Tiểu luận Các nguyên tắc sáng tạo cơ bản và vận dụng vào quá trình phát triển của máy tính xách tay

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN  TIỂU LUẬN CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO CƠ BẢN & VẬN DỤNG VÀO QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA MÁY TÍNH XÁCH TAY GVHD: GS. TSKH. HOÀNG KIẾM SVTH: TRƢƠNG HỒNG THÁI MSSV: CH1101041 KHÓA: K6-2011 TP.HCM, 04/2012 am6 i MỤC LỤC MỤC LỤC ............................................................................................................. i CHƢƠNG 1: CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO CƠ BẢN ............................ 1 1.1. Nguyên tắc phân nhỏ ............................................................................................ 1 1.2. Nguyên tắc tách khỏi đối tƣợng ........................................................................... 1 1.3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ ............................................................................... 1 1.4. Nguyên tắc phản đối xứng .................................................................................... 2 1.5. Nguyên tắc kết hơp̣ ............................................................................................... 2 1.6. Nguyên tắc vạn năng ............................................................................................ 2 1.7. Nguyên tắc chứa trong .......................................................................................... 3 1.8. Nguyên tắc phản trọng lƣợng ............................................................................... 3 1.9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ ............................................................................. 3 1.10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ ................................................................................ 3 1.11. Nguyên tắc dự phòng .......................................................................................... 4 1.12. Nguyên tắc đẳng thế ........................................................................................... 4 1.13. Nguyên tắc đảo ngƣợc ........................................................................................ 4 1.14. Nguyên tắc cầu hoá ............................................................................................ 4 1.15. Nguyên tắc linh động .......................................................................................... 5 1.16. Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa” .................................................................. 5 1.17. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác ................................................................... 5 1.18. Sử dụng các dao động cơ học ............................................................................. 6 1.19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ ....................................................................... 6 1.20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích.................................................................... 6 1.21. Nguyên tắc vƣợt nhanh ....................................................................................... 6 ii 1.22. Nguyên tắc biến hại thành lợi ............................................................................. 7 1.23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi ............................................................................. 7 1.24. Nguyên tắc sử dụng trung gian ........................................................................... 7 1.25. Nguyên tắc tự phục vụ ........................................................................................ 7 1.26. Nguyên tắc sao chép ........................................................................................... 7 1.27. Nguyên tắc rẻ thay cho đắt ................................................................................. 