ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC
TIỂU LUẬN MÔN HỌC
GVHD : GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
Học viên: Vũ Đăng Khôi
(CH1101017 – Cao học CNTT K6)
Tháng 04/2012
LỜI CÁM ƠN
Em xin chân thành cám ơn GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm về những tri
thức và những kinh nghiệm quý báu mà thầy đã truyền đạt lại cho lớp trong
phạm vi môn học Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học thuộc
chương trình đào tạo cao học ngành Công nghệ thông tin tại trường Đại học
Công nghệ thông tin – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.
Tác giả cũng xin cám ơn các anh, chị và các bạn trong lớp cao học Công
nghệ thông tin khóa 6/2011 về những ý kiến đóng góp trong quá trình học tập
và trao đổi trên lớp.
Với khả năng và thời gian có hạn, tiểu luận chắc chắn còn có những
thiếu sót nhất định, kính mong thầy và các anh chị góp ý để tác giả có điều
kiện hoàn thiện hơn.
TP. Hồ Chí Minh, 04/2012
Học viên thực hiện
Vũ Đăng Khôi
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1. Loại và nguồn gốc dữ liệu có được của 3 phương pháp. Error! Bookmark not
defined.
Bảng 2. Thời gian thực hiện của 3 phương pháp phân tích nghề Error! Bookmark not
defined.
Bảng 3. 29 năng lực của sinh viên ngành cơ khí ô tô được phân tích trong nghiên cứu
Error! Bookmark not defined.
Bảng 4. Sơ đồ DACUM phân tích nghề làm chả (giò) lụa Error! Bookmark not defined.
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1. Thiết bị trỏ (chuột máy tính) đầu tiên 15
Hình 2. Chuột quang và nguyên tắc hoạt động 16
Hình 3. Cơ chế hoạt động của chuột quang 17
Hình 4. Cổng kết nối COM của chuột 17
Hình 5. Cổng kết nối PS/2 của chuột 17
Hình 6. Cổng kết USB của chuột 18
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 4
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH 4
LỜI NÓI ĐẦU i
PHẦN I. DẪN NHẬP 2
PHẦN II. NỘI DUNG 4
2.1. CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO 4
2.1.1. Nguyên tắc phân nhỏ 4
2.1.2. Nguyên tắc tách khỏi 4
2.1.3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ 4
2.1.4. Nguyên tắc phản đối xứng 4
2.1.5. Nguyên tắc kết hợp 4
2.1.6. Nguyên tắc vạn năng 5
2.1.7. Nguyên tắc chứa trong 5
2.1.8. Nguyên tắc phản trọng lượng 5
2.1.9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ 5
2.1.10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ 5
2.1.11. Nguyên tắc dự phòng 5
2.1.12. Nguyên tắc đẳng thế 6
2.1.13. Nguyên tắc đảo ngược 6
2.1.14. Nguyên tắc cầu (tròn) hóa 6
2.1.15. Nguyên tắc linh động 6
2.1.16. Nguyên tắc thiếu hoặc thừa 6
2.1.17. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác 6
2.1.18. Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học 7
2.1.19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ 7
2.1.20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích 7
2.1.21. Nguyên tắc vượt nhanh 7
2.1.22. Nguyên tắc biến hại thành lợi 8
2.1.23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi 8
2.1.24. Nguyên tắc sử dụng trung gian 8
2.1.25. Nguyên tắc tự phục vụ 8
2.1.26. Nguyên tắc sao chép 8
2.1.27. Nguyên tắc rẻ thay cho đắt 8
2.1.28. Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học 9
2.1.29. Nguyên tắc sử dụng các kết cấu khí và lỏng 9
2.1.30. Nguyên tắc sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng 9
2.1.31. Nguyên tắc sử dụng các vật liệu nhiều lỗ 9
2.1.32. Nguyên tắc thay đổi màu sắc 9
2.1.33. Nguyên tắc đồng nhất 10
2.1.34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần 10
2.1.35. Nguyên tắc thay đổi các thông số hoá lý của đối tượng 10
2.1.36. Nguyên tắc sử dụng chuyển pha 10
2.1.37. Nguyên tắc sử dụng sự nở nhiệt 10
2.1.38. Nguyên tắc sử dụng các chất oxi hóa mạnh 10
2.1.39. Nguyên tắc thay đổi độ trơ 11
2.1.40. Nguyên tắc sử dụng các vật liệu hợp thành 11
2.2. ÁP DỤNG MỘT SỐ NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRONG PHÁT
TRIỂN CHUỘT MÁY TÍNH 11
2.2.1. Tổng quan về chuột máy tính 11
2.2.2. Quá trình phát triển chuột máy tính 14
A. Cơ chế cảm ứng 15
B. Kiểu kết nối 17
C. Phím bấm và bánh xe cuộn 19
D. Tốc độ và độ chính xác 19
E. Những biến thể của chuột máy tính 21
2.2.3. Các nguyên tắc sáng tạo được áp dụng để phát triển chuột máy tính 22
(1) Nguyên tắc tách khỏi 22
(2) Nguyên tắc phẩm chất cục bộ 22
(3) Nguyên tắc phản đối xứng 22
(4) Nguyên tắc kết hợp 22
(5) Nguyên tắc vạn năng 22
(6) Nguyên tắc chứa trong 23
(7) Nguyên tắc phản trọng lượng 23
(8) Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học 23
(9) Nguyên tắc thay đổi các thông số lý hóa 23
PHẦN III. KẾT LUẬN 24
TÀI LIỆU THAM KHẢO 25
PPNCKH trong Tin học - i - GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Học viên: Vũ Đăng Khôi Cao học CNTT khóa 6/2011
LỜI NÓI ĐẦU
Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học là một môn học bắt buộc
thuộc chương trình đào tạo cao học ngành Công nghệ thông tin tại trường Đại
học Công nghệ thông tin – Đại học Quốc gia TP. HCM.
