Đề tài Tìm hiểu bốn mươi nguyên tắc sáng tạo cơ bản

Trang 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC S Ĩ CNTT  PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC Đề tài: Tìm Hiểu Bốn Mươi Nguyên Tắc Sáng Tạo Cơ Bản Giảng viên: GS. TSKH. HOÀNG VĂN KIẾM Học viên thực hiện: Nguyễn Tấn Công Mã số học viên: 1211007 Lớp: Cao học khóa 22 TP. Hồ Chí Minh 12 / 2012 Trang 2 LỜI NÓI ĐẦU Chúng ta đang sống trong một kỉ nguyên của khoa học công nghệ với sự bùng nổ thông tin. Khoa học công nghệ đã trở thành động lực và công cụ thúc đẩy sự tiến bộ của nhân loại. Thông qua hoạt động nghiên cứu, con người không ngừng tìm tòi, sáng tạo ra những sản phẩm mới đáp ứng nhu cầu của xã hội. Phương pháp luận sáng tạo khoa học đóng vai trò định hướng hoạt động sáng tạo của con người cũng vì thế mà trở nên quan trọng. Phương pháp luận sáng tạo khoa học là phần ứng dụng của Khoa học về sáng tạo, bao gồm hệ thống các phương pháp và kỹ năng cụ thể giúp nâng cao năng suất và hiệu quả, qua đó tiến tới điều khiển tư duy sáng tạo của con người. Trong phạm vi bài tiểu luận, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu nội dung cùng một vài dẫn chứng minh họa về những nguyên tắc sáng tạo khoa học cơ bản. Em xin chân thành cảm ơn GS.TSKH Hoàng Kiếm, người đã tận tâm truyền đạt những kiến thức nền tảng cho chúng em trong môn học “Phương nghiên cứu khoa học trong tin học”. Xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô của trường ĐH KHTN cùng các bạn trong lớp đã đóng góp những ý kiến bổ ích, tạo điều kiện để em hoàn thành bài tiểu luận. Trang 3 MỤC LỤC 1. Giới Thiệu Phương Pháp Luận Sáng Tạo .......................................................................... 6 2. Giới Thiệu Về Giáo Sư Altshuller ...................................................................................... 6 I. CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO KHOA HỌC CƠ BẢN ....................................8 1. Nguyên tắc phân nhỏ ......................................................................................................... 8 2. Nguyên tắc tách khỏi đối tượng ....................................................................................... 10 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ .......................................................................................... 11 4. Nguyên tắc phản đối xứng ............................................................................................... 12 5. Nguyên tắc kết hợp .......................................................................................................... 14 6. Nguyên tắc vạn năng ....................................................................................................... 15 7. Nguyên tắc chứa trong..................................................................................................... 16 8. Nguyên tắc phản trọng lượng .......................................................................................... 17 9. Nguyên tắc gay ứng suất sơ bộ......................................................................................... 18 10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ .......................................................................................... 19 11. Nguyên tắc dự phòng ................................................................................................... 20 12. Nguyên tắc đẳng thế..................................................................................................... 21 13. Nguyên tắc đảo ngược.................................................................................................. 23 14. Nguyên tắc cầu (tròn) hóa ............................................................................................ 