Đề tài Ứng dụng nguyên tắc sáng tạo trong sự phát triển hệ thống hỏi đáp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN CAO HỌC HTTT K22 DƯƠNG HỮU THÀNH – 1212035 ỨNG DỤNG NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRONG SỰ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG HỎI - ĐÁP BÀI THU HOẠCH MÔN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GS.TSKH Hoàng Kiếm KHÓA 2012 – 2014 Ứng dụng nguyên tắc sáng tạo trong sự phát triển của hệ thống hỏi - đáp Bài thu hoạch phương pháp nghiên cứu khoa học Trang 2 Nội dung 1. 40 nguyên tắc sáng tạo và các ví dụ trong tin học: ........................................................................... 4 1.1. Nguyên tắc chia nhỏ: ................................................................................................................... 4 1.2. Nguyên tắc “tách khỏi”: ............................................................................................................. 4 1.3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: ................................................................................................... 5 1.4. Nguyên tắc phản đối xứng: ......................................................................................................... 5 1.5. Nguyên tắc kết hợp: .................................................................................................................... 5 1.6. Nguyên tắc vạn năng: .................................................................................................................. 6 1.7. Nguyên tắc “chứa trong”: ........................................................................................................... 6 1.8. Nguyên tắc phản trọng lượng: ................................................................................................... 7 1.9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ: .................................................................................................. 7 1.10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ: ................................................................................................... 8 1.11. Nguyên tắc dự phòng: ............................................................................................................. 8 1.12. Nguyên tắc đẳng thể:............................................................................................................... 8 1.13. Nguyên tắc đảo ngược: ........................................................................................................... 9 1.14. Nguyên lý cầu hóa: .................................................................................................................. 9 1.15. Nguyên lý năng động: ........................................................................................................... 10 1.16. Nguyên lý tác động bộ phần và dư thừa: ............................................................................ 10 1.17. Nguyên tắc bổ sung chiều khác nhau: ................................................................................. 10 1.18. Sự dao động cơ học: .............................................................................................................. 11 1.19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ: ........................................................................................ 11 1.20. Nguyên tắc tác động liên tục hữu hiệu: ............................................................................... 12 1.21. Nguyên tắc vượt nhanh: ....................................................................................................... 12 1.22. Nguyên tắc chuyển bại thành thắng: ................................................................................... 12 1.23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi: .............................................................................................. 