Tiểu luận môn phương pháp nghiên cứu khoa học ỨNG DỤNG NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO VÀO SỰ PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH ĐIỆN TOÁN

Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THƠNG TIN

Tiểu luận mơn Phương pháp nghiên cứu khoa học

Đề tài:

ỨNG DỤNG NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO VÀO SỰ
PHÁT TRIỂN MƠ HÌNH ĐIỆN TỐN

GVHD: GS.TSKH Hồng Kiếm
HVTH: Lê Đỗ Minh Nga
MSHV: CH1301101

TP HCM, tháng 05 năm 2014


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”

LỜI NÓI ĐẦU
Phương pháp luận sáng tạo trong khoa học là kết quả của quá trình khái quát lý
thuyết và thực tiễn nghiên cứu khoa học và trở thành công cụ sắc bén để chỉ dẫn các
nhà khoa học, các nhà quản lý trong công tác tổ chức, quản lý và thực hành nghiên cứu
khoa học một cách sáng tạo.
Ngày nay, việc ứng dụng phương pháp sáng tạo để phát triển trong lĩnh vực tin
học cũng như sự ra đời của nhiều mơ hình điện tốn dẫn đến một bước tiến lớn về sự
phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin. Mặc dù công nghệ thông tin là ngành học
mới được phát triển trong thời gian gần đây, nhưng ảnh hưởng của nó đến đời sống
kinh tế xã hội địi hỏi con người cần nhìn rõ được tầm quan trọng đó. Do vậy việc áp
dụng phương pháp sáng tạo trong quá trình giải quyết các vần đề tin học có ý nghĩa vơ

cùng to lớn.
Trong bài luận này sẽ trình bày 40 nguyên tắc sáng tạo, phương pháp sang tạo
SCAMPERvà sự tiến hóa của các mơ hình điện toán. Qua đây em xin chân thành cảm ơn
GS.TSKH Hồng Kiếm, giảng viên mơn học “Phương pháp nghiên cứu khoa học và tư duy
sáng tạo”, người đã truyền đạt cho chúng em những kiến thức vô giá về nguyên lý sáng
tạo cũng như những phương pháp nghiên cứu khoa học, giúp chúng em hiểu rõ hơn về
cách giải quyết các vấn đề và nhìn nhận khoa học một cách sáng suốt hơn.


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”

MỤC LỤC


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”

I.

KHÁI NIỆM KHOA HỌC VÀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

1. 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 cái mà có thể thay thế dần những cái cũ, cái khơng
cịn phù hợp. Do dó, 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 là tri thức kinh nghiệm và tri thức khoa học.

2. Nghiên cứu khoa học
-

Khái niệm
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
nghiên cứu khoa họcđể 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 nghiên cứu khoa học 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.

-

Các bước nghiên cứu
Gồm 7 bước:









Xác lập vấn đề nghiên cứu
Giai đoạn chuẩn bị nghiên cứu
Lựa chọn nghiên cứu thông tin
Xây dựng giả thuyết, lựa chọn phương pháp và lập kế hoạch
Hoàn tất nghiên cứu
Viết báo cáo hoàn tất cơng trình
Giai đoạn kết thúc

II.

VẤN ĐỀ KHOA HỌC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT

1. Vấn đề khoa học
Vấn đề khoa học cũng được gọi là vấn đề nghiên cứu hoặc câu hỏi nghiên cứu
là câu hỏi được đặt ra khi người nghiên cứu đứng trước mâu thuẫn giữa tính hạn chế
của tri thức khoa học hiện có với yêu cầu phát triển tri thức đó ở trình độ cao hơn.

4


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”
2. Phân loại
Nghiên cứu khoa học luôn tồn tại hai vấn đề :

• Vấn đề về bản chất sự vật đang tìm kiếm.
• Vấn đề về phương pháp nghiên cứu để làm sáng tỏ về lý thuyết và thực
tiễn những vấn đề thuộc lớp thứ nhất.

3. Các tình huống vấn đề
Có vấn đề

Có nghiên cứu

Khơng có vấn đề

Khơng có nghiên cứu
Khơng có vấn đề

Giả vấn đề

Khơng có Nghiên cứu

Nảy sinh vấn đề khác
Nghiên cứu theo một hướng khác

4. Các phương pháp phát hiện vấn đề khoa học
Có 6 phương pháp:








Tìm những kẻ hở, phát hiêên những vấn đề mới
Tìm những bất đồng
Nghĩ ngược lại quan niêêm thơng thường
Quan sát những vướng mắc trong thực tiễn
Lắng nghe lời kêu ca phàn nàn
Cảm hứng : những câu hỏi bất chợt xuất hiêên khi quan sát sự kiêên nào đó.

III.