24 15. Nguyên tắc linh động ................................................................................................... 25 16. Nguyên tắc “thiếu” hoặc “thừa” .................................................................................. 27 17. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác ............................................................................. 28 18. Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học ..................................................................... 30 19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ.................................................................................. 31 20. Nguyên tắc lien tục tác động có ích .............................................................................. 33 21. Nguyên tắc vượt nhanh ................................................................................................ 34 22. Nguyên tắc biến hại thành lợi....................................................................................... 35 23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi ....................................................................................... 37 24. Nguyên tắc sử dụng trung gian .................................................................................... 38 25. Nguyên tắc tự phục vụ ................................................................................................. 39 26. Nguyên tắc sao chép..................................................................................................... 41 Trang 4 27. Nguyên tắc rẻ thay cho đắc .......................................................................................... 42 28. Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học ................................................................................. 44 29. Nguyên tắc sử dụng các kết cấu khí và lỏng ................................................................. 46 30. Nguyên tắc sử dụng vỏ dẽo và màng mỏng................................................................... 48 31. Nguyên tắc sử dụng vật liệu nhiều lỗ............................................................................ 49 32. Nguyên tắc thay đỗi mầu sắc........................................................................................ 50 33. Nguyên tắc đồng chất................................................................................................... 52 34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần................................................................ 54 35. Nguyên tắc thay đổi thông số hóa lý của đối tượng ...................................................... 56 36. Nguyên tắc sử dụng chuyển pha................................................................................... 58 37. Nguyên tắc sử dụng nở nhiệt........................................................................................ 60 38. Nguyên tắc sử dụng chất ôxy hóa mạnh ....................................................................... 61 39. Nguyên tắc thay đổi độ trơ........................................................................................... 62 40. Nguyên tắc sử dụng các vật liệu hôp thành (composite) ............................................... 