BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (586.94 KB, 28 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG
________oOo________
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
KHOA HỌC TRONG TIN HỌC
GS. TSKH.: HOÀNG VĂN KIẾM
HỌC VIÊN: NGUYỄN HOÀNG HUY
< 2012 >
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
MỤC LỤC
!!"#$%&'!'()
*+'(,-$%./!01'
"'(!2,&3
'!'4)3
*5'6)7!"'(!2,&3
89/!01'!"'(!2,&3
:;<=9>?9=9@ABC+D
E!F&D
'!'4)D
*9/!01'$E!F&D
8G!,H!"$E!F&D
.IJ!"...K'4!$E!F&D
9IJ!".."'L'M,NOK$E!FKP&$F.K)'!QR!"OS
P.0S
*0KR,00PT
9IJ!".."'L'M,NOK$E!FKU!"M,KV
WXY!KX!"Z![!\,V
*.IJ!".../!]$E!F^
8.IJ!"..KU!"_.$E!F^
9IJ!".."'L'M,NOK$E!F`[%'K!Z!D
9IJ!"..KTaZO.D
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 2
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
*9IJ!".."'!ZO.*S
Wb+cdB+ec=+f+gh+fib**
'4!K1'j'k!"**
WkKRH!",N(!KlR!"K1I_.jm!"KT(!'4!K1'j'k!"**
",N(!Kl$1!!n!"o**
*",N(!Kl0'!k!"o*8
8",N(!KlU')%,*
",N(!KlRp.*
",N(!Klja.q!"*
3",N(!KlKa.m$m*3
C+*V
+h+W@*^
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 3
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
LỜI NÓI ĐẦU
Con người ngày càng trở nên thông minh, ngày càng trở nên mạnh mẽ hơn trong việc
chinh phục tự nhiên. Những thành tựu mà chúng ta có được ngày nay tất cả là do quá trình
học hỏi, nghiên cứu không mệt mỏi của con người.
Từ xưa con người đã biết tìm hiểu, học hỏi - chia sẽ lẫn nhau, tích lũy - tổng hợp kiến
thức khám phá thế giới, rồi truyền đạt từ thế hệ này qua thế hệ khác. Dần về sau con người có
được một hệ thống tri thức khổng lồ về tự nhiên từ đó làm nền tảng cho các thế hệ về sau này
có cơ sở để tiếp tục chinh phục thiên nhiên. Và ngày nay chúng ta gọi hoạt động đó là nghiên
cứu khoa học.
Từ những kinh nghiệm của người xưa, chúng ta áp dụng và kết hợp với những kỹ thuật
hiện đại để tìm ra những kết quả mới, những phát minh - sáng chế mới nhằm phục vụ cho
nhu cầu không có giới hạn của con người.
Trong giới hạn của bài thu hoạch này, học viên sẽ trình bày một số nội dung cốt lỗi về
khoa học và phương pháp nghiên cứu khoa học cùng một số nguyên tắc sáng tạo để giải
quyết các vấn đề khoa học nói chung và về các vấn đề trong lĩnh vực công nghệ thông tin nói
riêng.
Qua đây học viên xin gởi lời cám ơn tới Giáo sư Tiến sĩ khoa học Hoàng Văn Kiếm đã
giúp chúng em có được kiến thức nền tảng về khoa học, về các phương pháp nghiên cứu
khoa học trong tin học. Từ đó giúp chúng em có được cở sở vững chắc để phục vụ cho việc
nghiên cứu sau này.
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 4
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
A. KHOA HỌC VÀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
I. Khoa học
1. Các định nghĩa và khái niêm
- Khoa học là một hệ thống tri thức về mọi loại qui luật của tự nhiên, xã hội và tư duy
(Pierre Auger UNESCO-PARIS)
- Khoa học là một hoạt động xã hội nhằm tìm tòi, phát hiện qui luật của vật chất, hiện
tượng và vận dụng những qui luật ấy để sáng tạo ra nguyên lý các giải pháp tác động
vào các sự vật hoặc hiện tượng, nhằm biến đổi trạng thái của chúng.