Ngoài các buổi học được giảng viên truyền đạt trực tiếp trên lớp, các học
viên được giao tìm hiểu các chủ đề liên quan đến môn học để thấu hiểu sâu sắc
từng vấn đề đó và trình bày lại những hiểu biết thông qua một bài tiểu luận.
Qua thời gian tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu, em đã đúc kết lại những vấn đề
cơ bản, quan trọng nhất của vấn đề nghiên cứu và trình bày lại trong bài tiểu
luận này với chủ đề “Nguyên tác sáng tạo áp dụng trong Tin học: sự phát
triển các thế hệ chuột máy tính”.
Tài liệu tham khảo chính của bài viết là tập tài liệu bài giảng môn Phương
pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học của GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm,
giảng viên phụ trách môn học này. Ngoài ra, bài viết cũng tham khảo thêm một
số tài liệu khác có liên quan đến chủ đề báo cáo được liệt kê ở phần tài liệu tham
khảo.
PPNCKH trong Tin học - 2 - GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Học viên:Vũ Đăng Khôi Cao học CNTT khóa 6/2011
PHẦN I. DẪN NHẬP
Trong lịch sử phát triển, loài người chúng ta đã trải qua một số thời kỳ mang tính
cách mạng, được đánh dấu bởi một vài sự thay đổi mang tính cách tân, sáng tạo và tích
cực. Trong đó nổi bật lên là các thời kỳ: công xã nguyên thủy, chiếm hữu nô lệ, phong
kiến, tư bản chủ nghĩa và xã hội chủ nghĩa. Song song với các thời kỳ mang tính giai
cấp đó là các thời đại như: săn bắt và hái lượm, lúa nước, đồng thau, … và mới nhất
đây là thời đại thông tin, máy tính điện tử, internet.
Trong hoạt động sản xuất, kinh doanh, đôi khi chỉ cần có một ý tưởng nhỏ, một
sáng tạo nhỏ cũng có thể tạo ra một cuộc cách mạng làm thay đổi rất lớn đến sản
lượng, chất lượng hàng hóa, sản phẩm, dịch vụ. Trong lĩnh vực Tin học cũng vậy, trải
qua vài chục năm hình thành và phát triển, ngành Tin học đã phát triển như vũ bão và
đã góp phần tạo ra rất nhiều của cải vật chất và tinh thần cho con người. Đồng thời Tin
học cũng làm thay đổi nhận thức, suy nghĩ của con người ở một vài phương diện.
Vậy đâu là những nhân tố chính làm thay đổi nhận thức của con người trong thời
đại mới này. Một trong những câu trả lời đó là “sự sáng tạo và đổi mới” trong lao
động, sản xuất.
Khoa học Sáng tạo được nói đến nhiều trong khoảng thời gian gần đây. Vậy sáng
tạo ở đây được hiểu như thế nào?
Mỗi người làm việc, không thể không suy nghĩ và đòi hỏi cải tiến công việc phải
là cơ sở cho mọi suy nghĩ của chúng ta. Nói cách khác, mỗi người chúng ta đều cần
suy nghĩ để sáng tạo. Tư duy sáng tạo là tài nguyên cơ bản nhất của mỗi con người.
Chúng ta cần sáng tạo vì chúng ta cảm thấy rằng, mọi việc cần được thực hiện theo
cách đơn giản hơn và tốt hơn. Dù chúng ta tài giỏi như thế nào, chúng ta vẫn luôn
mong muốn tốt hơn nữa.
Sáng tạo gắn liền với sự thay đổi, đưa ra cái mới (đổi mới), sáng chế, các ý tưởng
mới, các phương án lựa chọn mới. Sự sáng tạo thuộc về năng lực ra quyết định, thuộc
về sự kết hợp độc đáo hoặc liên tưởng, phát ra các ý tưởng đạt được kết quả mới và ích
lợi. Mọi người có thể dùng tính sáng tạo của mình để đặt vấn đề một cách bao quát,
phát triển các phương án lựa chọn, làm phong phú các khả năng và tưởng tượng các
hậu quả có thể nảy sinh. Tóm lại, ta làm được gì mới, khác và có ích lợi, đấy là sáng
tạo. Sự sáng tạo nảy sinh ở mọi tầng lớp và mọi giai đoạn trong cuộc sống của chúng
ta.