BỐN MƯƠI THỦ THUẬT

1. Mở đầu

Trong hầu hết các lĩnh vực trong đời sống, việc giải quyết thành công các vấn đề
sẽ đều được rút ra nhiều kinh nghiệm, hay còn gọi là bí quyết, mẹo. Nhờ những kinh
nghiệm này mà những vấn đề phát sinh sau trong cùng một lĩnh vực và thậm chí là
ngồi lĩnh vực đó có thể được con người giải quyết nhanh hơn và hiệu quả hơn.
Những kinh nghiệm, bí quyết hay mẹo như vậy được gọi là thủ thuật sáng tạo.

5


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”
2. Bốn mươi thủ thuật
Dựa trên việc phân tích hơn 40,000 bản mơ tả sáng chế thuộc những lĩnh vực kỹ
thuật khác nhau, G.S. Altshuller đã đúc kết ra bốn mươi thủ thuật sáng tạo cơ bản
được trình bày sau:

2.1 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 đối tượng.

Ví dụ:
Trong tin học, có 1 ứng dụng internet rất nổi tiếng và rất hữu dụng được sử dụng
rộng rãi phổ biến khắp thế giới, đó là giao thức chia sẻ dữ liệu Torrent. Để hiểu rõ
hơn về giao thức này cũng như về ứng dụng của nguyên tắc chia nhỏ trong nó, ta sẽ
xét qua 1 ví dụ đơn giản. Giả sử bạn có 1 file dung lượng 1GB và 300 người cần, sẽ
cần rất nhiều thời gian để chia sẻ 300GB dữ liêêu theo hình thức người này xong rồi
mới tới lượt người kia. Nhưng nếu bạn chia file thành các mảnh nhỏ gửi cho mọi
người và họ lại chia sẻ các mảnh đó cho người khác cho đến khi ai ai cũng có file
hồn chỉnh thì sẽ nhanh hơn rất nhiều. Cách thức chia sẻ kiểu này tương tự như việc
photo 1 cuốn sách. Nếu để cho từng người từng người mượn cả cuốn sách đi photo
rồi mới đến lượt người khác mượn thì sẽ rất mất thời gian. Nhưng nếu để cho mỗi
người photo vài trang trong cuốn sách đó rồi giao lại cho người khác thì cơng việc sẽ
được tiến hành đồng thời và nhanh hơn rất nhiều so với cách làm trên vì mọi người
đều được làm cùng 1 lúc và chia sẻ với nhau.
Và đó chỉ là những ứng dụng điển hình trong rất nhiều ứng dụng hữu ích của nguyên
tắc phân nhỏ.

2.2 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.

Ví dụ:
Trong tin học, việc quét virus cũng dựa trên virus này. Khi phát hiện có virus hay
các yếu tốt gây hại khác cho máy tính thì những thành phần này được tách ra và xử
lý riêng để tránh làm ảnh hướng đến các chương trình khác trong máy tính.

2.3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ:
Nội dung:

-

Chuyển đối tượng (hay mơi trường bên ngồi, tác động bên ngồi) có cấu trúc
đồng nhất thành khơng đồng nhất.

-

Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau.

6


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”
-

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

Ví dụ:
Trong tin học, ví dụ trong một bài tốn in ra các số nguyên tố nhỏ hơn 1000 theo
hàng, mỗi hàng 5 số. Như vậy việc kiểm tra đầu tiên cho chương trình dừng lại hoặc
khi có lỗi cốt lõi khơng phải ở việc in ra bao nhiêu hàng, mà ở việc kiểm tra số đó có
phải là nguyên tố hay khơng, và có nhỏ hơn 1000 hay khơng.

2.4 Ngun tắc phản đối xứng:
Nội dung:

-

Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành khơng đối xứng (nói chung giảm
bật đối xứng).

Ví dụ:

-

Chuẩn của sắp xếp nhanh thường lấy phần tử giữa làm phần tử chốt. Bằng cách
sử dụng phần tử trung vị trong ba phần tử đứng đầu, đứng giữa và đứng cuối làm
phần tử chốt thường sẽ đạt được hiệu suất tốt hơn.

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:

-

Một trang web có thể được xây dựng từ nhiều khung (frame). Mỗi frame có thể

được tải từ một server khác nhau. Điều này làm tăng tốc độ tải trang do nhiều kết
nối được sử dụng đồng thời.

2.6 Nguyên tắc vạn năng:
Nội dung:

-

Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó khơng cần sự tham gia
của các đối tượng khác.

Ví dụ:

-

Các phần mềm tăng tốc hệ thống như “tuneup utilities” có chức năng 1-click có
thể dọn các registry, loại bỏ các shortcut bị phá hủy, xóa các tập tin tạm, phân
mảnh ổ đĩa, …

7


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”
2.7 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.

Ví dụ:
Trong tin học, các dữ liệu của ta được lưu giữ trong các thư mục được đặt tên bởi
người dùng, giúp cho việc dễ dàng truy cập cũng như gọn gàng bộ nhớ máy tính.
Trong lập trình, ta sử dụng các biến số cũng như con trỏ chứa các giá trị ta mong
muốn để thuận tiện hơn khi lập trình.