13 1.24. Nguyên tắc sử dụng trung gian: ........................................................................................... 13 1.25. Nguyên tắc tự phục vụ: ......................................................................................................... 14 1.26. Nguyên tắc sao chép: ............................................................................................................. 14 1.27. Nguyên tắc rẻ thay cho đắt: .................................................................................................. 15 1.28. Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học:........................................................................................ 15 1.29. Nguyên tắc sử dụng các kết cấu thủy và khí: ...................................................................... 16 Ứng dụng nguyên tắc sáng tạo trong sự phát triển của hệ thống hỏi - đáp Bài thu hoạch phương pháp nghiên cứu khoa học Trang 3 1.30. Sử dụng vỏ mềm dẻo và màng mỏng: .................................................................................. 16 1.31. Sử dụng vật liệu nhiều lỗ: ..................................................................................................... 16 1.32. Nguyên tắc đổi màu: ............................................................................................................. 16 1.33. Nguyên tắc đồng nhất: .......................................................................................................... 17 1.34. Nguyên tắc loại bỏ và tái sinh từng phần: ........................................................................... 17 1.35. Đổi các thông số hóa lý của đối tượng: ................................................................................ 18 1.36. Sử dụng chuyển pha: ............................................................................................................. 18 1.37. Sử dụng nở nhiệt: .................................................................................................................. 18 1.38. Sử dụng các chất oxy hóa: .................................................................................................... 18 1.39. Sử dụng môi trường trơ: ....................................................................................................... 19 1.40. Sử dụng vật liệu tổng hợp:.................................................................................................... 19 2. Ứng dụng nguyên tắc sáng tạo trong phát triển hệ thống hỏi đáp (QA: Question Answering): 19 2.1. Sơ lược quá trình phát triển hệ thống hỏi đáp (QA): ............................................................ 19 2.2. Ứng dụng nguyên tắc sáng tạo cho sự phát triển hệ thống QA trong tương lai: ................. 24 2.2.1. Nguyên tắc chia nhỏ: ......................................................................................................... 24 2.2.2. Nguyên tắc kết hợp: .......................................................................................................... 24 2.2.3. Nguyên tắc vạn năng: ........................................................................................................ 25 2.2.4. Nguyên tắc chứa trong: ..................................................................................................... 25 2.2.5. Nguyên tắc trung gian: ..................................................................................................... 25 2.2.6. Nguyên tắc vượt nhanh: ................................................................................................... 26 2.2.7. Nguyên tắc tự phục vụ: ..................................................................................................... 26 2.2.8. Nguyên tắc nhiều lỗ: .......................................................................................................... 