ứng dụng các nguyên tắc sáng tạo trong quá trình hình thành và phát triển máy tính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA
HỌC TRONG TIN HỌC
Đề tài: Ứng Dụng Các Nguyên Tắc Sáng Tạo Trong
Quá Trình Hình Thành Và Phát Triển Máy Tính
Giảng viên: GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
Học viên thực hiện: NGUYỄN VŨ HUY
Mã số học viên: CH1101094
Lớp: Cao học khóa 6
TP. Hồ Chí Minh 04 / 2012
LỜI NÓI ĐẦU
Chúng ta đang sống trong một kỉ nguyên của khoa học công nghệ với sự bùng nổ
thông tin. Khoa học công nghệ đã trở thành động lực và công cụ thúc đẩy sự tiến bộ
của nhân loại. Thông qua hoạt động nghiên cứu, con người không ngừng tìm tòi, sáng
tạo ra những sản phẩm mới đáp ứng nhu cầu của xã hội. Phương pháp luận sáng tạo
khoa học đóng vai trò định hướng hoạt động sáng tạo của con người cũng vì thế mà trở
nên quan trọng.
Phương pháp luận sáng tạo khoa học là phần ứng dụng của Khoa học về sáng tạo,
bao gồm hệ thống các phương pháp và kỹ năng cụ thể giúp nâng cao năng suất và hiệu
quả, qua đó tiến tới điều khiển tư duy sáng tạo của con người.
Trong phạm vi bài tiểu luận, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu nội dung cùng một vài
dẫn chứng minh họa về những nguyên tắc sáng tạo khoa học cơ bản. Sự vận dụng
những nguyên tắc sáng tạo khoa học trong tin học được trình bày chi tiết qua một ví dụ
sáng tạo điển hình – Máy tính và lịch sử hình thành máy tính.
Em xin chân thành cảm ơn GS.TSKH Hoàng Kiếm, người đã tận tâm truyền đạt
những kiến thức nền tảng cho chúng em trong môn học “Phương nghiên cứu khoa học
trong tin học”. Xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô của trường ĐH CNTT cùng các bạn
trong lớp đã đóng góp những ý kiến bổ ích, tạo điều kiện để em hoàn thành bài tiểu
luận.

MỤC LỤC
I. CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO KHOA HỌC CƠ BẢN 1
1. Nguyên tắc phân nhỏ 1
2. Nguyên tắc tách khỏi đối tượng 1
3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ 1
4. Nguyên tắc phản (bất) đối xứng 1
5. Nguyên tắc kết hợp 2
6. Nguyên tắc vạn năng 3
7. Nguyên tắc “chứa trong” 3
8. Nguyên tắc phản trọng lượng 3
9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ 4
10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ 4
11. Nguyên tắc dự phòng. 4
12. Nguyên tắc đẳng thế 4
13. Nguyên tắc đảo ngược 5
14. Nguyên tắc cầu (tròn) hoá 5
15. Nguyên tắc linh động 5
16. Nguyên tắc giải (tác động) “thiếu” hoặc “thừa” 5
17. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác 6
18. Sử dụng các dao động cơ học 6
19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ 6
20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích 7
21. Nguyên tắc “vượt nhanh” 7
22. Nguyên tắc biến hại thành lợi 7
23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi 7
24. Nguyên tắc sử dụng trung gian 8
25. Nguyên tắc tự phục vụ 9
26. Nguyên tắc sao chép (copy) 10
27. Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt” 11
28. Thay thế sơ đồ (kết cấu) cơ học 11

29. Sử dụng các kết cấu khí và lỏng 11
30. Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng 11
31. Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ 12
32. Nguyên tắc thay đổi màu sắc 12
33. Nguyên tắc đồng nhất 12
34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần 13
35. Thay đổi các thông số hoá lý của đối tượng 13
36. Sử dụng chuyển pha 14
37. Sử dụng sự nở nhiệt 14
