Tiểu luận Phân tích ứng dụng của các nguyên tắc sáng tạo trong sản phẩm máy vi tính

Đại Học Quốc Gia TP.HCM Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên ________________ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC TIỂU LUẬN PHÂN TÍCH ỨNG DỤNG CỦA CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRONG SẢN PHẨM MÁY VI TÍNH Giảng viên hướng dẫn: GS-TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên thực hiện : - HỒ THỊ THANH NGA _ 1211046 Lớp: Cao học khóa 22 TP.HCM – 2012 1 PH LC Lời mở đầu ............................................................................................................................................. 2 Phần I. Vai trò của máy tính ........................................................................................................ 3 1. Tự động hóa và điều khiển:................................................................................................ 3 2. Soạn thảo in ấn văn phòng ................................................................................................. 3 3. Giáo dục................................................................................................................................ 3 4. Trí tuệ nhân tạo:................................................................................................................... 5 5. Giải trí:.................................................................................................................................. 6 Phần II. PHÂN TÍCH ỨNG DỤNG CỦA CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRONG SẢN PHẨM MÁY VI TÍNH........................................................................................................... 7 1. Nguyên tắc quan hệ phản hồi: ..................................................................................................... 7 2. Nguyên tắc phân nhỏ .................................................................................................................... 7 3. Nguyên tắc tách khỏi .................................................................................................................... 8 4. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ...................................................................................................... 8 5. Nguyên tắc kết hợp ....................................................................................................................... 9 6. Nguyên tắc vạn năng .................................................................................................................. 10 7. Nguyên tắc chứa trong ............................................................................................................... 10 8. Nguyên tắc phản trọng lượng .................................................................................................... 10 9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ ................................................................................................. 11 10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ ..................................................................................................... 11 11. Nguyên tắc dự phòng ............................................................................................................... 11 12. Nguyên tắc đẳng thế ................................................................................................................. 12 13. Nguyên tắc đảo ngược ............................................................................................................. 13 14. Nguyên tắc linh động ............................................................................................................... 13 15. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác ...................................................................................... 14 16. Sử dụng các dao động cơ học.................................................................................................. 14 17. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ............................................................................................ 14 18. Nguyên tắc "vượt nhanh"......................................................................................................... 14 19. Nguyên tắc biến hại thành lợi ................................................................................................. 14 20. Nguyên tắc quan hệ phản hồi .................................................................................................. 15 21. Nguyên tắc sử dụng trung gian ............................................................................................... 