Báo cáo Cuối kỳ phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN LỚP CAO HỌC KHÓA 6 Công nghệ thông tin với sự tự do, sáng tạo và chia sẻ HVTH: Phạm Nguyễn Trường An MSHV: CH1101062 GVHD: HOÀNG VĂN KIẾM Báo cáo cuối kỳ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC Phạm Nguyễn Trường An Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học Mục lục A.KHOA HỌC VÀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC........................................................5 I.Khái niệm và phân loại:.........................................................................................5 a.Phân loại theo nguồn gốc hình thành khoa học:................................................5 b.Phân loại theo mục đích ứng dụng khoa học.....................................................6 c.Phân loại theo mức độ khái quát hóa của khoa học...........................................6 d.Phân loại theo kết quả họat động chủ quan của con người................................6 e.Phân loại theo cơ cấu của hệ thống tri thức hoặc chương trình đào tạo.............6 f.Phân loại theo đối tượng nghiên cứu của khoa học............................................7 II.Nghiên cứu khoa học............................................................................................7 a.Đặt vấn đề, mục đích, hoặc câu hỏi nghiên cứu................................................7 b.Những giả định..................................................................................................7 c.Danh mục tài liệu...............................................................................................8 d.Trình tự..............................................................................................................8 e.Tầm quan sát, dữ liệu, kết quả...........................................................................8 f.Kết luận..............................................................................................................8 III.Đề tài nghiên cứu khoa học.................................................................................9 a.Khái niệm đề tài.................................................................................................9 b.Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu...................................................9 c.Mục đích và mục tiêu nghiên cứu......................................................................9 B.PHƯƠNG PHÁP LUẬN SÁNG TẠO VÀ ĐỔI MỚI TRONG KHOA HỌC..........9 I.Khái niệm, đối tượng, mục đích và ý nghĩa...........................................................9 II.Những nội dung chính.........................................................................................10 a.Vấn đề khoa học..............................................................................................10 b.Các phương pháp phát hiện vấn đề khoa học..................................................10 c.Phương pháp giải quyết vấn đề khoa học về phát minh, sáng chế...................11 d.Các phương pháp giải quyết vấn đề tổng quát ...........................................13 C.ÁP DỤNG CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO VÀO NHỮNG VẤN ĐỀ CỤ THỂ TRONG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN.........................................................................14 I.Sự giải phóng của ngành phần mềm và bùng nổ sáng tạo trong công nghệ thông tin............................................................................................................................. 15 GVHD: Hoàng Văn Kiếm Trang 2/45 Phạm Nguyễn Trường An Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học a.Giai đoạn 1: Phần mềm là gắn liền với phần cứng..........................................15 b.Giai đoạn 2: Định hình nền công nghiệp với sự trỗi dậy của máy tính cá nhân ............................................................................................................................. 