38. Sử dụng các chất ôxy hoá mạnh 14
39. Thay đổi độ trơ 14
40. Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite) 14
II. ỨNG DỤNG CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO KHOA HỌC TRONG TIN
HỌC – MÁY TÍNH VÀ LỊCH SỬ HÌNH THÀNH MÁY TÍNH 15
1. Sơ lược về máy tính 15
2. Các giai đoạn phát triển của máy tính 15
2.1. Thế hệ thứ nhất – Máy tính dùng đèn điện tử chân không (1946 - 1955) 16
2.2. Thế hệ thứ 2 – Máy tính dùng bóng bán dẫn transistor (1956 – 1965) 19
2.3. Thế hệ thứ 3 – Máy tính dùng vi mạch tích hợp SSI, MSI và LSI (1966-1980)
20
2.4. Thế hệ thứ 4 – Máy tính dùng vi mạch VLSI (1981 – nay) 23
3. Xu hướng phát triển trong tương lai 26
4. Sự vận dụng các nguyên tắc sáng tạo khoa học trong các giai đoạn phát triển của
máy tính 27
TÀI LIỆU THAM KHẢO 34
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 – PadFone năm 2012. 2
Hình 1.2 – Samsung Galaxy Beam 3
Hình 1.3 – Giao diện Profile mạng xã hội facebook năm 2007. 9
Hình 1.4 – Một cảnh trong bộ phim 2012. 10

Hình 1.5 – Công nghệ nhận dạng giọng nói Siri trong iPhone 4S. 13
Hình 2.1 – Các giai đoạn phát triển máy tính 15
Hình 2.2 – Máy tính ENIAC - 1946 16
Hình 2.3 – Máy Von Neumann thế hệ đầu tiên 18
Hình 2.4 – Máy IBM 1401 20
Hình 2.5 – IBM System/360 – Năm 1964 22
Hình 2.6 – Máy Apple 1 năm 1976. 22
Hình 2.7 – Một mạch tích hợp VLSI 23
Hình 2.8 – Máy tính cá nhân của IBM năm 1981. 24
Hình 2.9 – HP 150 năm 1983. 24
Hình 2.10 – Máy tính Deep Blue năm 1997 25
Hình 2.11 – iPhone 2007 của Apple 25
Hình 2.12 – iPad 2010 của Apple 26
Hình 2.13 – Máy PDI-1 năm 1960 31
Hình 2.14 – IC vi điều khiển 8-bit 8742 của Intel 31
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
Trang 1
I. CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO KHOA HỌC CƠ BẢN
1. 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 của đối tượng.
Ví dụ
Trong quá trình truyền nhận file giữa các máy tính trên mạng internet, file được
phân nhỏ thành các gói (packages) để gửi đi. Tương tự, khi upload một file có dung
lượng lớn lên internet, file cũng được phân nhỏ, upload từng phần để tiện trong upload
và download.
2. Nguyên tắc tách khỏi đối tượng
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.
3. 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 của công
việc.
4. Nguyên tắc phản (bất) đối xứng
Nội dung
- Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng (nói chung làm
giảm bậc đối xứng).
- Nếu đối tượng phản đối xứng, tăng mức độ phản đối xứng (giảm bậc đối xứng).
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
Trang 2
5. 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.
Ví dụ
- Apple store, kho ứng dụng tập hợp các ứng dụng cho các dòng sản phẩm của
Apple như iPhone, iPad.
- PadFone - Máy tính bảng “ba trong một”: Asus PadFone vừa có màn ra mắt chính
thức tại MWC 2012 và nổi bật bởi thiết kế độc đáo “phá vỡ mọi quy luật” của mình.
Về cơ bản, PadFone là một chiếc máy tính bảng “lai” điện thoại nhưng 2 thiết bị chính
của máy có thể hoạt động độc lập. Khi được kết hợp với nhau, chiếc điện thoại 4,3 inch
sẽ đóng vai trò là trung tâm xử lý cho chiếc máy tính bảng 10,1 inch. Smartphone sẽ bổ
sung kết nối 3G, camera chụp ảnh 8 megapixel cho tablet, ngược lại tablet sẽ có nhiệm

vụ sạc pin cho smartphone. Ngoài ra, Asus sẽ bán kèm bàn phím PadFone Station
Dock cho những ai muốn biến PadFone thành một chiếc máy tính xách tay đích thực.
