Đề tài Trình bày những nội dung của phương pháp luận sáng tạo và vận dụng chúng để giải thích một vấn đề trong tin học

HVTH: Tô Hồ Hải – CH1101011 Trang 0 Đại Học Quốc Gia TP.HCM Trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin BÀI TIỂU LUẬN MÔN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: TRÌNH BÀY NHỮNG NỘI DUNG CỦA PHƯƠNG PHÁP LUẬN SÁNG TẠO VÀ VẬN DỤNG CHÚNG ĐỂ GIẢI THÍCH MỘT VẤN ĐỀ TRONG TIN HỌC GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm Người thực hiện: Tô Hồ Hải Mã số: CH1101011 Lớp: Cao học khóa 6 TP.HCM – 04/2012 HVTH: Tô Hồ Hải – CH1101011 Trang 1 MỤC LỤC  LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................. 3 TỔNG QUAN .............................................................................................................. 4 PHẦN I: KHÁI QUÁT 40 NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO .............................................. 5 1) Nguyên lý phân nhỏ: ............................................................................. 5 2) Nguyên lý “tách khỏi”: .......................................................................... 5 3) Nguyên lý phẩm chất cục bộ: ................................................................ 5 4) Nguyên lý phản đối xứng: ..................................................................... 5 5) Nguyên lý kết hợp:................................................................................. 5 6) Nguyên lý vạn năng: ............................................................................. 5 7) Nguyên lý “chứa trong”: ....................................................................... 6 8) Nguyên lý phản trọng lượng: ................................................................ 6 9) Nguyên lý gây ứng suất sơ bộ: .............................................................. 6 10) Nguyên lý thực hiện sơ bộ: .................................................................... 6 11) Nguyên tắc dự phòng: ........................................................................... 6 12) Nguyên tắc đẳng thế: ............................................................................. 6 13) Nguyên tắc đảo ngược:.......................................................................... 7 14) Nguyên tắc cầu (tròn) hoá: ................................................................... 7 15) Nguyên tắc linh động: ........................................................................... 7 16) Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”: .................................................. 7 17) Nguyên tắc chuyển sang chiều khác: .................................................... 7 18) Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học: ............................................ 8 19) Nguyên tắc tác động theo chu kỳ: ......................................................... 8 20) Nguyên tắc liên tục tác động có ích ....................................................... 8 21) Nguyên lý “vượt nhanh”: ...................................................................... 8 22) Nguyên lý biến hại thành lợi: ................................................................ 9 23) Nguyên lý quan hệ phản hồi: ................................................................ 9 24) Nguyên lý sử dụng trung gian: .............................................................. 9 26) Nguyên lý sao chép (copy): .................................................................... 9 HVTH: Tô Hồ Hải – CH1101011 Trang 2 27) Nguyên lý “rẻ” thay cho “đắt”: ........................................................... 10 28) Thay thế sơ đồ cơ học: ......................................................................... 10 29) Sử dụng các kết cấu khí và lỏng: ........................................................ 10 30) Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng: .......................................................... 10 31) Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ: ............................................................. 10 32) Nguyên lý thay đổi màu sắc: ............................................................... 10 33) Nguyên lý đồng nhất: .......................................................................... 11 34) Nguyên lý phân hủy hoặc tái sinh các phần: ...................................... 11 35) Thay đổi các thông số hóa lý của đối tượng: ....................................... 11 36) Sử dụng chuyển pha: .......................................................................... 