26 3. Tài liệu tham khảo: ........................................................................................................................... 26 Ứng dụng nguyên tắc sáng tạo trong sự phát triển của hệ thống hỏi - đáp Bài thu hoạch phương pháp nghiên cứu khoa học Trang 4 1. 40 nguyên tắc sáng tạo và các ví dụ trong tin học: 1.1. Nguyên tắc chia nhỏ: Chia đối tượng thành các thành phần độc lập. Làm cho đối tượng thành các thành phần thao ráp. Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng. Ví dụ: Phương pháp đệ qui chia để trị trong tin học. Chẳng hạn tìm kiếm phần tử bằng Thuật toán tìm kiếm nhị phân trong một mảng có thứ tự. Đầu tiên ta xác định phần tử trung bình và so sánh với phần tử trung bình đó, nếu nó không phải khóa cần tìm thì tìm nửa trái và nửa phải của phần tử đó. Việc thực hiện tìm kiếm trên nửa trái và nửa phải của dãy giống như dãy ban đầu (nhưng giảm bớt không gian tìm kiếm). Công việc đó thực hiện cho đến khi tìm thấy phần tử đó hoặc không thể chia nhỏ ra nửa. Mô hình phát triển phần mềm MVC (Model-View-Controller), chia chương trình thành các ba phần chính là Model, View và Controller, mỗi phần đảm nhiệm một nhiệm vụ riêng giúp cho việc phát triển và kiểm tra ứng dụng có thể tiến hành hiệu quả. Do sự kếp hợp “lỏng” giữa các thành phần trong mô hình MVC nên nó làm tăng khả năng phát triển song song của ứng dụng. Trong lập trình, khi viết chương trình cồng kềnh phức tạp, người ta thương chia nhỏ chương trình bằng cách viết các hàm và thủ tục. 1.2. Nguyên tắc “tách khỏi”: Tách các phần gây phiền phức ra khỏi đối tượng hoặc ngược lại. Tránh lấy phần cần thiết. Ví dụ: Trong lĩnh vực xử lý ngôn ngữ tự nhiên Tiếng Việt, ta thường có giai đoạn là khử nhập nhằng trong văn bản đầu vào, chẳng hạn nhập nhằng ranh giới từ, nhập nhằng từ đa nghĩa, nhập nhằng từ đồng âm, ... Để tránh tiếng ốn ảnh hướng đến người khác, người ta dùng có thể tách âm thành bằng cách dùng headphone. Gần đây một nhà cung cấp phụ tùng ô tô Hàn Quốc Mando Corp đã sản xuất chiếc xe đạp mang tên Mondo Footloose đầu tiên trên thế giới không dùng xích. Hãng này cho rằng xích là bộ phần phiền hà trên xe đạp nên thay vì dùng xích để quay bánh xe, bàn đạp của xe chuyển năng lượng của người đạp trực tiếp thành điện thông qua một máy phát điện, Ứng dụng nguyên tắc sáng tạo trong sự phát triển của hệ thống hỏi - đáp Bài thu hoạch phương pháp nghiên cứu khoa học Trang 5 được tích lũy trong pin gắn trong khung xe, rồi sẽ được mô tơ điện chuyển thành động năng giúp xe quay bánh. Một số trình duyệt web như IE9, FireFox13, hay Chrome 13 đã gỡ bỏ thanh menu chiếm không gian hiển thị trên trình duyệt và chỉ còn giữ lại thành địa chỉ và khi người dùng cần vẫn có thể cho hiển thị thanh menu. 1.3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: 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 chất năng khác nhau. Ví dụ: Một số trang web tin tức, nghe nhạc, bán hàng, ... thường trang bị layout giao diện của trang web mỗi mùa mỗi khác, mỗi dịp lễ lớn thì có layout khác. Một sự sửa đổi nhỏ đó trên web, sẽ tạo cho người truy cập cảm giác hứng thu, vui thích hơn trong những dịp lễ yêu thích của họ, chẳng hạn dịp lễ tết thì layout được thay đổi có hình hoa mai, đào, bánh chưng, bánh tét, ... Cơ sở dữ liệu phân tán giúp giảm chi phí truyền thông vì chương trình ứng dụng truy cấp vào server đặt tại địa phương và khai thay cơ sở dữ liệu tại chổ thay vì phải kết nối đến một server chung (có thể ở một vị trì địa lý rất xa) như cơ sở dữ liệu tập trung. 1.4. Nguyên tắc phản đối xứng: Chuyển đối tượng có hình dạng, tính chất đối xứng thành phản đối xứng. Ví dụ: Trong hệ điều hành Window 7, có chức năng thực hiện “slide show” hình ảnh trên destop, ta được qui định sau thời gian bao lâu thì chuyển sang ảnh khác. Để tiết kiệm pin thì chức năng “slide show” cung cấp một lựa chọn checkbox. Nếu ta check vào đó thì khi đang sử dụng pin thì chức năng “slide show” sẽ không thực hiện mà chỉ hiển thị ảnh hiện tại, còn nếu đang dùng điện bình thường thì chức năng này sẽ hoạt động bình thường. 