, những qui luật của tự nhiên, xã hội, và tư duy. Hệ thống tri thức này hình thành trong lịch sử và không ngừng phát triển trên cơ sở thực tiễn xã hội. Phân biệt ra hai hệ thống tri thức: tri thức kinh nghiệm và tri thức khoa học. Nghiên cứu khoa học Nghiên cứu khoa học là một họat động tìm kiếm, xem xét, điều tra, hoặc thử nghiệm. Dựa trên những số liệu, tài liệu, kiến thức,… đạt được từ các thí nghiệm NCKH để phát hiện ra những cái mới về bản chất sự vật, về thế giới tự nhiên và xã hội, và để sáng tạo phương pháp và phương tiện kỹ thuật mới cao hơn, giá trị hơn. Con người muốn làm NCKH phải có kiến thức nhất định về lĩnh vực nghiên cứu và cái chính là phải rèn luyện cách làm việc tự lực, có phương pháp từ lúc ngồi trên ghế nhà trường. Phân loại theo chức năng nghiên cứu Nghiên cứu mô tả là những nghiên cứu nhằm đưa ra một hệ thống tri thức về nhân dạng sư vật, giúp con người phân biệt được sự khác nhau, về bản chất giữa sự vật này với sự vật khác. Nội dung mô tả có thể bao gồm mô tả hình thái, động thái, tương tác; mô tả định tính tức là các đặc trưng về chất của sự vật; mô tả định lượng nhằm chỉ rõ các đặc trưng về lượng của sự vật. Nghiên cứu giải thích là những nghiên cứu nhằm làm rõ nguyên nhân dẫn đến sự hình thành và quy luật chi phối quá trình vận động của sự vật. Nội dung của giải thích có thể bao gồm giải thích nguồn gốc; động thái; cấu trúc; tương tác; hậu quả; quy luật chung chi phối quá trình vận động của sự vật. Nghiên cứu dự báo là những nhiên cứu nhằm nhận dạng trạng thái của sự vật trong tương lai. Mọi dự báo đều phải chấp nhận những sai lệch, kể cả trong nghiên cứu tự nhiên và xã hội. Sự sai lệch trong kết quả dự báo có thể do nhiều nguyên nhân : sai lêch khách quan trong kết quả quan sát: sai lệch do những luận cứ bị biến dạng trong sự tác động của các sự khác; mội trường cũng luôn có thể biến động, … Nghiên cứu sáng tạo là nghiên cứu nhằm làm ra một sự vật mới chưa từng tồn tại. Khoa học không bao giờ dừng lại ở mô tả và dự báo mà luôn hướng vào sự sáng tạo các giải pháp cải tạo thế giới. TRIZ TRIZ - Lý thuyết giải các bài toán sáng chế, là phương pháp tạo ra những ý tưởng sáng tạo từ kết quả điều tra một số lượng lớn các bằng sáng chế. TRIZ đơn giản chỉ là chuỗi những thủ thuật sáng tạo giúp bạn nhìn thấy vấn đề từ nhiều góc độ khác nhau, giúp bạn hiểu thấu đáo vấn đề thực sự là gì, và nhìn ra các giải pháp có thể. TRIZ có nhiều cấp bậc thực hiện, từ việc sử dụng các công cụ của nó một cách riêng lẻ để có được những lời giải tốt, đến việc làm việc một cách hệ thống nhờ chuổi các kỹ thuật sáng tạo và tìm ra đáp án tốt nhất cho vấn đề. 40 nguyên tắc (thủ thuật trong sáng tạo) Nguyên tắc phân nhỏ Nội dung Chia đối tượng thành các phần độc lập. Làm đối tượng trở nên tháo lắp được. Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng. Ứng dụng Áp dụng hầu như ở mọi mặt trong tin học, từ lập trình (lập trình thủ tục) cho đến việc xây dựng một hệ thống lớn. Nhờ vào đó, công việc thực hiện dễ dàng hơn, thuận tiện hơn. Và việc tái sử dụng các module giúp linh hoạt hơn trong việc hơn trong việc thiết kế cũng như sửa chữa, nâng cấp. Nguyên tắc tách khỏi Nội dung 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. Ứng dụng Được ứng dụng song song với nguyên tắc phân nhỏ, nguyên tắc tách khỏi giúp cho việc thiết kế xây dựng hệ thống đơn giản hơn nhiều. Các thành phần được tách riêng,được xây dựng trên các ngôn ngữ khác nhau. Sau đó được kết hợp lại thành một ngôn ngữ hoàn chỉnh. Người ta thường tách các server (nơi có lượng dữ liệu vào ra lớn) thành một mạng riêng lẻ so với mạng của các user bình thường khác. Các hệ thống quan trong được tách ra và đặt sau Firewall để bảo vệ dữ liệu. Máy laptop có phần sạc được tách riêng ra ngoài so với máy, làm tính di động của máy cao hơn, trong khi các máy để bàn, tivi thì bộ nguồn nằm bên trong thân máy. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ Nội dung 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 các chức năng khác nhau. Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất đối với công việc. Ứng dụng Trong một hệ thống thường ta tách phần nhân với phần giao diện ra. Nhờ đó ta đạt được hiệu suất thực thi cao từ phần nhân. Nguyên tắc phản đối xứng Nội dung Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng (nói chung giãm bật đối xứng). Ứng dụng Trong thiết kế con chuột cho máy tính, ban đầu con chuột có hình dạng đối xứng. Nhưng sau này người ta thiết kế con chuột với đường cong một bên, thuận tiên cho tay thuận của người sử dụng. Không những thế, những thế hệ chuột đời mới, người ta còn thêm nút sử dụng vào phần hông bên ngón cái (nhưng phần hông bên ngón áp út và ngón út thì không), giúp người sử dụng linh hoạt hơn trong việc điều khiển chuột. Cũng như thế, khi ban đầu, bộ phận cảm ứng chuyển động thường được thiết kế ở ngay giữa con chuột, nhưng do hoạt động của cánh tay cố định tai cổ tay và vươn dài tại các ngón tay người ta thiết kế bộ phận cảm ứng lệch một chút để tầm hoạt động của chuột rộng hơn. Tương tự như thế, thiết kế bàn phím, ban đầu các phím được sắp xếp theo hàng thẳng (hình trái), hhưng sau này, ta thiết kế lại hơi cong sao cho phù hợp với tay người sử dụnh. Trong bàn phím laptop, với thiết kế cong như vậy, không những giúp người dùng thuận tiện trong việc đánh máy, mà còn giúp người dùng đở phiền phức hơn với touchpad. Vì với thiết kế bàn phím cong ra ngoài thì khi đán 2 lòng tay người dùng sẽ cách xa hơn và “khó” đụng chạm vào touchpad hơn. Nguyên tắc kết hợp Nội dung Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạt động kế cận. Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận. Ứng dụng Trong tính toán, ta kết hợp rất nhiều máy tính để xử lý chung một vấn đề lớn hiện đang là một lĩnh vực rất được quan tâm: Grid computing. Kết hợp dịch vụ truyền thoại với Internet ta có VoIP. Nguyên tắc vạn năng Nội dung Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham gia của các đối tượng khác. Ứng dụng Các smart-phone hiện nay đang rất được quan tâm do tính tiện dụng của nó. iPhone chính là một trong số các điện thoại tiêu biểu như vậy. Kết hợp điện thoại với máy chụp hình, nhờ đó ta sẽ không bỏ lỡ dịp để chụp những bức hình đẹp có thể xuất hiện bất cứ lúc nào. Và ngay tức khắc, ta có thể chia sẽ lên mạng mà không cần dây nối, máy tình rườm rà. Không những thế, smart-phone có thể đóng vai trò một tờ báo, một máy nghe nhạc, một máy trò chơi điện tử cầm tay, một trợ lý nhắc nhở ta. Hiện nay trên thị trường có bán các router-wifi có chức năng như một router, vừa có khả năng phát wifi. Các tivi thế hệ mới như GoogleTV cho phép ta có thể xem Tivi chất lượng cao mà còn có thể lướt các trang web như Youtube, Netflix… Nguyên tắc chứa trong Nội dung 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. Ứng dụng Được thể hiện trong môt nguyên lý của lập trình hướng đối tượng: Encapsulation. Bên trong mỗi đối tượng chứa dữ liệu thể hiện tình trạng hay thuộc tính của nó. Mỗi đối tượng được trang bị những hành vi hay phương thức để thực hiện một số nhiệm vụ nhất định, nhằm thông báo hay làm thay đổi thuộc tính của chính nó. Đối tượng là sự kết hợp dữ liệu và thao tác trên dữ liệu đó thành một thể thống nhất. Nguyên tắc phản trọng lượng Nội dung Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng cách gắn nó với các đối tượng khác có lực nâng. Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng tương tác với môi trường như sử dụng các lực thủy động, khí động Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ Nội dung Gây ứng suất trước 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). Nguyên tắc thực hiện sơ bộ Nội dung Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần, đối với đối tượng. 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. Ứng dụng Các template được thiết kế sẳn, được định dạng sẳn các vị trí, giúp cho người dùng dễ dàng hơn. Khi bắt đầu viêt một văn bản trong MS Word, MS Word cung cấp cho ta các mẫu template trình bày của một bài báo cáo, lên kế hoạch một dự án… Nhờ vào đó, công việc được giảm thiểu nhiều hơn. Thời gian thiết kế, tinh chỉnh được giảm thiểu. Trong tìm kiếm, lập chỉ mục giúp ta tìm kiếm dễ dàng hơn, nhanh chóng hơn. Trong việc sắp xếp tìm kiếm, thuật toán PageRank sẽ cho điểm các kết quả tìm kiếm trả về được. Nhờ vào đó, việc tìm kiếm sẽ nhanh chóng hơn vì các kết quả tốt sẽ xuất hiện trước. Nguyên tắc dự phòng Nội dung Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị trước các phương tiện báo động, ứng cứu, an toàn. Ứng dụng Là một nguyên tắc không thể bỏ qua, nhất là các lĩnh vực trong doanh nghiệp. Các hệ thống được thiết kế đều phải để ý đến việc sao lưu dữ liệu, đề phòng các rủi ro từ nhiều cấp độ khác nhau. Nhờ vào các nguyên tắc dự phòng, ta có thể khắc phục nhanh các sự cố, giảm thiểu thiệt hại. Trong lập trình, các VCS (version control system) như Subversion hay Git giúp cho lập trình viên dễ dàng quản lý các project, phục hồi lại những version cũ một cách chính xác. Nguyên tắc đẳng thế Nội dung Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng. Ứng dụng P2P network là một tiêu biểu trong việc áp dụng nguyên tắc đẳng thế. Nó loại bỏ việc kết nối vào một máy chủ duy nhất từ các máy con. Loại bỏ các hiện tượng nghẽn cổ chai, quá tải cho server. Một trong các ứng dụng rộng rãi là Torrent. Cách chia sẽ mạng ngang hàng Torrent giúp cho việc chia sẽ dữ liệu dễ dàng hơn, mà không bị hạn chế bởi các nhược điểm của cách thức truyền thống. Nguyên tắc đảo ngược Nội dung Thay vì hành động như yêu cầu bài toán, hành động ngược lại (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. Nguyên tắc cầu (tròn) hoá Nội dung 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, vòng xoắn. Chuyển sang chuyển độg quay, sử dung lực ly tâm. Ứng dụng [...]... phát triển Game trên trình duyệt7 là một xu hướng sẽ nổi trong tương lai Tóm tắt các nguyên tắc được sử dụng quá trình phát triển Web Nguyên tắc phân nhỏ Là nguyên tắc được sử dụng nhiều nhất trong quá trình phát triển Nguyên tắc phân nhỏ được áp dụng khi tách riêng thông tin và nội dung trình bày Kết quả, trong một hệ thống Website, người ta thường tách riêng ra gồm: 1 Phần quản lý thông tin như các. .. đề, phát triển sản phẩm Việc học tập và áp dụng các nguyên lý sáng tạo là cần thiết để đạt được thành công trong cuộc sống Sử dụng đúng và hợp lý các nguyên lý sẽ rút bớt thời gian giải quyết vấn đề Tài liệu tham khảo Bài giảng môn học "Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học Giảng viên: GS TSKH