TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Phương Pháp Luận Sáng Tạo Trong Khoa Học Trình bày nội dung vận dụng kiến thức phương pháp luận, phương pháp sáng tạo để giải vấn đề tin học Giáo viên hướng dẫn: GS.TSKH Hoàng Kiếm Sinh viên: Trần Hồi Phong Niên khố 2011-2013 MSSV: CH1101027 MỤC LỤC Lời mở đầu: I 40 Nguyên tắc (thủ thuật) sáng tạo: II Ứng dụng triz vào việc phát triển giao diện đồ hoạ với kích thước giới hạn hình: 10 Giới thiệu: 10 Phân tích vấn đề thiếu khơng gian hình : 10 Các khía cạnh khác mong muốn tối đa hố thơng tin hiển thị: 11 Các phương pháp khác để giải vấn đề khơng gian hình: 12 Một số phát minh để tối đa hố thơng tin hiển thị: 12 III Kết luận : 18 Tài liệu tham khảo : 19 Lời mở đầu: Khoa học trình nghiên cứu nhằm khám phá kiến thức mới, học thuyết mới, … tự nhiên xã hội Những kiến thức hay học thuyết tốt hơn, thay dần cũ, khơng cịn phù hợp Nghiên cứu khoa học họat động tìm kiếm, xem xét, điều tra, thử nghiệm Dựa số liệu, tài liệu, kiến thức,… đạt từ thí nghiệm NCKH để phát chất vật, giới tự nhiên xã hội, để sáng tạo phương pháp phương tiện kỹ thuật cao hơn, giá trị Con người muốn làm NCKH phải có kiến thức định lãnh vực nghiên cứu phải rèn luyện cách làm việc tự lực, có phương pháp từ lúc ngồi ghế nhà trường Trong phạm vi thu hoạch em xin tập trung phần lớn vào 40 thủ thuật nói chung đưa ví dụ đặc thù ngành cơng nghệ thơng tin Ví dụ áp dụng nguyên lý 40 thủ thuật Những phát minh ví dụ góp phần trình phát triển mạnh mẽ ngành cơng nghệ thơng tin nói riêng xã hội nói chung Qua cho ta thấy lợi ích mà khoa học đem lại cho sống ngày tương lai sau I 40 Nguyên tắc (thủ thuật) sáng tạo: Bộ óc làm việc cách thực tích cực cần giải vấn đề mà chưa biết lời giải Cách suy nghĩ giải vấn đề thường theo phương pháp thử sai, dựa kinh nghiệm trải qua, cách suy nghĩ có nhiều nhược điểm Nhà khoa học Atshuler suốt trình làm việc tìm phương pháp mới, giúp suy nghĩ giải vấn đề nhanh hơn, tốt Hệ thống phương pháp kỹ tư tương ứng gọi "Phương pháp luận sáng tạo" Giúp giải vấn đề cách có hệ thống, khoa học sáng tạo Hệ thống nguyên tắc sáng tạo giúp cho xây dựng tác phong, suy nghĩ làm việc cách khoa học, sáng tạo; góp phần xây dựng tư biện chứng Dưới xin điểm qua 40 nguyên tắc : Nguyên tắc phân nhỏ: a Chia vật thể thành phần độc lập b Tạo vật thể lắp ghép c Tăng mức độ phân chia vật thể Nguyên tắc “tách khỏi”: a Trích (bỏ tách) phần tính chất « nhiễu loạn » khỏi vật thể hoặc, b Trích phần tính chất cần thiết Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: a Chuyển cấu trúc (của vật thể môi trường/tác động bên ngồi) từ đồng sang khơng đồng b Những phận khác thực chức khác c Đặt phận vật thể điều kiện hoạt động tối ưu Nguyên tắc phản đối xứng: a Thay hình đối xứng thành hình khơng đối xứng b Nếu vật thể bất đối xứng tăng độ bất đối xứng Nguyên tắc kết hợp: a Kết hợp không gian vật thể đồng vật thể dành cho thao tác kề b Kết hợp thời gian thao tác đồng kề Nguyên tắc vạn năng: Vật thể hoạt động đa chức loại bỏ số vật thể khác Nguyên