Đề tài Các nguyên tắc sáng tạo trong các ứng dụng CNTT giao thông đường bộ

Các nguyên tắc sáng tạo trong các ứng dụng CNTT giao thông đường bộ 1 | P a g e Mục lục A. Bốn mươi nguyên tắc sáng tạo khoa học ..........................................................................................4 1. Nguyên tắc phân nhỏ: ..............................................................................................................4 2. Nguyên tắc “tách khỏi”: ...........................................................................................................4 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: ..................................................................................................4 4. Nguyên tắc phản đối xứng........................................................................................................5 5. Nguyên tắc kết hợp ..................................................................................................................5 6. Nguyên tắc vạn năng................................................................................................................5 7. Nguyên tắc “chứa trong” ..........................................................................................................6 8. Nguyên tắc phản trọng lượng....................................................................................................6 9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ .................................................................................................7 10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ...................................................................................................7 11. Nguyên tắc dự phòng ...........................................................................................................7 12. Nguyên tắc đẳng thế.............................................................................................................8 13. Nguyên tắc đảo ngược ..........................................................................................................8 14. Nguyên tắc cầu tròn hóa: ......................................................................................................9 15. Nguyên tắc linh động: ..........................................................................................................9 16. Nguyên tắc giải (tác động) “thiếu” hoặc “thừa”: ................................................................... 10 17. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác: ................................................................................... 11 18. Sử dụng các dao động cơ học:............................................................................................. 11 19. Nguyên tắc hoạt động theo chu kì: ...................................................................................... 12 20. Nguyên tắc liên tục các tác động có ích: .............................................................................. 13 21. Nguyên tắc “vượt nhanh”: .................................................................................................. 14 22. Nguyên tắc biến hại thành lợi:............................................................................................. 15 23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi: ............................................................................................. 15 24. Nguyên tắc sử dụng t rung gian:........................................................................................... 16 25. Nguyên tắc tự phục vụ:....................................................................................................... 17 26. Nguyên tắc sao chép (copy): ............................................................................................... 18 27. Nguyên tắc rẻ thay cho đắt:................................................................................................. 19 28. Thay thế sơ đồ kết cấu cơ học: ............................................................................................ 20 29. Sử dụng các kết cấu khí và lỏng: ......................................................................................... 20 30. Sử dụng vỏ dẻo và màn mỏng: ............................................................................................ 21 31. Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ: ............................................................................................. 21 Các nguyên tắc sáng tạo trong các ứng dụng CNTT giao thông đường bộ 2 | P a g e 32. Nguyên tắc thay đổi màu sắc:.............................................................................................. 