2.8 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.

-

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

Ví dụ:

-

Trong các hàm băm, ta phân bổ các đối tượng vào một tập các bộ chứa trong khi
giữ số lượng của các đối tượng trong một bộ chứa xấp xỉ bằng nhau.

2.9 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).

Ví dụ:

-

Khi mơêt ứng dụng bắt đầu đọc từ môêt cơ sở dữ liêêu, ta có thể tải (load) các bảng
quan trọng hay các chỉ mục trước.

2.10 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ:
Nội dung:

-

Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hồn tồn hoặc từng phần, đối với đối
tượng.

8


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”
-

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

Ví dụ:

-

Driver máy in kiểm thử tính sẵn sàng của máy in trước khi người sử dụng hoàn
tất các thiết lập của họ

2.11 Nguyên tắc dự phòng:
Nội dung:

-

Bù đắp đôê tin câêy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị trước các
phương tiêên báo đơêng, ứng cứu, an tồn.

Ví dụ:

-

Hệ điều hành sao lưu dữ liệu các tập tin quan trọng của nó trước khi được sử
dụng. Nếu xảy ra lỗi có thể khơi phục lại mà không phải cài lại.

2.12 Nguyên tắc đẳng thế:
Nội dung:

-

Thay đổi điều kiêên làm viêêc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng.

Ví dụ:

-

Sắp xếp lại một cơ sở dữ liệu hay tập tin chỉ khi nào thực sự cần thiết. Thường
thì dữ liệu bị xóa bằng một cái cờ đánh dấu nó bị xóa. Các bản ghi trong cơ sở
dữ liệu không phải di chuyển mặc dù chúng dường như có vị trí mới trong cơ sở
dữ liệu.

2.13 Nguyên tắc đảo ngược:
Nội dung:

-

Thay vì hành đơêng như u cầu bài tốn, hành đơêng ngược lại (ví dụ, khơng làm
nóng mà làm lạnh đối tượng)

-

Làm phần chuyển đôêng của đối tượng (hay môi trường bên ngoài) thành đứng
yên và ngược lại, phần đứng yên thành chuyển đơêng.

Ví dụ:

-

Các hệ thống backtracking

2.14 Ngun tắc cầu (tròn) hoá:
Nội dung:

9


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”
-

Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong, măêt phẳng thành măêt cầu,
kết cấu hình hơêp thành kết cấu hình cầu.

-

Sử dụng các con lăn, viên bi, vịng xoắn.

-

Chuyển sang chuyển đơêg quay, sử dung lực ly tâm.

Ví dụ:

-

Thay tìm kiếm tuyến tính bằng tìm kiếm phức tạp hơn như tìm kiếm nhị phân.

2.15 Nguyên tắc linh đô ông:
Nội dung:

-

Cần thay đổi các đăêt trưng của đối tượng hay mơi trường bên ngồi sao cho
chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm viêêc.

-

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

Ví dụ:

-

Thay đổi chế độ nhìn trong một ứng dụng như PowerPoint. Chỉnh sửa văn bản
trong chế độ outline thì sẽ dàng và nhìn tổng quan hơn trong chế độ trình bày.

2.16 Ngun tắc giải “thiếu” hoă ơc “thừa”:
Nội dung:

-

Nếu như khó nhâên được 100% hiêêu quả cần thiết, nên nhâên ít hơn hoăêc nhiều
hơn “mơêt chút”. Lúc đó bài tốn có thể trở nên đơn giản hơn và dễ giải hơn.

Ví dụ:

-

Để sắp xếp một mảng lớn thì thì thuật tốn sắp xếp nhanh thường được sử dụng.
Tuy nhiên khi các mảng con để sắp xếp trở nên nhỏ, ít hơn 10 phần tử, các thuật

toán khác được sử dụng thực thi tốt hơn.

2.17 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác:
Nội dung:

-

Những khó khăn do chuyển đơêng (hay sắp xếp) đối tượng theo đường (môêt
chiều) sẽ được khắc phục nếu cho đối tượng khả năng di chuyển trên măêt phẳng
(hai chiều). Tương tự, những bài tốn liên quan đến chuyển đơêng (hay sắp xếp)
các đối tượng trên măêt phẳng sẽ được đơn giản hố khi chuyển sang khơng gian
(ba chiều).

-

Chuyển các đối tượng có kết cấu mơêt tầng thành nhiều tầng.

-

Đăêt đối tượng nằm nghiêng.

10


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”
-

Sử dụng măêt sau của diêên tích cho trước.

-

Sử dụng các luồng ánh sáng tới diêên tích bên cạnh hoăêc tới măêt sau của diêên
tích cho trước.