16 c.Sự trỗi dậy của phần mềm mã nguồn mở và câu chuyện Tái ông thất mã.......17 II.Áp dụng các nguyên tắc sáng tạo trong xây dựng phần mềm.............................19 a.Nhu cầu thực tế................................................................................................19 b.Phân tích các giải pháp đã có và tìm ra vấn đề:...............................................20 c.Xác định lại vấn đề..........................................................................................21 III.Sáng tạo, phát triển từ những công cụ đã có:.....................................................23 a.Giao thức bittorrent..........................................................................................23 b.SHA-1 Hash và file checksum.........................................................................25 c.Giao diện người dùng......................................................................................27 IV.Chi tiết thiết kế, mô tả hoạt động.......................................................................29 a.Kết cấu chương trình.......................................................................................29 V.Giao diện chính...................................................................................................31 a.Bộ thư viện lõi.................................................................................................35 b.Cơ chế send file...............................................................................................37 VI.Một số mẹo dùng trong lúc cài đặt chương trình...............................................38 a.Background......................................................................................................38 b.Synchronous socket programming..................................................................39 c.Thread synchronization...................................................................................40 Cách lấy external IP............................................................................................42 d.Lấy Icon của file – task...................................................................................43 e.Cách dừng một thread......................................................................................44 f.Cách ngăn không cho hệ thống vẽ lại chương trình.........................................44 D.TÀI LIỆU THAM KHẢO:.....................................................................................46 GVHD: Hoàng Văn Kiếm Trang 3/45 Phạm Nguyễn Trường An Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học A.KHOA HỌC VÀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC I. Khái niệm và phân loại: Khoa học là quá trình nghiên cứu nhằm khám phá ra những kiến thức mới, học thuyết mới… về tự nhiên và xã hội. Những kiến thức hay học thuyết mới nầy, tốt hơn, có thể thay thế dần những cái cũ, không còn phù hợp. 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 2 hệ thống tri thức: tri thức kinh nghiệm và tri thức khoa học. Có nhiều hướng phân loại khoa học: theo nguồn gốc (lý thuyết, thực nghiệm, thực chứng…), theo mục đích ứng dụng (mô tả, phân tích, tổng hợp, sáng tạo…), theo mức độ khái quát (cụ thể, trừu tượng, tổng quát…), theo tính tương liên (liên ngành, đa ngành…), theo cơ cấu hệ thống tri thức (cơ sở, cơ bản, chuyên ngành…), theo đối tượng nghiên cứu (tự nhiên, kỹ thuật, xã hội nhân văn, công nghệ, nông nghiệp, y học…). a. Phân loại theo nguồn gốc hình thành khoa học: Khoa học lý thuyết (sciences théorique) Khoa học thuần túy (scieces pures, sciences de pure érudition) Khoa học thực nghiệm (sciences empiricales,sciences expérimentales) Khoa học thực chứng (sciences positives) Khoa học quy nạp (sciences inductives) Khoa học diễn dịch (sciences déductives) GVHD: Hoàng Văn