1.5. Nguyên tắc 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 và kế cận. Ứng dụng nguyên tắc sáng tạo trong sự phát triển của hệ thống hỏi - đáp Bài thu hoạch phương pháp nghiên cứu khoa học Trang 6 Ví dụ: Trong thế hệ web 2.0, người ta thường phát triển các trang web mashup để tổng hợp nhiều thông tin từ nhiều nguồn khác nhau. Chẳng hạn trang web so sánh giá cả của các sản phẩm điện tử của các cửa hàng lớn hay các trang tin tực này này thường có tích hợp thêm các thông tin xổ số, chứng khoán, giá vàng, thời tiết, ... Để phục vụ cho thuyết trình, báo cáo,... thông qua máy chiếu. Người ta thường kết nối máy tính với máy chiếu để trình chiếu các slides hoặc phim, hình ảnh minh họa. Trong tin học, thuật toán tìm kiếm nhị phân có độ phức tạp thấp hơn so với phương pháp tìm kiếm tuyến tính. Nhưng một vấn đề của thuật toán tìm kiếm nhị phân này chỉ áp dụng cho dãy có thứ tự. Do đó để thuật toán tìm kiếm nhị phân phát huy hiệu quả thì ta nên kết hợp với một thuật toán sắp xếp hiệu quả. Các ứng dụng thương mại điển tử, các trang web mua bán hàng trực tuyến thường kết hợp với các ngân hàng để thực hiện việc chứng thực và thanh toán trực tuyến. 1.6. Nguyên tắc vạn năng: Đối tượng có thể thực hiện nhiều chức năng khác nhau mà không cần sự tham gia của các đối tượng khác. Ví dụ: Các loại điện thoại di động ngày nay, ngoài các chức năng cơ bản gọi và nhắn tín thì còn tích hợp các chức năng nghe nhạc, xem phim, xem ảnh, đọc tin tức, chụp ảnh, quay phim... Chức năng xem ảnh trên facebook, ngoài việc chính là hiển thị hình ảnh chia sẻ cho người bạn bè thì nó còn tự động xác định khuôn mặt ngượi trong ảnh, nhận dạng mặt người trong ảnh, tag bạn bè vào ảnh, các chức năng quay ảnh và cho phép bạn bè like và comment vào ảnh. Hệ điều hành có chức năng đa nhiệm có thể xử lý nhiều tiến trình cùng lúc. Trong các ngôn ngữ lập trình cấp cao như C#, Java, ... cho phép định nghĩa hàm chồng, tức là các hàm cùng tên nhưng việc thực thi bên trong là khác nhau. 1.7. Nguyên tắc “chứa trong”: Ứng dụng nguyên tắc sáng tạo trong sự phát triển của hệ thống hỏi - đáp Bài thu hoạch phương pháp nghiên cứu khoa học Trang 7 Tổ chức một đối tượng này bên trong đối tượng kia, hoặc có thể vận động bên trong đối tượng khác. Một đối tượng đặt bên trong một đối tượng khác, và bản thân nó lại chứa đối tượng thứ ba. Một đối tượng chuyển động xuyên suốt trong đối tượng khác. Ví dụ: Môi trường lập trình Visual Studio.Net là công cụ ưa dùng của các lập trình viên .NET. Bên trong phần mêm này cũng chứa các tool như Connection Database để ta có thể kết nối đến database trực tiếp và được phép thao tác lên database ngay tại môi trường Visual Studio.Net hay công cụ để ta thanh tra mã nguồn, ... Các USB 3G là thiết bị kết nối Internet không dây qua sóng di động sử dụng mạng 3G. Ngoài ra, nó còn có thể chứa thẻ nhớ nên cũng có thể thực hiện một chức năng như usb thông thường. Hệ thống tập tin trên máy tính, thì một thư một có thể chứa các tập tin hoặc các thư mục khác. Hệ điều hành là nới chứa rất nhiều các ứng dụng khác trên máy tính. 1.8. Nguyên tắc phản trọng lượng: Nếu một đối tượng có nhược điểm, thì ta cần liên kết đối tượng với một đối tượng khác có ưu điểm nhằm bù trừ nhược điểm đó. Ví dụ: Theo nguyên lý các ngôn ngữ lập trình thì thường có hai phương thức thực thi chính: biên dịch và thông dịch. Đặc điểm của biên dịch là dịch chậm nhưng thực thi rất nhanh vì chỉ cần dịch một lần, các lần sau chỉ cần dùng tập tin thực thi mà không cần dịch lại. Còn đặc điểm của trình thông dịch thì có thể thực thi chương trình dễ dàng hơn nhưng thực thi của nó chậm hơn và thường yêu cầu nhiều không gian. Do đó, một số ngôn ngữ cấp cao như Java, Perl,... đã kết hợp trình biên dịch và thông dịch. Chương trình sẽ được dịch thành ngôn ngữ trung gian (Intermediate language) để cho phép thông dịch được dễ dàng. 1.9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ: Nếu điều kiện