Ví dụ:

-

Một hàng đợi mà khi lớn dần và khơng cịn chỗ để cho một phần tử mới vào thì
có thể đặt phần tử đó vào ổ đĩa cho đến khi cịn chỗ trống trong bộ nhớ chính.

2.18 Nguyên tắc sử dụng các dao đô ông cơ học:
Nội dung:

-

Làm đối tượng dao đơêng. Nếu đã có dao đơêng, tăng tầng số dao đôêng ( đến tầng
số siêu âm).

-

Sử dụng tầng số côêng hưởng.

-

Thay vì dùng các bơê rung cơ học, dùng các bôê rung áp điêên.

-

Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điêên từ.

2.19 Nguyên tắc tác đô ông theo chu kỳ:
Nội dung:

-

Chuyển tác đôêng liên tục thành tác đôêng theo chu kỳ (xung).

-

Nếu đã có tác đơêng theo chu kỳ, hãy thay đổi chu kỳ.

-

Sử dụng các khoảng thời gian giữa các xung để thực hiêên tác đôêng khác.

2.20 Nguyên tắc liên tục tác đô ông có ích
Nội dung:

-

Thực hiêên công viêêc môêt cách liên tục (tất cả các phần của đối tượng cần luôn
luôn làm viêêc ở chế đôê đủ tải).

-

Khắc phục vâên hành không tải và trung gian.

-

Chuyển chuyển đơêng tịnh tiến qua lại thành chuyển đơêng qua.

Ví dụ:

-

Trong hệ điều hành đa nhiệm, các tác vụ có thể chạy nền như quét vi-rút, in ấn,
…

2.21 Nguyên tắc “vượt nhanh”:
Nội dung:

-

Vượt qua các giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn.

11


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”
-

Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết.

Ví dụ:

-

Tắt kết nối tới cơ sở dữ liệu trong khi sao lưu. Sao lưu có thể thực hiện nhanh
hơn và sau khi sao lưu mọi người có thể sử dụng cơ sở dữ liệu.

2.22 Nguyên tắc biến hại thành lợi:
Nội dung:

-

Sử dụng những tác nhân có hại (thí dụ tác động có hại của mơi 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 khơng cịn có hại nữa.

Ví dụ:

-

Nếu một chương trình mà có tác vụ tính tốn hay truy vấn mất một thời gian dài
thì hiển thị một thơng báo để người sử dụng có thể pha một tách cafe hay làm
các bài thể dục thư giãn khác. Điều này có thể tốn thời gian hơn nhưng người sử
dụng khơng phải ở trong tình trạng chờ đợi thực sự.

2.23 Nguyên tắc quan hệ phản hồi:
Nội dung:

-

Thiết lập quan hệ phản hồi.

-

Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi nó.

Ví dụ:
Trong tin học, phản hồi là 1 nguyên tắc đắc lực trong việc gửi và nhận thơng tin. Khi
thơng tin được gửi đi, nó sẽ báo lại nếu bên kia đã nhận được hoặc không. Ứng
dụng e-mail là 1 minh chứng thiết thực nhất cho qui trình này.
Ngồi ra q trình qt virus tương tự, nó sẽ báo khi phát hiện ra virus và chờ lệnh
xử lý.

2.24 Nguyên tắc sử dụng trung gian:
Nội dung:

-

Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp.

Ví dụ:

-

Sử dụng một máy chủ cho các máy in để giữ các công việc tạm thời khi các máy
in đang offline.

12

Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”
2.25 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:

-

Một trình duyệt web có thể chuyển hướng request của bạn tới một website khác
nếu server không tồn tại. Chẳng hạn Google bị offline thì có chuyển tới Bing,
Yahoo, …

2.26 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 biẻu kiến (vùng ánh sáng nhìn
thấy được bằng mắt thường), chuyển sang sử dụng các bản sao hồng ngoại
hoặc tử ngoại.

Ví dụ:

-

Sử dụng các sản phẩm mã nguồn mở.

2.27 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 (thí
dụ như về tuổi thọ).

2.28 Thay thế sơ đồ 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.

13


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”
2.29 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 khơng khí, thủy tĩnh, thủy phản lực.

2.30 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 mơi trường bên ngồi bằng các vỏ dẻo và màng mỏng.

2.31 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.

2.32 Nguyên tắc thay đổi màu sắc:
Nội dung:

-

Thay đổi màu sắc của đối tượng hay mơi trường bên ngồi.

-

Thay đổi độ trong suốt của của đối tượng hay mơi trường bên ngồi.

-

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.

2.33 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.

Ví dụ:

-

Sử dụng trình biên dịch để biên dịch chính nó.

-

Một hàm mà nhận các đối số là các lớp cơ sở để mà các lớp con cũng được xử
lý như vậy.

14


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”
2.34 Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần:
Nội dung:

-

Phần đối tượng đã hoàn thành nhiệm vụ hoặc trở nên khơng càn thiết phải tự
phân hủy (hồ tan, bay hơi..) hoặc phải biến dạng.

