Đề tài Các nguyên lý trong sáng tạo khoa học áp dụng trong ipad của Apple

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC MSHV: 1211079 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC ĐỀ TÀI CÁC NGUYÊN LÝ TRONG SÁNG TẠO KHOA HỌC ÁP DỤNG TRONG IPAD CỦA APPLE GVHD : GS TSKH. Hoàng Kiếm. Học viên : Đỗ Thanh Tuấn. MSHV : 1211079. Lớp cao học khóa 22. TP Hồ Chí Minh-2012 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC MSHV: 1211079 2 LỜI NÓI ĐẦU Sáng tạo là một trong những điều kiện tiên quyết để xã hội phát triển. Những câu chuyện về sáng tạo luôn được ghi lại, nguồn gốc của những sản phẩm được làm ra từ sự sáng tạo luôn được ghi nhận, được viết thành sách, báo, được lan truyền để cho tất cả mọi người tìm hiểu và học hỏi theo. Trong khoa học, sáng tạo là một trong những mục đích hướng đến của người nghiên cứu hoặc làm việc trong lĩnh vực này. Sự sáng tạo sẽ tạo ra nhiều sản phẩm mới, phát minh mới và sẽ được áp dụng trong đời sống xã hội, mang lại những lợi ích thiết thực trong cuộc sống. Trong tin học, sáng tạo càng là yêu cầu cấp thiết và cực kỳ quan trọng cho sự tồn tại và phát triển của bất kỳ một sản phẩm tin học nào. Sự phát triển của Google, IBM, Youtube hay Facebook là những minh chứng hùng hồn nhất. Trong khuôn khổ bài thu hoạch nhỏ này, tôi sẽ trình bày một số nguyên tắc sáng tạo trong khoa học nói chung, các nguyên tắc sáng tạo trong lĩnh vực công nghệ thông tin nói riêng và áp dụng các nguyên lý sáng tạo này trong Ipad của Apple. Qua đây, tôi xin được gửi lời cảm ơn đến GS - TSKH Hoàng Văn Kiếm, người đã tận tâm truyền đạt những kiến thức nền tảng cơ bản về môn học “Phương pháp nhiên cứu khoa học trong tin học”, để tôi có cơ sở kiến thức để có thể viết được bài thu hoạch này. Do kiến thức còn hạn hẹp, bài thu hoạch có thể có những sai sót nhất định, mong thầy và các bạn góp ý để bài thu hoạch ngày càng hoàn thiện hơn. Chân thành cảm ơn! Học viên thực hiện Đỗ Thanh Tuấn PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC MSHV: 1211079 3 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................................................................................... 2 I. Giới thiệu các nguyên lý (thủ thuật) sáng tạo trong khoa học .............................................................. 5 1. Nguyên tắc phân nhỏ ........................................................................................................................ 5 2. Nguyên tắc tách khỏi ........................................................................................................................ 5 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ ........................................................................................................... 6 4. Nguyên tắc phản đối xứng ................................................................................................................ 6 5. Nguyên tắc kết hợp ........................................................................................................................... 6 6. Nguyên tắc vạn năng......................................................................................................................... 7 7. Nguyên tắc “chứa trong”................................................................................................................... 7 8. Nguyên tắc phản trọng lượng............................................................................................................ 7 9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ ......................................................................................................... 8 10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ........................................................................................................... 8 11. Nguyên tắc dự phòng .................................................................................................................... 8 12. Nguyên tắc đẳng thế...................................................................................................................... 8 13. Nguyên tắc đảo ngược .................................................................................................................. 8 14. Nguyên tắc cầu (tròn) hoá ............................................................................................................. 9 15. Nguyên tắc linh động .................................................................................................................... 9 16. Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”........................................................................................... 10 17. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác ........................................................................................... 10 18. Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học ................................................................................... 11 19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ ................................................................................................ 11 20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích ............................................................................................ 12 21. Nguyên tắc “vượt nhanh”............................................................................................................ 12 22. Nguyên tắc biến hại thành lợi ..................................................................................................... 12 23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi ...................................................................................................... 13 24. Nguyên tắc sử dụng trung gian ................................................................................................... 13 25. Nguyên tắc tự phục vụ ................................................................................................................ 14 26. Nguyên tắc sao chép (copy) ........................................................................................................ 14 27. Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”................................................................................................... 14 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC MSHV: 1211079 4 28. Thay thế sơ đồ cơ học ................................................................................................................. 14 29. Sử dụng các kết cấu khí và lỏng.................................................................................................. 14 30. Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng................................................................................................... 15 31. Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ ...................................................................................................... 15 32. Nguyên tắc thay đổi màu sắc ...................................................................................................... 15 33. Nguyên tắc đồng nhất ................................................................................................................. 15 34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần .............................................................................. 15 35. Thay đổi các thông số hoá lý của đối tượng ............................................................................... 15 36. Sử dụng chuyển pha.................................................................................................................... 16 37. Sử dụng sự nở nhiệt .................................................................................................................... 16 38. Sử dụng các chất oxy hoá mạnh.................................................................................................. 16 39. Thay đổi độ trơ............................................................................................................................ 16 40. Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite) ............................................................................... 16 II. Áp dụng nguyên tác sáng tạo trong IPad của Apple.................................................................. 17 III. KẾT LUẬN.................................................................................................................................... 19 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC MSHV: 1211079 5 I. Giới thiệu các nguyên lý (thủ thuật) sáng tạo trong khoa học 1. Nguyên tắc phân nhỏ - Chia đối tượng thành các phần độc lập. Để di chuyển 100 cái ghế ra khỏi phòng, đòi hỏi phải khiêng từng cái. - Làm đối tượng trở nên tháo lắp được. - Máy vi tính gồm có các thành phần như thùng máy, màn hình, ram, ổ cứng, ổ dvd ...có thể tháo lắp được. - Khi máy tính bị sự cố, chỉ cần xác định bộ phận nào bị hư, và thay thế bộ phận đó, không cần phải thay toàn bộ máy tính. - Hoặc nâng cấp máy tính, chỉ cần thay thế 1 số bộ phận. - Đối với việc vận chuyển các máy tính lớn cũng dễ dàng hơn, bằng cách vận chuyển từng bộ phận của máy tính, sau đó lắp ráp lại với nhau. Chia một công việc lớn thành các công việc nhỏ hơn, mỗi công việc này tương ứng với 1 chương trình con, sau đó lắp ghép các chương trình con này lại thành chương trình lớn giải quyết công việc ban đầu.Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng ,Miếng thịt bò được băm nhỏ ra, sẽ mềm hơn, ít dai hơn, thời gian chế biến ngắn hơn. 2. Nguyên tắc tách khỏi - Tách phần gây “phiền phức” (tính chất “phiền phức”) hay ngược lại tách phần duy nhất “cần thiết” (tính chất “cần thiết”) ra khỏi đối tượng. - Trên bàn có giáo khoa và truyện tranh. Để tập trung cho việc học, người học tách truyện tranh(phiền phức) đi chỗ khác, hoặc tách sách giáo khoa (cần thiết) ra một nơi khác để học. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC MSHV: 1211079 6 - Để tránh tiếng ồn bên ngoài, người học có thể tách tiếng ồn đi (phiền phức) bằng cách đeo tai nghe headphone. - Khi học bài, người học phải biết tách các ý chính (cần thiết), có như vậy việc học bài mới nhớ lâu, dễ hiểu. - Vào mùa hè, thời tiết nóng bức sẽ cản trở công việc, do đó người ta tách nhiệt độ nóng (phiền phức) ra khỏi phòng bằng cách sử dụng quạt, máy điều hòa nhiệt độ, hoặc cách tốt nhất là trồng nhiều cây xanh. 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ - Thay đổi các phần của đối tượng, để đối tượng có thể hoạt động tốt hơn.- Bìa sách cần được làm dày hơn các trang sách để bảo vệ các trang sách. - Thân nhiệt người bình thường ở 37 độ, nếu thấp hoặc cao hơn nhiệt độ này là có vấn đề. Do đó trên các cặp nhiệt độ, 37 độ được ghi bằng màu đỏ. 4. Nguyên tắc phản đối xứng - Chuyển đối tượng có hình dạng (phẩm chất) đối xứng thành không đối xứng (nói chung làm giảm bậc đối xứng). - Các xe ô tô du lịch loại nhỏ có cửa mở ở cả hai phía nhưng các xe lớn (ô tô buýt chẳng hạn), chỉ mở phía tay phải, sát với lề đường. - Chỗ ngồi của lái xe trong ôtô không ở chính giữa mà ở bên trái hay bên phải tùy theo luật giao thông cho phép lưu thông bên trái hay bên phải. 5. Nguyên tắc kết hợp - Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạt động kế cận. - Loại búa có một đầu để đóng đinh, đầu kia dùng để nhổ đinh. (đóng đinh và nhổ đinh là 2 hoạt động kế cận) - Nhiều chìa khóa kết hợp lại thành chùm chìa khóa tránh thất lạc. (các đối tượng đồng nhất) PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC MSHV: 1211079 7 - Trong thư viện những quyển sách cùng loại (đối tượng đồng nhất) được xếp cùng với nhau để người đọc dễ tìm kiếm, tra cứu. - Để học từ vựng hiệu quả, khi học một từ nào đó, người học cần học thêm các từ đồng nghĩa. 6. Nguyên tắc vạn năng - Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham gia của các đối tượng khác. - Bút thử điện đồng thời là tuốc nơ vít - Xe lội nước vừa đi được trên bộ, vừa đi được dưới nước - Đào tạo người học theo hướng phát triển toàn diện, vừa giỏi về kiến thức lẫn kĩ năng, phương pháp, có sức khỏe tốt, thông thạo nhiều ngoại ngữ, biết cách tự học... 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. - Loại ăngten, dùng cho các máy thu thanh, thu hình, khi cần có thể kéo dài hoặc thu ngắn lại nhờ những ống kim loại đặt bên trong nhau. - Vận chuyển vật liệu trong các đường ống 8. Nguyên tắc phản trọng lượng - Nếu đối tượng có nhược điểm, cần liên kết đối tượng với một đối tượng khác có ưu điểm nhằm bù trừ nhược điểm của nó. - Nhảy dù, hãm máy bay bằng dù. - Loại hàng hóa có bao bì, hình thức đẹp, nhằm bù trừ cho chất lượng hàng không cao. - Mỏ neo giữ tàu khỏi trôi. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC MSHV: 1211079 8 9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ - Nếu theo điều kiện bài toán cần thực hiện tác động nào đó, yêu cầu thực hiện phản tác động trước. - Loại đồ chơi phải lên dây cót trước. - Trước khi phẫu thuật phải gây tê, gây mê bệnh nhân. - Học và đào tạo trước khi làm việc. 10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ - Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần, đối với đối tượng. - Tem, biên lai đã tạo lỗ trước, khi cần xé ra dễ dàng, nhanh chóng - Tem, nhãn bôi keo trước, khi dùng chỉ việc dán - Thực phẩm làm sẵn, mua về có thể nấu ngay được. 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. - Các phương tiện báo cháy, phòng cháy, chữa cháy - Các loại chuông, đèn báo sự nguy hiểm - Các biện pháp phòng bệnh 12. Nguyên tắc đẳng thế - Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng. - Tại các nhà ga, người ta làm sân ga bằng với chiều cao của sàn tàu, hành khách dễ dàng ra vào các toa tàu. - Các bảng điện, bảng đồng hồ điều khiển, bảng thông báo...đặt đúng với tầm nhìn. 13. Nguyên tắc đảo ngược - Thay vì hành động như bình thường, hãy hành động ngược lại PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC MSHV: 1211079 9 - Chứng minh phản chứng trong toán học.Trong kiểm tra trắc nghiệm, thay vì lựa chọn các đáp án đúng, hãy làm ngược lại bằng cách loại trừ các đáp án sai. Trong việc tiếp thu kiến thức, người học sẽ thay cho câu hỏi Tại sao? bằng Tại sao không?. Ví dụ, quan sát giáo viên giải bài tập, người học sẽ đặt câu hỏi Tại sao thầy lại không giải bằng cách khác? - Thay vì mua hàng người ta phải ra chợ hoặc cửa hàng, có cách phục vụ ngược lại là mang hàng đến bán tận nhà. 14. Nguyên tắc cầu (tròn) hoá - Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong, mặt phẳng thành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu. - Chuyển từ cách tiếp cận thông thường (thẳng) sang