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
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…)
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
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.
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
- 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:
- 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
- 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
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.
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
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:
Copyright: Tài liệu đại học ©