Phương pháp luận sáng tạo khoa học và liên hệ phân tích sự sáng tạo máy tính bảng IPAD của APPLE

Phương pháp nghiên cứu Khoa học trong Tin học Trang 1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC Phương pháp luận sáng tạo khoa học và liên hệ phân tích sự sáng tạo máy tính bảng IPAD của APPLE Giáo viên hướng dẫn: GS.TSKH. Hoàng Kiếm Học viên: Nguyễn Đình Tấn – MSHV: CH1101039 Phương pháp nghiên cứu Khoa học trong Tin học Trang 2 MỤC LỤC I. Nguyên tắc (thủ thuật) sáng tạo ..........................................................................5 1. Nguyên tắc phân nhỏ ...................................................................................5 2. Nguyên tắc “tách khỏi” ...............................................................................5 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ ......................................................................5 4. Nguyên tắc phản đối xứng ...........................................................................5 5. Nguyên tắc kết hợp ......................................................................................5 6. Nguyên tắc vạn năng ...................................................................................6 7. Nguyên tắc “chứa trong” .............................................................................6 8. Nguyên tắc phản trọng lượng ......................................................................6 9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ ....................................................................6 10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ .........................................................................6 11. Nguyên tắc dự phòng...................................................................................7 12. Nguyên tắc đẳng thế ....................................................................................7 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 ............................................................8 Phương pháp nghiên cứu Khoa học trong Tin học Trang 3 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 .............................................................9 21. Nguyên tắc “vượt nhanh” ............................................................................9 22. Nguyên tắc biến hại thành lợi ......................................................................9 23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi .......................................................................9 24. Nguyên tắc sử dụng trung gian ....................................................................9 25. Nguyên tắc tự phục vụ .................................................................................9 26. Nguyên tắc sao chép (copy) ....................................................................... 10 27. Nguyên tắc “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 .................................................................. 11 31. Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ ..................................................................... 11 32. Nguyên tắc thay đổi màu sắc ..................................................................... 11 33. Nguyên tắc đồng nhất ................................................................................ 11 34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần .............................................. 11 35. Thay đổi các thông số hoá lý của đối tượng ............................................... 12 36. Sử dụng chuyển pha .................................................................................. 12 Phương pháp nghiên cứu Khoa học trong Tin học Trang 4 37. Sử dụng sự nở nhiệt ................................................................................... 12 38. Sử dụng các chất oxy hoá mạnh................................................................. 12 39. Thay đổi độ trơ .......................................................................................... 12 40. Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite) .............................................. 13 II. Phân tích sự phát triển của máy vi tính và sự ra đời của máy tính bảng IPAD 13 1. Lịch sử phát triển của máy vi tính trước IPAD .......................................... 13 2. Sự phát triển các sản phẩm máy tính của Apple và sự ra đời của IPAD ..... 16 3. Phân tích sự sáng tạo máy tính bảng IPAD của Apple ............................... 