Kiếm Trang 4/45 Phạm Nguyễn Trường An Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học b. Phân loại theo mục đích ứng dụng khoa học Khoa học mô tả (sciences descriptives) Khoa học phân tích (sciences analytiques) Khoa học tổng hợp (sciences synthétiques) Khoa học ứng dụng (sciences appliquées) Khoa học hành động (sciences de l’action) Khoa học sáng tạo (sciences créatrices) c. Phân loại theo mức độ khái quát hóa của khoa học Khoa học cụ thể (sciences concrètes) Khoa học trừu tượng (sciences abstraites) Khoa học tổng quát (sciences générales) Khoa học đặc thù (sciences particulières) 4. Phân loại theo tính tương liên giữa các khoa học Khoa học liên bộ môn(sciences inter-disciplinaires) Khoa học đa bộ môn (sciences multi-disciplinaires) d. Phân loại theo kết quả họat động chủ quan của con người Khoa học ký ức (sciences de la mémoire) Khoa học tư duy (sciences de la pensée) Khoa học suy luận (sciences de la raison) Khoa học tưởng tượng (sciences de l’imagination) e. Phân loại theo cơ cấu của hệ thống tri thức hoặc chương trình đào tạo Khoa học cơ bản (sciences de base) Khoa học cơ sở (sciences fondamentales) Khoa học chuyên môn (sciences de spécialisation) GVHD: Hoàng Văn Kiếm Trang 5/45 Phạm Nguyễn Trường An Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học f. Phân loại theo đối tượng nghiên cứu của khoa học Khoa học tự nhiên (sciences naturelles, sciences de la nature) Khoa học kỹ thuật (sciences techniques) Khoa học công nghệ (sciences technologiques, sciences d’engineering) Khoa học xã hội (sciences sociales) Khoa học nhân văn (sciences humaines) Khoa học nông nghiệp (sciences agricoles) Khoa học cơ bản (sciences de la santée) II. Nghiên cứu khoa học Nghiên cứu khoa học là một hoạt 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 học để 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. Phương pháp nghiên cứu khoa học nói chung gồm sáu bước cơ bản sau: a. Đặt vấn đề, mục đích, hoặc câu hỏi nghiên cứu Đặt vấn đề hay câu hỏi nghiên cứu là phần quan trọng nhất của phương pháp nghiên cứu khoa học. Mỗi một phần dự án được thực hiện để trả lời câu hỏi này. Các câu hỏi nghiên cứu đôi khi được hình thành như là một tuyên bố và được gọi là “vấn đề” hoặc "báo cáo vấn đề." Mục tiêu hay những ý tưởng kiểm chứng là gì? Câu hỏi khoa học đang trả lời là gì? b. Những giả định Giả định là một dạng dự báo, được hình thành như một tuyên bố để dẫn tới câu trả lời cho câu hỏi nghiên cứu. Giải thích một cách thuyết phục các dự án sử dụng để chứng minh cho mục đích nghiên cứu. Nên cố gắng trình bày kỹ về các kết luận có được thông qua đo lường. Không phải lúc nào kết luận cũng phù hợp với giả thuyết. GVHD: Hoàng Văn Kiếm Trang 6/45 Phạm Nguyễn Trường An Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học c. Danh mục tài liệu Danh sách tất cả các vật tư, thiết bị, tài liệu được sử dụng trong nghiên cứu hoặc thử nghiệm. Danh sách các tài liệu phải bao gồm các trình tự của tất cả thao tác. d. Trình tự Là mô tả chi tiết, từng bước về cách thực hiện thử nghiệm. Mô tả rõ ràng cách khống chế các biến số cũng như từng bước làm thế nào lấy được kết quả cuối cùng thông qua đo lường để chứng minh hay bác bỏ giả thuyết. Các tiến trình thực hiện nên được đúc kết theo một phương pháp mà theo đó người khác dễ dàng thực hiện lại. Hình ảnh mô tả các thao tác được hiện rõ trên bảng hiển thị. e. Tầm quan sát, dữ liệu, kết quả Các kết quả thường là dưới hình thức một tuyên bố để giải thích hoặc diễn giải dữ liệu. Kết quả thu được ở dạng dữ liệu thô, đồ thị, kết luận rút ra từ những dữ liệu có trước. Hình ảnh cũng có thể được sử dụng ở đây. f. Kết luận Kết luận là một bản tóm tắt các nghiên cứu và các kết quả của thử nghiệm. Đây là nơi trả lời các vấn đề hay câu hỏi nghiên cứu. Cần đưa ra một tuyên bố cho dù dữ liệu có hỗ trợ giả thuyết hay không. Cần phải có đủ dữ liệu để chứng minh một phần hoặc phản