- Theo quan điểm của Marx, khoa học còn được hiểu là một hình thái ý thức xã hội,
tồn tại độc lập tương đối với các hình thái ý thức xã hội khác.
2. Tiêu chí và phân loại
- Các tiêu chí nhận biết một bộ môn khoa học:
+ Có một đối tượng nghiên cứu
+ Có một hệ thống lý thuyết
+ Có một hệ thống phương pháp luận
+ Có mục đích sử dụng
- Sự phân loại các khoa học:
+ Nguồn gốc (lý thuyết, thực nghiệm, thực chứng…)
+ Mục đích ứng dụng (mô tả, phân tích, tổng hợp, sáng tạo…)
+ Mức độ khái quát (cụ thể, trừu tượng, tổng quát…)
+ Tính tương liên (liên ngành, đa ngành…)
+ Cơ cấu hệ thống tri thức (cơ sở, cơ bản, chuyên ngành…)
+ Đối tượng nghiên cứu (tự nhiên, kỹ thuật, xã hội nhân văn, công nghệ, nông
nghiệp, y học…)
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 5
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
II. Nghiên cứu khoa học
1. Khái niệm
- Nghiên cứu khoa học là một hoạt động xã hội nhằm thỏa mãn nhu cầu nhận thức và
cải tạo thế giới.
2. Các đặc điểm của nghiên cứu khoa học
- Tính mới: nghiên cứu khoa học là quá trình thâm nhập vào thế giới của sự vật mà
con người chưa biết, hướng tới những phát hiện mới hoặc những sáng tạo. Đây là đặc
điểm quan trọng nhất.
- Tính tin cậy: kết quả nghiên cứu phải có khả năng kiểm chứng lại nhiều lần do
nhiều người khác nhau trong điều kiện giống nhau. Do đó, một nguyên tắc mang tính
phương pháp luận của nghiên cứu khoa học là khi trình bày một kết quả nghiên cứu,
người nghiên cứu cần chỉ rõ điều kiện, những nhân tố và phương tiện thực hiện.
- Tính thông tin: những thông tin về qui luật vận động của sự vật hoặc hiện tượng,
thông tin về qui trình công nghệ và các tham số đi kèm qui trình đó.
- Tính khách quan: vừa là một đặc điểm của nghiên cứu khoa học vừa là tiêu chuẩn
của người nghiên cứu khoa học. Để đảm bảo tính khách quan, người nghiên cứu khoa
học cần phải tự trắc nghiệm lại những kết luận tưởng như đã hoàn toàn được xác
nhận.
- Tính rủi ro: một nghiên cứu có thể thành công, có thể thất bại. Thất bại có thể do
nhiều nguyên nhân nhưng trong khoa học thất bại cũng được xem là một kết quả và
mang ý nghĩa về một kết luận của nghiên cứu khoa học và được lưu giữ, tổng kết lại
như một tài liệu khoa học nghiêm túc để tránh cho người đi sau không dẫm chân lên
lối mòn, tránh lãng phí các nguồn lực nghiên cứu.
- Tính thừa kế: có ý nghĩa quan trọng về mặt phương pháp luận nghiên cứu. Ngày nay
không có một nghiên cứu khoa học nào bắt đầu từ chỗ hoàn toàn trống không về kiến
thức, phải kế thừa các kết quả nghiên cứu của các lĩnh vực khoa học khác nhau.
- Tính cá nhân: vai trò của cá nhân trong sáng tạo mang tính quyết định, thể hiện
trong tư duy cá nhân và chủ kiến riêng của các nhân.
- Tính phi kinh tế: lao động nghiên cứu khoa học hầu như không thể định mức, thiết
bị chuyên dụng dùng trong nghiên cứu khoa học hầu như không thể khấu hao, hiệu
quả kinh tế của nghiên cứu khoa học hầu như không thể xác định.
3. Phân loại nghiên cứu khoa học
a. Phân loại học theo chức năng
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 6
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
- Nghiên cứu mô tả là những nghiên cứu nhằm đưa ra một hệ thống tri thức về
nhân dạng sư vật, giúpcon người phân biệt được sự khác nhau, về bản chất giữa
sự vật này với sự vật khác. Nội dung mô tả có thể bao gồm mô tả hình thái, động
thái, tương tác; mô tả định tính tức là các đặc trưng về chất của sự vật; mô tả định
lượng nhằm chỉ rõ các đặc trưng về lượng của sự vật.