8 1.28. Thay thế sơ đồ cơ học ......................................................................................... 8 1.29. Sử dụng các kết cấu khí và lỏng ......................................................................... 8 1.30. Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng .......................................................................... 8 1.31. Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ ............................................................................. 9 1.32. Nguyên tắc thay đổi màu sắc .............................................................................. 9 1.33. Nguyên tắc đồng nhất ......................................................................................... 9 1.34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần ...................................................... 9 1.35. Thay đổi các thông số hoá lý của đối tƣợng ..................................................... 10 1.36. Sử dụng chuyển pha ......................................................................................... 10 1.37. Sử dụng sự nở nhiệt .......................................................................................... 10 1.38. Sử dụng các chất ôxy hoá mạnh ....................................................................... 10 1.39. Thay đổi độ trơ ................................................................................................. 10 1.40. Sử dụng các vật liệu phức hợp ......................................................................... 11 CHƢƠNG 2: CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRONG QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỀN CỦA MÁY TÍNH XÁCH TAY .............................................. 12 2.1. Nảy sinh ý tƣởng ................................................................................................ 12 2.2. Những chiếc máy tính xách tay đầu tiên ............................................................ 12 2.3. Những chiếc máy tính xách tay tƣơng thích với IBM ........................................ 13 2.4. Thành công của máy tính xách tay ..................................................................... 14 iii 2.5. Sự tham gia của Apple........................................................................................ 14 2.6. Microsoft chuẩn hóa máy tính xách tay ............................................................. 14 2.7. Sự xuất hiện của máy tính bảng ......................................................................... 15 2.8. Tƣơng lai của máy tính ....................................................................................... 15 CHƢƠNG 3: KẾT LUẬN ................................................................................ 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 17 Tiểu luận Phƣơng pháp nghiên cứu khoa học trong tin học 1 CHƢƠNG 1: CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO CƠ BẢN 1.1. Nguyên tắc phân nhỏ Nội dung: - Chia nhỏ đối tƣợng thành các phần độc lập. - Làm đối tƣợng trở nên tháo lắp đƣợc. - Tăng mức độ phân nhỏ của đối tƣợng. Thủ thuật này thƣờng đƣợc dùng trong những trƣờng hợp khó làm trọn gói, nguyên khối, một lần. Khi đó ta phải phân nhỏ cho vừa sức, cho dễ thực hiện, cho phù hợp với những phƣơng tiện hiện có. 1.2. Nguyên tắc tách khỏi đối tƣợng Nội dung: - Tách phần gây "phiền phức" hay ngƣợc lại, tách phần duy nhất "cần thiết" ra khỏi đối tƣợng. Đối tƣợng có nhiều đặc điểm, tính chất, chức năng. Trong khi đó ta chỉ thực sự cần 1 trong những số đó. Do đó, ta không nên dùng cả đối tƣợng vì sẽ tốn thêm chi phí không cần thiết. Tƣơng tự, ta nên tách khỏi thành phần gây phiền phức để khắc phục nhƣợc điểm có trong đối tƣợng. 