tắc “chứa trong”: a Để vật thể lòng vật thể khác, vật thể khác lại để lòng vật thể thứ ba b Chuyển vật thể thông qua khoảng trống vật thể khác Nguyên tắc phản trọng lượng: a Bù trừ trọng lượng vật thể cách nối với vật thể khác mà có lực đẩy b Bù trừ trọng lượng vật thể tương tác với mơi trường cung cấp khí thủy động lực Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ: a Thực phản hoạt động trước tiên b Nếu vật thể chịu áp lực cung cấp cung cấp phản áp lực trước 10 Nguyên tắc thực sơ bộ: a Trước tiên thực tất phần hoạt động b Sắp xếp vật thể cho chúng vào hoạt động khoảng thời gian hợp lí từ vị trí thích hợp 11 Nguyên tắc dự phịng: Bù trừ cho tính khơng tin cậy vật thể biện pháp trả đũa trước tiên 12 Nguyên tắc đẳng thế: Thay đổi điều kiện làm việc cho nâng lên hạ xuống 13 Nguyên tắc đảo ngược: a Thay cho hành động điều khiển chi tiết kĩ thuật toán, áp dụng hành động ngược lại b Làm cho phần chuyển động vật thể hoặt môi trường bên vật thể trở nên bất động phần bất động trở thành chuyển động c Lật úp vật thể 14 Ngun tắc cầu (trịn) hố: a Thay vật thể thẳng bề mặt phẳng thành mặt cong ; thay thể hình lập phương thành hình cầu b Sử dụng lăn, vật hình xoắn ốc c Thay chuyển động thẳng chuyển động quay ; tận dụng lực li tâm 15 Nguyên tắc linh động: a Tạo vật thể môi trường tự động điều chỉnh tới chế độ tối ưu trạng thái hoạt động b Chia vật thể thành phần nhỏ mà thay đổi vị trí tương c Nếu vật thể bất động làm cho chuyển động trao đổi 16 Nguyên tắc giải “thiếu” “thừa”: Nếu khó đạt 100% hiệu mong muốn cố đạt đến đơn giản 17 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác: a Loại bỏ toán cách dịch chuyển vật thể chuyển động hai chiều (tức dọc theo mặt phẳng) b Dùng tổ hợp chồng chập đa lớp thay cho đơn lớp c Làm nghiêng vật thể quay lên cạnh 18 Nguyên tắc sử dụng dao động học: a Đặt vật thể vào rung động b Nếu rung động tăng tần số, chí đến tận tần số sóng siêu âm c Sử dụng tần số cộng hưởng d Thay áp rung cho rung học e Dùng rung động siêu âm với từ trường 19 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ: a Thay hành động liên tục thành hành động tuần hoàn (xung) b Nếu hành động tuần hồn thay đổi tần số c Sử dụng xung xung lực để cung cấp hành động bổ xung 20 Nguyên tắc liên tục tác động có ích a Thực hành động liên tục (khơng nghỉ) tất phần vật thể hoạt động hết công suất b Loại bỏ hành động không hiệu trung gian 21 Nguyên tắc “vượt nhanh”: Thực hành thao tác có hại mạo hiểm với tốc độ thật nhanh 22 Nguyên tắc biến hại thành lợi: a Sử dụng yếu tố có hại tác động mơi trường để thu hiệu tích cực b Loại bỏ yếu tố có hại việc kết hợp với yếu tố có hại khác c Tăng tác động có hại đến tự triệt tiêu tính có hại 23 Ngun tắc quan hệ phản hồi: a Mở đầu thông tin phản hồi b Nếu có thơng tin phản hồi đảo ngược 24 Ngun tắc sử dụng trung gian: a Dùng vật thể trung gian để truyền hay thực hành động b Tạm thời nối vật thể với vật thể khác mà dễ dàng tháo bỏ 25 Nguyên tắc tự phục vụ: a Làm cho vật thể tự phục vụ thực thao tác bổ sung sửa chữa b