PPNCKH trong Tin học - 3 - GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Học viên:Vũ Đăng Khôi Cao học CNTT khóa 6/2011
Ðối với một công ty hay tổ chức, tài nguyên quan trọng nhất chính là nguồn nhân
lực, tức là những người làm việc cho công ty, tổ chức. Họ gồm các thợ bảo trì, những
người bán hàng, các công nhân trong dây chuyền sản xuất, những người đánh máy…
và các cán bộ quản lý mọi cấp bậc. Nguồn nhân lực của công ty làm cho các tài
nguyên khác hoạt động, mang lại hiệu quả cao. Thiếu nhân sự tốt, một công ty, tổ
chức, dù được trang bị máy móc hoàn hảo nhất, được tài trợ tốt nhất, sẽ hoạt động kém
hiệu quả.
Lĩnh vực Tin học cũng trải qua những giai đoạn phát triển mang tính đột phá như
máy tính cá nhân, máy tính để bản, netbook, máy tính bảng, … Nghĩa là trong lĩnh vực
Tin học cũng có rất nhiều sự “sáng tạo” trong đó.
Để minh chứng cho sự sáng tạo áp dụng trong Tin học và để thấy được bản chất
của các nguyên tắc sáng tạo cũng như việc áp dụng các nguyên tắc đó một cách cụ thể
như thế nào, bài viết đề cập đến một khía cạnh nhỏ trong Tin học, đó là quá trình ra
đời và phát triển của “chuột máy tính” – một thiết bị không thể thiếu của một hệ
thống máy tính.
Nội dung chính của tiểu luận bao gồm 3 phần: phần đầu giới thiệu sơ lược các
nguyên tắc sáng tạo, trong đó đăc biệt nhấn mạnh đến các nguyên tắc đã được áp dụng
để phát triển các thế hệ chuột máy tính, phần tiếp theo trình bày quá trình phát triển
của chuột máy tính và sự áp dụng các nguyên tắc sáng tạo trong đó, phần cuối cùng là
một vài nhận xét, kết luận về chủ đề.
PPNCKH trong Tin học - 4 - GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Học viên:Vũ Đăng Khôi Cao học CNTT khóa 6/2011
PHẦN II. NỘI DUNG
2.1. CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO
Phần này điểm qua các nguyên tắc sáng tạo trong khoa học kỹ thuật. Đặc biệt
nhấn mạnh đến các nguyên tắc đã được áp dụng trong việc phát triển các thế hệ chuột
máy tính.
2.1.1. Nguyên tắc phân nhỏ
Chia đối tượng thành các phần độc lập.
Làm đối tượng trở nên tháo lắp được.
Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng.
2.1.2. Nguyên tắc tách khỏi
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.
2.1.3. 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 các chức năng khác nhau.
Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất đối
với công việc.
2.1.4. Nguyên tắc phản đối xứng
Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng (nói chung giãm
bật đối xứng).
2.1.5. Nguyên tắc kết hợp
PPNCKH trong Tin học - 5 - GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Học viên:Vũ Đăng Khôi Cao học CNTT khóa 6/2011
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.
2.1.6. Nguyên tắc vạn năng
Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham gia
của các đối tượng khác.
2.1.7. 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.
2.1.8. Nguyên tắc phản trọng lượng
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
2.1.9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ
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 ).
2.1.10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ
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.
2.1.11. Nguyên tắc dự phòng
PPNCKH trong Tin học - 6 - GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Học viên:Vũ Đăng Khôi Cao học CNTT khóa 6/2011
Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị trước các phương
tiện báo động, ứng cứu, an toàn.
2.1.12. Nguyên tắc đẳng thế
Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng.
2.1.13. Nguyên tắc đảo ngược
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.
2.1.14. 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, vòng xoắn.
Chuyển sang chuyển độg quay, sử dung lực ly tâm.
2.1.15. Nguyên tắc linh động
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 với nhau.
2.1.16. Nguyên tắc thiếu hoặc thừa
Nếu như 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.
2.1.17. Nguyên tắc chuyển sang 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 khả năng di chuyển trên
PPNCKH trong Tin học - 7 - GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Học viên:Vũ Đăng Khôi Cao học CNTT khóa 6/2011
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.
2.1.18. Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học
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.
2.1.19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ
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 các khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác.
2.1.20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích
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 qua.
2.1.21. Nguyên tắc vượt nhanh
Vượt qua các giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn.
PPNCKH trong Tin học - 8 - GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Học viên:Vũ Đăng Khôi Cao học CNTT khóa 6/2011
Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết.
2.1.22. Nguyên tắc biến hại thành lợi
Sử dụng những tác nhân có hại (thí 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.
Tăng cường tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa.
2.1.23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi
Thiết lập quan hệ phản hồi
Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi nó.
2.1.24. Nguyên tắc sử dụng trung gian
Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp.