20 III. Kết luận ........................................................................................................ 22 Tài liệu tham khảo .................................................................................................. 23 Phương pháp nghiên cứu Khoa học trong Tin học Trang 5 I. Nguyên tắc (thủ thuật) sáng tạo 1. Nguyên tắc 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 tắc “tách khỏi” a) 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 tắc 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 tắc phản đối xứng Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng (nói chung giảm bậc đối xứng). 5. Nguyên tắc kết hợp a) Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạt động kế cận. b) Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận. Phương pháp nghiên cứu Khoa học trong Tin học Trang 6 6. Nguyên tắc vạn năng Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham gia của các đối tượng khác. 7. Nguyên tắc “chứa trong” a) Một đối tượng được đặt bên trong đối tượng khác và bản thân nó lại chứa đối tượng thứ ba ... b) Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác. 8. Nguyên tắc phản trọng lượng a) Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng cách gắn nó với các đối tượng khác có lực nâng. b) Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng tương tác với môi trường như sử dụng các lực thủy động, khí động... 9. Nguyên tắc 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 tắc thực hiện sơ bộ a) Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần, đối với đối tượng. b) 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. Phương pháp nghiên cứu Khoa học trong Tin học Trang 7 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. 13. Nguyên tắc đảo ngược a) Thay vì hành động như yêu cầu bài toán, hành động ngược lại (ví dụ, không làm nóng mà làm lạnh đối tượng) b) 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 đặt 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. Phương pháp nghiên cứu Khoa học trong Tin học Trang 8 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. 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 tầng số siêu âm). b) Sử dụng tầng 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. Phương pháp nghiên cứu Khoa học trong Tin học Trang 9 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 qua. 21. Nguyên tắc “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. 22. Nguyên tắc 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 tắc 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 tắc sử dụng trung gian Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp. 25. Nguyên tắc tự phục vụ a. đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa. Phương pháp nghiên cứu Khoa học trong Tin học Trang 10 b. Sử dụng phế liệu, chát thải, năng lượng dư. 26. Nguyên tắc 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 biểu kiến (vùng ánh sáng nhìn thấy được bằng mắt thường), chuyển sang sử dụng các bản sao hồng ngoại hoặc tử ngoại. 27. Nguyên tắc “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. Phương pháp nghiên cứu Khoa học trong Tin học Trang 11 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 tắc 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. c. Để có thể quan sát được những đối tượng hoặc những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, hùynh 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 tắc 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 tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần a. Phần đối tượng đã hoàn thành nhiệm vụ hoặc trở nên không cần thiết phải tự phân hủy (hoà tan, bay hơi..) hoặc phải biến dạng. Phương pháp nghiên cứu Khoa học trong Tin học Trang 12 b. Các phần mất mát của đối tượng phải được phục hồi trực tiếp trong quá trình làm việc. 35. Thay đổi các thông số hoá 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. 