11 37) Sử dụng sự nở nhiệt: ........................................................................... 11 38) Sử dụng các chất oxy hoá mạnh: ........................................................ 12 39) Thay đổi độ trơ: ................................................................................... 12 40) Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite): ...................................... 12 PHẦN II: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH LINUX .......................................... 13 1. Lịch sử phát triển của Linux.............................................................. 13 2. Các phiên bản được phát triển từ Linux đang được sử dụng phổ biến hiện nay: ............................................................................................... 17 3. Ubuntu – Một nhánh phát triển của Linux. ...................................... 18 4. Tổng kết: ............................................................................................. 20 PHẦN III: CÁC NGUYÊN LÝ ĐÃ ĐƯỢC ÁP DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN HỆ ĐIỀU HÀNH LINUX: ................................................................ 22 TỔNG KẾT ............................................................................................................... 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 25 HVTH: Tô Hồ Hải – CH1101011 Trang 3 LỜI NÓI ĐẦU Một trong những môn học đầu tiên của chương trình cao học Công Nghệ Thông Tin là môn ”Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học” do thầy Hoàng Kiếm phụ trách. Trước đây, khi chưa học môn này em cứ nghĩ rằng sáng tạo phải là một vấn đề gì đó rất huyền bí, thiên bẩm. . . Nhưng qua môn học này không những chỉ cho ta biết cách tự giải quyết một vấn đề mà còn giúp ta phân tích được vấn đề nào đó trong hiện tại đã được giải quyết như thế nào, bằng những quy luật, phương pháp gì và dự báo được khả năng trong tương lai của nó như thế nào. Chưa biệt được chính xác khả năng tiếp nhận môn học này của em như thế nào, thông qua hệ điều hành mã nguồn mở Linux em xin phép dùng những kiến thức đã học để giải thích các các thủ thuật (trong số 40 nguyên lý được trình bày bởi Genrikh Saulovich Altshuller) đã được con người áp dụng trong suốt quá trình phát triển hệ điều hành này và nhờ thầy đánh giá giùm. Qua đây, em xin gởi lời cám ơn đến thầy Hoàng Kiếm, thầy đã rất tận tâm, truyền đạt rất nhiều kiến thức, ý tưởng mà em rất tâm đắc. Em chúc thầy cùng luôn khỏe mạnh và đạt nhiều thành quả trong công việc của mình. HVTH: Tô Hồ Hải – CH1101011 Trang 4 TỔNG QUAN Từ ngàn xưa đến nay, xã hội loài người không ngừng phát triển, do nhu cầu của cá nhân, của cộng đồng cùng với tinh thần cầu tiến con người đã tạo ra được một xã hội phát triển như ngày nay. Trong quá trình phát triển xã hội, con người đã không ngừng sáng tạo một cách vô thức hoặc có ý thức. Sáng tạo là một quá trình phát triển không ngừng và ta thấy trong mọi hoạt động xã hội đều có bóng dáng của sự sáng tạo. Trước đây, hoạt động sáng tạo được cho là thiên phú, huyền bí, may mắn hoặc ngẫu hứng, . . ., thì ngày nay lĩnh vực sáng tạo đã được nhà khoa học, nhà giáo Genrikh Saulovich Altshuller khái quát hóa thành một môn khoa học và một bộ phận quan trọng nhất trong bộ môn khoa học này là hệ thống 40 thủ thuật, và một sự sáng tạo nào khi phân tích ta cũng thấy nó nằm trong hệ thống 40 thủ thuật này. Trong sự phát triển của xã hội ngày nay, đặc biệt là sự phát triển rất nhanh của ngành công nghệ thông tin thì công việc sáng tạo lại càng to lớn hơn, rõ nét hơn. Phần mềm mã nguồn mở (trong đó có phần mềm hệ điều hành Linux) đã thể hiện rất rõ ràng sự sáng tạo của con người trong lĩnh vực công nghệ thông tin. Phần trình bày dưới đây sẽ khái quát lịch sử phát triển của Hệ điều hành mã nguồn mở Linux và giải thích các các nguyên lý (trong số 40 nguyên lý được trình bày bởi Genrikh Saulovich Altshuller) đã được con người áp dụng trong quá trình phát triển hệ điều hành này. HVTH: Tô Hồ Hải – CH1101011 Trang 5 PHẦN I: KHÁI QUÁT 40 NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO 1) Nguyên lý phân nhỏ: a. Chia đối tượng thành các phần độc lập. b. Làm đối tượng trở nên tháo lắp được. c. Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng. 2) Nguyên lý “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. 3) Nguyên lý phẩm chất cục bộ: a. Chuyển đối tượng (hay môi trường bên ngoài, tác động bên ngoài) có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất. b. Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau. c. Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất đối với công việc. 4) Nguyên lý phản đối xứng: - Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng (nói chung giảm bậc đối xứng). 5) Nguyên lý kết hợp: - 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. 6) Nguyên lý vạn năng: - Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham gia của các đối tượng khác. HVTH: Tô Hồ Hải – CH1101011 Trang 6 7) Nguyên lý “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 lý 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 lý 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 lý 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. HVTH: Tô Hồ Hải – CH1101011 Trang 7 13) Nguyên tắc đảo ngược: - 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. 14) Nguyên tắc cầu (tròn) hoá: a. Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong, mặt phẳng thành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu. b. Sử dụng các con lăn, viên bi, vòng xoắn. c. Chuyển sang chuyển động quay, sử dụng lực ly tâm. 15) Nguyên tắc linh động: a. Cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc. b. Phân chia đối tượng thành từng phần, có khả năng dịch chuyển với nhau. 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 hơn và dễ giải hơn. 17) Nguyên tắc chuyển sang chiều khác: a. Những khó khăn do chuyển động (hay sắp xếp) đối tượng theo đường (một chiều) sẽ được khắc phục nếu cho đối tượng khả năng di chuyển trên mặt phẳng (hai chiều). Tương tự, những bài toán liên quan đến chuyển động (hay sắp xếp) các đối tượng trên mặt phẳng sẽ được đơn giản hoá khi chuyển sang không gian (ba chiều). b. Chuyển các đối tượng có kết cấu một tầng thành nhiều tầng. HVTH: Tô Hồ Hải – CH1101011 Trang 8 c. Đặt đối tượng nằm nghiêng. d. Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước. e. Sử dụng các luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc tới mặt sau của diện tích cho trước. 18) Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học: a. Làm đối tượng dao động. Nếu đã có dao động, tăng tầng số dao động (đến tần số siêu âm). b. Sử dụng tần số cộng hưởng. c. Thay vì dùng các bộ rung cơ học, dùng các bộ rung áp điện. d. Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ. 19) Nguyên tắc tác động theo chu kỳ: a. Chuyển tác động liên tục thành tác động theo chu kỳ (xung). b. Nếu đã có tác động theo chu kỳ, hãy thay đổi chu kỳ. c. Sử dụng các khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác. 20) Nguyên tắc liên tục tác động có ích a. 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). b. Khắc phục vận hành không tải và trung gian. c. Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay. 21) Nguyên lý “vượt nhanh”: a. Vượt qua các giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn. b. Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết. HVTH: Tô Hồ Hải – CH1101011 Trang 9 22) Nguyên lý biến hại thành lợi: a. Sử dụng những tác nhân có hại (thí dụ tác động có hại của môi trường) để thu được hiệu ứng có lợi. b. Khắc phục tác nhân có hại bằng cách kết hợp nó với tác nhân có hại khác. c. Tăng cường tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa. 23) Nguyên lý quan hệ phản hồi: a. Thiết lập quan hệ phản hồi b. Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi nó. 24) Nguyên lý sử dụng trung gian: - Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp. 25) Nguyên lý tự phục vụ: a. Đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa. b. Sử dụng phế liệu, chất thải, năng lượng dư. 26) Nguyên lý sao chép (copy): a. Thay vì sử dụng những cái không được phép, phức tạp, đắt tiền, không tiện lợi hoặc dễ vỡ, sử dụng bản sao. b. Thay thế đối tượng hoặc hệ các đối tượng bằng bản sao quang học (ảnh, hình vẽ) với các tỷ lệ cần thiết. c. Nếu không thể sử dụng bản sao quang học ở vùng biẻu kiến (vùng ánh sáng nhìn thấy được bằng mắt thường), chuyển sang sử dụng các bản sao hồng ngoại hoặc tử ngoại. HVTH: Tô Hồ Hải – CH1101011 Trang 10 27) Nguyên lý “rẻ” thay cho “đắt”: - Thay thế đối tượng đắt tiền bằng bộ các đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn (thí dụ như về tuổi thọ). 