Ví dụ như nghiên cứu về cấu tạo trái đất, mặt trăng, mặt trời, bản đồ gen…
- Nghiên cứu giải thích là những nghiên cứu nhằm làm rõ nguyên nhân dẫn đến sự
hình thành và quy luật chi phối quá trình vận động của sự vật. Nội dung của giải
thích có thể bao gồm giải thích nguồn gốc, động thái, cấu trúc, tương tác, hậu quả,
quy luật chung chi phối quá trình vận động của sự vật.
Ví dụ như nghiên cứu để giải thích các hiện tượng tự nhiên như mưa, bão, động
đất, núi lửa…
- Nghiên cứu dự đoán là những nhiên cứu nhằm nhận dạng trạng thái của sự vật
trong tương lai. Mọi dự báo đều phải chấp nhận những sai lệch, kể cả trong
nghiên cứu tự nhiên và xã hội. Sự sai lệch trong kết quả dự báo có thể do nhiều
nguyên nhân: sai lệch khách quan trong kết quả quan sát, sai lệch do những luận
cứ bị biến dạng trong sự tác động của các sự khác, sai lệch do môi trường luôn
biến động…
Ví dụ như nghiên cứu và đưa ra các dự đoán về sự tiến hóa của con người trong
tương lai, dự đoán về môi trường do tác hại của khí thải ô nhiễm, dự đoán băng
tan ở các bán cầu…
- Nghiên cứu sáng tạo là nghiên cứu nhằm làm ra một sự vật mới chưa từng tồn
tại. Khoa học không bao giờ dừng lại ở mô tả và dự báo mà luôn hướng vào sự
sáng tạo các giải pháp cải tạo thế giới.
Ví dụ nghiên cứu để cho ra các phát minh, sáng chế trong tất cả các lĩnh vực,
nghành nghề.
b. Phân loại theo tính chất của sản phẩm nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ bản là những nghiên cứu nhằm phát hiện thuộc tính, cấu trúc,
động thái các sự vật, tương tác trong nội bộ sự vật và mối liên hệ giữa sự vật với
các sự vật khác. Sản phẩm nghiên cứu cơ bản có thể là các khám phá, phát hiện,
phát minh, dẫn đến viêc hình thành một hệ thống lý thuyết có giá trị tổng quát,
ảnh hưởng đến một hoặc nhiều lĩnh vực khoa học. Chẳng hạn Newton phát minh
định luật hấp dẫn vũ trụ; Marx phát hiện quy luật giá trị thặng dư. Nghiên cứu cơ
bản được phân thành hai loại: nghiên cứu cơ bản thuần túy và nghiên cứu cơ bản
định hướng.
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 7
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
• Nghiên cứu cơ bản thuần túy còn được gọi là nghiên cứu cơ bản tự do hoặc
nghiên cứu cơ bản không định hướng - là những nghiên cứu về bản chất sự vật
để nâng cao nhận thức, chưa có hoặc chưa bàn đến ý nghĩa ứng dụng.
• Nghiên cứu cơ bản định hướng là những nghiên cứu cơ bản đã dự kiến trước
mục đích ứng dụng. Các hoạt động điều tra cơ bản tài nguyên, kinh tế, xã
hội… đều có thể xem là nghiên cứu cơ bản định hướng. Nghiên cứu cơ bản
định hướng được phân chia thành nghiên cứu nền tảng (background research)
và nghiên cứu chuyên đề (thematic research).
° Nghiên cứu nền tảng là những nghiên cứu về quy luật tổng thể của một
hệ thống sự vật. Hoạt động điều tra cơ bản tài nguyên và các điều kiện
thiên nhiên như địa chất, nghiên cứu đại dương, khí quyển, khí tượng; điều
tra cơ bản về kinh tế, xã hội đều thuộc loại nghiên cứu nền tảng.
° Nghiên cứu chuyên đề là nghiên cứu về một hiên tượng đặc biệt của sự
vật, ví dụ trạng thái plasma của sự vật, bức xạ vũ trụ, gien di truyền.