15 22. Nguyên tắc tự phục vụ ............................................................................................................. 15 23. Nguyên tắc sao chép (copy) .................................................................................................... 16 24. Nguyên tắc "rẻ" thay cho "đắt" ............................................................................................... 16 25. Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học........................................................................................... 16 26. Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng............................................................................................... 17 27. Nguyên tắc thay đổi màu sắc .................................................................................................. 17 28. Sử dụng vật liệu hợp thành composit..................................................................................... 17 2 Lời mở đầu Ngày nay, trên thế giới đang diễn ra quá trình tin học hóa trên nhiều lĩnh vực họat động của xã hội loài người. Máy tính nói chung và máy vi tính nói riêng xuất hiện khắp nơi. Cùng với những tham số truyền thống khác như điện năng, thép,…, sự phát triển của mỗi đất nước bây giờ đc xem xét thông qua một tham số nữa- số máy tính trên một nghìn người dân. Cũng giống như cuộc cách mạng công nghiệp, cuộc cách mạng thông tin đang dẫn đến những thay đổi quan trọng trong cách sống và ngay cả cách suy nghĩ của chúng ta. Ngoài sự tò mò, ham hiểu biết, càng sớm càng tốt mỗi người phải ý thức rằng nếu ko có hiểu biết nhất định về máy tính nói riêng và tin học nói chung thì khó có thể hòa nhập vào cuộc sống hiện đại. Qua lịch sử tiến hoá của sản phẩm máy tính, ta thấy con người luôn khát khao sáng tạo, không bao giờ hài lòng với những cái đã có mà luôn không ngừng phát huy óc sáng tạo để tìm tòi, phát minh, sáng chế ra những sản phẩm, vật liệu mới ngày càng tốt hơn, tiện dụng hơn. Sự sáng tạo thể hiện trên từng chi tiết sản phẩm. Qua những bài học của Thầy Kiếm giúp em thấy được, nhìn nhận rõ hơn những tư duy sáng tạo, những ý tưởng mới được áp dụng trong máy tính. Em xin chân thành cảm ơn Thầy Hoàng Kiếm đã truyền đạt lại cho chúng em những ý tưởng, bài học rất hay và nhất là phương pháp tư duy sáng tạo mới. 3 Phần I. Vai trò của máy tính 1. Tự động hóa và điều khiển: Các hệ thống máy tính giúp con người trong việc tự động hóa các dây chuyển sản xuất, nhất là trong những môi trường nguy hiểm cho con người ví dụ như: sản xuất ôtô, máy vi tính, đồ điện tử và các thiết bị đòi hỏi độ chính xác cao khác. Máy vi tính có thể tự thu thập thông tin về giao thông, và dựa vào các thuật toán có sẵn phân luồng và điều khiển giao thông tự động. Quân sự: Máy vi tính cũng có thể tự điều khiển xe cô, máy bay, tên lửa đạn đạo trong chiến tranh để tránh tiêu hao sức người, đồng thơi độ tin cậy và chính các lại cao hơn nhiều lần. Y tế: Máy vi tính được sử dụng để hỗ trợ các bác sĩ trong các ca mổ, đem lại sự chính xác cao khi thao tác và đồng thơi là sự an toàn cho bệnh nhân. 2. Soạn thảo in ấn văn phòng Các phần mềm như MS Word, Excel, Access… cùng những tiện ích khác giúp việc quản lí, sắp xếp cũng như soạn thảo, in ấn tài liệu dễ dành hơn rất nhiều. Không còn những chiếc máy đánh chữ cồng kềnh và những chiếc máy in kim chậm chạp, ngày nay người ta có thể dễ dành soạn thảo và in một tài liệu vơi những công cụ trên. 3. Giáo dục Do có những tính năng mới và ưu việt nên trong khoảng ba, bốn mươi năm gần đây, máy vi tính đã được sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực của xã hội như: kinh tế, quốc phòng, nghiên cứu khoa học...Trong lĩnh vực giáo dục, người ta cũng đã và đang nghiên cứu sử dụng máy vi tính trong dạy học. Nhờ chức năng có thể tạo nên, lưu trữ và hiển thị lại một khối lượng thông tin vô cùng lớn dưới dạng văn bản, hình ảnh và âm thanh nên máy vi tính được sử dụng để hỗ trợ giáo viên 4 trong việc minh hoạ các hiện tượng, quá trình tự nhiên cần nghiên cứu. Tất cả các văn bản, hình ảnh hay âm thanh cần minh hoạ cho bài học đều có thể được chọn lọc, sắp xếp trong máy vi tính và được trình bày nhanh chóng với chất lượng cao theo một trình tự bất kỳ trong giờ học (không mất thời gian chép, vẽ lại). Máy vi tính thể hiện tính ưu việt của nó hơn hẳn các phương tiện dạy học khác còn ở chỗ: Ngay tức khắc, theo ý muốn của giáo viên, nó có thể phóng to, thu nhỏ, làm chậm, làm nhanh, dừng lại quá trình đang xảy ra hay chuyển sang nghiên cứu quá trình khác. Nhiều chương trình (phần mềm) đã xây dựng nhằm hỗ trợ cho việc tự học, tự ôn tập của học sinh, trong đó