63 II. NHẬN XÉT .....................................................................................................................65 Trang 5 Trang 6 GIỚI THIỆU NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO CỦA ALSHULLER 1. Giới Thiệu Phương Pháp Luận Sáng Tạo Ngắn gọn, "PHƯƠNG PHÁP LUẬN SÁNG TẠO" (Creat ivity Methodologies) là môn khoa học có mục đích xây dựng và trang bị hệ thống các phương pháp, kỹ năng thực hành tiên tiến về suy nghĩ để giải quyết vấn đề và ra quyết định một cách sáng tạo. "PHƯƠNG PHÁP LUẬN SÁNG TẠO" là phần ứng dụng của khoa học rộng lớn hơn, mới hình thành và phát triển trong thời gian gần đây : KHOA HỌC SÁNG TẠO (Creatology). Theo các nhà nghiên cứu, khoa học này ứng với "làn sóng thứ tư" trong quá trình phát triển của loài người, sau nông nghiệp, công nghiệp và t in học. Làn sóng thứ tư ứng với Creatology (hay còn gọi là thời đại hậu tin học) chính là sự nhấn mạnh vai trò chủ thể tư duy sáng tạo của loài người trong thế kỷ XXI. Phương pháp luận sáng t ạo (“TRIZ”) gồm 40 thuật sáng tạo và các quy luật phát triển khách quan thuộc TRIZ. Tuy vậy, TRIZ không phải là lời giải cho những bài toán hóc búa hay một dạng toán học cao cấp như nhiều người hình dung mà được dành cho tất cả mọi người và hướng đến giải quyết vấn đề trong thực tế. Phương pháp luận sáng tạo giúp người t a nhanh chóng tìm ra con đường ngắn nhất để đạt được mục đích dựa trên các quy luật phát triển của tư duy và khoa học. 2. Giới Thiệu Về Giáo Sư Altshuller Tác giả của TRIZ là G.S. Altshuller, một người Nga gốc Do Thái. Ông đã nghiên cứu và bắt đầu xây dựng lý thuyết giải các bài toán sáng chế từ năm 1946. Năm 1986 ông cộng tác với Hiệp hội toàn liên bang của các nhà sáng chế và hợp lý hoá thành lập Phòng thí nghiệm nghiên cứu và áp dụng các phương pháp sáng chế và Học viện công cộng về sáng tạo sáng chế năm 1971. Trang 7 Sau khi Liên Xô sụp đổ, TRIZ được Phương Tây biết đến muộn màng nhưng được đón nhận và ứng dụng nhanh chóng và sâu sắc bởi vì TRIZ không chỉ có nhiều ưư điểm so với các phương pháp sáng t ạo và đổi mới đã biết mà còn bởi vì t ính khoa học của phương pháp này, đặc biệt ý tướng về khoa học hoá quá trình tư duy giải quyết vấn đề và ra quyết định. Người Mỹ du nhập TRIZ từ năm 1991. Họ nhận thấy cơ hội t ăng vị thế cạnh tranh của Mỹ trên nền kinh t ế toàn cầu dựa trên tri thức đang xuất hiện bằng việc ứng dụng công nghệ sáng tạo mang tính cách mạng TRIZ vào nước Mỹ. Kết quả, chỉ chưa đầy 10 năm họ đã làm được nhiều việc như: đi học TRIZ, lôi kéo các chuyên gia TRIZ của Liên Xô sang M ỹ, dịch các sách TRIZ từ t iếng Nga sang tiếng Anh.... Hiện nay khá nhiều các công ty, tổ chức danh tiếng sử dụng TRIZ để giải quyết các vấn đề của mình như: 3M, General M otors, Samsung, Intel, Kodak, Motorola... TRIZ còn được đưa vào giảng dạy, đào tại tại nhiều trường đại học danh tiếng của Mỹ; một số nước châu Âu, và gần đây một số quốc gia ở châu Á, như Nhật, Singapore, Hàn quốc, Trung Quốc, cũng nhập cuộc. Trên rất nhiều tài liệu, báo chí, sách vở dùng nhiều các từ như sáng tạo (creativity - tiếng Anh) hay là đổi mới (innovation) hoặc vấn đề hay bài toán (problem) nhưng với ý nghĩa các ý nghĩa khác nhau. Trong TRIZ các khái niệm này được định nghĩa cụ thể để dễ thông hiểu, trao đổi và đánh giá. Trang 8 I. CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO KHOA HỌC CƠ BẢN 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 của đối tượng. Nhận xét - Thủ thuật này thường dùng trong những trường hợp khó làm "trọn gói", "nguyên khối", "một lần". Nói cách khác, phân nhỏ ra cho vừa sức, cho dễ thực hiện, cho phù hợp với những phương tiện hiện có.... - Phân nhỏ đặc biệt hay dùng trong những trường hợp cần có bề mặt tiếp xúc lớn như trong các phản ứng hoá học, tạo sự cháy nổ, trao đổi nhiệt, trao đổi nhiệt. - Tháo lắp làm cho đối tượng trở nên nhỏ gọn, thuận tiện cho việc chuyên chở, xếp đặt và khả năng thay thế từng bộ phận đối tượng, kể cả việc mở rộng chức năng của từng bộ phận đó. Ví dụ minh họa - Tàu ngầm lớp Kilo được đưa vào phục vụ trong Hải quân Nga vào đầu những năm 1980. Nó được thiết kế bởi Cục Thiết kế Hàng hải Trung ương Rubin tại St Petersburg. - Tàu ngầm gồm 6 khoang chống nước được ngăn cách nhau bởi những vách ngăn trong một lớp vỏ kép chịu áp lực cao. - Thiết kế này có thể tăng khả năng sống sót cho thủy thủ đoàn: khi một khoang thường