-

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

Ví dụ:

-

Giải phóng bộ nhớ khơng cần sử dụng nữa bởi bộ thu gom rác như trong Java.

2.35 Thay đổi các thơng số hố 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.

Ví dụ:

-

Chạy một chương trình với nhiều điều kiện tải khác nhau, chẳng hạn chạy trong
hệ điều hành Windows hay Linux, màn hình 10’ hay 15’, …

2.36 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...

2.37 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.

Ví dụ:

-

Khi dữ liệu được nén nó có thể được gửi nhanh hơn qua mạng, hoặc tốn ít khơng
gian lưu trữ hơn. Người ta phải giải nén để có thể sử dụng nó.

2.38 Sử dụng các chất oxy hố mạnh:
Nội dung:

-

Thay khơng khí thường bằng khơng khí giàu oxy.

15


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”
-

Thay khơng khí giàu oxy bằng chính oxy.

-

Dùng các bức xạ ion hố tác động lên khơng khí hoặc oxy.

-

Thay oxy giàu ozon (hoặc oxy bị ion hoá) bằng chính ozon.

Ví dụ:

-

Sử dụng định dạng nhị phân để gia tăng hiệu quả cho việc xử lý, lưu trữ và lưu
lượng mạng.

2.39 Thay đổi độ trơ:
Nội dung:

-

Thay môi trường thơng thường bằng mơi trường trung hồ.

-

Đưa thêm vào đối tượng các phần, các chất, phụ gia trung hoà.

-

Thực hiện q trình trong chân khơng.

Ví dụ:

-

Kiểm thử phần mềm trong một mơi trường được kiểm sốt để mà nếu có vấn đề
gì thiệt hại thì chỉ giới hạn trong mơi trường được kiểm sốt mà thơi.

2.40 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 mới.

IV. PHƯƠNG PHÁP SÁNG TẠO SCAMPER

1. Mở đầu
Hiện nay, có khá nhiều phương pháp sáng tạo khác nhau nhưng khơng có
phương pháp nào vượt trội trong mọi tình huống, trong mọi lĩnh vực. Tuy nhiên,
phương pháp sáng tạo SCAMPER tỏ ra có nhiều ưu điểm trong việc phát triển
hoạt động kinh doanh của các doanh nghiệp. Hai trọng tâm sáng tạo trong
doanh nghiệp là sáng tạo trong phát triển/đổi mới sản phẩm và sáng tạo trong
tiếp thị/kinh doanh sản phẩm.
Phương pháp sáng tạo SCAMPER được giáo sư Michael Mikalko phát triển.
SCAMPER là ghép các chữ cái đầu của nhóm từ sau: Substitute (thay thế),
Combine (kết hợp), Adapt (thích nghi), Modify (hiệu chỉnh), Put (thêm vào),

Eliminate (loại bỏ) và Reverse (đảo ngược).
Phương pháp sáng tạo SCAMPER dễ lĩnh hội, dễ vận dụng nhưng khá hữu hiệu
nên ngày càng được sử dụng phổ biến rộng rãi, nhất là trong các doanh nghiệp.

16


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”
2. Phương pháo Scamper
2.1 Phép thay thế - Substitute
Nội dung:Thay thế thành tố hiện có của hệ thống bằng thành tố khác.

Ví dụThay thế bàn phím chuột bằng giọng nói để điều khiển google glass

2.2

Phép kết hợp – Combine

Nội dung: Kết hợp thành tố của các hệ thống khác nhau để tạo ra hệ thống mới.
Ví dụ: Kết hợp các chức năng chụp hình(máy chụp hình) ,quay phim (máy quay
phim), đọc sách, lướt web, học tập, chơi game (máy tính) …. Vào một mát kinh
Google Glass trước hết là cặp kính có thể làm việc như một máy tính. Đây là
thiết bị có thể hiển thị, truyền dữ liệu miễn phí từ máy tính bàn, các thiết bị di động
như điện thoại, máy tính bảng…
Kính google glass cho phép nháy mắt để chụp ảnh

2.3 Phép thích ứng – Adapt
Nội dung: Thích ứng hệ thống trong một bối cảnh khác.

2.4 Phép điều chỉnh – Modify

Nội dung: Điều chỉnh qui mô thành tố của hệ thống.

17


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”
2.5 Phép thêm vào – Put
Nội dung:Thêm thành tố mới vào hệ thống.

2.6 Phép Loại bỏ – Eliminate
Nội dung:Loại bỏ thành tố khỏi hệ thống.

Ví dụ: Google Glass loại bỏ bàn phím chuột, màn hỉnh, dây điện, vỏ máy tinh(case)
cồng kềnh

2.7 Phép đảo ngược – Reverse
Nội dung:Đảo ngược trật tự các thành tố của hệ thống.

Ví dụ: Trong một yêu cầu Ajax của HTTP tiêu chuẩn, dữ liệu được gửi đến máy chủ.
Reverse Ajax có thể được mơ phỏng để tạo ra một yêu cầu Ajax. Từ đó, máy chủ có thể gửi
các sự kiện đến máy khách

V.