Tận dụng vật liệu lượng bỏ 26 Nguyên tắc chép (copy): a Dùng đơn giản rẻ tiền thay cho vật thể phức tạp, đắt tiền, dễ vỡ hay bất tiện b Thay vật thể hình ảnh nó, dùng thước để tăng giảm kích thước c Nếu quang học dùng, thay chúng hồng ngoại tử ngoại 27 Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”: Thay vật thể đắt tiền nhiều vật thể rẻ tiền có ưu điểm (ví dụ tuổi thọ đi) 28 Thay sơ đồ học: a Thay hệ học hệ quang, âm khứu giác (mùi) b Dùng điện, từ, điện từ trường để tương tác với vật thể c Thay trường 29 Sử dụng kết cấu khí lỏng: Thay phần cứng rắn vật thể khí chất lỏng Các phần dùng khơng khí nước để phồng lên, dùng đệm hay đệm thủy tĩnh 30 Sử dụng vỏ dẻo màng mỏng: a Thay cấu trúc truyền thống cấu trúc làm từ màng linh động màng mỏng b Cô lập vật thể khỏi môi trường xung quanh cách sử dụng màng linh động màng mỏng 31 Sử dụng vật liệu nhiều lỗ: a Dùng vật thể xốp yếu tố xốp (chèn, phủ, …) b Nếu vật thể xốp làm đầy lỗ chân lông trước vài chất liệu 32 Nguyên tắc thay đổi màu sắc: a Đổi màu vật thể thứ quanh b Đổi độ suốt vật thể q trình mà khó có quan sát c Dùng bổ sung màu để quan sát vật thể q trình khó quan sát d Nếu dùng bổ sung màu dùng yếu tố khác để theo dõi 33 Nguyên tắc đồng nhất: Làm vật thể tương tác với vật thể loại vật liệu vật liệu gần với vật thể 34 Nguyên tắc phân hủy tái sinh phần: a Một yếu tố vật thể sau hoàn thành chức trở nên vơ dụng loại bỏ thay đổi (vứt bỏ, phân hủy, làm bay hơi, …) b Loại bỏ phần vật thể khơng cịn tác dụng 35 Thay đổi thơng số hố lý đối tượng: Thay đổi trạng thái kết tập, phân bố mật độ, độ linh động, nhiệt độ vật thể 36 Sử dụng chuyển pha: Ứng dụng hiệu ứng trình chuyển pha vật liệu Ví dụ thay đổi thể tích, bậc tự hay hấp thụ nhiệt 37 Sử dụng nở nhiệt: a Dùng vậtt liệu co giãn theo nhiệt độ b Sử dụng vật liệu khác với hệ số giãn nở nhiệt khác 38 Sử dụng chất oxy hoá mạnh: a Thay khơng khí thường mơi trường nhiều khơng khí b Thay mơi trường giàu khơng khí ô xi c Xử lí vật thể môi trường giàu khơng khí xi phóng xạ ion hóa d Sử dụng xi ion hóa 39 Thay đổi độ trơ: a Thay môi trường thường mơi trường khí trơ b Thực q trình chân không 40 Sử dụng vật liệu hợp thành (composite): Thay vật liệu đồng vật liệu composite II Ứng dụng triz vào việc phát triển giao diện đồ hoạ với kích thước giới hạn hình: Giới thiệu: Việc phát triển giao diện đồ hoạ giúp người dùng máy tính thao tác dễ dàng đơn giản Tuy nhiên kích thước hình hiển thị thường xem hạn chế giao diện đồ hoạ người dùng Điều do: - Các phần mềm đại cần nhiều chi tiết đồ họa GUI điều đòi hỏi khơng gian hình nhiều - Người sử dụng thường làm việc nhiều tài liệu lúc địi hỏi nhiều khơng gian hình - Việc chuyển đổi qua lại công việc – task địi hỏi cơng cụ điều khiển nhiều Những cơng cụ thơng thường địi hỏi khơng gian hình - Cpu nhớ máy tính giúp tạo thao tác tài liệu, sở liệu hình ảnh lớn cách sử dụng phần mềm khác Nhưng kích cỡ hình hiển thị thường nhỏ để hiển thị đủ đối tượng tài liệu Phân tích vấn đề thiếu khơng gian hình : Lý tưởng hình nên hết tất