bác toàn bộ giả thuyết. Trong trường hợp này, có thể giải thích tại sao có các kết quả khác nhau. Các phương pháp khoa học không phải là đúc bằng bê tông mà nó là một hệ thống, minh bạch và khá dễ để học hỏi và sử dụng mà không nhà khoa học nào có thể sử dụng nó cho lợi ích riêng của họ. Phương pháp khoa học không phải là một điều gì rất cụ thể mà nó mang tính hệ thống, trực tiếp và khá dễ để sử dụng và học hỏi thậm chí đối với những người không phải là các nhà khoa học với các mối quan tâm khác nhau. GVHD: Hoàng Văn Kiếm Trang 7/45 Phạm Nguyễn Trường An Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học III. Đề tài nghiên cứu khoa học a. Khái niệm đề tài Đề tài là một hình thức tổ chức NCKH do một người hoặc một nhóm người thực hiện. Một số hình thức tổ chức nghiên cứu khác không hoàn toàn mang tính chất nghiên cứu khoa hoc, chẳng hạn như: chương trình, dự án, đề án. b. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: là bản chất của sự vật hay hiện tượng cần xem xét và làm rõ trong nhiệm vụ nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu: đối tượng nghiên cứu được khảo sát trong trong phạm vi nhất định về mặt thời gian, không gian và lĩnh vực nghiên cứu. c. Mục đích và mục tiêu nghiên cứu Khi viết đề cương nghiên cứu, một điều rất quan trọng là làm sao thể hiện được mục tiêu và mục đích nghiên cứu mà không có sự trùng lấp lẫn nhau. Vì vậy, cần thiết để phân biệt sự khác nhau giữa mục đích và mục tiêu. Mục đích: là hướng đến một điều gì hay một công việc nào đó trong nghiên cứu mà người nghiên cứu mong muốn để hoàn thành, nhưng thường thì mục đích khó có thể đo lường hay định lượng. Mục tiêu: là thực hiện hoạt động nào đó cụ thể, rõ ràng mà người nghiên cứu sẽ hoàn thành theo kế hoạch đã đặt ra trong nghiên cứu. Mục tiêu có thể đo lường hay định lượng được. GVHD: Hoàng Văn Kiếm Trang 8/45 Phạm Nguyễn Trường An Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học B.PHƯƠNG PHÁP LUẬN SÁNG TẠO VÀ ĐỔI MỚI TRONG KHOA HỌC I. Khái niệm, đối tượng, mục đích và ý nghĩa Phương pháp luận sáng tạo và đổi mới là phần ứng dụng của Khoa học về sáng tạo, bao gồm hệ thống các phương pháp và các kĩ năng cụ thể giúp nâng cao năng suất và hiệu quả, về lâu dài tiến tới điều khiển tư duy sáng tạo của người sử dụng. Đối tượng mà môn học nghiên cứu và hoàn thiện là tư duy sáng tạo – quá trình suy nghĩ giải quyết vến đề và ra quyết định của mỗi người. Mục đích của môn học là trang bị cho những người học hệ thống các phương pháp và các kĩ năng cụ thể, giúp họ nâng cao năng suất, hiệu quá, về lâu dài, tiến tới điều khiển tư duy sáng tạo (quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định) của họ. Các ích lợi: cuộc đời của mỗi người là chuỗi các vấn đề cần giải quyết, chuỗi các quyết định cần phải đưa ra. Nếu như giải quyết vấn đề không tốt, đưa ra các quyết định sai, sẽ phải trả giá về thời gian, sức khỏe, phương tiện vật chất, tiền bạc, địa vị, danh tiếng… Ý nghĩa nhân đạo và phát triển con người: phương pháp luận sáng tạo và đổi mới trong khoa học nhắm tới hoàn thiện tư duy sáng tạo cũng là nhắm tới hoàn thiện con ngừoi trong các mối quan hẹ con ngừoi với con người, con người với xã hội, con ngừoi với công cụ lao động (hiểu theo nghĩa rộng) và con người với tự nhiên. II. Những nội dung chính a. Vấn đề khoa học Vấn đề khoa học (scientific problem) còn gọi là vấn đề nghiên cứu (research problem) là câu hỏi 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. Nghiên cứu khoa học luôn tồn tại 2 vấn đề: Vấn đề về bản chất sự vật đang tìm kiếm. GVHD: Hoàng Văn Kiếm Trang 9/45 Phạm Nguyễn Trường An Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học Vấn đề về phương pháp nghiên cứu để làm sáng tỏ về lý thuyết và thực tiễn những vấn đề thuộc lớp thứ nhất b. Các phương pháp phát hiện vấn đề khoa học Có 6 phương pháp: 1) Tìm những kẻ hở, phát hiện những vấn đề mới 2) Tìm những bất