Hoàng Văn Kiếm Phan Dũng, Phương pháp luận sáng tạo và đổi mới (quyển 1 của bộ sách ‘ sáng tạo. .. Trung tâm sáng tao KHKT (TSK), TP.HCM 2004 Phan Dũng, Thế giới bên trong con người sáng tạo (quyển 2 của bộ sách ‘ sáng tạo và đổi mới’‘) Trung tâm sáng tao KHKT (TSK), TP.HCM 2005 Phan Dũng, Tư duy logich, biện chứng và hệ thống (quyển 3 của bộ sách ‘ sáng tạo và đổi mới’‘) Trung tâm sáng tao KHKT (TSK), TP.HCM 2006 Phan Dũng, Sổ tay sáng tạo : Các thủ thuật (nguyên tắc) cơ bản Ủy ban khoa học và kỹ... quả hơn, các thao tác trên thông tin dễ dàng hơn Hơn nữa, ta đẩy lượng công việc này xuống máy khách giúp giảm bớt công việc của máy chủ, nơi phải phục vụ cho hàng ngàn, hàng triệu lượt yêu cầu từ các máy khách Kết luận 40 nguyên lý sáng tạo khoa học là một công cụ mạnh mẽ để giải quyết các vấn đề trong tin học nói riêng vào khoa học nói chung Đó là kim chỉ Nam trong việc định hướng phương pháp để giải... nối và chia sẻ thông tin một cách dễ dàng, xóa nhòa khoảng cách địa lý và làm cho thế giới trở nên “phẳng” hơn Thời kỳ đầu của mạng máy tính là các trang web với nội dung tĩnh Các thông tin ược trình bày trên các trang web được viết chỉ bởi ngôn ngữ đặc tả HTML, không thay đổi về nội dung lẫn hình thức trình bày Tiểu biểu của các trang web thời kỳ đầu là trang chỉ mục các trang web yêu thích “Jerry... thông tin trang web được trình bày một cách linh hoạt, thay đổi tùy theo người dùng ● Thay đổi kiểu trình bày nội dung dễ dàng và nhất quán Các framework phổ biến trong việc xây dựng các website như trên JSP, ASP(.NET), PHP, Ruby on Rail CSS Một trang web ngoài thông tin, người ta còn quan tâm đến hình thức trình bày Cũng giống như một văn bản, một trang web cũng có thể được trình bày theo ý của người... chất nào đó Nguyên tắc thay đổi màu sắc Nội dung Thay đổi màu sắc của đối tượng hay môi trường bên ngoài Thay đổi độ trong suốt của của đối tượng hay môi trường bên ngoài Để có thể quan sát được những đối tượng hoặc những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, hùynh 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 Nguyên tắc đồng nhất... từ trường trong tương tác 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 Ứng dụng Dữ liệu thay vì được truyền thông qua dòng điện trong các dây đồng, ta sử dụng ánh sáng trong các cáp quang, sóng điện từ trong các mạng di động… Sử dụng các kết cấu... Guide to the World Wide Web (tiền thân của Yahoo bây giờ) Vào giáng sinh năm 1990, máy chủ web đầu tiên trên thế giới ra đời tại phòng thí nghiệm CERN bởi Tim Berners Lee và các đồng nghiệp Server side Web Engine Nhược điểm của các trang web HTML tĩnh là sự khó khăn trong quản lý, sửa đổi thông tin của các trang web, cũng như việc thay đổi hình thức trình bày Cụ thể, các trang web tĩnh thì cố định,... không linh hoạt và dư thừa thông tin, làm cho việc cập nhật thông tin khó khăn khi phải bảo đảm tính nhất quán của thông tin Hơn nửa, các trang web tĩnh nghèo nàn trong việc tương tác với người dùng Để giải quyết các vấn đề này, người ta tách bạch thông tin ra khỏi trang web, hay đúng hơn, các trang web được tạo ra từ thông tin khi người dùng có yêu cầu Khi đó, thông tin hay dử liệu được quản lý bởi . Đại học Công Nghệ Thông Tin Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học Phân tích các nguyên tắc sáng tạo qua quá trình phát triển của Web Giáo. cứu khoa học Khoa học Nghiên cứu khoa học Phân loại theo chức năng nghiên cứu Triz 40 nguyên tắc (thủ thuật trong sáng tạo) Nguyên tắc phân nhỏ Nguyên tắc