22 33. Nguyên tắc đồng nhất:........................................................................................................ 22 34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần: ....................................................................... 23 35. Thay đổi các thông số hoá lý của đối tượng.......................................................................... 23 36. Sử dụng chuyển pha ........................................................................................................... 23 37. Sử dụng sự nở nhiệt ........................................................................................................... 23 38. Sử dụng các chất oxy hoá mạnh .......................................................................................... 24 39. Thay đổi độ trơ .................................................................................................................. 24 40. Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite) ......................................................................... 24 B. Các nguyên tắc sáng tạo trong các ứng dụng CNTT giao thông đường bộ......................................... 25 1. Hệ thống giao thông thông minh trong hoạt động giao thông vận tải đường bộ........................... 25 1.1. Hệ thống quản lý giao thông(TMS) ................................................................................. 25 1.2. Hệ thống video phát hiện phương t iện.............................................................................. 27 1.3. Công nghệ thu phí điện tử không dừng ETC ( Electronic toll collection) ............................ 28 1.4. Hệ thống điếu khiển đèn giao thông tự động..................................................................... 29 2. Các công nghệ tiên tiến hiện nay trong ngành công nghiệp ôtô.................................................. 30 2.1. Xóa điểm “mù” trong gương chiếu hậu: ........................................................................... 30 2.2. Hệ thống hỗ trợ quan sát trong đêm: ................................................................................ 30 2.3. Cảnh báo chệch làn đường: ............................................................................................. 31 2.4. Hệ thống cảnh báo chống va chạm:.................................................................................. 33 2.5. Hệ thống dẫn đường: ...................................................................................................... 33 2.6. Hệ thống kiểm soát hành trình chủ động: ......................................................................... 34 2.7. Hệ thống cân bằng điện tử ESP (Electronic Stability Program): ......................................... 36 C Phân công phân nhiệm và tài liệu tham khảo ................................................................................... 37 1. Phân công phân nhiệm: .......................................................................................................... 37 2. Tài liệu tham khảo: ................................................................................................................ 37 Các nguyên tắc sáng tạo trong các ứng dụng CNTT giao thông đường bộ 3 | P a g e Lời mở đầu Từ xa xưa, sự phát triển của lịch sử xã hội loài người đã gắn liền với quá trình sáng tạo. Đó là một quá trình sáng tạo lâu dài và liên tục, từ việc chế tạo ra các công cụ thô sơ cho tới công cụ hiện đại. Sự sáng tạo trở thành thành phần quan trọng trong việc xây dựng xã hội hiện đại của con người. Cùng với sự sáng tạo con người ngày càng đạt được những thành tựu vượt bậc trong khoa học công nghệ. Chính các thành tựu của khoa học hiện đại trong các phát minh sáng chế đã làm thay đổi thế giới, thay đổi hoàn toàn cách thức làm việc và suy nghĩ của con người. Do nhu cầu cải tiến sáng tạo trong công nghệ phục vụ cho cuộc sống ngày càng cao đòi hỏi phải có một môn khoa học chuyên nguyên cứu về phương pháp sáng tạo giúp cho việc sáng tạo được dễ dàng và có cơ sở lý thuyết rõ ràng hơn. Vì thế các phương pháp luận sáng tạo ra đời với mục đích trang bị cho người học hệ thống các phương pháp, các kỹ năng thực hành về suy nghĩ để giải quyết các vấn đề và ra quyết định một cách sáng tạo, về lâu dài, tiến tới điều khiển được tư duy. Và trong đó 40 nguyên tắc sáng tạo cơ bản được Alshuller G.S tổng hợp lại trở thành những nguyên tắc thủ thuật cơ bản thiết thực nhất. Trong nội dung bài thu hoạch, chúng em xin trình bày 40 nguyên tắc cơ bản trong sáng tạo và việc áp dụng những nguyên tắc sáng tạo này vào các hệ thống công nghệ thông tin và phương tiện giao thông đường bộ. Chúng em xin chân thành cảm ơn GS.TSKH. Hoàng Kiếm, giảng viên môn PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC đã truyền đạt những kiến thức quý báu trong môn học, giúp cho chúng em có có cái nhìn tổng quan hơn về phương pháp sáng tạo và tầm quan trọng của sự sáng tạo nhất là trong khoa học nghiên cứu và ứng dụng sáng tạo trong thực tế. Các nguyên tắc sáng tạo trong các ứng dụng CNTT giao thông đường bộ 4 | P a g e A. Bốn mươi nguyên tắc sáng tạo khoa học 1. Nguyên tắc phân nhỏ:  Nội dung:  -Chia đối tượng thành các phần độc lập.  -Làm đối tượng trở nên tháo lắp được.  -Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng.  Phan tích:  Thường áp dụng trong trường hợp gặp những vấn đề lớn, phức tạp, hoặc không đủ nguồn lực để giải quyết/xử lý 1 lần. Khi bạn gặp một vấn đề rắc rối/nan giải hãy chia nhỏ vấn đề thành nhiều phần và giải quyết từng phần một.  Ví dụ:  Làm thế nào để ăn 1 con voi vào bụng ?Tất nhiên là bạn không thể 1 lúc nguyên con voi được mà phải chia nhỏ con voi đấy ra thành nhiều phần và ăn từng phần một. 2. Nguyên tắc “tách khỏi”:  Nội dung:  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.  Phân tích:  Thường dụng trong trường hợp cần phân biệt rõ ràng những thành phần cấu thành.  Ví dụ:  Làm thế nào để có được nước sạch? Ta có thể dùng những phương pháp như trưng cất để lấy được nước tinh khiết ra, hoặc sử dụng hệ thống lọc nhiều tầng để lọc bỏ những tạp chất trong nước. 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ:  Nội dung:  Chuyển đối tượng (hay môi trường bên ngoài, tác động bên ngoài) có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất. Các nguyên tắc sáng tạo trong các ứng dụng CNTT giao thông đường bộ 5 | P a g e  Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau.  Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất đối với công việc.  Phân tích:  Khi các đối tượng được kết hợp thành 1 đối tương đồng nhất để thực hiện một 1 công việc chung thì riêng mỗi đối tượng đều phải có chức năng riêng biệt, không được trùng lấp nhau gây ra sụ lãng phí tài nguyên. 4. Nguyên tắc phản đối xứng  Nội dung:  Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng (nói chung giãm bậc đối xứng). 5. Nguyên tắc kết hợp  Nội dung:  Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạt động kế cận.  Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận.  Phân tích:  Được sử dụng để tăng sự thuận tiện trong quá trình sử dụng đối tượng, nhờ đó một đối tượng có thể được sử dụng cho nhiều tình huốn và mục đích khác nhau  Ví dụ:  Cây viết chì có gắn tẩy ở đuôi bút, để khi cần thiết ta có thể dùng để tẩy nét viết chì. 6. Nguyên tắc vạn năng  Nội dung:  Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham gia của các đối tượng khác.  Phân tích:  Một đối tượng có thể thực hiện hoặc sử dụng theo nhiều mục đích khác nhau giúp ta có thể tiết kiệm được vật dụng, không gian cũng như thời gian. Các nguyên tắc sáng tạo trong các ứng dụng CNTT giao thông đường bộ 6 | P a g e  Ví dụ:  Với cổng Com của máy vi tính, ta có thể dùng nó cho việc truyền nhận dữ liệu hoặc kết nối với màn hình vi tính,… 7. Nguyên tắc “chứa trong”  Nội dung:  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.  Phân tích:  Được dùng để đóng gói và bảo vệ những đối tượng quan trọng hơn. Hoặc được sử dụng như là một hình thức tạo ra một trung tâm cho tất cả hệ thống.  Ví dụ:  Case máy tính chứa bên trong là toàn bộ hệ thống của 1 máy tính để bản. 8. Nguyên tắc phản trọng lượng  Nội dung:  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...  Phân tích  Thường được sử dụng trong các quá trình năng đỡ, trục vớt…dựa vào sự chênh lệch về khối lượng riêng của các chất.  Ví dụ:  Để trục vớt 1 con tàu hàng chục tấn chìm dưới dại dương, người ta sử dụng khí động lực học. Lợi dụng sự chênh lệch lớn giữa trọng lượng riêng của không khí và nước biển, người ta dùng những túi phao không chứa không khí cột vào con thuyền sau đó bơm không khí vào, các túi phao sẽ nổi lên và kéo theo con thuyền. Các nguyên tắc sáng tạo trong các ứng dụng CNTT giao thông đường bộ 7 | P a g e 9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ  Nội dung:  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  Nội dung  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.  Phân tích:  Khi bắt tay vào thực hiện bất cứ công việc nào, ta cũng phải chuẩn bị sơ bộ mọi đối tượng thì công việc mới có thể tiến hành 1 cách trôi chảy và thuận tiện.  Ví dụ:  Ta cần thiệt kế 1 con Robot chạy tay để tham dự Robocon, trước hết ta phải tiến hành các bước sơ bộ sau:  Thu thập thông tin mô tả cấu trúc đề thi.  