Hình 1.1 – PadFone năm 2012.
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
Trang 3
6. Nguyên tắc vạn năng
Nội dung
Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham gia
của đối tượng khác.
Ví dụ
Samsung Galaxy Beam - Smartphone được tích hợp máy chiếu dạng LED, cho
phép chiếu nội dung lên màn chiếu rộng đến 50 inch. Máy chiếu này sẽ trình diễn tất cả
các nội dung đang hiển thị trên màn hình smartphone, với độ sáng và chất lượng ấn
tượng.
Hình 1.2 – Samsung Galaxy Beam
7. Nguyên tắc “chứa trong”
Nội dung
- Một đối tượng được đặt bên trong đối tượng khác và đối tượng khác đó lại chứa
đối tượng thứ ba
- Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác.
8. 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.
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
Trang 4
- Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng tương tác với môi trường như sử dụng các
lực thủy động, khí động.
9. 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).
- Nếu theo điều kiện bài toán cần thực hiện tác động nào đó, cần thực hiện phản tác
động trước.
10. 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.
11. 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.
Ví dụ
Chức năng đồng hồ báo thức trong các loại điện thoại thường có chế độ lặp đi lặp
lại để dự phòng trường hợp người sử dụng ngủ quên.
12. Nguyên tắc đẳng thế
Nội dung
Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng
Giải thích
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
Trang 5
Quỹ tích của những điểm có cùng một thế năng, gọi là mặt đẳng thế. Trong vật lý
người ta đã chứng minh được rằng, một vật chuyển động trên mặt đẳng thế thì không
sinh công.
13. Nguyên tắc đảo ngược
Nội dung
- Thay vì hành động như yêu cầu bài toán, hãy 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.
- Lật ngược đối tượng (chân thành đầu, đầu thành chân), lộn trái đối tượng (trong
thành ngoài, ngoài thành trong).
14. 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 động quay, sử dụng lực ly tâm.
15. Nguyên tắc linh động
Nội dung
- Cần thay đổi các đặt trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho chúng
tối ưu trong từng giai đoạn làm việc.
- Phân chia đối tượng thành từng phần, có khả năng dịch chuyển đối với nhau.
- Nếu đối tượng nhìn chung bất động, làm nó di động được.
16. Nguyên tắc giải (tác động) “thiếu” hoặc “thừa”
Nội dung
Nếu khó nhận được 100% hiệu quả cần thiết, nên nhận ít hơn hoặc nhiều hơn “một
chút”. Lúc đó bài toán có thể trở nên đơn giản hơn và dễ giải hơn một cách đáng kể.
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
Trang 6
17. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác
Nội dung
- Những khó khăn do chuyển động (hay sắp xếp) đối tượng theo đường (một chiều)
sẽ được khắc phục nếu cho đối tượng khả năng di chuyển trên mặt phẳng (hai chiều).
Tương tự, những bài toán liên quan đến chuyển động (hay sắp xếp) các đối tượng trên
mặt phẳng sẽ được đơn giản hoá khi chuyển sang không gian (ba chiều).
- Chuyển các đối tượng có kết cấu một tầng thành nhiều 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.
Ví dụ
Ở các dòng điện thoại, máy tính bảng cảm ứng, màn hình có thể xoay cả 4 hướng,
tùy vào mục đích, ý muốn của người sử dụng.
18. Sử dụng các dao động cơ học
Nội dung
- Làm đối tượng dao động. Nếu đã có dao động, tăng tầng số dao động ( đến tầng số
siêu âm).
- Sử dụng tầng số cộng hưởng.
- Thay vì dùng các bộ rung cơ học, dùng các bộ rung áp điện.
- Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ.
19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ
Nội dung
- Chuyển tác động liên tục thành tác động theo chu kỳ (xung)
- Nếu đã có tác động theo chu kỳ, hãy thay đổi chu kỳ.
- Sử dụng khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác.
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
Trang 7
Ví dụ
Trong lập trình, lập trình viên thường sử dụng bộ định thời (timer) để thực hiện các
thao tác lập đi lập lại theo chu kỳ.
