Mục lục Phương pháp Nghiên cứu Khoa Học GVHD: GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm I. Giới thiệu Lý thuyết giải các bài toán sáng chế (viết tắt là TRIZ) là phương pháp luận tìm kiếm những giải pháp kỹ thuật mới, cho những kết quả khả quan, ổn định khi giải những bài toán khác nhau. Tác giả của TRIZ, ông Genrich Saulovich Altshuller (1926 – 1998), bắt đầu nghiên cứu, xây dựng lý thuyết từ năm 1946. Tiền đề cơ bản của TRIZ là: các kỹ thuật phát triển tuân theo các qui luật khách quan, nhận thức được. Chúng được phát hiện và sử dụng để giải quyết một cách có ý thức các bài toán sáng chế. TRIZ được xây dựng như một khoa học chính xác, có lĩnh vực nghiên cứu riêng, các phương pháp riêng, ngôn ngữ riêng, các công cụ riêng. Hạt nhân của TRIZ là thuật toán giải các bài toán sáng chế. Các nguyên tắc sáng tạo cơ bản (40 nguyên tắc) được Altshuler tìm ra bằng cách phân tích một lượng lớn các bằng sáng chế nhằm mục đích xây dựng các công cụ giải quyết những mâu thuẫn kỹ thuật, thường nảy sinh trong quá trình thực hiện sáng tạo và đổi mới. Đây có thể xem là sự tổng hợp kiến thức của nhân loại. Dưới đây là một số các nguyên tắc cơ bản trong 40 nguyên tắc cơ bản thường gặp trong Công Nghệ Thông Tin. II. Những Nguyên tắc sáng tạo thường gặp trong Công Nghệ Thông Tin (CNTT) 1. Phân nhỏ (Segmentation) : thường được áp dụng khi gặp các vấn đề lớn, không thể giải quyết ngay tại thời điểm đó. Hoặc nhằm tăng hiệu suất khi giải quyết bài toán thì việc chia nhỏ ra để giải quyết là điều cần thiết • Nội dung : o Chia nhỏ đối tượng thành nhiều thành phần độc lập với nhau. o Làm cho một đối tượng có thể dễ dàng tháo rời. o Tăng mức độ phân nhỏ của đối tượng. • Ứng dụng : o Một trong những ứng dụng hiểu quả nhất của nguyên tắc này là thay vì phải tìm kiếm tuần tự một giá trị trong 1 mảng chiều dài N thì thuật toán tìm kiếm nhị phân đề tìm trên mảng chiều dài N/2 và cứ tiếp tục chia nhỏ. o Một chương trình trên máy tính thường là dự án rất lớn, đòi hỏi khối lượng công việc đồ sộ cũng như thời gian HVTH: Lương Cẩm Vĩ – CH1201079 Trang 2 Phương pháp Nghiên cứu Khoa Học GVHD: GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm dài để phát triển. Do đó khi thiết kế, phát triển chương trình thường sẽ chia nhỏ thành các module độc lập và hoàn thành để phù hợp với tiến độ cũng như làm cho chương trình trở nên dễ dàng tháo lắp các phần chức năng hơn (plugin). 2. Tách khỏi (Extraction): thường dùng để loại bỏ những thành phần không cần thiết nhằm làm cho công việc trở nên đơn giản hơn, gọn nhẹ hơn trong việc xử lý • Nội dung : o Tách thành phần gây “phiền phức” (có tính chất “phiền phức”) hay là ngược lại tách phần duy nhất “cần thiết” (có tính chất “cần thiết”) ra khỏi đối tượng • Ứng dụng : o Trong việc chuyển âm thanh từ Analog sang Digital, để giảm kích thước thì phần những tín hiệu âm thanh mà tai con người khó phân biệt sẽ được loại bỏ đi. o Mục tiêu trong việc nén ảnh là chỉ giữ lại những màu sắc có tỉ lệ xuất hiện nhiều hoặc những màu sắc chủ đạo của bức ảnh hay nói cách khác là loại bỏ những màu sắc không cần thiết nhưng vẫn không làm thay đổi quá nhiều chất lượng của hình ảnh làm cho mắt thường HVTH: Lương Cẩm Vĩ – CH1201079 Trang 3 Phương pháp Nghiên cứu Khoa Học GVHD: GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm có thể phân biệt được. 3. Phẩm chất cục bộ (Local Quality) : Bằng việc sắp xếp lại theo những đặc tính, đặc điểm cục bộ nào đó nhằm đạt được hiểu quả cao trong công việc • Nội dung : o Chuyển đối tượng (hay môi trường bên ngoài, tác động bên ngoài) có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất. o Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau. o Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất của công việc. • Ứng dụng : o Bàn phím QWERTY là một ví dụ điển hình của việc ứng dụng nguyên tắc phẩm chất cục bộ. Những người sáng chế đã dựa vào đặc tính các kí tự xuất hiện trong ngôn ngữ mà bố trí vị trí của các ký tự một cách phù hợp. HVTH: Lương Cẩm Vĩ – CH1201079 Trang 4 Phương pháp Nghiên cứu Khoa Học GVHD: GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm o Phần thực đơn (Menu) trong một chương trình thường được bố trí thành các nhóm chức năng, trong từng nhóm sẽ có những chức năng tương ứng với nhóm đó. 4. Bất đối xứng (Asymetry) : Việc đưa thêm tính chất bất đối xứng vào trong công việc xử lý đôi khi, hoặc trong những trường hợp nào đó sẽ mang lại hiểu quả tốt hơn. • Nội dung : o Đổi hình dạng của đối tượng từ đối xứng sang bất đối xứng. o Thay đổi hình dạng của đối tượng thành bất đối xứng với bên ngoài o Nếu một đối tượng đã bất đối xứng, tăng mức độ bất đối xứng của nó. • Ứng dụng : o Thuật toán Quicksort nguyên bản (kinh điển) sẽ chọn phần tử chốt (pivot) là phần tử chính giữa của mảng. Nhưng sau này, đã có một sử cải tiến đáng kể về tốc độ, trong đa số các trường hợp thường gặp thay vì sử dụng phần tử giữa thì ta sử dụng trung vị ba. HVTH: Lương Cẩm Vĩ – CH1201079 Trang 5 Phương pháp Nghiên cứu Khoa Học GVHD: GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm o Thay thế tìm kiếm nhị phân kiểm tra phần tử chính giữa của mảng con thành tìm kiếm nhị phân có trọng số bằng cách sử dụng tri thức là thống kê về độ phân bố của các phần tử. 5. Kết hợp (Merging / Combine / Consolidation) : kết hợp thêm những hướng giải quyết trong nhưng trường hợp cụ thể nào đó nhằm mang lại giải pháp tổng thể trong quá trình giải quyết vấn đề • Nội dung : o Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạt động kế cận. o Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận. • Ứng dụng : o Trường hợp xấu nhất của thuật toán Quicksort kinh điển trong việc sắp xếp 1 dãy số là dãy số đó đã được sắp xếp thứ tự rồi. Do đó để làm tăng hiệu quả của thuật toán Quicksort, InsertionSort là một phương án để tích hợp vào trong thuật toán Quicksort nhằm bổ sung vào trường hợp xấu nhất của thuật toán Quicksort. o Một chương trình phần mềm về giải pháp tổng thể thường có những phần tích hợp (Add-in) như ArcGIS, MapInfo, … Với mục đích là kết hợp những giải pháp của người sử dụng bên ngoài để làm cho giải pháp của người dùng càng hoàn thiện hơn với các nhu cầu riêng biệt của họ. 6. Vạn năng (Universallity): Đây có thể xem là một trường hợp riêng, đặc biệt của nguyên tắc Kết hợp ở trên, kết hợp về mặt chức năng trên cùng một đối tượng. • Nội dung : o Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham gia của đối tượng khác. • Ứng dụng : o Ngay trong bản thân các hệ điều hành trên máy tính cũng đã là một giải pháp mang tính chất vạn năng. Hầu hết những nhu cầu của người sử dụng đều được tập hợp lại vào đó để thỏa mãn nhu cầu của người sử dụng (công việc, nghe nhạc, xem phim, …). HVTH: Lương Cẩm Vĩ – CH1201079 Trang 6 Phương pháp Nghiên cứu Khoa Học GVHD: GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm o Visual Studio là một chương trình tập hợp những công cụ lập trình cho từng lĩnh vực cụ thể khác nhau như: lập trình ứng dụng, lập trình web, lập trình cho các thiết bị di động, … 7. Chứa trong (Nesting) : Ở đây cần phải hiểu theo nghĩa rộng của việc chứa trong, không chỉ bó hẹp theo nghĩa vệ mặt không gian. • Nội dung : o Một đối tượng được đặt bên trong đối tượng khác và bản thân nó lại chứa đối tượng thứ ba o Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác. • Ứng dụng : o Lập trình hướng đối tượng là sự thể hiện rõ nhất của nguyên tắc chứa trong. Các đặc tính (ở đây là thuộc tính, phương thức) của lớp cha đều nằm trong (được kế thừa) lớp con. o Mở rộng hơn thì nguyên lý đệ qui hay các thuật toán đệ qui là thể hiện của nguyên tắc này. Trong nội dung của thuật toán này ta lại có sự xuất hiện của thuật toán này với không gian nhỏ hơn. HVTH: Lương Cẩm Vĩ – CH1201079 Trang 7 Phương pháp Nghiên cứu Khoa Học GVHD: GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm 8. Phản trọng lực (Anti-Weight / Counter-Weight) : • Nội dung : o Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng cách gắn nó với các đối tượng khác, có lực nâng. o Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng tương tác với môi trường như sử dụng các lực thủy động, khí động… • Ứng dụng : o Để tăng hiệu suất cũng như giảm tải trong hệ thống máy chủ (server), thay vì sử dụng 1 máy chủ thì ta thường chia các phần dữ liệu vào những máy chủ khác để chia sẻ gánh nặng với nhau. o Trình duyệt Google Chrome khi sử dụng luôn luôn tạo ra nhiều hơn 1 process nhằm tăng tốc độ và làm giảm gánh nặng khi duyệt các trang website. 9. Gây ứng suất sơ bộ (Prior counteration) : Thói quen của rất nhiều người là thường đợi công việc gần đến thời hạn thì mới bắt đâu thực hiện “Nước đến chân mới nhảy”, nguyên tắc này là một nguyên tắc giúp giải quyết thói quen này • Nội dung : o Nếu cần thiết phải thực hiện một hành động với tác động có hại lẫn có ích, hành động này nên được thay thế bằng hành động ngược lại để kiểm soát tác động có hại. o Tạo một áp lực ban đầu lên đối tượng để phản lại áp lực không mong muốn khi hoạt động. • Ứng dụng : o Dễ dàng nhận thấy trong hệ điều hành Windows, khi thực hiện sao chép (copy) các tập tin và thư mục, luôn luôn có một bảng thông báo thời gian hoàn thành nhưng luôn luôn mang tính ước lượng thời gian HVTH: Lương Cẩm Vĩ – CH1201079 Trang 8 Phương pháp Nghiên cứu Khoa Học GVHD: GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm để người sử dụng không phải nóng lòng trong khi thực tế cần nhiều thời gian hơn để xử lý so với thời gian thông báo. o Khi thực hiện cài đặt một chương trình ứng dụng thì thời gian thông báo của thao tác đó luôn luôn là giá trị ước lượng và thường thường là nhanh hơn thời gian thực chất phải thực hiện. 10. Thực hiện trước sơ bộ (Priliminary Action) : Trong những công việc đôi lúc cần có sự chuẩn bị trước những công việc nhẹ nhàng, những công việc không có yêu cầu về thời gian trước để làm tăng thời gian hoàn thành của công việc. • Nội dung : o Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần, đối với đối tượng. o Cần sắp xếp đối tượng trước, sao cho chúng có thể hoạt động từ vị trí thuận lợi nhất, không mất thời gian dịch chuyển. • Ứng dụng : o Các trang web cung cấp bản đồ trực tuyến để tăng tốc việc lấy ảnh bản đồ, ngoài việc thực hiện các thao tác nén ảnh thì các ảnh bản đồ thường là được chuẩn bị từ trước và được cập nhật theo một định kỳ HVTH: Lương Cẩm Vĩ – CH1201079 Trang 9 Phương pháp Nghiên cứu Khoa Học GVHD: GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm nào đó. Các trang web bản đồ như: maps.google.com , www.vietbando.com, … o Chương trình download dữ liệu Internet Download Manager (IDM), khi ta vừa thêm link vào chuẩn bị download thì trong quá trình đó, IDM đã bắt đầu tiến hành download dữ liệu trước khi người sử dụng quyết định download về để nhằm tăng tốc tối đa cho chương trình. 11. Đề phòng / Dự phòng (Beforehand Cushioning) : đây luôn luôn là giải pháp an toàn khi xử lý hay giải quyết vấn đề. • Nội dung : HVTH: Lương Cẩm Vĩ – CH1201079 Trang 10 [...]... chỉ riêng trong lĩnh vực Công Nghệ Thông Tin, trong các lĩnh vực khác hay chính xác hơn trong cuộc sống hằng ngày đều có thể dễ dàng nhìn thấy sự ứng dụng của các nguyên tắc này Những ứng dụng được nêu trong bài viết này chỉ là một vài ứng dụng cơ bàn, ngoài ra còn vô số các ứng dụng khác của những nguyên tắc này cũng như là của những nguyên tắc còn lại chưa được nhắc đến trong bài viết này Có thể khẳng... lớn hơn một chiều như vậy với mục đích là giúp những lập trình viên có thể tiếp cận cũng như mô tả bài toán một cách rõ ràng, cũng như là trực quan hơn o Bộ nhớ ảo trong hệ điều hành (Virtual Memory) là phần bộ nhớ dùng để lưu trữ các thông tin không cần thiết (những thông tin đang trong trạng thái nghỉ idle) để dành phần tài nguyên cho CPU sử dụng đối với các tiến trình (process) đang hoạt động (active)... Kiếm Các chương