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. Phương pháp nghiên cứu Khoa học trong Tin học Trang 13 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. II. Phân tích sự phát triển của máy vi tính và sự ra đời của máy tính bảng IPAD 1. Lịch sử phát triển của máy vi tính trước IPAD Máy tính là một công cụ giúp con người giải quyết nhanh những bài toán cần khả năng tính toán cao và đã trải qua nhiều bước tiến triển về công nghệ, từ những chiếc máy tính cỡ lớn chiếm cả gian phòng đến nay chỉ còn bé bằng bàn tay và có thể mang đi lại dễ dàng. Dưới đây là lược sử phát triển của máy tính: 1.1 ENIAC (năm 1946) Được biết đến như một máy tính điện tử đầu tiên dành cho mục đích chung. ENIAC được sử dụng đầu tiên trong Chiến tranh thế giới lần thứ 2 nhưng chưa hoàn thành cho đến một năm sau khi chiến tranh kết thúc. Được lắp đặt ở trường Đại học Pennsylvania, sản phẩm gồm 40 kệ cao 2,4m và 18.000 ống chân không, có khả năng xử lý 5.000 phép tính/một giây và hoạt động nhanh hơn bất cứ thiết bị nào trước đó. 1.2 SAGE (năm 1954) Hệ thống phòng thủ tính toán khổng lồ SAGE được thiết kế để hỗ trợ Lực lượng không quân theo dõi dữ liệu rađa theo thời gian thực. Sản phẩm được Phương pháp nghiên cứu Khoa học trong Tin học Trang 14 trang bị với những tiến bộ kỹ thuật như modem và hiển thị đồ họa. Hệ thống nặng tới 300 tấn và chiếm diện tích cả một gian phòng. 1.3 NEAC 2203 (năm 1960) Được chế tạo bởi hãng điện Nippon (NEC) và là một trong những chiếc máy tính bán dẫn sớm nhất ở Nhật Bản. Chúng được ứng dụng trong các lĩnh vực kinh doanh, khoa học và ứng dụng kỹ thuật. 1.4 IBM System/360 (năm 1964) IBM System/360 là máy tính đầu tiên kiểm soát toàn bộ phạm vi ứng dụng từ nhỏ tới lớn, từ thương mại tới khoa học. Người dùng có thể phóng to hay thu nhỏ các thiết lập của mình mà không phải đau đầu về việc nâng cấp phần mềm. Các mẫu System/360 cao cấp có vai trò lớn trong các sứ mệnh của con tàu vũ trụ Apollo của NASA cũng như các hệ thống theo dõi lưu lượng không khí. 1.5 CDC 6600 (năm 1964) Trong một thời gian, sản phẩm này là bộ máy nhanh nhất trên thế giới. CDC 6600 được kiến trúc sư máy tính Seymour Cray thiết kế. Sản phẩm vẫn giữ được “ngôi quán quân tốc độ” cho đến năm 1969 khi Cray thiết kế siêu máy tính tiếp theo của ông. 1.6 DEC PDP-8 (1965) Sản phẩm được chế tạo bởi công ty Thiết bị kỹ thuật số (DEC) và là chiếc máy tính mini đầu tiên được thương mại hóa thành công. Khi tung ra thị trường, DEC PDP-8 đã bán được hơn 50.000 đơn vị. Chúng có thể thực hiện mọi công việc của một chiếc máy tính lớn nhưng giá chỉ khoảng 16.000 USD trong khi System/360 của IBM lên tới hàng trăm ngàn USD. Phương pháp nghiên cứu Khoa học trong Tin học Trang 15 1.7 Interface Message Processor (năm 1969) IMP đặc trưng cho thế hệ gateway đầu tiên và ngày nay được biết đến là các bộ định tuyến (router). Như vậy, IMP thực hiện những tác vụ quan trọng trong việc phát triển mạng chuyển mạch gói đầu tiên trên thế giới (ARPANET) và là người tiền nhiệm của Internet toàn cầu hiện nay. 1.8 Kenbak-1 (năm 1971) Sản phẩm được coi là máy tính cá nhân đầu tiên trên thế giới và được giới thiệu như là một công cụ sử dụng dễ dàng cho giáo dục nhưng chúng đã thất bại khi chỉ bán được có hơn một tá sản phẩm. Thiếu bộ vi xử lý, chúng chỉ thực hiện được công suất tính toán 256B và đầu ra (output) của chúng chỉ là một loạt đèn nhấp nháy. 1.9 Cray-1 (năm 1976) Ở thời điểm phát hành, Cray-1 là bộ máy tính toán có tốc độ nhanh nhất trên thế giới. Dù mức giá khoảng từ 5-10 triệu USD nhưng vẫn bán chạy. Chúng là một trong những sản phẩm được kiến trúc sư máy tính Seymour Cray thiết kế. Ông đã cống hiến cả cuộc đời mình cho việc chế tạo ra cái gọi là siêu máy tính. 1.10 Apple I (năm 1976) Ban đầu, Apple I được hình thành bởi Steve Wozniak nhưng đã bị ông chủ của ông tại HP từ chối. Không nản lòng, ông đã cung cấp chúng cho câu lạc bộ máy tính Homebrew ở Thung lũng Silicon và cùng với người bạn Steve Jobs quản lý để bán 50 mô hình thiết kế trước cho Byte Shop ở Mountain View, California với mức giá khoảng 666 USD. Cho dù giá bán thấp nhưng chúng là thiết bị mở đường cho sự thành công của Apple II. 1.11 Máy tính cá nhân của IBM (năm 1981) Phương pháp nghiên cứu Khoa học trong Tin học Trang 16 Với những đặc trưng bàn phím độc lập, máy in và màn hình, sản phẩm có thể được đóng gói hoàn toàn và cung cấp cho người tiêu dùng và doanh nghiệp. Việc thương mại hóa thành công đã tạo cho chúng trở thành chuẩn của máy tính cá nhân trong nhiều năm và để các công ty khác sản xuất ra các mô hình máy tính để bàn tương tự. 1.12 Máy tính di động Osborne 1 (năm 1981) Osborne là chiếc máy tính di động đầu tiên được thương mại hóa, nặng 10,8kg và có giá dưới 2000 USD. Chúng trở nên phổ biến vì có giá thành thấp và có một thư viện phần mềm mở rộng đi kèm theo. 1.13 Hewlett-Packard 150 (năm1983) Sản phẩm đại diện cho bước đi đầu tiên trong việc mở rộng công nghệ hiện nay. HP 150 là chiếc máy tính đầu tiên được thương mại hóa với công nghệ màn hình cảm ứng. Màn hình cảm ứng 9-inch của sản phẩm được trang bị các bộ thu và phát hồng ngoại ở xunh quanh để phát hiện vị trí ngó