ÁP DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO TRONG QUÁ TRÌNH TIẾN HĨA
ĐIỆN TỐN

1. Parallel computing
1.1. Đinh nghĩa:
Trong một ngữ cảnh đơn giản, tính tốn song song (Parallel Computing) là việc sử

dụng đồng thời nhiều nguồn tài ngun tính tốn để giải quyết một vấn đề:
Được chạy bằng cách sử dụng nhiều CPU.
Một vấn đề có thể chia ra thành nhiều phần rời rạc có thể giải quyết một cách
đồng thời.
Mỗi phần được tiếp tục phân chia thành một chuỗi các câu lệnh.
Những câu lệnh của mỗi phần được thi hành một cách đồng thời trên các CPU
khác nhau

18


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”

1.2. Áp dụng:
Theo truyền thống, phầnmềmđược viết theocách tính tốn tuần tự:
Được chạy trên một máy tính đơn có mộtCPU;
Một bài tốn được chia ra thành một chuỗi các câu lệnh rời rạc.
Những câu lệnh này được thi hành sau câu lệnhkhác.
Vào một thời điểm chỉ có một câu lệnh thực hiện
Nguyên lý tách khỏi và nguyên lý kết hợp: Một vấn đề có thể chia ra thành nhiều
phần rời rạc. Mỗi phần được tiếp tục phân chia thành một chuỗi các câu lệnh.
Những câu lệnh của mỗi phần được thi hành một cách đồng thời trên các CPU
khác nhau
Sau đó kết hợp dữ liệu trả về để trả kết quả.
Nhờ vậy mà tiết kiệm thời
gian và tiền bạc
– Máy tính song song có thể xây dựng trên các thành phần giá rẻ
– Rút ngắn thời gian
Ví dụ: Bảng điện chứng khoán:

Một bảng điện chứng khoán sẽ được chia ra nhiều nhiều phần rời rạc :Vẽ đồ thị, cập nhật
giá, các chỉ số, tơ màu chứng khốn tăng hay giảm… Sau đó kết hợp trên cùng một màn
hình.

19


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”
Nguyên lý phân hủy hoặc tái sinh các phần:
Yêu cầu đầu tiên của xử lý song song là phải tạo ra được một số các tiến trình cần thiết cho
bài toán và khả năng huỷ bỏ chúng khi phần việc xử lý song song kết thúc để giải phóng bộ
nhớ và các thiết bị mà các tiến trình đã chiếm giữ. Việc huỷ bỏ các tiến trình phải khơng cản
trở hoạt động của những tiến trình khác.
Ngun tắc linh đô ông (Phân chia đối tượng thành từng phần, có khả năng dịch
chuyển với nhau):
Một mặt một tiến trình có thể muốn giữ một phần dữ liệu cục bộ cho riêng mình,
khơng cho những tiến trình khác nhìn thấy/truy cập tới những dữ liệu đó. Mặt khác, nó cũng
muốn trao đổi thơng tin với các tiến trình khác. Xử lý vấn đề che giấu hay chia sẻ thông tin
như thế nào cịn tuỳ thuộc vào mơ hình mà chúng ta áp dụng, dựa vào tiến trình hay luồng.
Phép điều chỉnh(Scamper)
Từ chay trên một CPU thànhchạy trên nhiều CPU.

2. Distributed computing
2.1. Đinh nghĩa:
Distributed computing : Bao gồm nhiềuthành phần phần mềmđược chạy trênnhiều máy
tính,nhưngnhư chạy mộthệ thống duy nhất. Các máy tínhđang ở trong mộthệ thống
phân phốicó thể đượcthể chấtgần nhau vànối với nhau bằngmộtmạng nội bộ,hoặc
chúng có thểcách xa về mặt địa lývà đượcnối với nhau bằngmộtmạng diện rộng.
Một hệ thốngphân phốicó thể bao gồmbất kỳ số lượngcấu hình nào chẳng hạn nhưmáy
tính lớn, máy tính cá nhân, máy trạm, máy tính mini….Mục đích củatính tốn phân tánlà

làmnhư như trong một máy tínhduy nhất.

20


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”
Tính tốn phân tán là tính tốn song song được phân quyền, sử dụng hai hay nhiều
máy tính liên lạc với nhau qua một mạng để hoàn tất một nhiệm vụ hoặc mục tiêu
chung. Các loại phần cứng, ngơn ngữ lập trình, hệ điều hành và các tài nguyên khác
được sử dụng có thể rất đa dạng.

