Đề tài Ứng dụng phương pháp luận sáng tạo và đổi mới trong công nghệ thông tin

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BỘ MÔN KHOA HỌC MÁ Y TÍNH - - - -  - - - - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP LUẬN SÁNG TẠO VÀ ĐỔI MỚI TRONG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN GIẢNG VIÊN: GS. TSKH.HOÀNG KIẾM HỌC VIÊN: BÀNH TRÍ THÀNH– 1211069 TP. HCM, THÁNG 12/2012 i LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn thầy GS.TSKH. Hoàng Kiếm, người đã truyền cảm hứng cho em trong các buổi giảng trên lớp, cũng như cung cấp các thông tin, tư liệu quý giá để hoàn thành đề tài này. Em xin cảm ơn quí Thầy Cô Khoa Công Nghệ Thông Tin, trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, những người đã tận tình giảng dạy, trang bị cho em những kiến thức và kinh nghiệm quí báu trong suốt thời gian học tập tại trường. Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến những người bạn đã chia sẻ và giúp đỡ em trong thời gian học tập và nghiên cứu. TP. HCM, tháng 12 năm 2012 Học viên thực hiện Bành Trí Thành ii Mục lục LỜI MỞ ĐẦU Chương 1 TỔNG QUAN..... ...... ...... ...... ...... ..... .. ... .. ...... ...... ...... ....... ... .. ...... ...... ...... ...... .... .. . 1 1.1 Khoa học ...................................................................................................................................................................................... 1 1.2 Nghiên cứu kho a học ............................................................................................................................................................. 2 1.3 Phương pháp luận s áng tạo khoa học................................................................................................................................. 2 1.4 Ích lợi của Phương pháp luận sáng tạo và đổi mới ........................................................................................................ 3 Chương 2 CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO CƠ BẢN ..... .. ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... . 7 2.1 Nguyên tắc phân nhỏ............................................................................................................................................................... 7 2.2 Nguyên tắc “tách khỏi” ......................................................................................................................................................... 7 2.3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ ............................................................................................................................................... 8 2.4 Nguyên tắc phản (bất) đối xứng ........................................................................................................................................... 9 2.5 Nguyên tắc kết hợp .................................................................................................................................................................. 9 2.6 Nguyên tắc vạn năng.............................................................................................................................................................10 2.7 Nguyên tắc “chứa trong” ......................................................................................................................................................10 2.8 Nguyên tắc phản trọng lượng ..............................................................................................................................................11 2.9 Nguyên tắc gây ứng su ất (ph ản tác động) sơ bộ ..........................................................................................................12 2.10 Nguyên tắc thực hi ện sơ bộ ..............................................................................................................................................13 2.11 Nguyên tắc dự phòng...........................................................................................................................................................13 2.12 Nguyên tắc đẳng thế...........................................................................................................................................................14 2.13 Nguyên tắc đảo ngược.......................................................................................................................................................15 2.14 Nguyên tắc cầu (tròn) hóa..................................................................................................................................................15 2.15 Nguyên tắc linh động ...........................................................................................................................................................16 2.16 Nguyên tắc gi ải (tá c động) “ thiếu” hoặc “ thừa”........................................................................................................16 