1.3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ Nội dung: - Chuyển đối tƣợng (hay môi trƣờng bên ngoài, tác động bên ngoài) có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất. - Các phần khác nhau của đối tƣợng phải có các chức năng khác nhau. - Mỗi phần của đối tƣợng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất của công việc. Tiểu luận Phƣơng pháp nghiên cứu khoa học trong tin học 2 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ phản ánh khuynh hƣớng phát triển: từ đơn giản sang phức tạp, từ đơn điệu sang đa dạng. 1.4. Nguyên tắc phản đối xứng Nội dung: - Chuyển đối tƣợng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng, làm giảm bậc đối xứng của đối tƣợng. Ta có thể coi nguyên tắc phản đối xứng là trƣờng hợp riêng của nguyên tắc phẩm chất cục bộ: làm tăng tính tƣơng hợp giữa các phần của hệ với nhau và với môi trƣờng bên ngoài, nhằm thực hiện chức năng một cách tốt nhất. 1.5. Nguyên tắc kết hơp̣ Nội dung: - Kết hơp̣ các đối tƣơṇg đồng nhất hoăc̣ các đối tƣơṇg dùng cho các hoaṭ đôṇg kế câṇ. - Kết hơp̣ về măṭ thời gian các hoaṭ đôṇg đồng nhất hoăc̣ kế câṇ . Đối tƣợng mới đƣợc tạo nên do sự kết hợp thƣờng có những tính chất, khả năng mà từng đối tƣợng riêng rẽ trƣớc đây chƣa có. 1.6. Nguyên tắc vạn năng Nội dung: - Đối tƣợng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham gia của đối tƣợng khác. Nguyên tắc vạn năng là trƣờng hợp riêng của nguyên tắc kết hợp: kết hợp về mặt chức năng trên cùng một đối tƣợng. Tiểu luận Phƣơng pháp nghiên cứu khoa học trong tin học 3 1.7. Nguyên tắc chứa trong Nội dung: - Một đối tƣợng đƣợc đặt bên trong đối tƣợng khác và bản thân nó lại chứa đối tƣợng thứ ba. - Một đối tƣợng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tƣợng khác. Nguyên tắc chứa trong là trƣờng hợp riêng, cụ thể hoá của nguyên tắc phẩm chất cục bộ. Điều này thể hiện ở chỗ, nếu trƣớc kia không phân biệt "trong" và "ngoài" thì nay "trong" và "ngoài" có các phẩm chất, chức năng riêng. 1.8. Nguyên tắc phản trọng lƣợng Nội dung: - Bù trừ trọng lƣợng của đối tƣợng bằng cách gắn nó với các đối tƣợng khác, có lực nâng. - Bù trừ trọng lƣợng của đối tƣợng bằng tƣơng tác với môi trƣờng nhƣ sử dụng các lực thủy động, khí động. Nếu hiểu theo nghiã đen, nguyên tắc phản trọng lƣợng là cụ thể hoá của nguyên tắc kết hợp: kết hợp đối tƣợng cho trƣớc với đối tƣợng khác hoặc với môi trƣờng bên ngoài, có lực nâng, để bù trừ với cái có hại là trọng lƣợng của đối tƣợng cho trƣớc. 1.9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ Nội dung: - Gây ứng suất trƣớc với đối tƣợng để chống lại ứng suất không cho phép hoặc không mong muốn khi đối tƣợng làm việc (hoặc gây ứng suất trƣớc để khi làm việc sẽ dùng ứng suất ngƣợc lại). 1.10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ Nội dung: - Thực hiện trƣớc sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần, đối với đối tƣợng. Tiểu luận Phƣơng pháp nghiên cứu khoa học trong tin học 4 - Cần sắp xếp đối tƣợng trƣớc, sao cho chúng có thể hoạt động từ vị trí thuận lợi nhất, không mất thời gian dịch chuyển. 1.11. Nguyên tắc dự phòng Nội dung: - Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tƣợng bằng cách chuẩn bị trƣớc các phƣơng tiện báo động, ứng cứu, an toàn. 1.12. Nguyên tắc đẳng thế Nội dung: - Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tƣợng. Tinh thần chung của nguyên tắc này là phải đạt đƣợc kết quả cần thiết với năng lƣợng, chi phí ít nhất. 1.13. Nguyên tắc đảo ngƣợc Nội dung: - Thay vì hành động nhƣ yêu cầu bài toán, hãy hành động ngƣợc lại (ví dụ: không làm nóng mà làm lạnh đối tƣợng). - Làm phần chuyển động của đối tƣợng (hay môi trƣờng bên ngoài) thành đứng yên và ngƣợc lại, phần đứng yên thành chuyển động. - Lật ngƣợc đối tƣợng 1.14. Nguyên tắc cầu hoá Nội dung: - Chuyển nhƣ̃ng phần thẳng của đối tƣơṇg thành cong , măṭ phẳng thành măṭ cầu, kết cấu hình hôp̣ thành kết cấu hình cầu . - Sƣ̉ duṇg các con lăn, viên bi, vòng xoắn. - Chuyển sang chuyển đôṇg quay , sƣ̉ duṇg lƣc̣ ly tâm. Tiểu luận Phƣơng pháp nghiên cứu khoa học trong tin học 5 1.15. Nguyên tắc linh động Nội dung: - Cần thay đổi các đặt trƣng của đối tƣợng hay môi trƣờng bên ngoài sao cho chúng tối ƣu trong từng giai đoạn làm việc. - Phân chia đối tƣợng thành từng phần, có khả năng dịch chuyển với nhau. 1.16. Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa” Nội dung: - Nếu nhƣ khó nhận đƣợc 100% hiệu quả cần thiết, nên nhận ít hơn hoặc nhiều hơn. Khi đó bài toán có thể trở nên đơn giản hơn và dễ giải hơn. Quá trình phát triển thƣờng đi từ đơn giản đến phức tạp, từ dễ đến khó, từ chƣa hoàn thiện đến hoàn thiện. Tinh thần chung của nguyên tắc này là không nên quá cầu toàn, chờ đợi các điều kiện lý tƣởng; giảm bớt yêu cầu để bài toán dễ giải hơn mặc dù kết quả không thật hoàn toàn nhƣ ý muốn nhƣng chấp nhận đƣợc. 1.17. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác Nội dung: - Những khó khăn do chuyển động (hay sắp xếp) đối tƣợng theo đƣờng (một chiều) sẽ đƣợc khắc phục nếu cho đối tƣợng khả năng di chuyển trên mặt phẳng (hai chiều). Tƣơng tự, những bài toán liên quan đến chuyển động (hay sắp xếp) các đối tƣợng trên mặt phẳng sẽ đƣợc đơn giản hoá khi chuyển sang không gian (ba chiều). - Chuyển các đối tƣợng có kết cấu một tầng thành nhiều tầng. - Đặt đối tƣợng nằm nghiêng. - Sử dụng mặt sau của diện tích cho trƣớc. - Sử dụng các luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc tới mặt sau của diện tích cho trƣớc. Tiểu luận Phƣơng pháp nghiên cứu khoa học trong tin học 6 1.18. Sử dụng các dao động cơ học Nội dung: - Làm đối tƣợng dao động. Nếu đã có dao động, tăng tầng số dao động ( đến tầng số siêu âm). - Sử dụng tầng số cộng hƣởng. - Thay vì dùng các bộ rung cơ học, dùng các bộ rung áp điện. - Sử dụng siêu âm kết hợp với trƣờng điện từ. 1.19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ Nội dung: - Chuyển tác động liên tục thành tác động theo chu kỳ (xung). - Nếu đã có tác động theo chu kỳ, hãy thay đổi chu kỳ. - Sử dụng khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác. 1.20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích Nội dung: - Thực hiện công việc một cách liên tục (tất cả các phần của đối tƣợng cần luôn luôn làm việc ở chế độ đủ tải). - Khắc phục vận hành không tải và trung gian. - Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay. 1.21. Nguyên tắc vƣợt nhanh Nội dung: - Vƣợt qua các giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn. - Vƣợt nhanh để có đƣợc hiệu ứng cần thiết. Tiểu luận Phƣơng pháp nghiên cứu khoa học trong tin học 7 1.22. Nguyên tắc biến hại thành lợi Nội dung: - Sử dụng những tác nhân có hại (thí dụ tác động có hại của môi trƣờng) để thu đƣợc hiệu ứng có lợi. - Khắc phục tác nhân có hại bằng cách kết hợp nó với tác nhân có hại khác. - Tăng cƣờng tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa. 1.23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi Nội dung: - Thiết lập quan hệ phản hồi. - Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi nó. 1.24. Nguyên tắc sử dụng trung gian Nội dung: - Sử dụng đối tƣợng trung gian, chuyển tiếp. 1.25. Nguyên tắc tự phục vụ Nội dung: - Đối tƣợng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa. - Sử dụng phế liệu, chát thải, năng lƣợng dƣ. Nguyên tắc tự phục vụ phản ánh khuynh hƣớng phát triển: đối tƣợng dần tiến đến tự động thực hiện công việc hoàn toàn. 1.26. Nguyên tắc sao chép Nội dung: - Thay vì sử dụng những cái không đƣợc phép, phức tạp, đắt tiền, không tiện lợi hoặc dễ vỡ, sử dụng bản sao. Tiểu luận Phƣơng pháp nghiên cứu khoa học trong tin học 8 - Thay thế đối tƣợng hoặc hệ các đối tƣợng bằng bản sao quang học (ảnh, hình vẽ) với các tỷ lệ cần thiết. - Nếu không thể sử dụng bản sao quang học ở vùng biểu kiến (vùng ánh sáng nhìn thấy đƣợc bằng mắt thƣờng), chuyển sang sử dụng các bản sao hồng ngoại hoặc tử ngoại. 1.27. Nguyên tắc rẻ thay cho đắt Nội dung: - Thay thế đối tƣợng đắt tiền bằng các đối tƣợng rẻ có chất lƣợng kém hơn (thí dụ nhƣ về tuổi thọ). 1.28. Thay thế sơ đồ cơ học Nội dung: - Thay thế sơ đồ cơ học bằng điện, quang, nhiệt, âm hoặc mùi vị. - Sử dụng điện trƣờng, từ trƣờng và điện từ trƣờng trong tƣơng tác với đối tƣợng. - Chuyển các trƣờng đứng yên sang chuyển động, các trƣờng cố định sang thay đổi theo thời gian, các trƣờng đồng nhất sang có cấu trúc nhất định. - Sử dụng các trƣờng kết hợp với các hạt sắt từ. 1.29. Sử dụng các kết cấu khí và lỏng Nội dung: - Thay cho các phần của đối tƣợng ở thể rắn, sử dụng các chất khí và lỏng: nạp khí, nạp chất lỏng, đệm không khí, thủy tĩnh, thủy phản lực. 1.30. Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng Nội dung: - Sử dụng các vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối. - Cách ly đối tƣợng với môi trƣờng bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng mỏng. Tiểu luận Phƣơng pháp nghiên cứu khoa học trong tin học 9 1.31. Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ Nội dung: - Làm đối tƣợng có nhiều lỗ hoặc sử dụng thêm những chi tiết có nhiều lỗ (miếng đệm, tấm phủ…). - Nếu đối tƣợng đã có nhiều lỗ, sơ bộ tẩm nó bằng chất nào đó. 1.32. Nguyên tắc thay đổi màu sắc Nội dung: - Thay đổi màu sắc của đối tƣợng hay môi trƣờng bên ngoài. - Thay đổi độ trong suốt của của đối tƣợng hay môi trƣờng bên ngoài. - Để có thể quan sát đƣợc những đối tƣợng hoặc những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, hùynh quang. - Nếu các chất phụ gia đó đã đƣợc sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu. - Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp. 1.33. Nguyên tắc đồng nhất Nội dung: - Những đối tƣợng, tƣơng tác với đối tƣợng cho trƣớc, phải đƣợc làm từ cùng một vật liệu (hoặc từ vật liệu gần về các tính chất) với vật liệu chế tạo đối tƣợng cho trƣớc. 1.34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần Nội dung: - Phần đối tƣợng đã hoàn thành nhiệm vụ hoặc trở nên không cần thiết phải tự phân hủy (hoà tan, bay hơi..) hoặc phải biến dạng. - Các phần mất mát của đối tƣợng phải đƣợc phục hồi trực tiếp trong quá trình làm việc. Tiểu luận Phƣơng pháp nghiên cứu khoa học trong tin học 10 1.35. Thay đổi các thông số hoá lý của đối tƣợng Nội dung: - Thay đổi trạng thái đối tƣợng. - Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc. - Thay đổi độ dẻo. - Thay đổi nhiệt độ, thể tích. 1.36. Sử dụng chuyển pha Nội dung: - Sử dụng các hiện tƣợng nảy sinh trong quá trình chuyển pha nhƣ: thay đổi thể tích, toả hay hấp thu nhiệt lƣợng... 1.37. Sử dụng sự nở nhiệt Nội dung: - Sử dụng sự nở (hay co) nhiệt của các vật liệu. - Nếu đã dùng sự nở nhiệt, sử dụng với vật liệu có các hệ số nở nhiệt khác nhau. 1.38. Sử dụng các chất ôxy hoá mạnh Nội dung: - Thay không khí thƣờng bằng không khí giàu ôxy. - Thay không khí giàu ôxy bằng chính ôxy. - Dùng các bức xạ ion hoá tác động lên không khí hoặc ôxy. - Thay ôxy giàu ôzôn (hoặc ôxy bị ion hoá) bằng chính ôzôn. 1.39. Thay đổi độ trơ Nội dung: - Thay môi trƣờng thông thƣờng bằng môi trƣờng trung hoà. Tiểu luận Phƣơng pháp nghiên cứu khoa học trong tin học 11 - Đƣa thêm vào đối tƣợng các phần, các chất , phụ gia trung hoà. - Thực hiện quá trình trong chân không. 1.40. Sử dụng các vật liệu phức hợp Nội dung: - Chuyển từ các vật liệu đồng nhất sang sử dụng những vật liệu hợp thành (composite). Tiểu luận Phƣơng pháp nghiên cứu khoa học trong tin học 12 CHƢƠNG 2: CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRONG QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỀN CỦA MÁY TÍNH XÁCH TAY Công nghệ máy tính đã và đang phát triển rất nhanh. Theo định luật Moore, số lƣợng transistor trên mỗi đơn vị vuông sẽ tăng gấp đôi sau mỗi năm (năm 2000 đƣợc sửa đổi là sau mỗi chu kì 18 tháng). Từ những chiếc máy tính to bằng một căn phòng, ngày nay, máy tính chỉ nhỏ gọn bằng bàn tay và đƣợc tích hợp rất nhiều chức năng. Chƣơng này sẽ trình bày vắn tắt quá trình phát triển của máy tính xách tay và sự vận dụng các phƣơng pháp sáng tạo trong quá trình phát triển của nó. 2.1. Nảy sinh ý tƣởng Ý tƣởng về một chiếc máy tính di động xuất hiện vào đầu thập niên 70. Một nhà nghiên cứu ở Xerox đã thử nghiệm một loại máy tính di động, gọi là Dynabook. Ý tƣởng ban đầu là xây dựng một loại máy tính bảng chạy bằng pin. Tuy nhiên, công nghệ của thời kì này không đủ để phát triển ý tƣởng. Dynabook thất bại. Để có đƣợc ý tƣởng này, ta có thể liên tƣởng đến nguyên tắc tách khỏi: muốn sử khả năng tính toán ở mọi nơi, do đó nảy sinh nhu cầu tạo ra một chiếc máy tính di động với những chức năng cần thiết. 2.2. Những chiếc máy tính xách tay đầu tiên Chiếc máy tính di động đầu tiên đƣợc thƣơng mại hóa vào năm 1981 với máy