thông tin mà người dùng muốn Giải pháp: - Tăng kích thước hình cách dùng hình thiết bị hiển thị lớn (nguyên lý 37 sử dụng nở nhiệt) Nhưng hình thiết bị hiển thị lớn 10 thường đắt tiền Chúng khó di chuyển quản lý Bên cạnh có giới hạn vật lý muốn mở rộng kích thước hình ngồi giới hạn - Giảm kích thước font, hình ảnh chi tiết đồ hoạ (ngun lý 35: đổi thơng số hố lý đối tượng) Nhưng làm làm giảm tỷ lệ rỏ ràng người dùng - Chia hình thành nhiều cửa sổ khác để hiển thị nhóm đối tượng liệu riêng biệt (nguyên lý 1: phân nhỏ) Cho phép cửa sổ chồng lên để gia tăng số lượng cửa sổ vượt qua kích thước hình vật lý (ngun lý 17: chuyển sang chiều khác) Chuyển cửa sổ hoạt đồng nhiều lên thông qua việc phân chia thời gian hiển thị (nguyên lý 1: phân nhỏ) Kết hợp giửa việc phân chia không gian phân chia thời gian hiển thị để hiển thị thông tin hiệu (nguyên lý 40: sử dụng vật liệu tổng hợp) Tuy nhiên có khuyết điểm cửa sổ hiển thị che lấp phần thông tin cửa sổ chạy phía sau - Dùng cơng cụ thay đổi vị trí để khơng che lắp liệu có giá trị phía sau (nguyên lý 15: động) - Dùng giao diện chiều để hiển thị nhiều chi tiết hình (nguyên lý 17: chuyển sang chiều khác) - Dùng cửa sổ suốt để nhìn đối tượng ẩn phía sau (nguyên lý 32: đổi màu) Các khía cạnh khác mong muốn tối đa hố thơng tin hiển thị: - Tối đa hố số lượng kích thước cửa sổ kích thước giới hạn hình ví dụ cửa sổ chồng lên nhau, cấc tầng cửa sổ - Tối đa hố nút, cơng cụ, menu đối tượng gui khác cửa sổ hình hiển thị - Tối đa hố số lượng nút mục toolbar menu cách dùng toolbar sổ xuống - Tối đa hoá trợ giúp thích khơng gian giới hạn nút icon ví dụ hover 11 - Tối đa hố hiển thị thơng tin đầy đủ liệu hình cách dùng cuộn hình Các phương pháp khác để giải vấn đề không gian hình: - Dùng icon cho cửa sổ - kỹ thuật dùng icon để làm biểu tượng cho cửa sổ giúp chiếm khơng gian gợi cho người dùng biết thông tin bên cửa sổ Màn hình chuyển từ cửa sổ sang cửa sổ khác cách thu nhỏ cửa sổ xuống thành icon phóng lớn cửa sổ khác cần - Không gian làm việc ảo lớn – giao diện hình giả lập khơng gian chuyển động ảo Các đối tượng liệu xếp thành giao diện tổng quát, chi tiết, Người dùng thực di chuyển từ giao diện sang giao diện khác kích thước hình - Giả lập nhiều hình khác – tạo hình ảo người dùng chuyển từ hình sang hình khác Một số phát minh để tối đa hố thơng tin hiển thị: 5.1 Giao diện người dùng chiều:  Vấn đề: Trong giao diện bình thường, icon dùng để biểu thị ứng dụng khác Khi người dùng thêm nhiều icon lên hình dẫn đến tình trạng thiếu khơng gian Làm để hiển thị nhiều icon hình giới hạn có sẵn  Phát minh: Eng Lim Goh phát mỉnh a giao diện đồ hoạ chiều (bằng sáng chế 5678015 tháng 10 năm 1997) để giải vấn đề nêu Theo phát minh giao diện hiển thị khối lập phương xoay Có thể hiển thị tới sáu giao diện giả lập 12  Phân tích dựa triz: Mục tiêu muốn nhiều icon hình tốt Giải pháp 1: Trong vài trường hợp cuộn sử dụng để giúp mở rộng không gian (nguyên lý 15: động) Nhưng phần không gian hiển thị thời điểm định Giải pháp 2: Dùng nhiều