Nghiên cứu chuyên đề vừa dẫn đến hình thành những cơ sở lý thuyết, mà
còn dẫn đến những ứng dụng có ý nghĩa thực tiễn.
- Nghiên cứu ứng dụnglà sự vận dụng quy luật được phát hiện từ nghiên cứu cơ
bản để giải thích một sự vật, tạo ra những nguyên lý mới về các giải pháp và áp
dụng chúng vào sản xúât và đời sống. Giải pháp được hiểu theo nghĩa rộng có thể
là một giải pháp về công nghệ, về vật liệu, về tổ chức và quản lý. Một số giải
pháp công nghệ có thể trở thành sáng chế. Kết quả nghiên cứu ứng dụng thì chưa
ứng dụng được, để có thể đưa kết quả nghiên cứu ứng dụng vào sử dụng thì còn
phải tiến hành một loại hình nghiên cứu khác có tên gọi lả triển khai.
- Nghiên cứu triển khai còn gọi là nghiên cứu triển khai thực nghiệm hay triển
khai thực nghiệm kỹ thuật - là sự vận dụng các quy luật (thu được từ nghiên cứu
cơ bản) và các nguyên lý (thu được từ nghiên cứu ứng dụng) để đưa ra các hình
mẫu với những tham số khả thi về kỹ thuật. Kết quả nghiên cứu triển khai thì
chưa triển khai được: sản phẩm của triển khai chỉ mới là những hình mẫu khả thi
về kỹ thuật, nghĩa là không còn rủi ro về mặt kỹ thuật, để áp dụng được còn phải
tiến hành nghiên cứu những tính khả thi khác như khả thi tài chính, khả thi kinh
tế, khả thi môi trường, khả thi xã hội. Hoạt động triển khai bao triển khai trong
phòng thí nghiệm và triển khai bán đại trà.
•Triển khai trong phòng thí nghiệm là loại hình triển khai nhằm khẳng định
kết quả sao cho ra được sản phẩm, chưa quan tâm đến quy mô áp dụng. Trong
những nghiên cứu về công nghệ, loại hình này được thực hiện trong các phòng
thí nghiệm, labô công nghệ, nhà kính. Trên một quy mô lớn hơn, hoạt động
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 8
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
triển khai cũng được tiến hành trong các xưởng thực nghiệm thuộc viện hoặc
xí nghiệp sản xuất.
•Triển khai bán đại trà là các nghiên cứu thuộc lĩnh vực khoa học kỹ thuật và
khoa học công nghệ là một dạng triển khai nhằm kiểm chứng giả thuyết về
hình mẫu trên một quy mô nhất định, thường là quy mô áp dụng bán đại trà,
hay quy mô bán công nghiệp.
B. VẤN ĐỀ KHOA HỌC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT
I. Vấn đề khoa học
1. Khái niệm
Vấn đề khoa học (scientific problem) cũng được gọi là vấn đề nghiên cứu (research
problem) 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.
2. Phân loại vấn đề khoa học
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 như
những vấn đề thuộc lớp thứ nhất.
3. Các tình huống vấn đề khoa học
Có ba tình huống: có vấn đề, không có vấn đề, giả vấn đề
4. Các phương pháp phát hiện vấn đề khoa học
Có sáu phương pháp:
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 9
Không có vấn đề
Có vấn đề
Giả vấn đề
Có nghiên cứu
Không có nghiên cứuKhông có vấn đề
Nảy sinh vấn đề khác
Không có nghiên cứu
Nghiên cứu theo một
hướng khác
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
+ Tìm những k‡ hở, phát hiện những vấn đề mới
+ Tìm những bất đồng
+ Nghĩ ngược lại quan niệm thông thường
+ Quan sát những vướng mắc trong thực tiễn
+ Lắng nghe lời kêu ca phàn nàn
+ Cảm hứng: những câu hỏi bất chợt xuất hiện khi quan sát sự kiện nào đó
II. Phương pháp giải quyết vấn đề theo khoa học về phát minh, sáng chế
1. Vepol
- “Bất cứ hệ thống kỹ thuật nào ít nhất cũng phải có hai thành phần vật chất tác động
tương hổ và một loại trường hay năng lượng” – Vepol.