đồng 3) Nghĩ ngược lại quan niệm thông thường 4) Quan sát những vướng mắt trong thực tiễn 5) Lắng nghe lời kêu ca phàn nàn 6) Cảm hứng: những câu hỏi bất chợt xuất hiện khi quan sát sự kiện nào đó. c. Phương pháp giải quyết vấn đề khoa học về phát minh, sáng chế Có 5 phương pháp: • Dựng Vepol đầy đủ • Chuyển sang Fepol • Phá vở Vepol • Xích Vepol • Liên trường Có 40 thủ thuật (nguyên tắc) sáng tạo cơ bản: 1. Nguyên tắc phân nhỏ 2. Nguyên tắc “tách khoỉ” 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ 4. Nguyên tắc phan̉ đôí xứng 5. Nguyên tắc kêt́ hợp 6. Nguyên tắc vaṇ năng 7. Nguyên tắc “chứa trong” GVHD: Hoàng Văn Kiếm Trang 10/45 Phạm Nguyễn Trường An Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học 8. Nguyên tắc phan̉ trọng lượng 9. Nguyên tắc gây ưńg suât́ sơ bộ 10.Nguyên tắc thực hiêṇ sơ bộ 11.Nguyên tắc dự phoǹg 12.Nguyên tắc đăn̉g thế 13.Nguyên tắc đaỏ ngược 14.Nguyên tắc câù (troǹ) hoá 15.Nguyên tắc linh đôṇg 16.Nguyên tắc giaỉ “thiêú” hoặc “thừa” 17.Nguyên tắc chuyển sang chiêù khác 18.Nguyên tắc sử duṇg các dao đôṇg cơ hoc̣ 19.Nguyên tắc tać đôṇg theo chu kỳ 20.Nguyên tắc liên tuc̣ tác đôṇg có ićh 21.Nguyên tắc “vượt nhanh” 22.Nguyên tắc biêń haị thaǹh lợi 23.Nguyên tắc quan hệ phản hôì 24.Nguyên tắc sử duṇg trung gian 25.Nguyên tắc tự phục vụ 26.Nguyên tắc sao chép (copy) 27.Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đăt́” 28.Thay thế sơ đô ̀cơ hoc̣ 29.Sử duṇg các kêt́ câú khi ́va ̀lon̉g 30.Sử duṇg vỏ deỏ và màng mỏng 31.Sử duṇg các vâṭ liêụ nhiều lỗ 32.Nguyên tắc thay đôỉ màu sắc 33.Nguyên tắc đôǹg nhât́ GVHD: Hoàng Văn Kiếm Trang 11/45 Phạm Nguyễn Trường An Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học 34.Nguyên tắc phân huỷ hoặc taí sinh các phâǹ 35.Thay đôỉ các thông số hoá ly ́cuả đôí tượng 36.Sử duṇg chuyên̉ pha 37.Sử duṇg sự nở nhiệt 38.Sử duṇg các chất oxy hoá mạnh 39.Thay đôỉ đô ̣trợ 40.Sử duṇg các vâṭ liêụ hợp thaǹh (composite) d. Các phương pháp giải quyết vấn đề tổng quát 1) Các phương pháp phân tích vấn đề Phân chia vấn đề Phân loại vấn đề Phân công vấn đề Phân cấp bài toán Phân tích 2) Các phương pháp tổng hợp vấn đề Tổ hợp Đối hợp Tích hợp Kết hợp Tổng hợp theo không gian và thời gian 6. Các phương pháp giải quyết vấn đề trong tin học Phương pháp trực tiếp Phương pháp gián tiếp Phương pháp Thử Sai Phương pháp Heuristic GVHD: Hoàng Văn Kiếm Trang 12/45 Phạm Nguyễn Trường An Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học Phương pháp Trí Tuệ Nhân Tạo C. ÁP DỤNG CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO VÀO NHỮNG VẤN ĐỀ CỤ THỂ TRONG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Kể từ khi máy tính cá nhân (Personal Computer - PC) bùng nổ, đem đến sự tiếp cận đại chúng với ngành công nghệ thông tin thì lĩnh vực phần mềm luôn phát triển sôi động hơn phần cứng về mặt phát minh sáng tạo. Không như phần cứng phải tốn chi phí đầu tư trang thiết bị để thử nghiệm, dây chuyền sản xuất và hệ thống phân phối phức tạp, phần mềm có thể được sản xuất chỉ với một máy tính cá nhân (PC) và được sao chép ra hàng trăm bản để phân phối với đến người dùng cuối thông qua mạng toàn cầu internet. Chi phí đầu tư gần như không đáng kể cho phép bất cứ một ai cũng có thể thoả chí đam mê phát minh sáng chế với lĩnh vực phần mềm và thực tế rất nhiều sản phẩm phần mềm hiện nay thu về hàng triệu đô lại được thực hiện bởi những sinh viên chưa tốt nghiệp hay thậm chí chỉ là một học sinh trung học. Sự ra đời của công ty facebook và sự nổi tiếng của trò chơi Angry bird cho ta những ví dụ trước mắt về một ngành công nghiệp nơi sự sáng tạo có thể tạo ra những sự đột phá to lớn vượt qua mọi rào cản về vốn, về kinh nghiệm. Thậm chí ngành công nghiệp phần mềm có mức độ vận động sáng tạo và chuyển hóa nhanh đến nỗi những nền tảng pháp lý về sở hữu trí tuệ vốn trước nay được xem là để bảo vệ quyền lợi của nhà phát minh sáng chế lại trở thành rào c