20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích
Nội dung
- Thực hiện công việc một cách liên tục (tất cả các phần của đối tượng cần luôn luôn
làm việc ở chế độ đủ tải).
- Khắc phục vận hành không tải và trung gian.
- Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay.
21. Nguyên tắc “vượt nhanh”

Nội dung
- Vượt qua các giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn.
- Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết.
22. Nguyên tắc biến hại thành lợi
Nội dung
- Sử dụng những 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 nó với tác nhân có hại khác.
- Thay đổi tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa.
23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi
Nội dung
- Thiết lập quan hệ phản hồi
- Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi (hoàn thiện) nó.
Ví dụ
- Trong kỹ thuật dò tìm và định vị bằng sóng vô tuyến ra đa, người ta truyền đi một
chùm xung vô tuyến có cường độ lớn và thu sóng phản xạ lại bằng máy thu. Bằng cách
phân tích sóng phản xạ, vật phản xạ được định vị, và đôi khi được xác định hình dạng.
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
Trang 8
- Động cơ turbin phản lực thường được dùng làm động cơ đẩy cho máy bay. Không
khí được đưa vào bên trong những máy nén quay thông qua cửa hút khí và được nén
tới áp suất cao trước khi đi vào buồng đốt. Ở đây không khí trộn với nhiên liệu và được
đốt cháy. Quá trình cháy này khiến nhiệt độ khí tăng lên rất nhiều. Các sản phẩm cháy
nhiệt độ cao thoát ra khỏi buồng đốt và chạy qua turbin để làm quay máy nén. Luồng
khí bên trong turbin thoát ra ngoài thông qua ống thoát khí, tạo ra một lực đẩy phản lực
ngược chiều. Nếu tốc độ phản lực vượt quá tốc độ bay, máy bay sẽ có được lực
đẩy tiến về phía trước.
24. Nguyên tắc sử dụng trung gian
Nội dung
- Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp để mang, truyền tác động

- Tạm thời gắn đối tượng cho trước với đối tượng khác, dễ tách rời sau đó.
Ví dụ
- Ở một số dòng điện thoại, dây kết nối với máy tính và dây sạc pin là một. Khi sạc
pin, người ta dùng thêm một bộ phận sạc, một đầu kết nối với dây sạc, một đầu được
cắm vào nguồn điện.
- Cùng với sự phát triển của đời sống, nhu cầu kết bạn, giao lưu của con người ngày
càng cao. Do đó, mạng xã hội ra đời. Mạng xã hội (Facebook, Twitter…) là dịch vụ nối
kết các thành viên cùng sở thích trên Internet lại với nhau với nhiều mục đích khác
nhau không phân biệt không gian và thời gian.
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
Trang 9
Hình 1.3 – Giao diện Profile mạng xã hội facebook năm 2007.
25. Nguyên tắc tự phục vụ
Nội dung
- Đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa.
- Sử dụng phế liệu, chát thải, năng lượng dư.
Ví dụ
Để tiết kiệm điện năng, điện thoại tự động tắt đèn màn hình sau một khoảng thời
gian không sử dụng.
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
Trang 10
26. Nguyên tắc sao chép (copy)
Nội dung
- Thay vì sử dụng những cái không được phép, phức tạp, đắt tiền, không tiện lợi
hoặc dễ vỡ, sử dụng bản sao.
- Thay thế đối tượng hoặc hệ các đối tượng bằng bản sao quang học (ảnh, hình vẽ)
với các tỷ 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 các bản sao hồng ngoại hoặc tử
ngoại.

Ví dụ
Trong các bộ phim đòi hỏi những cảnh quay hoành tráng về chiến tranh, thảm họa
thiên nhiên… việc có được một cảnh quay thực tế là hầu như không thể. Do đó, người
ta sử dụng công nghệ để dựng nên những cảnh quay này. Một trong những ví dụ điển
hình là bộ phim 2012. 2012 đã làm được những điều mà các bộ phim về thảm họa
trước đây chưa thể làm được, từ cảnh Tòa thánh Vatican bị đổ nhào, Nhà Trắng bị phá
hủy hay cảnh nước biển quét sạch dãy Himalaya.