hay 2 buồng chứa nước kề nhau bị ngập thì tàu vẫn hoạt động được. Trang 9 (Hình 1: Hệ thống khoang vách ngăn phân nhỏ tránh chìm tàu) Trang 10 2. Nguyên tắc tách khỏi đối tượng 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. Nhận xét - Đối tượng, thông thường, có nhiều thành phần (t ính chất, khía cạnh, chức năng…), trong khi đó, người ta chỉ thực sự cần 1 trong những số đó. Vậy không nên dùng cả đối tượng vì sẽ tốn thêm chi phí hoặc vận chuyển không thuận tiện. Phải nghĩ cách tách cái cần thiết ra để sử dụng riêng. - Tương tự như vậy đối với phần gây phiền phức, để khắc phục nhược điểm có trong đối tượng. - Nguyên tắc tách khỏi hay dùng với các nguyên tắc: 1. Phân nhỏ, 3. Phẩm chất cục bộ, 5. Kết hợp, 6. Vạn năng, 15. Linh động… Ví dụ minh họa - Ngày nay học sinh rất ưu chuộng sử dụng bút chì bấm hơn loại gổ xưa kia. Phần ruột bút chì được tách khỏi bút. Sau khi sử dụng hết người dung dể dàng thay ruột chì tránh phải gọt như nhưng bút chì bằng gổ. (Hình 2: Bút chì bấm tách ruột chì ra khỏi thân bút) Trang 11 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 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 của công việc. Nhận xét - Các đối tượng đầu tiên thường có tính đồng nhất cao về vật liệu, cấu hình, chức năng, thời gian, không gian… đối với các phần trong đối tượng. Khuynh hướng phát triển tiếp theo là : các phần có các phẩm chất, chức năng… riêng của mình nhằm phục vụ tốt nhất chức năng chính hoặc mở rộng chức năng chính đó. - Các đối tượng đồng nhất đầu tiên còn phát triển theo khuynh hướng chuyên dụng hóa, đa dạng hóa so với nhau, để phù hợp nhất với môi trường, điều kiện làm việc, sự thuận tiện đối với người sử dụng, thị hiếu của người tiêu dùng cụ thể… Ví dụ minh họa - Hầu hết những thiết bị có khả năng nhập ký tự hiện nay như máy tính, điện thoại, máy tính bảng... đều sử dụng kiểu bàn phím QWERTY truyền thống, đã tồn tại được hàng trăm năm. Khi đã gõ quen với cách sắp xếp ký tự kiểu QWERTY không phải theo thứ tự từ điển truyền thống, có thể bạn sẽ thấy nó t iện lợi và hợp lý. Nó có một quá trình lịch sử trong việc thiết kế và sắp xếp thứ tự của các kí tự nhầm đem lại hiểu quả gỏ bàn phím là nhanh nhất có thể. (Hình 3: Kiểu sắp xếp kí tự Qwerty) Trang 12 4. Nguyên tắc phản đối xứng Nội dung - Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng (nói chung làm giảm bậc đối xứng). Nhận xét - Từ "hình dạng", phát biểu trong thủ thuật này cần hiểu rộng, không chỉ t huần tuý theo nghĩa hình học. - Giảm bậc đối xứng, ví dụ chuyển từ hình tròn thành hình ôvan, hình vuông sang hình chữ nhật,... - Thủ t huật này rất có t ác dụng tỏng việc khắc phục tính ì tâm lý, cho rằng các đối tượng phải có hình dạng đối xứng. - Khi đối tượng chuyển sang dạng ít đối xứng hơn, có thể làm xuất hiện những tính chất mới lợi hơn. Ví dụ t ận dụng được những nguồn dự trữ về không gian (nói chung là các khả năng tiềm ẩn), làm đối tượng ổn định hơn, bền vững hơn.. Ví dụ minh họa - Ngày nay vẫn còn nhiều ngưởi áp dụng đòn bảy để nâng vật nặng , một phương pháp đơn giản ít tốn kém nhưng hiệu quả. - Archimedes đã viết rõ rằng nếu dùn g đòn bẩy t hì bất kỳ vật nặng nào cũng có thể nâng lên được bằng một lực dù cho bé nhỏ đi nữa: chỉ cần đặt lực đó vào một tay đòn rất dài của đòn bẩy, còn vật nặng thì cho tác dụng vào tay đòn ngắn. Cũng xuất phát từ đó, ông đã ch o rằng, nếu ấn tay vào một tay đòn cực kỳ dài của một đòn b ẩy thì sức mạn h của cánh tay có thể nâng bổng được cả Trái đất của chúng t a lên”. Trang 13 (Hình 4: Áp dụng nguyên tắc phản đối xứng trong đòn bảy) Trang 14 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 đồ ng nhất hoặc kế cận. Nhận xét - "Kế cận", không nên chỉ hiểu gần nhau về mặt vị trí hay chức năng, mà nên hiểu là có quan hệ với nhau, bổ xung cho nhau....do vậy, có thể có những kết hợp các đối