cách tiếp cận khác (vòng).Khi thông báo những tin buồn, người nói thường không nói ngay (thẳng) vào vấn đề, mà có thể nói theo cách khác (vòng) nhằm giảm nhẹ đi. - Có nhiều cách để giải 1 bài toán, 1 vấn đề. Bàn hình chữ nhật, hình vuông chuyển thành hình ôvan, hình tròn. Dây nối ống nghe với máy điện thoại bàn có dạng lò xo xoắn. - Để thành công trên con đường học vấn có nhiều cách: Tự nghiên cứu, Du học, Tham gia các hội thi... - Nhà văn thường ít khi viết trực tiếp (thẳng) mà thường viết theo cách gián tiếp (vòng) để tăng tính bất ngờ và hấp dẫn độc giả. 15. Nguyên tắc linh động - Chuyển đối tượng từ trạng thái không thay đổi trong suốt quá trình hoạt động sang thay đổi để phù hợp tốt nhất với từng giai đoạn khác nhau của quá trình đó. - Ô, dù có thể bung ra lúc trời mưa, và có thể xếp gọn dễ dàng khi trời không mưa PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC MSHV: 1211079 10 - Sau khi ăn kẹo (giai đoạn 1), còn lại giấy bọc kẹo có thể gây ô nhiễm môi trường (giai đoạn 2). Người ta tạo ra kẹo có giấy bọc ăn được, từ đó hạn chế việc gây ô nhiễm môi trường - Các loại bàn ghế có thể mở ra dễ dàng khi cần, và có thể thu gọn lại. Khai báo biến tĩnh (bộ nhớ cố định) gặp nhiều hạn chế, do đó người ta nghĩ ra việc khai báo biến động (bộ nhớ thay đổi). 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 và dễ giải hơn. - Phép tính làm tròn số, tính gần đúng trong toán học. Phương pháp heuristic trong Tin học. - Trong ôn thi kiểm tra, thường người học không biết chính xác phần kiểm tra rơi vào những nội dung nào, do đó tốt nhất là ôn tập toàn bộ (tránh học tủ). - Khi làm kiểm tra, câu nào không làm được thì không nên bỏ trống, mà nên chọn 1 đáp án của câu đó. - Phương pháp vét cạn (nếu không biết chính xác cách giải thì duyệt toàn bộ, bài toán sẽ đơn giản hơn nhiều), phương pháp heuristic (kết quả "tối ưu chính xác" tốn nhiều thời gian, nên nhận kết quả "gần tối ưu" chấp nhận được, khi đó thời gian sẽ nhanh hơn rất nhiều). 17. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác - Thay vì nhìn (sử dụng) đối tượng theo cách thông thường, hãy nhìn (sử dụng) đối tượng từ những góc độ, "chiều" khác nhau có trong đối tượng và môi trường. - Các loại quần áo có thể mặc được cả 2 mặt, do đó không mất nhiều thời gian chọn lựa. - Nhà ở một tầng, 2 tầng, ..., nhiều tầng. Chứng minh phản chứng là cách xem xét theo chiều ngược lại. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC MSHV: 1211079 11 Hệ quy chiếu trong vật lý là một cách xem xét chiều dựa vào các đối tượng tham gia trong bài toán (bằng cách giả sử một đối tượng, một tính chất nào đó đứng yên). 18. Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học - 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. - Dao động hiểu theo nghĩa: Đối tượng có thể dễ dàng thay đổi xung quanh trạng thái cân bằng của mình. Những đối tượng có khả năng đó thường có sức sống cao, dễ thích nghi với môi trường. Ví dụ như : Xích đu dành cho trẻ em. Con lật đật có khả năng dao động, con lắc đồng hồ. 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 các khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác. Khi tác động liên tục gặp vấn đề khó khăn, người ta sẽ giải quyết chúng bằng cách chuyển sang tác động theo chu kỳ (ngắt quãng, rời rạc) Đèn xinhan quẹo phải (trái), đèn trên các xe cứu thương có dạng nhấp nháy để báo hiệu cho các xe khác. Thay vì học bài liên tục từ sáng đến tối sẽ gây mệt mỏi, hiệu quả không cao, nên chia thành các khoảng thời gian (45 phút đến 1 tiếng), kết hợp với thời gian nghỉ ngơi hợp lý (10 phút). Khi thuyết trình, đọc liên tục sẽ gây mệt mỏi cho người đọc lẫn người nghe. Do đó cần phải biết lên giọng, xuống giọng một cách hợp lý, có thời gian dừng khi chuyển từ ý này sang ý khác. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC MSHV: 1211079 12 20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích - Thực hiện công việc một cách liên tục. - Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay. Nguyên tắc này đòi hỏi các tác động có ích phải xảy ra liên tục (không có thời gian chết) và tính có ích của các tác động phải càng ngày, càng tăng. Trong khoảng thời gian nghỉ ngơi giữa các giờ học, học sinh nên đi bộ hoặc tập thể dục, vận động nhẹ nhàng nhằm thư giãn đầu óc, tăng cường sức khỏe... Tàu đánh cá kết hợp với chế biến, đóng hộp trên đường về. Khi giải quyết một vấn đề, không nên chỉ ngồi yên suy nghĩ, mà nên vẽ hình ra. 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. Trong khi làm bài thi, câu nào cảm thấy làm chưa ra thì nên chuyển sang câu khác. Khi nào có thời gian thì quay lại giải các câu này. Trong những tình huống nguy cấp đòi hỏi phải xử lý nhanh. Ghế ngồi phi công bật ra khỏi buồng lái rất nhanh khi máy bay bị cháy, có nguy cơ nổ. 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. Học sinh nghèo hiếu học đã biến hoàn cảnh không thuận lợi thành động lực học tập.