2.17 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác.............................................................................................................................17 2.18 Sử dụng các dao động cơ học.........................................................................................................................................17 2.19 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ .....................................................................................................................................18 2.20 Nguyên tắc liên tục các tác động có ích ........................................................................................................................18 2.21 Nguyên tắc “ vượt nhanh” ..................................................................................................................................................19 2.22 Nguyên tắc bi ến hại thành l ợi.........................................................................................................................................19 2.23 Nguyên tắc quan hệ ph ản hồi .........................................................................................................................................20 2.24 Nguyên tắc sử dụng trung gian ........................................................................................................................................20 iii 2.25 Nguyên tắc tự phục vụ .......................................................................................................................................................20 2.26 Nguyên tắc sao chép (copy )..............................................................................................................................................21 2.27 Nguyên tắc “ rẻ” th ay cho “ đắt” .....................................................................................................................................21 2.28 Thay thế sơ đồ (kết cấu) cơ học .....................................................................................................................................22 2.29 Sử dụng các kết cấu khí và lỏng .....................................................................................................................................22 2.30 Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng .....................................................................................................................................23 2.31 Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ .........................................................................................................................................23 2.32 Nguyên tắc th ay đổi màu sắc...........................................................................................................................................23 2.33 Nguyên tắc đồng nhất ..........................................................................................................................................................24 2.34 Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần ...............................................................................................................24 2.35 Thay đổi các thông số hóa lý của đối tượng ..............................................................................................................25 2.36 Sử dụng chuy ển pha...........................................................................................................................................................25 2.37 Sử dụng sự nở nhiệt ...........................................................................................................................................................25 2.38 Sử dụng các ch ất o xy hóa mạnh .....................................................................................................................................26 2.39 Thay đổi độ trơ.....................................................................................................................................................................26 2.40 Sử dụng các vật liệu hợp thành (Composite) .............................................................................................................27 Chương 3 ỨNG DỤNG CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO ĐỂ GIẢI Q UYẾT VẤN ĐỀ .... 28 3.1 Bài to án dự đoán giá cổ phiếu ...........................................................................................................................................28 3.2 Các phương ph áp dự đoán giá cổ phiếu..........................................................................................................................30 3.2.1 Phương pháp dự đoán gi á cổ phiếu t ruyền thống ..... .. ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ..... 30 3.2.2 Phương pháp dự đoán gi á cổ phiếu bằng các kỹ thuật máy học .... ...... ...... ...... ...... ...... ..... 