Hình 1.4 – Một cảnh trong bộ phim 2012.
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
Trang 11
27. Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”
Nội dung
Thay thế đối tượng đắt tiền bằng bộ các đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn (Ví
dụ: như về tuổi thọ).
28. Thay thế sơ đồ (kết cấu) cơ học
Nội dung
- 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 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.
29. Sử dụng các kết cấu khí và lỏng
Nội dung
Thay cho các phần của 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.
30. Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng
Nội dung
- Sử dụng các vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối.
- Cách ly đối tượng với môi trường bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng mỏng.
Ví dụ

Công nghệ silicon đã, đang và sẽ tiếp tục mang lại những đột phá mới về hiệu suất
hoạt động trong một kỷ nguyên điện toán có hiệu quả tiết kiệm điện năng cao. Intel là
công ty đầu tiên triển khai công nghệ sản xuất silicon 65nanomet (nm) tiên tiến trong
năm 2005, tích hợp các tính năng tiết kiệm điện năng tiêu thụ trong một chu trình vốn
là yếu tố thiết yếu để mang lại hiệu quả tiết kiệm điện năng tại cấp độ bóng bán dẫn.
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
Trang 12
31. Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ
Nội dung
- Làm đối tượng có nhiều lỗ hoặc sử dụng thêm những chi tiết có nhiều lỗ (miếng
đệm, tấm phủ).
- Nếu đối tượng đã có nhiều lỗ, sơ bộ tẩm nó bằng chất nào đó.
Ví dụ
In lụa là một dạng trong kỹ thuật in ấn. In lụa là tên thông dụng do giới thợ đặt ra
xuất phát từ lúc bản lưới của khuôn in làm bằng tơ lụa. Sau đó, khi mà bản lưới lụa có
thể thay thế bởi các vật liệu khác như vải bông, vải sợi hóa học, lưới kim loại để làm
thì tên gọi được mở rộng như là in lưới.
32. 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, hãy dùng các nguyên tử đánh dấu.
- Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp.
Ví dụ
- Ở các hình định dạng png, những phần nền không cần thiết nhìn thấy được làm
cho trong suốt.
- Khi định dạng một văn bản, phần tiêu đề, những mục quan trọng thường được in
đậm, in nghiêng đối với những phần chú thích.

33. Nguyên tắc đồng nhất
Nội dung
Những đối tượng, tương tác với đối tượng cho trước, phải được làm từ cùng một
vật liệu (hoặc từ vật liệu gần về các tính chất) với vật liệu chế tạo đối tượng cho trước.
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
Trang 13
Ví dụ
- Công nghệ nhận dạng giọng nói không phải là thứ gì đó quá mới mẻ, nhưng khi
công nghệ nhận dạng giọng nói Siri được tích hợp trong một thiết bị như iPhone 4S lập
tức thu hút sự quan tâm đặc biệt của người dùng.
Hình 1.5 – Công nghệ nhận dạng giọng nói Siri trong iPhone 4S.
34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần
Nội dung
- Phần đối tượng đã hoàn thành nhiệm vụ hoặc trở nên không cần thiết phải tự phân
hủy (hoà tan, bay hơi ) hoặc phải biến dạng.
- Các phần mất mát của đối tượng phải được phục hồi trực tiếp trong quá trình làm
việc.
35. Thay đổi các thông số hoá lý của đối tượng
Nội dung
- Thay đổi trạng thái đối tượng.
- Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc.
- Thay đổi độ dẻo
- Thay đổi nhiệt độ, thể tích.
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
Trang 14
36. Sử dụng chuyển pha
Nội dung
Sử dụng các hiện tượng nảy sinh trong quá trình chuyển pha như: thay đổi thể tích,
toả hay hấp thu nhiệt lượng.
37. Sử dụng sự nở nhiệt

Nội dung
- Sử dụng sự nở (hay co) nhiệt của các vật liệu.
- Nếu đã dùng sự nở nhiệt, sử dụng với vật liệu có các hệ số nở nhiệt khác nhau.
38. Sử dụng các chất ôxy hoá mạnh
Nội dung
- Thay không khí thường bằng không khí giàu ôxy.