- Từ đó có một thuật ngữ về tam giác kỹ thuật gọi là tam giác Vepol. Vepol là mô
hình hệ thống kỹ thuật. Vepol được quy ước đưa ra cốt chỉ để phản ánh một tính chất
vật chất của hệ thống nhưng là chủ yếu nhất với bài toán đã cho.
- Việc phân loại các chuẩn để giải quyết các bài toán sáng chế dựa vào phân tích
Vepol. Mô hình Vepol gồm 3 yếu tố: một Trường T và trong T có hai vật chất V1,
V2.
- Tuy nhiên, một hệ thống ban đầu chưa hẳn đã có một chuẩn Vepol đủ 3 yếu tố trên,
hoặc đã đủ thì có thể phát triển gì thêm trên Vepol đó.
- Có năm phương pháp:
+ Dựng Vepol đầy đủ
+ Chuyển sang Fepol
+ Phá vở Vepol
+ Xích Vepol
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 10
T
V1 V2
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
+ Liên trường
2. Altshuller
- Giáo sư Genrich Saulovich Altshuller là người khai sinh ra phương pháp luận sáng
tạo TRIZ (giúp canh tân, sáng chế sản phẩm mới trong khoảng thời gian ngắn nhất).
Ông còn là một kỹ sư, nhà sáng chế, nhà văn viết truyện khoa học viễn tưởng và để
lại hàng trăm ngàn học trò (hiểu theo nghĩa rộng) trên khắp thế giới, hàng chục quyển
sách, hàng trăm bài báo về TRIZ, OTSM, TRTL và hàng trăm truyện khoa học viễn
tưởng… Và trong số những tài sản quí giá đó chúng ta không thể không kể đến “40
thủ thuật (nguyên tắc cơ bản)”
- Bốn mươi thủ thuật:
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 của đối tượng.
2) Nguyên tắc tách khỏi
- Tách thành phần gây phiền phức ra khỏi đối tượng hoặc ngược lại.
- Tách lấy phần cần thiết.
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 có các chức năng khác nhau.
4) Nguyên tắc phản đối xứng
- Chuyển đối tượng có hình dạng, tính chất đối xứng thành phản đối xứng.
5) Nguyên tắc kết hợp
- 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 nhàn rỗi của
CPU, tận dụng tài nguyên để cho ra hệ điều hành đa nhiệm, nhiều người dùng.
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 11
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
6) Nguyên tắc vạn năng
- Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham
gia của đối tượng khác.
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.
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…
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).
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.
11) Nguyên tắc dự phòng
- Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị trước các
phương tiện báo động, ứng cứu, an toàn.
12) Nguyên tắc đẳng thế
- Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối
tượng.
13) Nguyên tắc đảo ngược
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 12
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
- 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.
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 động quay, sử dụng lực ly tâm.
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.
16) Nguyên tắc giải "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.
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 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.
18) Sử dụng các dao động cơ học
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 13
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
- 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
- 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.
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 quay.
21) Nguyên tắc "vượt nhanh"
- 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
- 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.
23) Nguyên tắc quan hệ phản hồi
- Thiết lập quan hệ phản hồi.
- Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi nó.
24) Nguyên tắc sử dụng trung gian
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 14
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
- Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp.
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.
26) Nguyên tắc sao chép (copy)
- 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.
27) Nguyên tắc "r‡" thay cho "đắt"
- Thay thế đối tượng đắt tiền bằng bộ các đối tượng r‡ có chất lượng kém hơn
(thí dụ như về tuổi thọ).
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.
29) 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.
30) Sử dụng vỏ d‡o và màng mỏng
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 15
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
- Sử dụng các vỏ d‡o và màng mỏng thay cho các kết cấu khối.
- Cách ly đối tượng với môi trường bên ngoài bằng các vỏ d‡o và màng mỏng.
31) Sử dụng 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.
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, huỳnh quang.
- Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu.
- Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp.
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.
34) Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần
- 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 hóa lý của đối tượng
- Thay đổi trạng thái đối tượng.
- Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc.
- Thay đổi độ d‡o.