2.1.25. 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, chát thải, năng lượng dư.
2.1.26. Nguyên tắc sao chép
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 biẻu kiến (vùng ánh
sáng nhìn thấy được bằng mắt thường), chuyển sang sử dụng các bản sao
hồng ngoại hoặc tử ngoại.
2.1.27. Nguyên tắc rẻ thay cho đắt
PPNCKH trong Tin học - 9 - GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Học viên:Vũ Đăng Khôi Cao học CNTT khóa 6/2011
Thay thế đối tượng đắt tiền bằng bộ các đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn (thí
dụ như về tuổi thọ).
2.1.28. 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 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.
2.1.29. Nguyên tắc sử dụng các kết cấu khí và lỏng
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.
2.1.30. Nguyên tắc sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng
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.
2.1.31. Nguyên tắc sử dụng các vật liệu nhiều lỗ
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.
2.1.32. Nguyên tắc thay đổi màu sắc
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.
PPNCKH trong Tin học - 10 - GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Học viên:Vũ Đăng Khôi Cao học CNTT khóa 6/2011
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.
2.1.33. Nguyên tắc đồng nhất
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.
2.1.34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần
Phần đối tượng đã hoàn thành nhiệm vụ hoặc trở nên không càn 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.
2.1.35. Nguyên tắc thay đổi các thông số hoá lý của đối tượng
Thay đổi trạng thái đối tượng.
Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc.
Thay đổi độ dẻo
Thay đổi nhiệt độ, thể tích.
2.1.36. Nguyên tắc sử dụng chuyển pha
Sử dụng các hiện tượng nảy sinh trong quá trình chuyển pha như: thay đổi thể
tích, toả hay hấp thu nhiệt lượng
2.1.37. Nguyên tắc sử dụng sự nở nhiệt
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.
2.1.38. Nguyên tắc sử dụng các chất oxi hóa mạnh
PPNCKH trong Tin học - 11 - GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Học viên:Vũ Đăng Khôi Cao học CNTT khóa 6/2011
Thay không khí thường bằng không khí giàu oxy.
Thay không khí giàu oxy bằng chính oxy.
Dùng các bức xạ ion hoá tác động lên không khí hoặc oxy.
Thay oxy giàu ozon (hoặc oxy bị ion hoá) bằng chính ozon.
2.1.39. Nguyên tắc thay đổi độ trơ
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.
2.1.40. Nguyên tắc sử dụng các vật liệu hợp thành
Chuyển từ các vật liệu đồng nhất sang sử dụng những vật liệu hợp thành
(composite). Hay nói chung sử dụng các vật liệu mới.
2.2. ÁP DỤNG MỘT SỐ NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO
TRONG PHÁT TRIỂN CHUỘT MÁY TÍNH
2.2.1. Tổng quan về chuột máy tính
Chuột máy tính là một thiết bị ngoại vi của máy tính dùng để điều khiển và làm
việc với máy tính.
Để sử dụng chuột máy tính ta phải sử dụng màn hình máy tính để quan sát toạ độ
và thao tác di chuyển của chuột trên màn hình.
(A) Các loại chuột máy tính:
Chuột máy tính phân loại theo nguyên lý hoạt động có hai loại chính: Chuột bi và
chuột quang.
(1) Chuột bi
Chuột bi là chuột sử dụng nguyên lý xác định chiều lăn của một viên bi khi thay
đổi khi di chuyển chuột để xác định sự thay đổi toạ độ của con trỏ trên màn hình máy
tính.
PPNCKH trong Tin học - 12 - GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Học viên:Vũ Đăng Khôi Cao học CNTT khóa 6/2011
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chuột bi có dây bao gồm:
Viên bi được đặt tại đáy chuột, có khả năng tiếp xúc với bề mặt bằng phẳng
nơi chuột tiếp xúc. Viên bi có thể lăn tự do theo các chiều khác nhau.
Hai thanh lăn trong bố trí tiếp xúc với viên bi. Bất kỳ sự di chuyển của viên
bi theo phương nào đều được quy đổi chuyển động theo hai phương và làm
quay hai thanh lăn này. Tại các đầu thanh lăn có các đĩa đục lỗ đồng trục với
thanh lăn dùng để xác định sự quay của thanh lăn.
Hai bộ cảm biến ánh sáng (phát và thu) để xác định chiều quay, tốc độ quay
tại các đĩa đục lỗ trên thanh lăn.
Mạch phân tích và chuyển đổi tín hiệu. Dây dẫn và đầu cắm theo kiểu giao
tiếp của chuột truyền kết quả điều khiển về máy tính.
(2) Chuột quang
Chuột quang hoạt động trên nguyên lý phát hiện phản xạ thay đổi của ánh sáng
(hoặc la de) phát ra từ một nguồn cấp để xác định sự thay đổi toạ độ của con trỏ trên
màn hình máy tính.
Ưu điểm của chuột quang:
- Độ phân giải đạt được cao hơn nên cho kết quả chính xác hơn so với chuột bi
nếu sử dụng trên chất liệu mặt phẳng di chuột hợp lý (hoặc các bàn di chuyên dụng).