- Thay không khí giàu ôxy bằng chính ôxy.
- Dùng các bức xạ ion hoá tác động lên không khí hoặc ôxy.
- Sử dụng ôxy bị ôzôn hóa.
- Thay ôxy giàu ôzôn (hoặc ôxy bị ion hoá) bằng chính ôzôn.
39. Thay đổi độ trơ
Nội dung
- Thay môi trường thông thường bằng môi trường trung hoà.
- Đưa thêm vào đối tượng các phần, các chất, phụ gia trung hoà.
- Thực hiện quá trình trong chân không.
40. Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite)
Nội dung
Chuyển từ các vật liệu đồng nhất sang sử dụng những vật liệu hợp thành
(composite). Hay nói chung, sử dụng các vật liệu có tính hệ thống mới.
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
Trang 15
II. ỨNG DỤNG CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO KHOA HỌC TRONG TIN
HỌC – MÁY TÍNH VÀ LỊCH SỬ HÌNH THÀNH MÁY TÍNH
1. Sơ lược về máy tính
Máy tính, hay còn gọi là máy vi tính, là những thiết bị hay hệ thống dùng để tính
toán hay kiểm soát các hoạt động mà có thể biểu diễn dưới dạng số hay quy luật logic.
Máy tính được lắp ghép bởi các thành phần có thể thực hiện các chức năng đơn
giản đã định nghĩa trước. Quá trình tác động tương hỗ phức tạp của các thành phần này
tạo cho máy tính một khả năng xử lý thông tin. Nếu được thiết lập chính xác (thông
thường bởi các chương trình máy tính) máy tính có thể mô phỏng lại một số khía cạnh

của một vấn đề hay của một hệ thống. Trong trường hợp này, khi được cung cấp một
bộ dữ liệu thích hợp nó có thể tự động giải quyết vấn đề hay dự đoán trước sự thay đổi
của hệ thống.
2. Các giai đoạn phát triển của máy tính
Có nhiều cách phân loại các giai đoạn phát triển củamáy tính. Một cách phân loại
ít mơ hồ là theo sự hoàn thiện của công nghệ. Theo đó, lịch sử phát triển của máy tính
có thể chia thành các giai đoạn:
- Máy tính cơ khí
- Máy tính dùng đèn điện tử chân không
- Máy tính dùng transistor
- Máy tính dùng vi mạch tích hợp SSI, MSI, LSI
- Máy tính dùng vi mạch VLSI
Hình 2.1 – Các giai đoạn phát triển máy tính.
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
Trang 16
Những chiếc máy tính có mặt sớm nhất thuần túy là máy cơ khí. Đây là giai đoạn
sơ khai của quá trình hình thành máy vi tính. Trong thập niên 1930, các thành phần
relay cơ – điện đã được giới thiệu vào máy tính từ ngành công nghiệp liên lạc viễn
thông. Từ đó đến nay, lịch sử phát triển máy tính trải qua 4 thế hệ.
2.1. Thế hệ thứ nhất – Máy tính dùng đèn điện tử chân không (1946 - 1955)
Trong thập niên 1940, những chiếc máy tính thuần túy điện tử đã được chế tạo từ
những bóng điện tử.
Năm 1946, J. Presper Eckert và John Mauchly cho ra mắt hệ thống điện toán
ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) với khả năng xử lý 5.000
phép tính một giây, nhanh hơn bất cứ thiết bị nào trước đó. Được xem là thế hệ đầu
tiên của máy tính điện tử, ENIAC ban đầu được xây dựng để phục vụ cho cuộc chiến
tranh thế giới thứ 2, nhưng hoàn thành muộn hơn 1 năm sau khi cuộc chiến đã kết thúc.
Hình 2.2 – Máy tính ENIAC - 1946
Chỉ vài năm sau, hệ thống này xuất hiện tại các trường đại học, văn phòng chính
phủ, ngân hàng và công ty bảo hiểm. ENIAC hoạt động dựa trên hệ thập phân 10 số.

ENIAC đã góp phần giải quyết các vấn đề điện toán liên quan đến quá trình phát triển
bom khinh khí (bom hydro) và nhiều dự án quân sự khác.