- Thay đổi nhiệt độ, thể tích.
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 16
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
36) 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…
37) 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.
38) Sử dụng chất oxy hóa mạnh
- 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.
- Thay ôxy giàu ôzôn (hoặc ôxy bị ion hoá) bằng chính ôzôn.
39) Thay đổi độ trơ
- Thay môi trường thông thường bằng môi trường trung hòa.
- Đưa thêm vào đối tượng các phần, các chất, phụ gia trung hòa.
- Thực hiện quá trình trong chân không.
40) Sử dụng vật liệu hợp thành (composite)
- 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.
III. Phương pháp giải quyết vấn đề tổng quát
1. Mô hình thông tin ban đầu
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 17
Phân tích
Phân chia
Phân loại
Phân công
Phân cấp
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
2. Các phương pháp phân tích vấn đề
a. Phân chia vấn đề
Có những vấn đề cần giải quyết trong một môi trường nào đó nếu ta biết phân
chia thành từng vùng nhỏ để xem xét sẽ giúp cho cho việc giải quyết nhanh hơn
và triệt để hơn.
b. Phân loại vấn đề
Trong các bài toán để có thể rút ngắn việc giải quyết các vấn đề bằng cách xác
định chính xác các loại vấn đề và tập trung giải quyết triệt để. Các vấn đề có cùng
loại sẽ được nhận biết và chuyển sang giải quyết chung.
c. Phân công vấn đề
Trong khoa học đôi khi để tìm ra một phương pháp chung để giải quyết cùng một
lúc nhiều yêu cầu khác nhau là việc làm hết sức khó khăn do đó phải biết phân
chia nhỏ vấn đề để có hướng giải quyết từng phần.
d. Phân cấp bài toán
Mọi vấn đề - bài toán đều có thể giải quyết bằng cách phân chia thành những vấn
đề - bài toán nhỏ hơn.
e. Phân tích
Mọi việc đều bắt đầu từ thao tác phân tích, có phân tích đầy đủ, chính xác, có
nhận định mọi vấn đề một cách chặt ch‡ thì những vấn đề - bài toán đều có thể
được giải quyết một cách triệt để và thuận lợi.
3. Các phương pháp tổng hợp vấn đề
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 18
Tổng hợp
Tổ hợp (combination)
Kết hợp (Associate)
Đối hợp (Convolution)
Tích hợp (Integration)
Tổng hợp theo không gian
và thời gian
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
Để giải quyết vấn đề khoa học, ngược lại với phương pháp phân tích là phương tổng
hợp. Tổng hợp ở đây bao gồm cả tổ hợp, kết hợp, đối hợp và tích hợp. Tùy thuộc vấn
đề, yêu cầu của bài toán, ta có thể áp dụng việc tổ hợp hay kết hợp hay đối hợp hay
tích hợp. Các thông tin thu nhận được sẽ được tổng hợp theo không gian hay thời
gian hay kết hợp cả hai để được một thông tin mới gíup cho việc giải quyết các vấn
đề của bài toán.
IV. Phương pháp giải quyết vấn đề - bài toán tin học
1. Phương pháp trực tiếp
a. Đặc điểm
- Xác định trực tiếp được lời giải qua một thủ tục tính toán (công thức, hệ thức,
định luật…) hoặc qua các bước căn bản để có được lời giải.
- Việc giải quyết vấn đề trên máy tính chỉ là thao tác lập trình hay là sự chuyển
đổi lời giải từ ngôn ngữ bên ngoài sang các ngôn ngữ được sử dụng trong máy
tính.
b. Nguyên lý
- Nguyên lý 1: Chuyển đổi dữ liệu bài toán thành dữ liệu của chương trình, có
nghĩa là “Dữ liệu của bài tóan sẽ được biểu diễn lại dưới dạng các biến của
chương trình thông qua các quy tắc xác định của ngôn ngữ lập trình cụ thể”.
- Nguyên lý 2: Chuyển đổi quá trình tính toán của bài toán thành các cấu trúc của
chương trình, có nghĩa là “Mọi quá trình tính toán đều có thể mô tả và thực hiện
dựa trên ba cấu trúc cơ bản: cấu trúc tuần tự, cấu trúc rẽ nhánh và cấu trúc lặp”.