- Điều khiển dễ dàng hơn do không sử dụng bi.
- Trọng lượng nhẹ hơn chuột bi.
Nhược điểm của chuột quang thường là sự kén chọn mặt phẳng làm việc hoặc
bàn di chuột, trên một số chuột quang không thể làm việc trên kính. Những nhược
điểm này sẽ dần được loại bỏ khi chuột quang sử dụng công nghệ la de.
Ngày nay chuột quang và các loại chuột khác đang dần thay thế chuột bi do
chúng có nhiều ưu điểm và khắc phục các nhược điểm của chuột bi thường thấy ở trên.
(3) Chuột tích hợp
Ngoài các tính năng cộng thêm, các nút mở rộng trên chuột máy tính đã được sử
dụng nhiều ngày nay nhiều hãng sản xuất đã cho ra đời các loại chuột tích hợp với các
tính năng khác. Ví dụ: gần đây đã xuất hiện chuột máy tính có tính năng sử dụng như
một bút chiếu la de trong các cuộc hội thảo.
(4) Chuột không dây
PPNCKH trong Tin học - 13 - GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Học viên:Vũ Đăng Khôi Cao học CNTT khóa 6/2011
Chuột không dây sử dụng bi
Khi sử dụng chuột máy tính có dây dẫn thông thường nhiều người sử dụng có
cảm giác bị vướng víu, cản trở quá trình di chuyển chuột. Chuột không dây ra đời
nhằm tạo sự thoải mái cho người sử dụng chuột máy tính.
Chuột không giây gửi tín hiệu vào máy tính thông qua một bộ thu phát. Bộ thu
phát có thể dùng sóng (bluetooth hoặc sóng khác) để nhận tín hiệu từ chuột không dây
đến.
Chuột không dây thường nặng hơn các loại chuột khác do chúng phải chứa
nguồn cung cấp năng lượng cho nó hoạt động là pin. Đa phần chuột không dây ngày
nay thuộc loại chuột quang, đã có chuột laser có dây và không dây, đạt độ chính xác
cao hơn chuột quang và ngày càng trở nên phổ biến
(B) Độ phân giải
Độ phân giải là một thông số kỹ thuật của chuột máy tính tính theo dpi, độ phân
giải càng cao thì sự điều khiển chuột càng chính xác. Các chuột bi thường có độ phân
giải thấp, chuột quang có độ phân giải cao hơn và có thể đạt đến 5600dpi đối với một
số loại thiết kế cho games thủ.
(C) Các kiểu giao tiếp của chuột máy tính
PPNCKH trong Tin học - 14 - GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Học viên:Vũ Đăng Khôi Cao học CNTT khóa 6/2011
Chuột máy tính bắt buộc phải được kết nối với máy tính thông qua các chuẩn
cắm hoặc một thiết bị khác nếu là chuột không dùng dây.
Kiểu giao tiếp trước đây đối với chuột máy tính thường là: COM, DIN, tuy nhiên
đến nay các dạng cổng này không còn được tiếp tục sử dụng. Kiểu giao tiếp thông
dụng cho đến năm 2007 là giao tiếp PS/2. Giao tiếp qua cổng USB sẽ dần được thay
thế cổng PS/2 bởi tốc độ và các khả năng mở rộng tính năng trên chuột.
(D) Các nút trên chuột máy tính
Chuột máy tính theo thiết kế ban đầu chỉ gồm hai nút: Nút phải chuột và nút trái
chuột với chức năng lựa chọn và mở rộng. Theo nhu cầu sử dụng, chuột máy tính ngày
được bổ sung thêm các nút chức năng và công dụng.
Nút giữa: Mở rộng tính năng của chuột máy tính.
Nút cuộn: Thường được bố trí giữa nút trái và phải của chuột. Nút thường có
dạng bánh xe tròn xoay hoặc công tắc hai chiều. Nút cuộn thường được kết hợp với
nút giữa. Nút cuộn thường sử dụng để di nhanh chóng các thanh trượt (scrollbar) -
thường sử dụng nhiều khi lướt web, soạn thảo văn bản hoặc các ứng dụng khác cần
quan sát nhiều hơn giới hạn của màn hình hiển thị.
Các nút mở rộng khác: ngoài các nút cơ bản trên, các nút mở rộng khác chưa
được đưa vào tiêu chuẩn của thiết kế chuột. Các nút mở rộng thêm thường được thiết
kế do các hãng sản xuất khác nhau nhằm tạo điều kiện thuận lợi khác cho người sử
dụng máy tính. Khi sử dụng các nút mở rộng hoặc các tính năng mở rộng của chuột
cần phải cài thêm các phần mềm hỗ trợ của hãng sản xuất.
2.2.2. Quá trình phát triển chuột máy tính
Qua nhiều năm phát triển, chuột máy tính cũng có những cải tiến và biến đổi
đáng kể không chỉ về kiểu dáng mà còn cả công nghệ cảm ứng. Bài viết này sẽ đem
đến cho ta cái nhìn tổng quát về những bí mật của loài chuột điện tử này.