cửa sổ khác cửa sổ chứa tập icon (nguyên lý 1: phân nhỏ) Nhưng cửa sổ chồng lên nhau, người dùng thấy tập hợp icon thời điểm định Giải pháp 3: Hiện icon không gian chiều (nguyên lý 17: chuyển sang chiều khác) Ngoài giao diện làm mở để icon phía sau thấy (ngun lý 32: đổi màu) Khối lập phương xoay cho phép người dùng truy cập dễ dàng đến giao diện cần dùng (nguyên lý 15: động) 13 5.2 Phương pháp di chuyển dạng cây:  Vấn đề: Một giao diện chứa nhiều đối tượng có mối quan hệ phân cấp người dùng muốn di chuyển đối tượng Trường hợp ứng dụng lớn, đơi khó khăn để quản lý đối tượng khơng gian hình giới hạn có sẵn Bên cạnh hiển thị nhiều đối tượng với thông tinh phân cấp chiếm nhiều khơng gian hình để lại khơng gian làm việc Do địi hỏi cần kĩ thuật để hiển thị cho nhỏ gọn giúp người dùng thấy rõ mối quan hệ phân cấp đối tượng di chuyển dễ dàng đối tượng  Phát minh: Brozowski người khác tìm thấy phương pháp để hiển thị di chuyển đối tượng (bằng sáng chế 6559871 tháng năm 2003) Các đối tượng hiển thị theo dạng Nó cho ta biết đối tượng mức biết mối quan hệ với đối tượng khác Người dùng đóng mở nhánh quan hệ giúp tiết kiệm không gian Khi người dùng muốn xem nhánh phức tạp họ mở nhánh xem đối tượng bên  Phân tích theo triz: Người dùng ẩn nhánh phức tạp không quan tâm giúp tiết kiệm không gian để tập trung vào nhánh đối tượng khác (nguyên lý 15: động) 14 nhánh thông tin đối tượng cha Khi người dùng muốn xem thơng tin đối tượng người dùng mở để xem chi tiết bên nhánh Nếu muốn xem chi tiết người dùng tiếp tục sâu vào thêm nhánh (nguyên lý 1: phân nhỏ) Đưa đối tượng có cha cho chúng nằm chung cấp Các đối tượng cấp khác tương ứng với mối quan hệ đối tượng với (nguyên lý 5: kết hợp) Đối tượng cấp chứa tất đối tượng cấp 2, Đối tượng cấp chứa tiếp đối tượng cấp tương tự (nguyên tắc 7: chứa trong) Người dùng duyệt theo cấp nhánh, cấp nhánh phân biệt với cấp nhánh khác (nguyên tắc 17: chuyển sang chiều khác) 5.3 Tuỳ chọn đóng mở giao diện:  Vấn đề: Một giao diện chứa nhiều công cụ công cụ, toolboxes, menu, nút Trường hợp ứng dụng lớn, đơi khó khăn để quản lý nhiều công cụ không gian hình giới hạn có sẵn Bên cạnh hiển thị nhiều công cụ chiếm nhiều không gian hình để lại khơng gian làm việc Do địi hỏi cần kĩ thuật để hiển thị cho nhỏ gọn  Phát minh: Berteig người khác đưa phương pháp để đóng mở bảng điều khiển phụ (phát minh 5986657 tháng 11 năm 1999) để giải vấn đề Theo phát minh mổi bảng điều khiển phụ thay đổi trạng thái đóng mở Người dùng mở đóng để thao tác mà bảng điều khiển chiếm giao diện tình trạng mở 15  Phân tích theo triz: Phát minh giúp bảng điều khiển phụ đóng mở Người dùng chọn đóng mở bảng điều khiển phụ chứa công cụ yêu cầu Khi bảng điều khiển mở che bảng điều khiển khác khiến bảng điều khiển khác đóng lại kích thước hình khơng bị chiếm dụng nhiều (Ngun lý 15: động) 5.4 Tuỳ chỉnh giao diện theo dự đoán thích nghi  Vấn đề: Thơng thường người dùng thường xuyên thao tác số menu định Nếu menu cố định tốn nhiều thời gian cho người dùng lặp lại thao tác