trình hoặc các giao diện website trong cùng lĩnh vực thường có những tính năng, thao tác và cách bố trí khá giống nhau Thay vì phải đầu tư vào việc thiết kế và nghiên cứu các vị trí khác 22 “Rẻ” thay cho “Đắt” (Cheap short-lived objects): • Nội dung: o Thay thế đối tượng đắt tiền bằng bộ các đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn (thí dụ như về tuổi thọ) • Ứng dụng: o Thay vì sử dụng những. .. lan qua các máy tính bị nhiễm 21 Sao chép (Copy): nguyên tắc này có thể xem là nguyên tắc dễ áp dụng cũng như là cơ bản nhất trong tất cả các lĩnh vực chứ không riêng trong lĩnh vực CNTT • Nội dung: o Thay vì sử dụng những cái không được phép, phức tạp, đắt tiền, không tiện lợi hoặc dễ vỡ, sử dụng bản sao o Thay thế đối tượng hoặc hệ các đối tượng bằng bản sao quang học (ảnh, hình vẽ) với các tỷ lệ... đơn (Menu) trong một chương trình máy tính có thể được ẩn đi (hide) thay vì thời gian lúc trước các chức năng trên thực đơn luôn luôn là cố định 15 Giải “Thiếu” hoặc “Thừa” (Partial or excessive action) : • Nội dung: o 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 • Ứng dụng: o Trong bài toán tìm đường... Thay đổi độ trong suốt của của đối tượng hay môi trường bên ngoài o Để có thể quan sát được những đối tượng hoặc những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, hùynh quang o Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu o Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp • Ứng dụng: o Window Media Player có chức năng khi các chương trình khác đang hoạt động thì sẽ tự động trở nên trong suốt... độ trong suốt sẽ mất đi hoàn toàn o Một số chương trình cũng sử dụng màu sắc để đánh dấu cho những phần cần gây chú ý C++ Memory Validator là một trong những chương trình sử dụng màu sắc vào mục đích đó HVTH: Lương Cẩm Vĩ – CH1201079 Trang 19 Phương pháp Nghiên cứu Khoa Học III GVHD: GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm Kết luận: Với các nguyên lý sáng tạo cơ bản, ta có thể nhìn thấy rất rõ không chỉ riêng trong lĩnh. .. Học GVHD: GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm o Chuyển các đối tượng có kết cấu một tầng thành nhiều tầng o Đặt đối tượng nằm nghiêng o Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước o Sử dụng các luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc tới mặt sau của diện tích cho trước • Ứng dụng: o Trong lĩnh vực lập trình, mảng 2 chiều hay mảng 3 chiều là một trong những kiểu dữ liệu thường được sử dụng, nhưng thực tế bộ nhớ máy... đường đi ngắn nhất thì việc tính khoảng cách đường đi có thể thay thế bằng công thức gần đúng thay vì phải dùng công thức tính khoảng cách Eculid thường phải mất hiểu thời gian hơn do phải thực hiện phép lấy căn o Khi kiểm tra ảnh có đạt được chất lượng so với ảnh mẫu hay không? Thay vì ta phải kiểm tra toàn bộ các điểm ảnh thì chỉ cần kiểm tra những vùng quan trọng, các vùng còn lại thì không cần phải... lại chưa được nhắc đến trong bài viết này Có thể khẳng định là, chỉ cần vận dụng tốt những nguyên tắc sáng tạo cơ bản thì gần như mọi bài toán đều có thể giải quyết được một cách hiệu quả, nhẹ nhàng IV Tài liệu tham khảo: + “Phương pháp nghiên cứu khoa học và tư duy sáng tạo” GS.TSKH Hoàng Kiếm + http://vnpaco.vn/ChiTietTinTucSuKien.aspx?ID=64 + http://my.go.vn/b/viewpost/12600217/19176/40-nguyen-tac-sang-tao-cua-triz-phan-i-.htm . tắc cơ bản thường gặp trong Công Nghệ Thông Tin. II. Những Nguyên tắc sáng tạo thường gặp trong Công Nghệ Thông Tin (CNTT) 1. Phân nhỏ (Segmentation) : thường được áp dụng khi gặp các vấn đề. toán giải các bài toán sáng chế. Các nguyên tắc sáng tạo cơ bản (40 nguyên tắc) được Altshuler tìm ra bằng cách phân tích một lượng lớn các bằng sáng chế nhằm mục đích xây dựng các công cụ giải. Giới thiệu Lý thuyết giải các bài toán sáng chế (viết tắt là TRIZ) là phương pháp luận tìm kiếm những giải pháp kỹ thuật mới, cho những kết quả khả quan, ổn định khi giải những bài toán khác