của bài toán cần thực hiện tác động nào đó, yêu cầu thực hiện phản tác động trước. Ví dụ: Ứng dụng nguyên tắc sáng tạo trong sự phát triển của hệ thống hỏi - đáp Bài thu hoạch phương pháp nghiên cứu khoa học Trang 8 Một máy tính mới mua về, muốn sử dụng các chức năng máy tính thì công việc đầu tiên là ta phải cài hệ điều hành cho máy tính đó. Trong lập trình C, ta muốn sử dụng các con trỏ thì ta phải cấp phát vùng nhớ cho con trỏ đó. 1.10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ: Thực hiện sự thay đổi cần có (hoàn toàn hoặc một phần) đối với một đối tượng. Cấn sắp xếp đối tượng trước, sao cho chúng có thể hoạt động từ vị trí thuận lợi nhất, không mất thời gian di chuyển. Ví dụ: Trong qui trình phát triển phần mềm thì sau khi lấy yêu cầu của người dùng thì ta thường có một thao tác là xây dựng một prototype mô phỏng các chức năng và giao diện hệ thống để người dùng xem qua. Nếu khách hàng chấp nhận thì ta tiến thành thiết kế và lập trình theo prototype đã làm sẵn, tránh trường hợp làm xong dự án mà không đúng yêu cầu khách hàng. 1.11. Nguyên tắc dự phòng: Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị các phương tiện báo động, ứng cứu, an toàn. Ví dụ: Trong các ứng dụng giao dịch ngân hàng trực tuyến, mỗi người dùng được cung cấp một tài khoản để truy cập. Nếu người dùng nhập tài khoản vào hơn 5 lần không đúng thì tài khoản sẽ bị khóa để đảm bảo an toàn cho tài khoàn người dùng, dự phòng trường hợp tài khoản của người dùng đang bị hacker tấn công (có thể bị hacker cố tính giả lập để login vào, ...). Người dùng có thể phục hổi lại tài khoản mình bằng cách đến gặp nhân viên ngân hàng đó để yêu cầu thiết lập lại. UPS: dùng dự phòng khi cúp điện đột ngột. Khi điện bị ngắt thì nó vẫn còn giữ điện trong thời gian cần thiết để người dùng có thể lưu trữ lại các thông tin cần thiết. Trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu, mỗi thao tác của người dùng truy cập vào cơ sở dữ liệu điều được ghi vào tập tin nhật ký (log). Tập tin nhật ký này có tác dụng trong việc phục hồi tính nhất quán của hệ thống nếu có sự cố bất ngờ xảy ra khi đang truy cập đến cơ sở dữ liệu. 1.12. Nguyên tắc đẳng thể: Ứng dụng nguyên tắc sáng tạo trong sự phát triển của hệ thống hỏi - đáp Bài thu hoạch phương pháp nghiên cứu khoa học Trang 9 Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hạ xuống một đối tượng. Ví dụ: Trong thiết kế web, người ta thường ưu tiên scroll trang web theo chiều dọc hơn là theo chiều ngang. Chẳng hạn, một bài tin tức quá dài, mà người đọc thích scroll theo chiều dọc hơn là chiều ngang. Thường scroll theo chiều ngang sẽ gây cảm giác khó chịu, thiếu tự nhiên cho người đọc. 1.13. Nguyên tắc đảo ngược: Thay vì hành động như bình thường thì ta hành động ngược lại. Làm phần chuyển động của đối tượng (hay môi trường bên ngoài) thành đứng yên và ngược lại, phần đứng yên thành chuyển động. Lật ngược đối tượng. Ví dụ: Trong mạng noron, ta có thuật toán lan truyền ngược với luật học tổng quát delta. Ý tưởng thuật toán này là đầu tiên tính giá trị sai số cho các noron ở lớp xuất, kết quả này được dùng để tính sai số cho các noron ở lớp ẩn cao nhất và lớp ẩn kế tiếp thì tính theo kết quả của lớp ẩn cao hơn nó. Cứ lan truyền ngược cho như thế cho đến khi đến lớp xuất. Phương pháp chứng minh phản chứng được vận dụng rất nhiều trong toán học và tin học. Thay vì chứng minh kết luận đúng thì ta giả thiết kết luận là sai và lý luận dựa trên giả thiết các tính chất và định lý liên quan ta đi đến một mâu thuẫn nào đó rồi kết luận giả thiết của ta là sai, tức là kết luận bài toán là đúng. 1.14. Nguyên lý cầu hóa: Chuyển các phần thẳng có đối tượng thành cong, mặt phẳng thành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu. Chuyển cách tiếp cận thông thường (thẳng) sang cách tiếp cận khác (vòng). Ví dụ: Khi thiết kế trang web với css2 thì việc tạo các điều khiển có phần cong ở các góc là rất nhập nhằng. Tuy nhiên với css3 thì việc đó hoàn t