tượng " ngược nhau" (ví dụ bút chì kết hợp với tẩy) - "Kết hợp" cần hiểu theo nghiã rộng, không đơn thuần cộng thêm (kiểu số học) hay gắn thêm (kiểu cơ học), mà còn được hiểu chuyển giao, đưa vào những ý tưởng, tính chất, chức năng....từ những lĩnh vực hoặc những đối tượng khác. - Đối tượng mới, tạo nên do sự kết hợp, ,thường có những tính chất, khả năng mà từng đối tượng riêng rẽ trước đây chưa có. điều này có nguyên nhân sâu xa là lượng đổi thì chất đổi và do t ạo được sự thống nhất mới của các mặt đối lập. - Nguyên tắc kết hợp thường hay sử dụng với 1. Nguyên tắc phân nhỏ, 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ... Ví dụ minh họa - Ngày nay những chiếc điện thoại được tích hợp đa chức năng, cho phép sử dụng cùng một lúc dùng các dịch vụ khác nhau. Ví dụ như bạn có thể xem phim trong khi gọi, trả lời điện thoại hoặc nhắn tin, xem phim, nghe nhạc, chụp ảnh, đò tìm bản đồ, nghe radio, chơi game… (Hình 5: Mẫu điện thoại đa chức năng) Trang 15 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 đối tượng khác. Nhận xét - Nguyên tắc vạn năng là trường hợp riêng của nguyên tắc kết hợp: kết hợp về mặt chức năng trên cùng một đối tượng. - Nguyên tắc vạn năng còn được dùng với mục đích tăng mức độ tận dụng các nguồn dự trữ có trong đối tượng, do vậy, tiết kiệm được vật liệu, không gian, thời gian, năng lượng - Nguyên tắc vạn năng thường hay dùng với nguyên tắc 20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích. - Nguyên tắc vạn năng đóng vai trò quan trọng trong thiết kế, chế tạo, dự báo…, vì nó phản ánh khuynh hướng phát triển, tăng số chức năng mà đối tượng có thể thực hiện được. Ví dụ minh họa - Chủ nhân của ngôi nhà đặc biệt này là Daniel Bond, 28 tuổi, đã trải qua 4 tháng vất vả và chi 11.000 bảng Anh, tương đương 17.000 U SD để biến chiếc xe bị bỏ quên thành ngôi nhà sang trọng. Việc này xuất phát từ chỗ Daniel Bond gặp khó khăn trong việc t ậu một ngôi nhà chung với bạn gái Stacey Drinkwater vì giá nhà khá đắt đỏ. Chính vì thế, cặp đôi sáng tạo này đã t ìm cách biến một chiếc xe buýt 2 tầng thành một ngôi nhà di động thật đặc biệt. (Hình 6: Ngôi nhà di động trên xe tải) Trang 16 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.. Nhận xét - "Chứa trong" cần hiểu theo nghiã rộng, không chỉ đơn thuần theo nghiã không gian. Ví dụ, khái niệm này nằm trong khái niệm khác, lý thuyết này nằm trong lý thuyết khác, chung hơn... - "Chứa trong" làm cho đối tượng có thêm những tính chất mới mà trước đây chưa có như : gọn hơn, tăng độ an toàn, bền vững, tiết kiệm năng lượng, linh động hơn..... - Nguyên tắc "chứa trong" hay dùng với các nguyên t ắc 1. nguyên t ắc phân nhỏ, 2. nguyên tắc "t ách khỏi", 5. nguyên tắc kết hợp, 6. Nguyên tắc vạn năng, 12. nguyân tắc đẳng thế, 20.nguyên tắc liên tục tác động có ích.... Ví dụ minh họa - Loài chim gõ kiến thường dung mỏ như cái đục để khoét lỗ trên cây chết để làm tổ. Nó t hích làm tổ trên than các cây rỗng bên trong. Chim gõ kiến làm hai cửa cho tổ của chúng, một cửa trước và một cửa sau. Nếu có kẻ lạ mặt xuất hiện nó liền qua cửa kia chui ra và thoát hiểm. Việc làm tổ trong cay giúp cho tổ có thể cứng cáp chống lại các điều kiện về tự nhiên. (Hình 7: Gõ kiến làm tổ trên cây) Trang 17 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... Nhận xét - Thủ thuật này đòi hỏi sự mềm dẻo trong cách tiếp cận giải quyết vấn đề: nếu khắc phục trực t iếp nhược điểm là điều khó làm thì nên nghĩ cách bù trừ nó bằng sự kết hợp với ưu điểm nào đó. - "Bù trừ" một cách tiết kiệm nhất, trước hết, cần nghĩ đến việc khai thác các nguồn dự trữ có sẵn trong hệ thống, đặc biệt những nguồn dự trữ tời cho không mất tiền, có sẵn trong tự nhiên. Ví dụ minh họa - So sánh với sơn, tuổi thọ của giấy dán tường có thể không bằng, nhưng sử dụng chúng lại giúp bạn dễ dàng tạo được một không