28) Thay thế sơ đồ cơ học: a. Thay thế sơ đồ cơ học bằng điện, quang, nhiệt, âm hoặc mùi vị. b. Sử dụng điện trường, từ trường và điện từ trường trong tương tác với đối tượng. c. Chuyển các trường đứng yên sang chuyển động, các trường cố định sang thay đổi theo thời gian, các trường đồng nhất sang có cấu trúc nhất định. d. Sử dụng các trường kết hợp với các hạt sắt từ. 29) Sử dụng các kết cấu khí và lỏng: - Thay cho các phần của đối tượng ở thể rắn, sử dụng các chất khí và lỏng: nạp khí, nạp chất lỏng, đệm không khí, thủy tĩnh, thủy phản lực. 30) Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng: a. Sử dụng các vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối. b. Cách ly đối tượng với môi trường bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng mỏng. 31) Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ: a. Làm đối tượng có nhiều lỗ hoặc sử dụng thêm những chi tiết có nhiều lỗ (miếng đệm, tấm phủ…) b. Nếu đối tượng đã có nhiều lỗ, sơ bộ tẩm nó bằng chất nào đó. 32) Nguyên lý thay đổi màu sắc: a. Thay đổi màu sắc của đối tượng hay môi trường bên ngoài b. Thay đổi độ trong suốt của của đối tượng hay môi trường bên ngoài. HVTH: Tô Hồ Hải – CH1101011 Trang 11 c. Để có thể quan sát được những đối tượng hoặc những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, huỳnh quang. d. Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu. e. Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp. 33) Nguyên lý 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 lý phân hủy hoặc tái sinh các phần: - Phần đối tượng đã hoàn thành nhiệm vụ hoặc trở nên không càn 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: a. Thay đổi trạng thái đối tượng. b. Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc. c. Thay đổi độ dẻo. d. Thay đổi nhiệt độ, thể tích. 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: a. Sử dụng sự nở (hay co) nhiệt của các vật liệu. HVTH: Tô Hồ Hải – CH1101011 Trang 12 b. Nếu đã dùng sự nở nhiệt, sử dụng với vật liệu có các hệ số nở nhiệt khác nhau. 38) Sử dụng các chất oxy hoá mạnh: a. Thay không khí thường bằng không khí giàu oxy. b. Thay không khí giàu oxy bằng chính oxy. c. Dùng các bức xạ ion hoá tác động lên không khí hoặc oxy. d. Thay oxy giàu ozon (hoặc oxy bị ion hoá) bằng chính ozon. 39) Thay đổi độ trơ: a. Thay môi trường thông thường bằng môi trường trung hoà. b. Đưa thêm vào đối tượng các phần, các chất phụ gia, trung hoà. c. Thực hiện quá trình trong chân không. 40) Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite): - Chuyển từ các vật liệu đồng nhất sang sử dụng những vật liệu hợp thành (composite). Hay nói chung sử dụng các vật liệu mới. HVTH: Tô Hồ Hải – CH1101011 Trang 13 PHẦN II: TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH LINUX 1. Lịch sử phát triển của Linux. - Khái niệm về mã nguồn mở được Richard Stallman nêu ra từ những năm 1970, nhưng nó chỉ thực sự trở nên một khuynh hướng rõ riệt từ năm 1991, sau khi hệ điều hành (HĐH) mã nguồn mở Linux ra đời. Dù bên cạnh Linux còn có các HĐH mã nguồn mở khác như NetBSD, FreeBSD, (do Đại Học Berkeley, Hoa Kỳ phát triển) nhưng chỉ Linux được sự đồng thuận và hưởng ứng nhiệt tình của cộng đồng mã nguồn mở quốc tế. Như vậy thì Linux là gì và nó ra đời như thế nào? - Vào những năm đầu thập kỷ 90 của thế kỷ XX, DOS là hệ điều hành phổ biến nhất trên thế giới nhờ chiến lược tiếp thị thông minh. HĐH Mac của Apple tốt hơn nhưng giá quá cao nên nó trở thành một "vật xa xỉ" đối với người dùng. - Không chỉ có HĐH MAC có giá cao mà còn có hệ điều hành khác nữa là Unix. Mã nguồn Unix được giảng dạy tại những địa chỉ danh tiếng như Bell Labs và được bảo vệ nghiêm ngặt, không được công bố rộng rãi. - Linus Torvalds tiếp xúc với hệ điều hành thông qua Minix (một microkernel clone của UNIX), Minix được giới thiệu bởi Andrew Tanenbaum, ông sử dụng Minix để giảng dạy thiết kế hệ điều hành. Sau khi tìm hiểu và thấy Minix còn hạn chế nên Torvalds muốn viết một hệ điều hành thay thế Minix. - Ngày 5/4/1991, Linus Torvalds, chàng sinh viên năm 2 của trường Đại học Helsinki, Phần Lan đã bắt tay vào viết những dòng lệnh đầu tiên cho hệ điều hành của mình. - HĐH của Torvalds bắt đầu là chương trình giả lập thiết bị đầu cuối được viết bằng hợp ngữ Intel 80368 và ngôn ngữ C, được biên dịch thành dạng nhị phân và được khởi động từ một đĩa mềm để nó có thể chạy mà không cần bất kỳ hệ điều hành nào. Ban đầu Linus Torvalds cần phải có hệ thống Minix chạy bên dưới để cấu hình, biên dịch, cài đặt cho hệ điều hành của mình. HVTH: Tô Hồ Hải – CH1101011 Trang 14 - Ngày 25/8/1991, Linus cho ra version 0.01 với 10.239 dòng lệnh và thông báo bằng thư điện tử đến comp.os.minix (nhóm tin Minix) về dự định của mình về Linux. Thư có đoạn đại ý như sau: "Xin chào tất cả những người đang sử dụng Minix. Tôi đang xây dựng một HĐH miễn phí. Chỉ là sở thích thôi, không có quy mô lớn và chuyên nghiệp... Dự án này tôi đã ấp ủ từ tháng 4/1991