31 KẾT LUẬN.......... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ..... 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO...... ...... ...... ...... ...... .... .. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ..... 35 iv LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, Nghiên Cứu Khoa Học ngày càng được quan tâm trong mọi lĩnh vực vì tầm quan trọng của nó trong sự phát triển, tiến bộ của con người và xã hội. Tùy theo lĩnh vực mà có những đặc thù nghiên cứu khác nhau, và dù ở lĩnh vực nào thì sự tìm tòi, học hỏi, tư duy sáng tạo vẫn không ngừng đưa ra những điều mới, điều hay phục vụ cho đời sống con người ngày một hoàn mỹ hơn.Tuy nhiên các nghiên cứu cho thấy, phần lớn mọi người còn suy nghĩ một cách tự nhiên, ít khi suy nghĩ về chính suy nghĩ của mình xem nó hoạt động ra sao để cải tiến, làm suy nghĩ của mình trở nên tốt hơn. Cách suy nghĩ tự nhiên nói trên có năng suất, hiệu quả rất thấp và nhiều khi phải trả giá đắt cho các quyết định sai. Xuất phát từ mong muốn hoàn thiện chính mình, phải điều khiển được tư duy sáng tạo của chính mình, con người bắt đầu nghiên cứu và đưa ra những phương pháp luận trong sáng tạo.Ấn tượng sâu sắc do những lợi ích từ Phương pháp luận sáng tạo và đổi mới đem lại cho cá nhân mình, cùng với sự khuyến khích của GS. Altshuller, GS. Phan Dũng đã cho ra đời bộ sách “Sáng tạo và đổi mới” nói về việc ứng dụng của Khoa học về sáng tạo, về hệ thống các phương pháp và các kỹ năng cụ thể giúp nâng cao năng suất và hiệu quả, về lâu dài tiến tới điều khiển tư duy sáng tạo của người sử dụng. Nhận thấy tầm quan trọng của các nguyên tắc sáng tạo và đổi mới là rất hữu ích trên mọi lĩnh vực. Trong phạm vi đề tài này, em sẽ trình bày cái nhìn tổng quan về Phương pháp Nghiên Cứu KhoaHọc, phần tiếp theo là tóm tắt nội dung các nguyên tắc sáng tạo và các ví dụ ứng dụng của từng nguyên tắc. Cuối cùng là phân tích các nguyên tắc sáng tạo đã được áp dụng như thế nào cho một bài toán cụ thể của Công Nghệ Thông Tin trên Thị trường Chứng khoán. Mặc dù đã cố gắng rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp và tận tình chỉ bảo của Thầy. 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Khoa học Lịch sử phát triển khoa học từ xưa đến nay đã có nhiều quan niệm khác nhau về khoa học:  Aristote cho rằng: “Chỉ có cái tổng quát mới đáng gọi là khoa học”.  Cuvrie: “Khoa học là hệ thống những nhận thức và nghiên cứu có phương pháp nhằm mục đích khám phá ra những qui luật tổng quát về các hiện tượng”.  “Khoa học là hệ thống tri thức về mọi loại qui luật của vật chất và sự vận động của vật chất, những qui luật của tự nhiên, xã hội, tư duy” (Pierre Auger: Tendences actuelles de la recherche scientifique, UNESCO, Paris , 1961, tr 17- 19).  Nguyễn Sinh Huy – Trần Trọng Thủy: “Khoa học là toàn bộ hệ thống kiến thức mà nhân loại đã tích lũy được về những qui luật trong sự phát triển của thiên nhiên, của xã hội và tư duy, về những biện pháp tác động có kế hoạch đến thế giới xung quanh đến sự nhận thức và làm biến đổi thế giới đó nhằm phục vụ lợi ích cho con người”[2]. Trên cơ sở các khái niệm khoa học được liệt kê, chúng ta cùng thống nhất khái niệm về nội dung của khoa học mà tác giả Phạm Viết Vượng đã trình bày như sau:  Những tài liệu về thế giới do quan sát, điều tra, thí nghiệm mà có.  Những nguyên lí được rút ra dựa trên những sự kiện đã được thực nghiệm chứng minh.  Những qui luật, những học thuyết được khái quát bằng tư duy lí luận.  Những phương pháp nhận thức sáng tạo khoa học.  Những qui trình vận dụng lí thuyết khoa học vào sản xuất và đời sống xã hội. 2 1.2 Nghiên cứu khoa học Theo Phạm Viết Vượng: “Bản chất của nghiên cứu khoa học là hoạt động sáng tạo của các nhà khoa học nhằm nhận thức thế giới, tạo ra hệ thống tri thức có giá trị để sử dụng vào cải tạo thế giới”[3]. Theo Vũ Cao Đàm: “Nghiên cứu khoa học là một hoạt động xã hội, hướng vào việc tìm kiếm những điều mà khoa học chưa biết, hoặc là phát hiện bản chất sự vật, phát triển nhận thức khoa học về thế giới; hoặc là sáng tạo phương pháp mới và phương tiện kĩ thuật mới để cải tạo thế giới”[6]. Từ quan niệm về Nghiên Cứu Khoa Học (NCKH) của Vũ Cao Đàm và quan niệm về nội dung khoa học của Phạm Viết Vượng đã nêu ở trên, cho thấy NCKH có phạm vi vô cùng rộng lớn trong nhận thức và cải tạo thế giới. Nhưng điều đó không phải chỉ dành cho những nhà NCKH chuyên môn. 1.3 Phương pháp luận sáng tạo khoa học Bill Gates là người giàu nhất và quyền lực nhất trong làng công nghệ. Trong 3 thập kỷ qua, ông đã có rất nhiều diễn văn, bình luận về kinh doanh, y tế toàn cầu và sự tiến hóa của ngành công nghiệp máy tính… Trong đó ông đã từng nói: “Tôi nghĩ sẽ không ngoa khi nói rằng máy tính cá nhân là công cụ mạnh nhất mà con người từng tạo ra. Chúng là công cụ thông tin liên lạc, là công cụ sáng tạo và có thể cho người dùng mặc sức tùy biến”. (Phát biểu tại Đại học Illinois, 2/2004). Hoạt động sáng tạo gắn liền với lịch sử tồn tại và phát triển của xã hội