tương tự Do cần phải có phương pháp giúp truy cập nhanh  Phát minh: Siefert đồng nghiệp tìm phương pháp tuỳ chỉnh giao diện theo dự đốn thích nghi (bằng sáng chế 5726688 tháng năm 1998) học thao tác người dùng để xem coi thao tác người dùng hay sử dụng Khi menu lên, nhấn mạnh đến thao tác giảm bớt nhấn mạnh thao tác cịn lại Ví dụ người dùng thao tác nhiều lần thao tác menu, phát minh phát thích nghi với người dùng cách tinh lại thao tác khác menu 16  Phân tích theo triz: Phát minh phân tích thao tác người dùng để trực tiếp thao tác mà người dùng hay chọn lựa nhiều qua giúp người dùng thao tác nhanh tiết kiệm không gian chiếm chổ thao tác không sử dụng thường xuyên (nguyên lý 10: thực sơ bộ, nguyên lý 21: nguyên lý vượt nhanh) 17 III Kết luận : Qua trình tìm hiểu ta thấy phần tác dụng 40 phương pháp sáng tạo trình giải vần đề tin học thực tiễn Đóng góp vơ to lớn Khơng tin học mà lĩnh vực khác mặt xã hội 40 phương pháp len lõi làm móng cho phát triển nhân loại Nó giúp giải phóng sức ì tâm lý, phát huy ý tưởng cải tiến sản phẩm, ý tưởng giải vấn đề Định hướng cho sử dụng kiến thức cách có hiệu hệ thống Hiện việc phát triển sáng tạo nước nhiều hạn chế Phần đông tự phát không qua q trình rèn luyện có hệ thống Do người thường gặp khó khăn yêu cầu phải sáng tạo, tìm phương pháp giải vấn đề Vì số phát minh Việt Nam thấp so với giới Do địi hỏi phải tích cực áp dụng phương pháp nguyên lý khoa học vào trình rèn luyện Dần dần khơng góp phần giúp thân phát huy tinh thần sáng tạo mà mở rộng cho tồn xã hội Việt Nam nói riêng giới nói chung Khơng ngừng phát huy tính sáng tạo để phục vụ tốt cho sống cho xã hội 18 Tài liệu tham khảo : - 40 nguyên tắc sáng tạo http://fit.ispace.edu.vn/index.php?option=com_content&view=article&i d=506:ly-thuyt-sang-to-triz&catid=117:thong-bao-tin-tc&Itemid=233 - Inventions on Tree Navigators Used in Graphical User Interface http://www.google.com/patents/US6559871 - Four dimensional Graphical User Interface http://www.google.com/patents/US5678015 - Expandable and collapsible options in GUI http://www.google.com/patents/US5986657 - Predictive, adaptive computer interface http://www.google.com/patents/US5726688 - Using TRIZ for maximizing Information presentation in GUI http://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=1283125 - Slides giảng môn ‘‘PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC’’ Tác giả : GS.TSKH Hoàng Kiếm 19 ... trình làm việc tìm phương pháp mới, giúp suy nghĩ giải vấn đề nhanh hơn, tốt Hệ thống phương pháp kỹ tư tương ứng gọi "Phương pháp luận sáng tạo" Giúp giải vấn đề cách có hệ thống, khoa học sáng. .. tài liệu, kiến thức, … đạt từ thí nghiệm NCKH để phát chất vật, giới tự nhiên xã hội, để sáng tạo phương pháp phương tiện kỹ thuật cao hơn, giá trị Con người muốn làm NCKH phải có kiến thức định... III Kết luận : Qua trình tìm hiểu ta thấy phần tác dụng 40 phương pháp sáng tạo trình giải vần đề tin học thực tiễn Đóng góp vơ to lớn Khơng tin học mà lĩnh vực khác mặt xã hội 40 phương pháp len