- Nguyên lý 3: Biểu diễn các tính toán chính xác, có nghĩa là “Chương trình tính
toán theo các biểu thức chính xác không đồng nhất với quá trình tính toán chính
xác về mặt hình thức”.
- Nguyên lý 4: Biểu diễn các tính toán gần đúng bằng cấu trúc lặp, có nghĩa là
“Mọi quá trình tính toán gần đúng đều dựa trên các cấu trúc lặp với tham số xác
định”.
- Nguyên lý 5: Phân chia bài toán ban đầu thành những bài toán nhỏ hơn, có nghĩa
là “Mọi vấn đề-bài toán đều có thể giải quyết bằng cách phân chia thành những
vấn đề-bài toán nhỏ hơn”.
- Nguyên lý 6: Biểu diễn các tính toán không tường minh bằng đệ quy, có nghĩa là
“Quá trình đệ quy trong máy tính không đơn giản như các biểu thức quy nạp trong
toán học”.
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 19
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
2. Phương pháp gián tiếp
a. Đặc điểm
- Phương pháp này được sử dụng khi chưa tìm ra lời giải chính xác của vần đề.
- Đây cũng chính là cách tiếp cận chủ yếu của loài người từ xưa đến nay.
- Đưa ra những giải pháp mang đặc trưng của máy tính, dựa vào sức mạnh tính
toán của máy tính.
* Một lời giải trực tiếp bao giờ cũng tốt hơn, nhưng không phải lúc nào cũng có.
b. Một số phương pháp gián tiếp
- Phương pháp thử – sai
+ Khi xây dựng lời giải bài toán theo phương pháp thử – sai, người ta thường
dựa vào 3 nguyên lý sau:
• Nguyên lý vét cạn: đây là nguyên lý đơn giản nhất, liệt kê tất cả các
trường hợp có thể xảy ra.
• Nguyên lý ngẫu nhiên: dựa vào việc thử một số khả năng được chọn một
cách ngẫu nhiên. Khả năng tìm ra lời giải đúng phụ thuộc rất nhiều vào
chiến lược chọn ngẫu nhiên.
• Nguyên lý mê cung: nguyên lý này được áp dụng khi chúng ta không thể
biết được chính xác “hình dạng” lời giải mà phải xây dựng dần lời giải qua
từng bước một giống như tìm đường đi trong mê cung.
+ Để thực hiện tốt phương pháp thử - sai, chúng ta nên áp dụng các nguyên lý
sau:
• Nguyên lý vét cạn toàn bộ: muốn tìm được cây kim trong đống rơm, hãy
lần lượt rút ra từng cọng rơm cho đến khi rút được cây kim.
• Nguyên lý mắt lưới: lưới bắt cá chỉ bắt được những con cá có kích thước
lớn hơn kích thước mắt lưới.
• Nguyên lý giảm độ phức tạp của thử và sai: thu hẹp trường hợp trước và
trong khi duyệt, đồng thời đơn giản hóa tối đa điều kiện chấp nhận một
trường hợp.
• Nguyên lý thu gọn không gian tìm kiếm: loại bỏ những trường hợp hoặc
nhóm trường hợp chắc chắn không dẫn đến lời giải.
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 20
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
• Nguyên lý đánh giá nhánh cận: nhánh có chứa quả phải nặng hơn trọng
lượng của quả.
- Phương pháp Heuristic
+ Phương pháp Heuristic có đặc điểm là đơn giản và gần gũi với cách suy
nghĩ của con người, cho ra được những lời giải đúng trong đa số các trường
hợp áp dụng.
+ Các thuật giải Heuristic được xây dựng dựa trên một số nguyên lý rất đơn
giản như:
• Vét cạn thông minh
• Tối ưu cục bộ (Greedy)
• Hướng đích
• Sắp thứ tự
+ Để thực hiện tốt phương pháp Heuristic, chúng ta nên áp dụng các nguyên
lý sau:
• Nguyên lý leo núi: muốn leo lên đến đỉnh thì bước sau phải “cao hơn”
bước trước.