loài người. Từ việc tìm ra lửa, chế tạo công cụ bằng đá thô sơ… đến việc sử dụng năng lượng nguyên tử, chinh phục vũ trụ…, hoạt động s áng tạo của loài người không ngừng được thúc đẩy. Sáng tạo không thể tách rời khỏi tư duy – hoạt động bộ não của con người. Chính quá trình tư duy sáng tạo với chủ thể là con người đã tạo ra các giá trị vật chất, tinh thần, các thành tựu vĩ đại về mọi mặt trong cuộc sống và tạo ra nên văn minh nhân loại. 3 Ý định “khoa học hóa tư duy sáng tạo” có từ lâu. Nhà toán học Hy Lạp Pappos, sống vào thế kỷ III, gọi khoa học này là Heuris tics. Theo quan niệm lúc bấy giờ, Heuristics là khoa học về các phương pháp và quy tắc làm sáng chế, phát minh trong mọi lĩnh vực khoa học, kỹ thuật, văn học, nghệ thuật, chính trị, triết học, toán, quân sự… Do cách tiếp cận quá chung và không có nhu cầu xã hội cấp bách, Heuris tics bị quên lãng cho đến thời gian gần đây. Cùng với cuộc cách mạng Khoa học Kỹ thuật, số lượng bài toán phức tạp mà loài người cần giải quyết tăng nhanh, đồng thời yêu cầu thời gian giải quyết phải được rút ngắn lại. Trong khi đó phương tiện và số lượng người tham gia giải quyết bài toán không đáp ứng kịp tốc độ đó. Thêm nữa, cho đến nay và trong tương lai khá xa sẽ không có công cụ nào thay thế được bộ óc tư duy sáng tạo của con người. Người ta đã nhớ lại Heuristics và phát triển tiếp để tìm ra cách tổ chức hợp lý, nhằm nâng cao năng suất, hiệu quả quá trình tư duy sáng tạo, quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định trong mọi lĩnh vực không riêng gì Khoa học Kỹ thuật. Nói một cách ngắn gọn, “Phương pháp luận sáng tạo và đổi mớ i” là bộ môn khoa học có mục đích xây dựng và trang bị cho mọi người hệ thống các phương pháp, các kỹ năng thực hành tiên tiến về suy nghĩ để giải quyết vấn đề và ra quyết định một cách sáng tạo, về lâu dài tiến tới điều khiển được tư duy. 1.4 Ích lợi của Phương pháp luận sáng tạo và đổi mới Từ nửa sau thế kỷ 19 bắt đầu xuất hiện những nghiên cứu về tâm lý học sáng tạo khoa học và kỹ thuật, tâm lý học giải quyết vấn đề và ra quyết định. Cũng từ đó, tâm lý học tư duy sáng tạo được coi là cơ sở, hạt nhân của Sáng tạo học. Các nghiên cứu về tâm lý học sáng tạo được thực hiện theo nhiều hướng. Ở thời kỳ đầu, các nghiên cứu phần lớn tập trung vào những cá nhân có nhiều thành tích sáng tạo để xem họ có những điểm gì đặc biệt hơn những người khác về bẩm sinh, di truyền, các thói quen, các kinh nghiệm… Ví dụ, có nghiên cứu cho thấy mối liên quan giữa một số bệnh tâm lý và các loại hình tài năng, thành phần máu 4 đặc biệt của một số người, các thói quen chủ quan tạo cảm hứng sáng tạo như: Puskin và Balzac rất thích uống cà phê đen. Descartes thích tư duy sáng tạo trong chăn. Trái lại, Buffon chỉ suy nghĩ được một cách rõ ràng sau khi mặc quần áo nghiêm chỉnh và cài nút cẩn thận… Chỉ trong thế kỷ 20, qua các kết quả khoa học, các nhà nghiên cứu mới tin rằng những năng khiếu sáng tạo có ở hầu hết, nếu như không nói là tất cả những người bình thường. Hướng nghiên cứu khác của tâm lý học s áng tạo là nghiên cứu thực nghiệm: nghiên cứu quá trình suy nghĩ sáng tạo giải quyết vấn đề trong các điều kiện phòng thí nghiệm. Các nhà tâm lý làm thí nghiệm với những bài toán và người giải. Họ phát hiện ra rằng những người tham gia thí nghiệm đã giải chúng bằng cách lựa chọn các phương án (phương pháp thử và sai). Quá trình giải phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm trước đó của người giải. Mỗi phương án sai giúp người giải thay đổi cách xem xét bài toán, hiểu bài toán đúng hơn để cuối cùng đưa ra phương án là lời giải thực sự của bài toán. Các bài toán dùng trong các thí nghiệm tâm lý là những bài toán đơn giản, số các phương án thử không nhiều, thời gian dùng để g iải bài toán ngắn. Cách tiếp cận như vậy đối với tư duy sáng tạo gặp phải những khó khăn thực tế không vượt qua được. Quá trình sáng tạo thường kéo dài về mặt thời gian. Chính Edison công nhận, trung bình một sáng chế lớn của ông phải làm mất bảy năm. Vậy nhà tâm lý có đủ kiên trì trong suốt 10 năm theo dõi người giải bài toán và tin chắc rằng năm thứ 11 (chứ không phải 12, 13…) anh ta sẽ giải được. Chưa kể, để càng biết chính xác quá trình suy nghĩ của người giải, nhà tâm lý càng phải đặt nhiều câu hỏi. Càng đặt nhiều câu hỏi cho người giải, càng can thiệp sâu vào quá trình suy nghĩ tự nhiên thì kết quả nghiên cứu càng bị sai lệch. Thêm nữa, mặc dù toàn bộ quá trình sáng tạo kéo dài về mặt thời gian nhưng giai đoạn “Eureka” thường diễn ra nhanh đến mức nhà tâm lý không kịp hỏi và có hỏi thì chính người giải cũng không biết sự việc diễn biến cụ thể như thế nào để trả lời. Trong bất kỳ lĩnh vực nào, thông qua việc giải thành công nhiều bài toán, người ta đều có thể rút ra được các kinh nghiệm, bí quyết giúp giải quyết các vấn đề trong lĩnh vực đó nhanh hơn, hiệu quả hơn so với phương pháp thử và sai. Những 5 kinh nghiệm, bí quyết như vậy được gọi là các thủ thuật sáng tạo. Nói cách khác, các thủ thuật có thể được coi là các phương phá