2.2. Áp dụng:
Nguyên lý tách khỏi
Cũng tương tự như parallel computing, Distributed computing cũngchia một vấn thành
nhiều phần rời rạc. Mỗi phần được tiếp tục phân chia thành một chuỗi các câu
lệnh. Những câu lệnh của mỗi phần được thi hành một cách đồng thời trên các
máy tính khác nhau
Nguyên lý kết hợp
Trong Distributed computing,Middleware là phần mềm máy tính với nhiệm vụ kết nối các
thành phần phần mềm hoặc các ứng dụng với nhau. Phần mềm loại này bao gồm một
tập các dịch vụ cho phép sự tương tác giữa các tiến trình chạy trên một hoặc nhiều máy
khác nhau. Cơng nghệ middleware đã được phát triển để cung cấp khả năng hoạt động
tương hỗ, phục vụ cho các kiến trúc phân tán thường được để hỗ trợ và đơn giản hóa
các ứng dụng phân tán phức tạp.
Phép điều chỉnh(Scamper)
Từ chạy trên một máy thànhchạy trên nhiều máy tính khác nhau.

21

Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”

Nguyên tắc vạn năng
NET Remoting là một trong những kĩ thuật tiện lợi cho những chương trình dạng
Distributed Computing.
Lập trình mạng phân tán .NET Remoting có thể được dùng trên nhiều giao thức khác
nhau như TCP, HTTP.
Ngoài ra cơng nghệ mới nhất giờ có WCF của MS có thể tổng hợp tất cả các tính năng
của Web Service, Remoting, MSMQ và COM+ vào trong một
Web services có thể hoạt động trên các platform môi trường khác nhau: window, unix,
linux..
Ngun tắc quan hê ê phản hời:
Ta có thể sử dụng.NET Remoting đế gọi một chương trình hoặc một service chạy trên
một máy vi tính khác để xử lý một cái gì đó và trả kết quả tính tốn lại cho ta.
3. Grid computing
3.1. Đinh nghĩa:
Grid là một loại hệ thống phân tán, bố trí song song, cho phép linh hoạt chia sẻ, tuyển
lựa và tập hợp các nguồn tài nguyên độc lập và rải rác về địa lý, tùy theo khả năng sẵn
có, cơng suất, hoạt động, chi phí và yêu cầu về chất lượng dịch vụ của người sử dụng.
Điện tốn mạng lưới (ĐTML) có nghĩa là tất cả hoặc một phần của một nhóm máy tính,
máy chủ và thiết bị lưu trữ trong mạng doanh nghiệp, được “ảo hóa” (virtualize) thành
một cỗ máy tính lớn. Vì ĐTML giải phóng những khả năng tính tốn khơng được sử dụng
vào một thời điểm bất kỳ, chúng có thể cho phép các doanh nghiệp tăng cường rất nhiều
về tốc độ, sức mạnh xử lý thông tin và sự liên kết, thúc đẩy các quy trình tính tốn mật
độ cao. Trong khi đó, chi phí vẫn sẽ được giữ ở mức thấp vì ĐTML có thể được xây
dựng từ chính hạ tầng hiện có, góp phần đảm bảo sự huy động tối ưu các khả năng tính
tốn.
ĐTML cho phép ảo hóa các chức năng tính tốn phân tán cũng như các nguồn xử lý,
băng thông mạng và khả năng lưu trữ, để từ đó tạo ra một hệ thống đơn đồng nhất, cho
phép người sử dụng và các ứng dụng truy cập thơng suốt vào các tính năng điện tốn

22


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”
rộng lớn. Giống như người lướt web xem một nội dung thống nhất qua web, người sử
dụng ĐTML cũng nhìn thấy một máy tính ảo cực lớn duy nhất.

Điện toán lưới (grid computing) sử dụng tập hợp các tài ngun máy tính có hoạt động
giống máy chủ (server), thông qua mạng tốc độ cao để đáp ứng công việc tính tốn.
Có thể hình dung mơi trường tính tốn lưới tương tự như mạng lưới điện. Các trạm phát
điện phân bổ rải rác, liên kết với nhau qua mạng lưới điện để chia tải và bổ sung nguồn
điện cho nhau khi cần thiết. Khách hàng sử dụng điện không cần quan tâm đến nguồn
gốc trạm phát. Việc sử dụng điện có lúc nhiều (giờ cao điểm) lúc ít, có khách hàng dùng
nhiều và khách hàng dùng ít, mạng lưới điện sẽ thực hiện việc điều phối thích hợp.
Trong tính tốn lưới, các máy tính đóng vai trị giống như những trạm phát điện. Người
dùng có thể truy cập tới máy tính ảo có đủ năng lực xử lý đáp ứng nhu cầu của mình.
Máy tính ảo này có thể bao gồm nhiều nguồn tài ngun tính tốn khơng đồng nhất
(phần cứng máy tính và hệ điều hành khác nhau), tuy nhiên người dùng không nhận biết
các tài nguyên cụ thể này, cũng giống như người dùng điện không nhận biết nguồn điện
phát sinh từ đâu.