Bất cứ ai đang sử dụng máy tính đều biết rõ vai trò, ảnh hưởng của chú chuột đang
được dùng trong công việc hàng ngày như thế nào? Được Douglas Engelbart phát
minh vào năm 1964, chuột máy tính không phải là thứ gì mới mẻ hay quá rắc rối
nhưng là một thành phần không thể thiếu trong suốt hàng chục năm nay. Ta từng
chứng kiến sự phát triển vượt bậc của bộ xử lý, công nghệ lưu trữ, đồ họa 3 chiều
nhưng chắc chắn không thể nắm hết những bí ẩn bên trong lớp vỏ của những chú
chuột. Trong nhiều năm phát triển, chuột máy tính cũng có nhiều cải tiến và biến đổi
PPNCKH trong Tin học - 15 - GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Học viên:Vũ Đăng Khôi Cao học CNTT khóa 6/2011
đáng kể không chỉ về kiểu dáng mà còn cả công nghệ cảm ứng. Chuột ngày nay có độ
nhạy và nhiều tính năng tốt hơn rất nhiều so với một vài năm trước đây. Bài viết sẽ
đem đến cho ta cái nhìn tổng quát về những bí mật của "loài chuột" điện tử này.
Quá trình phát triển của chuột máy tính dựa trên sự thay đổi các thông số:
A. Cơ chế cảm ứng
A.1. Cơ học:
Đây cũng là cơ chế khởi thủy của chuột và kéo dài hàng chục năm sau đó và hiện
vẫn có thể tìm thấy các loại chuột bi (một nhánh của cơ chế cảm ứng cơ) ở cửa hàng.
Chú chuột máy tính đầu tiên xuất hiện trên thế giới có kích thước khá lớn với hai bánh
xe vuông góc với nhau. Con chuột này ta sẽ phải sử dụng cả hai tay để điều khiển: một
tay cầm chuột và tay kìa cầm một bàn phím nhỏ có 5 nút bấm. Tới năm 1970, kĩ sư
Bill English của Xerox PARC đã thay thế bánh xe cổ điển bằng một viên bi nổi tiếng
mà chúng ta đều biết. Viên bi này có thể chuyển động theo mọi hướng (1), chuyển
động này sẽ được hai bánh xe nhỏ bên trong chuột ghi nhận (2), trên bánh xe có các
khe hở nhỏ (3) cho phép một tia sáng phát qua tới đầu cảm ứng bên kia, mỗi lần ngắt
sẽ báo hiệu chuột di chuyển (4). Cuối cùng, một thiết bị cảm ứng sẽ thu thập tín hiệu
và tổng kết thành giá trị tọa độ tương ứng của chuột trên màn hình. Kiểu thiết kế này
được sử dụng trong suốt thập kỉ 80 và 90. Kiểu dáng chuột hiện đại mà ta thấy được
thiết kế ban đầu tại học viện EPFL (trái tim công nghệ của châu Âu vào thời kì đó)
dưới sự dẫn dắt của tiến sĩ Jean Daniel, sau đó sản phẩm hoàn thiện được tung ra thị
trường lần đầu tiên thông qua một chi nhánh của EPFL mà sau này trở thành một trong
những nhà sản xuất thiết bị trỏ (Pointing Device) tên tuổi – Logitech.
Hình 1. Thiết bị trỏ (chuột máy tính) đầu tiên
A.2. Quang học:
Cơ chế của chuột quang là bước tiến đáng kể trong chế tạo chuột. Nó loại bỏ
hoàn toàn thành phần cơ học (bi và bánh xe), thay bằng một thiết bị bắt hình siêu nhỏ.
PPNCKH trong Tin học - 16 - GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Học viên:Vũ Đăng Khôi Cao học CNTT khóa 6/2011
Thiết bị này sẽ liên tục "chụp" lại bề mặt mà người dùng di chuột và thông qua phép
so sánh giữa những bức hình này, bộ xử lý trong chuột sẽ tính toán được tọa độ. Nói
một cách nôm na, chuột bi sử dụng đầu cảm ứng quang để bắt chuyển động của viên bi
còn chuột quang sử dụng thiết bị ghi hình để bắt chuyển động của bề mặt. Trên thực
tế, để tính toán chính xác thì hình ảnh chụp phải tốt. Vì thế, nhiệm vụ quan trọng đầu
tiên là soi sáng bề mặt và một đèn LED đỏ được sử dụng cho việc này. Khi chiếu sáng
bề mặt, tia sáng sẽ bị phản chiếu và hội tụ thông qua một thấu kính trước khi chạm vào
bộ cảm ứng. Nhờ thế, hình ảnh sẽ rất chi tiết. Đôi khi, chuột quang học sử dụng đèn
LED bị hiểu nhầm là chuột laser (đề cập sau) do ánh sáng đỏ mà nó phát ra.