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
Trang 17
Trung tâm của ENIAC là một thiết bị có tên là bộ đếm vòng, bao gồm 10 bóng
chân không trong một vòng tròn. Mười bộ đếm vòng được đặt trong mỗi thanh ghi, và
có thể lưu trữ các số lên tới 10 tỷ trừ 1 (9,999,999,999) hoặc xuống tới âm 10 tỷ trừ 1.
Khi một thanh ghi đạt mức tối đa của nó, một xung sẽ được gửi qua dây dẫn tới một
vòng tiếp theo, tiếp tục quá trình. ENIAC chứa tổng cộng 20 thanh ghi trải khắp 40
máng được nối mạng với nhau qua một bảng phích cắm. Dữ liệu được lưu theo các
xung trong các ống thủy ngân 5 chân.
ENIAC được coi là một thiết bị Turing đầy đủ. Tuy nhiên, một chương trình trên
ENIAC được định nghĩa bởi những trạng thái của cáp nối tạm và chuyển mạch, một
khoảng cách xa so với những máy điện tử chương trình lưu trữ sử dụng kỹ thuật này.
Lập trình nó có nghĩa là lắp lại dây cho nó. Sự phát triển hoàn tất vào năm 1948 đã
giúp cho nó có thể xử lý các tập chương trình lưu trữ trong bảng bộ nhớ chức năng,
khiến cho việc lập trình bớt khó khăn hơn. Nó có thể được nối dây thực hiện nhiều bộ
cộng tích lũy cùng lúc để thực hiện những phép tính song song.
Máy von Neumann thế hệ đầu tiên:
Để một máy tính toán trở thành máy tính đa năng, phải có một cơ chế đọc – ghi
thuận tiện. Dựa trên những kiến thức mang tính lý thuyết về “máy tính phổ quát” của
Alan Turing, John von Neumann đã định nghĩa một kiến trúc sử dụng cùng một bộ nhớ
cho việc lưu trữ chương trình lẫn dữ liệu, mà hầu như tất cả các máy tính ngày nay đều
sử dụng kiến trúc này (hoặc một biến thể nào đó của nó). John von Neumann đã được
ghi danh trong bản báo cáo được biết đến rộng rãi mô tả mẫu thiết kế EDVAC trong đó
cả chương trình và dữ liệu tính toán đều được lưu trữ trong một bộ lưu trữ duy nhất.
Thiết kế cơ bản này, được biểu thị trong kiến trúc von Neumann, sẽ đóng vai trò làm
nền tảng cho sự phát triển các thế hệ tiếp sau của ENIAC trên toàn cầu.
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
Trang 18

Hình 2.3 – Máy Von Neumann thế hệ đầu tiên.
Trong thế hệ thiết bị này, bộ nhớ tạm hoặc vùng nhớ đang tính toán được các
đường trễ âm cung cấp. Những đường này sử dụng thời gian truyền âm qua một chất
trung gian như thủy ngân lỏng hoặc qua một sợi dây để lưu dữ liệu ngắn. Những chuỗi
xung âm thanh được gửi qua một cái ống. Khi xung đi đến cuối ống, mạch điện sẽ
kiểm tra xem xung đó đại diện cho 1 hay 0 và làm cho máy tạo dao dộng gửi lại xung.
Những máy khác sử dụng các ống Williams, trong đó tận dụng khả năng của ống phát
hình ti vi để lưu trữ và truy xuất dữ liệu. Đến trước năm 1954, bộ nhớ lõi từ nhanh
chóng thay thế phần lớn các dạng lưu trữ tạm thời khác, và thống trị trong lĩnh vực này
cho đến giữa thập niên 1970.
Chiếc máy von Neumann hoạt động được đầu tiên là Manchester “Baby” hay Máy
thí nghiệm thu nhỏ (Small – Scale Experimental Machine), được Frederic C. Williams
và Tom Kilburn phát triển tại Đại học Manchester vào năm 1948. Một năm sau đó,
chiếc máy tính Manchester Mark I ra đời. Đây là một hệ thống hoàn chỉnh, sử dụng
ống Williams và bộ nhớ trống từ (magnetic drum), và cũng ra mắt thanh ghi chỉ mục
(index register). Đối thủ khác cho danh hiệu “chiếc máy tính lưu trữ chương trình bằng
kỹ thuật số đầu tiên” là EDSAC, được thiết kế và chế tạo tại Đại học Cambridge.