3.2. Áp dụng:
Phép thêm vào – Put

Điểm yếu của distributed computing là bị giới hạn hạn chế trong bộ nhớ và sức mạnh xử lý,
bảo mật. Grid comuting là một dạng đặc biệt của distributed computing, thêm vào các yếu tố
hạn chế của distributed computing: sử dụng hiệu quả các hệ thống không đồng nhất với khối
lượng công việc quản lý tối ưu để tạo tồn bộ tài ngun tính tốn của doanh nghiệp ( máy
chủ, mạng , lưu trữ, và thông tin ) lớn hơn

Ngồi ra, Grid comuting có điểm chung là cho phép người sử dụng chia sẻ file nhưng
khác với distributed computing là việc chia sẻ đó khơng chỉ là các file mà có thể là nhiều tài
nguyên khác
Nguyên lý tách khỏi
Một ứng dụng được thiết kế để chia công việc của mình thành các phần riêng biệt có thể
thực hiện song song trên bộ vi xử lý khác nhau.
Nguyên tắc chuyển sang chiều khác
Lợi ích của grid computing là cho sử dụng các tài nguyên đặc biệt
Ví dụ nếu muốn sử dụng phần mềm, nhưng đáng tiếc nó là phần mềm thương mại. Khi
đó sẽ nhờ một máy tính khác có bản quyền chạy chương trình, vì thế tiết kiệm được tài
nguyên
Nguyên tắc linh đô ông:

23


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”
Các tài nguyên trong grid computing có thể thay đổi khi ứng dụng đang được thực hiện
Nguyên lý dự phòng
Grid computing có nhiều máy tính xử lý cơng việc, nó được đặt ở khắp nơi, nghĩalà khi
có một máy bị “die” thì nó vẫn khơng ảnh hưởng gì.Máy tính quản lý grid sẽ phát hiện ra
điều đó, và chuyển cơng việc về cho máy tính khác xử lý.
4. Cloud computing
4.1. Đinh nghĩa:
Mơ hình Điện tốn đám mây là mơ hình điện tốn với sự cân bằng động và các tài
nguyên ảo hóa được cung cấp như dịch vụ trên mạng Internet.
Trong Điện toán đám mây, người sử dụng truy cập các dịch vụ tính tốn từ nhà cung cấp
nào đó “trong đám mây” mà khơng cần phải có các kiến thức và kinh nghiệm về cơng
nghệ đó cũng như không quan tâm đến các cơ sở hạ tầng phục vụ cơng nghệ đó.
Cloud Computing ra đời để giải quyết các vấn đề sau:

-Vấn đề về lưu trữ dữ liệu:
Dữ liệu được lưu trữ tập trung ở các kho dữ liệu khổng lồ. Các công ty lớn như
Microsoft, Google có hàng chục kho dữ liệu trung tâm nằm rải rác khắp nơi trên thế giới.
Các
công ty lớn này sẽ cung cấp các dịch vụ cho phép doanh nghiệp có thể lưu trữ và quản
lý dữ liệu
của họ trên các kho lưu trữ trung tâm.
-Vấn đề về sức mạnh tính tốn:
Có 2 giải pháp chính:
o Sử dụng các siêu máy tính (super-computer) để xử lý tính tốn.
o Sử dụng các hệ thống tính tốn song song, phân tán, tính tốn lưới (grid computing).
Vấn đề về cung cấp tài nguyên, phần mềm:
Cung cấp các dịch vụ như IaaS (infrastructure as a service), PaaS (platform as a
service), SaaS (software as a service).

24


Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo”

4.2. Áp dụng:
Nguyên tắc linh đô ông:
Một số đặc điểm chính cần xem xét trong định nghĩa này: Cloud Computing là
một mẫu tính tốn phân bố đặc biệt. Nó khác với hệ phân bố truyền thống ở chỗ:
khả năng mở rộng vơ cùng lớn, có thể được gói gọn như là một thực thể trừu
tượng để phân phối các cấp độ dịch vụ khác nhau đến người sử dụng bên ngồi, nó có
khả năng mở rộng mang tính kinh tế, các dịch vụ có thể được cấu hình động và phân
phối theo nhu cầu
Nguyên tắc “chứa trong”
Khi xem xét các định nghĩa về Clouds, Grids, Distributed computing ,chúng

ta dễ dàng thấy rằng định nghĩa của Clouds có điểm trùng lấp với các định nghĩa
của Grids và Distributed. Điều này không phải là một vấn đề đáng ngạc nhiên bởi vì
Clouds khơng ra đời một cách riêng lẻ hay độc lập mà nó dựa trên nền tảng của các
cơng nghệ trước đó.
Hình minh họa mối liên hệ giữa Clouds và các công nghệ khác:

25