Ưu điểm của thế hệ chuột quang học là không có các bộ phận cơ nên hoàn toàn không
sợ hỏng hóc do ăn mòn hay bụi bẩn. Việc bảo trì cũng rất đơn giản (chỉ cần lau mắt
đọc là xong). Thêm vào đó là độ chi tiết và độ nhạy của cơ chế cảm ứng quang cũng
tốt hơn rất nhiều. Tuy nhiên, chuột quang không thể làm việc trên các bề mặt bóng
hoặc trong suốt, còn các bề mặt sặc sỡ thì chuột hoạt động không chính xác. Điều này
đúng với những loại chuột quang thuộc thế hệ đầu tiên. Ngoài ra, một số loại chuột rẻ
tiền có hệ thống xử lý hình ảnh kém sẽ không đủ khả năng tính toán khi người dùng di
chuyển chuột với tốc độ nhanh (chuột cao cấp có thể theo được tốc độ di chuyển lên
tới hơn 1m mỗi giây). Điểm yếu cuối của chuột quang là nó "ngốn" điện nhiều hơn
chuột cơ: 25mA so với chỉ khoảng 5mA. Một số nhà sản xuất còn sử dụng tới đầu đọc
để tăng độ chính xác, điều đó dĩ nhiên sẽ tiêu tốn năng lượng gấp đôi.
Hình 2. Chuột quang và nguyên tắc hoạt động
A.3. Laser:
Cảm ứng laser là công nghệ mới nhất và tiên tiến nhất hiện nay. Không chỉ thừa
hưởng đầy đủ ưu điểm quang học mà chuột laser còn có nhiều đặc điểm ưu việt khác.
Được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 2004 dưới sự hợp tác của Logitech và Agilent
Technologies, Logitech MX1000 là đại diện đầu tiên của thế hệ chuột laser xuất hiện
trên thị trường. Chú chuột này sử dụng một tia laser nhỏ thay vì đèn LED đỏ thông
thường. Công nghệ laser cho phép tia sáng có độ tập trung cao hơn và đặc biệt ổn định.
Nhờ thế chuột có thể tăng độ chi tiết của hình ảnh "chụp" tới 20 lần trên lý thuyết. Một
PPNCKH trong Tin học - 17 - GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Học viên:Vũ Đăng Khôi Cao học CNTT khóa 6/2011
số game thủ phàn nàn rằng MX1000 không đáp ứng tức thời khi ta nhấc nó lên rồi đặt
xuống. Điều này là do tính năng tiết kiệm năng lượng của MX1000 (những phiên bản
chuột laser sau này không rơi vào tình trạng đó).
Hình 3. Cơ chế hoạt động của chuột Laser
B. Kiểu kết nối
B.1. Có dây:
- Serial: chuột sử dụng cổng nối tiếp serial (hay còn gọi là cổng COM) rất thông
dụng vào thập kỉ 90 nhưng hiện nay rất ít gặp, một phần do cổng COM già cỗi và
chậm chạp dần dần bị loại khỏi máy tính thế hệ mới. Ngoài ra, sự thống trị của USB
cũng góp phần "tiễn" nó vào dĩ vãng.
Hình 4. Cổng kết nối COM của chuột
- PS2: được dùng trong thời gian khá dài và bây giờ vẫn còn, mỗi bo mạch chủ
vẫn có hai cổng PS2 dành cho bàn phím và chuột. Tuy nhiên cũng bị ảnh hưởng của
chuẩn USB mà PS2 dần bị đẩy tới bờ "tuyệt chủng". Hầu hết các loại chuột mới đều sử
dụng cổng USB và đi kèm một adapter chuyển đổi USB PS2.
Hình 5. Cổng kết nối PS/2 của chuột
- USB: Đây là chuẩn giao tiếp thông dụng nhất hiện nay đối với các loại chuột dù
"có đuôi" hay "không đuôi", ta khó có thể tìm được loại chuột nào không yêu cầu một
cổng USB trống trên máy tính. Ưu điểm của USB chính là băng thông rộng hơn nhiều
lần so với serial hay PS2, vì thế các loại chuột cao cấp có thể gửi số lượng lớn tín hiệu
định vị tới PC và như vậy, tính chính xác cũng như độ nhạy sẽ tăng đáng kể. Một số
PPNCKH trong Tin học - 18 - GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Học viên:Vũ Đăng Khôi Cao học CNTT khóa 6/2011
nhà sản xuất còn sử dụng kênh dữ liệu 16-bit tăng cường độ chính xác và giảm độ trễ
so với kết nối 8-bit thường thấy trên dòng chuột "bình dân".
Hình 6. Cổng kết USB của chuột
B.2. Không dây:
- Sóng Radio: Đây là kiểu kết nối không dây đầu tiên và cũng thông dụng nhất
được các nhà sản xuất trang bị cho chuột không dây của họ. Một bộ chuột máy tính
dùng giao tiếp kiểu này gồm bộ thu tín hiệu kết nối với máy tính và chuột rời không
dây lắp pin. Hai thành phần này giao tiếp với nhau qua sóng radio ở tần số 27MHz.