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
Trang 19
Được đưa vào hoạt động chưa đầy một năm sau Manchester “Baby”, EDSAC cũng có
thể giải quyết được những bài toán thật sự. EDSAC lấy cảm hứng từ những kế hoạch
của EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer – Máy tính tự động
biến rời rạc điện tử), chiếc máy nối tiếp của ENIAC. Tuy nhiên, không giống như
ENIAC sử dụng xử lý song song, EDVAC sử dụng một một đơn vị xử lý đơn. Kiểu
thiết kế này đơn giản hơn và là kiểu đầu tiên được hiện thực trong làn sóng mini hóa,
và tăng độ tin cậy về sau này.
2.2. Thế hệ thứ 2 – Máy tính dùng bóng bán dẫn transistor (1956 – 1965)
Vào nửa sau thập niên 1950 transistor lưỡng cực (Bipolar Junction Transistor –
BJT) đã thay thế ống chân không, từ đó dẫn đến những chiếc máy tính thuộc thế hệ thứ
hai.

Transistor lưỡng cực được phát minh vào năm 1947. So với ống chân không,
transistor mang lại nhiều lợi điểm. Thứ nhất, chi phí sản xuất ra chúng rẻ hơn mà
nhanh hơn gấp 10 lần, biến thiên từ điều kiện 1 đến 0 chỉ mất có một phần triệu hoặc
một phần tỷ giây. Thứ hai, dung tích transistor được giảm xuống đáng kể, đo bằng
milimét vuông so với centimét vuông của ống chân không. Bên cạnh đó, nhiệt độ vận
hành thấp hơn của transistor đã làm tăng độ tin cậy của chúng so với ống chân không.
Các máy tính được trang bị transistor có thể chứa mười ngàn mạch luận lý nhị phân
trong một không gian rất nhỏ hẹp.
Thông thường, các máy tính thế hệ thứ hai bao gồm rất nhiều mạch in như IBM
Standard Modular System, mỗi mạch có chứa một đến bốn cổng luận lý hoặc flip-flop.
Một máy tính thế hệ thứ hai, IBM 1401, đã giành được đến khoảng một phần ba thị
phần thế giới.
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học
Trang 20
Hình 2.4 – Máy IBM 1401
Các thiết bị điện tử được transistor hóa không chỉ phát triển CPU, mà còn được sử
dụng trong việc phát triển các thiết bị ngoại vi. Chiếc RAMAC IBM 350 được ra mắt
vào năm 1956 là máy tính có ổ đĩa đầu tiên trên thế giới. Đơn vị lưu trữ dữ liệu dạng
đĩa thế hệ thứ hai có thể lưu trữ hàng chục triệu ký tự và chữ số. Nhiều thiết bị ngoại vi
khác nhau có thể kết nối với CPU, giúp tăng tổng dung lượng bộ nhớ đến hàng trăm
triệu ký tự và chữ số. Tiếp sau đơn vị lưu trữ bằng đĩa cố định được kết nối với CPU
thông qua băng truyền dữ liệu tốc độ cao, là đơn vị lưu trữ dữ liệu dạng đĩa tháo lắp.
Một chồng đĩa tháo lắp có thể thay bằng một chồng khác chỉ trong vài giây.
2.3. Thế hệ thứ 3 – Máy tính dùng vi mạch tích hợp SSI, MSI và LSI (1966-1980)
Sự bùng nổ của máy tính và nhu cầu sử dụng máy tính bắt đầu từ các máy tính thế
hệ thứ ba. Những chiếc máy tính này dựa trên các phát minh độc lập về mạch tích hợp
(IC hay microchip) của Jack St. Clair Kilby và Robert Noyce, từ đó dẫn đến việc phát
minh ra vi xử lý của Ted Hoff, Federico Faggin, và Stanley Mazor tại Intel.