• Nguyên lý chung: chọn hướng đi triển vọng nhất trong số những hướng
đi đã biết.
- Phương pháp trí tuệ nhân tạo
+ Phương pháp trí tuệ nhân tạo dựa trên trí thông minh của máy tính.
+ Phương pháp này, người ta sẽ đưa vào máy trí thông minh nhân tạo giúp
máy tính bắt chước một phần khả năng suy luận như con người, máy tính dựa
trên những điều đã được “học“ để tự đưa ra phương án giải quyết vấn đề.
+ Trong lĩnh vực “máy học”, các hình thức học có thể phân chia như sau:
• Học vẹt
• Học bằng cách chỉ dẫn
• Học bằng qui nạp
• Học bằng tương tự
• Học dựa trên giải thích
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 21
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
• Học dựa trên tình huống
• Khám phá hay học không giám sát
+ Các kỹ thuật thường được áp dụng trong “máy học” là:
• Khai thác dữ liệu
• Mạng nơ ron
• Thuật giải di truyền
C. MỘT SỐ NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRÊN ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG
I. Điện thoại di động
- Điện thoại đi động là một trong những sảm phẩm – thành tựu lớn nhất của con người.
Ngày nay không một ai có thể phủ nhận sự quan trọng của điện thoại di động – chúng ta
gần như phải sử dụng điện thoại hàng ngày, hàng giờ.
- Với sự phát triển của khoa học ngày càng hiện đại, điện thoại di động cũng phát triển
theo với tốc độ chống mặt. Khoa học càng hiện đại – điện thoại di động càng tân tiến.
Chúng ta sẽ tìm thấy rất nhiều nguyên tắc sáng tạo trong suốt quá trình phát triển của điện
thoại di động.
II. Một số nguyên tắc sáng tạo được áp dụng trên điện thoại di động
1. Nguyên tắc vạn năng:
+ Đây là một trong những nguyên tắc mà chúng ta dễ dàng bắt gặp ở một chiến điện
thoại di động ngày nay. Chiếc điện thoại di động ngày nay có vô vàng chức năng có
thể thay thế các thiết bị phổ dụng khác: máy nghe nhạc, máy ảnh, các máy chơi game
cầm tay, thiết bị định vị, đồng hồ báo thức, các chức năng phổ biến trên máy tính như
duyệt mail, lướt web, đọc văn bản…
+ Không dừng lại ở đó, trong tương lai điện thoại di động còn hứa hẹn có thêm nhiều
chức năng hữu dụng – mang tính chất đột phá khác như: chìa khóa xe hơi, bộ điều
khiển từ xa, ví tiền, hội thảo truyền hình…
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 22
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
2. Nguyên tắc linh động:
+ Cùng với sự phát triển của cộng nghệ điện tử, điện thoại di động ngày càng nhỏ
gọn, linh động
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 23
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
3. Nguyên tắc đổi màu
+ Các hãng điện thoại ngày nay có xu hướng tạo cho các sản phẩm của mình có nhiều
màu sắc – nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng của người dùng.
4. Nguyên tắc sao chép
+ Chắc chắn các hãng điện thoại phải áp dụng nguyên tắc này thường xuyên vì họ
phải cho ra đời liên tục các sản phẩm tương tự nhau nhưng sự khác nhau về cấu hình,
chất lượng – nhằm tạo ra các sản phẩm đa đạng về giá cả, đáp ứng được số đông
người dùng.
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 24
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM
5. Nguyên tắc dự phòng
+ Các điện thoại thông minh ngày nay còn cung cấp các tính năng dự phòng như tính
năng khóa điện thoại khi bị mất, tính năng hỗ trợ người dùng tìm điện thoại từ xa khi
bị thất lạc. Hoặc thậm chí có những hãng sản xuất điện thoại còn cung cấp sẵn các
ứng dụng duyệt virus cho các điện thoại của mình.
+ Hầu hết các điện thoại đều cung cấp cho người dùng một chức năng dự phòng là
“Hard reset” – chức năng này nhằm khôi phục chiếc điện thoại về trạng thái như ban
đầu trong trường hợp điện thoại gặp sự cố phần mềm.
BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC Trang 25