Một số công nghệ mới như Fast RF của Logitech giảm đáng kể mức trễ khi phát, nhận
tín hiệu.
- Bluetooth: Vốn được coi như một kiểu kết nối không dây để trao đổi dữ liệu
giữa các thiết bị di động. Thời gian gần đây, những thiết bị trỏ sử dụng kết nối
Bluetooth xuất hiện ngày càng nhiều trên thị trường. Một số ví dụ như Dinovo Media
Desktop của Logitech hay Microsoft Optical Desktop Elite for Bluetooth. Về cơ bản,
chuột không dây sử dụng kết nối Bluetooth có thể làm việc với hầu hết các thiết bị
thu/phát Bluetooth nhưng nếu dùng đúng bộ thu đi kèm, người dùng sẽ tận dụng được
những tính năng đặc biệt mà nhà sản xuất trang bị. So với chuột dùng sóng Radio, sản
phẩm Bluetooth có tầm họat động xa hơn, độ trễ thấp hơn và băng tần sử dụng là
2,4GHz (để biết thêm về các chuẩn không dây, tham khảo ID: A0205_61).
- RFID: Đây là phát minh độc nhất vô nhị về chuột không dây do A4Tech đưa ra.
Chuột sử dụng RFID ví dụ như A4Tech ND-30 RFID buộc người dùng phải sử dụng
kèm theo bàn di riêng. Điểm mạnh của kiểu thiết kế này là chuột không cần sử dụng
pin hay dây dẫn, vì thế trọng lượng chuột rất nhẹ. Tín hiệu tọa độ sẽ được ghi nhận
thông qua trường điện từ giữa bàn di kết nối vào máy tính và chuột. Tuy nhiên ta nên
chú ý rằng RFID bị giới hạn về tầm hoạt động: chỉ bằng đúng độ dài dây dẫn nối bàn
di vào cổng USB máy tính.
B.3. Apple Desktop Bus
Ra đời năm 1986, đây là công nghệ do Apple phát minh dành cho máy Mac.
Apple Desktop Bus có khả năng kết nối tới 16 thiết bị trực tiếp và được dùng trong
PPNCKH trong Tin học - 19 - GVHD: GS. TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Học viên:Vũ Đăng Khôi Cao học CNTT khóa 6/2011
hầu hết các model sản phẩm Mac cho tới năm 1998 khi iMac lần đầu tiên chuyển qua
sử dụng USB. Đầu năm 2005, kiểu kết nối này lại một lần nữa được sử dụng trong hệ
máy Powerbook G4 trong vai trò liên lạc giữa máy và bàn phím tích hợp kèm trackpad
của nó.
C. Phím bấm và bánh xe cuộn
Ngược với thiết kế bên trong, nút bấm của chuột cải tiến khá chậm chạp và hầu
như chỉ thay đổi về số lượng, kiểu dáng và vị trí mà thôi. Chú chuột "tổ" do Engelbart
phát minh đầu tiên chỉ có một nút bấm và sau đó không lâu tăng lên 3 nút. Những loại
chuột ban đầu thường có từ một tới ba nút và về sau tăng lên bốn hoặc hơn. Tuy vậy,
về cơ bản, mỗi loại chuột đều có tối thiểu hai nút bấm chính. Nhiệm vụ của nút bên
trái là chọn và khởi động các đối tượng, nút phải để mở các menu tính năng của đối
tượng mà người dùng đã chọn.
Những năm cuối thế kỉ 20, chuột máy tính có một số cải tiến về phím bấm. Sản
phẩm thời kì này thường có 5 phím khác nhau. Tùy thuộc vào yêu cầu của người dùng
mà những phím phụ này có nhiều chức năng riêng biệt ví dụ như Forward (tiến) hoặc
Backward (lùi) khi duyệt web, chúng cũng có thể được gán nhiều tính năng tùy chọn
nhờ vào phần mềm đi kèm. Theo Douglas Engelbart, số lượng phím bấm tối ưu của
chuột nên "càng nhiều càng tốt" và thực tế đã cho thấy điều đó là đúng.
Một phát minh quan trọng trong thiết kế chuột nói riêng và các thiết bị trỏ nói chung
chính là bánh xe nhỏ ở giữa hai nút bấm mà chúng ta thường thấy ngày nay. Nó sử
dụng cho các tác vụ cuộn trang hoặc phóng to/thu nhỏ các đối tượng. Về sau, Logitech
và Microsoft giới thiệu phiên bản tiên tiến hơn có tên gọi "bánh xe nghiêng" (tilt-
wheel) dành cho những sản phẩm cao cấp của họ. Với bánh xe mới, người dùng có thể
gạt sang hai bên để thực hiện chức năng cuộn ngang. Đôi khi, ta cũng có thể tìm thấy
những sản phẩm sử dụng công nghệ cảm ứng thay vì bánh xe vốn dễ bám bụi và trục
trặc, điển hình như V500 của Logitech.
D. Tốc độ và độ chính xác