Kiểm tra khả năng tài chính, dụng cụ, nhân lực có đáp ứng nhu cầu không  Đặt ra mục tiêu cần đạt của con robot. sau khi đã thỏa mãn những nhu cầu trên thì ta có thể bắt tay vào việc thiết kế, như vậy sẽ không bị mất thời gian. 11. Nguyên tắc dự phòng  Nội dung:  Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị trước các phương tiện báo động, ứng cứu, an toàn.  Phân tích: Các nguyên tắc sáng tạo trong các ứng dụng CNTT giao thông đường bộ 8 | P a g e  Đây là 1 nguyên tắc không thể thiếu trong hầu hết các dự án làm việc hoặc trong quá trình làm việc, ta luôn phải có không những 1 mà là nhiều phương án dự phòng để tránh những trường hợp xấu nhất có thể xảy ra.  Ví dụ:  Để khắc phục tình trạng không kịp sao lưu những thông tin quan trọng trong máy tính vì lí do mất điện đột suất, ta sử dụng thêm bộ lưu điện dụ phòng, như vậy khi có trường hợp mất điện đột suất, ta vẫn có vài phút để sao lưu dữ liệu. 12. Nguyên tắc đẳng thế  Nội dung:  Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng.  Phân tích  Thường áp dụng để thuận tiện trong quá trình làm việc hoặc sửa chữa thiết bị 13. Nguyên tắc đảo ngược  Nội dung  Thay vì hành động như yêu cầu bài toán, hành động ngược lại (ví dụ, không làm nóng mà làm lạnh đối tượng)  Làm phần chuyển động của đối tượng (hay môi trường bên ngoài) thành đứng yên và ngược lại, phần đứng yên thành chuyển động.  Phân tích:  Trong quá trình giải một toán, không nhất thiết là chúng ta phải đi từ đầu đề bài toán để giải ra kết quả, mà ta có thể suy đoán ra kết quả rồi sử dụng phương pháp quy nạp để chứng minh kết quả đó là đúng  Ví dụ:  Hãy tìm công thức tính tổng dãy số cấp số cộng với cơ số là 1 gia sử tổng S=n(n+1)/2; với n=1: S=1(1+1)/2=1; đúng với n=1 với n=2: S=2(2+1)/2=3=1+2; đúng với n=2 với n=k: S=k(k+1)/2;giả sử đúng với n=k  cần chứng minh đúng với n=k+1; Với n=k+1: S=(k+1)(k+1+1)/2=(k(k+1)/2)+(2(k+1)/2)=Sk+(k+1); Vậy S=n(n+1)/2; Các nguyên tắc sáng tạo trong các ứng dụng CNTT giao thông đường bộ 9 | P a g e 14. Nguyên tắc cầu tròn hóa:  Nội dung:  Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong, mặt phẳng thành mặt cầu , kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu.  Sử dụng các con lăn, viên bi, vòng xoắn.  Chuyển từ chuyển động thẳng sang chuyển động quay, sử dụng lực ly tâm.  Phân tích tư duy hệ thống:  Cần xem xét thêm hệ thống cụ thể có trong bài toán một cách trừu tượng,khái quát dưới dạng các biểu diễn của hệ thống .  Sử dụng nguyên tắc cầu (tròn) hóa, có thể phải cùng một lúc thay đổi cả yếu tố và mối liên kết.  Có thể xem nguyên tắc cầu tròn hóa là nguyên tắc ngược với nguyên tắc phản (bất) đối xứng.  Cách xem xét:  Hệ thống cho trước có chức năng gì? Nếu cầu (tròn) hóa hệ thống hoặc biểu diễn của hệ thống, nó có hoạt động tốt hơn không? Nếu có, hãy tìm cách thực hiện?  Ví dụ:  Thước dây chuyển thành thước cuộn, đầu ngòi viết cầu hóa thành bi, bút thường chuyển thành bút bi.  Sân khấu thẳng, san khấu cong, sân khấu quay. 15. Nguyên tắc linh động:  Nội dung:  Cần thay đổi các đặt trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc.  Phân chia đối tượng thành từng phần, có khả năng dịch chuyển với nhau.  Nếu đối tượng bất động làm cho nó di động.  Phân tích tư duy hệ thống:  Nguyên tắc linh động đòi hỏi hệ thống cho trước phải chuyển từ không thay đổi trong suốt quá trìn hoạt động (tiền thân) sang thay đổi để phù hợp tốt nhất (tối ưu) với từng giai đoạn khác nhau của quá trình đó.  Thay đổi cần hiểu theo nghĩa rộng nhất về các mặt chức năng, đặc điểm, cấu trúc, hình dạng,...sao cho hệ thống hoạt động tối ưu trong từng giai đoạn.  Thay đổi như thế nào được xác định bởi bài toán cụ thể và các nguyên tắc liên quan...  Nguyên tắc linh động ngược với Nguyên tắc đẳng thế. Các nguyên tắc sáng tạo trong các ứng dụng CNTT giao thông đường bộ 10 | P a g e  Cách xem xét:  Có những tiêu chuẩn, yêu cầu... để cần thiết phải phân chia quá trình hoạt động của hệ thống cho trước thành các giai đoạn khác nhau không? Nêu có, hãy thực hiện sự phân chia đó? Hãy phát biểu mục đích cần đạt được của từng giai đoạn? Hệ thống phải thay đổi những gì, như thế nào để có thể đạt mục đích của từng giai đoạn tốt nhất?  Ví du:  Lip xe đạp có thể quay ngược mà không ảnh hưởng đến chuyển động của xe, líp xe nhiều tầng , xe có nhiều số tốc độ...  Bánh xe bị thủng nhưng xe vẫn chạy được ở tốc độ cao, kiếng xe hơi có thể tự nâng lên hạ xuống bằng nút nhấn điều khiển. 16. Nguyên tắc giải (tác động) “thiếu” hoặc “thừa”:  Nội dung:  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.  Phân tích tư duy hệ thống:  Nguyên tắc giải (tác động) “thiếu” hoặc “thừa” thường dùng cho trường hợp: hiện tại người ta chưa có cách để có thể đạt trực tiếp đúng 100% như ý muốn. Trong khi đó đạt “thừa” ra hoặc “thiếu” đi một chút lại có cách dễ dàng thực hiện.  Nguyên tắc giải (tác động) “thiếu” hoặc “thừa” thay đổi cả các yếu tố và các mối liên kết của các hệ liên quan đến