các yếu tố kích thích hứng thú, phát huy tính tích cực, tự lực cũng như trí lực của học sinh được hết sức chú trọng. Việc kiểm tra, đánh giá với sự hỗ trợ của máy vi tính cũng đã và đang được thử nghiệm trong lĩnh vực dạy học, để đảm bảo được tính khách quan, chính xác cao của công việc kiểm tra, đánh giá. Nhiều chương trình (phần mềm) tự kiểm tra, đánh giá đã đảm bảo thực hiện các mối liên hệ ngược trong quá trình dạy học. Bên cạnh đó, máy vi tính còn sử dụng trong việc mô phỏng, mô hình hoá các hiện tượng, quá trình cần nghiên cứu. Nhờ các phần mềm về đồ họa (như Turbo Pascal..) hay phần mềm thiết kế ( trong Computer Aided Design, viết tắt là CAD)..., ta có thể mô phỏng các hiện tượng, quá trình nghiên cứu thông qua các dấu hiệu, mối quan hệ có tính bản chất nhất của đối tượng đó để tạo điều kiện thuận lợi cho qúa trình nhận thức của học sinh. Tương tự như thế, nhờ máy vi tính ta có thể xây dựng mô hình về các đối tượng nghiên cứu, giúp cho việc nhận thức đối tượng đó thuận lợi hơn. Đặc biệt là nhờ máy vi tính và các phần mềm, ta có thể xây dựng và quan sát mô hình tĩnh hay mô hình động ở các góc độ khác nhau, trong không gian 1, 2 hay 3 chiều, với đủ loại màu sắc khác nhau có trong tự nhiên... Do có khả năng tạo nên, lưu trữ, hiển thị, truy nhập cũng như trao đổi các nội dung bất kỳ với khối lượng thông tin khổng lồ dưới dạng văn bản, hình ảnh và âm thanh nên máy vi tính ngày nay được kết nối với mạng Internet và được sử dụng như một trong các phương tiện dạy học trên mạng Internet. 5 Giáo dục trực tuyến (Hay còn gọi là e-learning) là phương thức học ảo thông qua một máy tính nối mạng đối với một máy chủ ở nơi khác có lưu giữ sẵn gíao trình và phần mềm cần thiết để có thể hỏi/yêu cầu/ra đề cho hoọc viên học trực tuyến từ xa. Hoặc giaáo viên có thể truyền tải hình ảnh và âm thanh qua đường truyền cáp quang; băng rộng hoặc kết nối không dây (WiFi, WiMAX), mạng nội bộ (LAN) v.v…Mở rộng ra, các cá nhân hay các tổ chức đều có thể tự lập ra một trường học trực tuyến (E-school), mà nơi đó vẫn nhận đào tạo học viên, đóng học phí và có các bài kiểm tra như các trường học khác. Ưu điểm của sự đào tạo trực tuyến là giảm thiểu chi phí đi lại, t iết kiệm thời gian, không gian. Hơn nữa xây dựng coơ sở hạ tầng mạng không đòi hỏi kinh tế cao như xây dựng trường học thật, không đòi hỏi giấy phép phức tạp. Nhược điểm duy nhất của đào tạo trực tuyến là nếu người dùng (client) mà có đường truyền chậm hoặc gói dữ liệu quá lớn thì bị mất dữ liệu, thông tin sẽ không đến được hoặc mất mát dữ liệu là điều không thể tránh khỏi. 4. Trí tuệ nhân tạo: Trí tuệ nhân tạo hay trí tuệ được biểu diễn bởi bất cứ một hệ thống nhân tạo nào. Thuật ngữ này thường dùng để nói đến các maáy tính có mục đích không nhất định và ngành khoa học nghiên cứu về các lý thuyết và ứng dụng của trí tuệ nhân tạo. Tuy rằng trí thông minh nhân tạo có nghĩa rộng như là trí thông minh trong khoa học viễn tưởng, nó là một trong những ngành trọng yếu của tin học. Trí thông minh nhân tạo liên quan đến cách cư xử, sự học hỏi và khả năng thích ứng thông minh của máy móc. Các ví dụ ứng dụng bao gồm các tác vụ điều khiển, lập kế hoạch và lập lịch (scheduling), khả năng trả lời các câu hỏi về chẩn đoán bệnh, trả lời khách hàng về các sản phẩm của một công ty, nhận dạng chữ viết tay, nhận dạng tiếng nói và khuôn mặt. Bởi vậy, trí thông minh nhân tạo đã trở thành một môn học, với mục đích chính là cung cấp lời giải cho các vấn đề của cuộc sống thực tế. Ngày nay, các hệ thống nhân tạo được dùng thường xuyên trong kinh tế, y dược, các ngành kỹ thuật và quân sự, cũng như trong các phần mềm máy tính thông dụng trong gia đình và trò chơi điện tử. 6 5. Giải trí: Máy vi tính giúp ta giải trí sau một ngày làm việc căng thẳng với những hoạt động như: xem phim, nghe nhạc, chơi game, đọc sách hay đơn giản chỉ là lướt qua những trang web Chính máy vi tính đã giúp tạo ra hoạt động giải trí trên nó: không một bộ phin, bản nhạc nào không qua giai đoạn hậu kì trên máy tính, các game đều đc lập trình trên máy tính và các trang web đều được viết bằng máy tính. Máy vi tính giúp ta giải trí sau một ngày làm việc căng thẳng với những hoạt động như: xem phim, nghe nhạc, chơi game, đọc sách hay đơn giản chỉ là lướt qua những trang web Chính máy vi tính đã giúp tạo ra hoạt động giải trí trên nó: không một bộ phin, bản nhạc nào không qua giai đoạn hậu kì trên máy tính, các game đều đc lập trình trên máy tính và các trang web đều được viết bằng máy tính. 7 Phần II. PHÂN TÍCH ỨNG DỤNG CỦA CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRONG SẢN PHẨM MÁY VI TÍNH 1. Nguyên tắc quan hệ phản hồi: Máy tính tiếp nhận xử lý các yêu cầu của người dùng, mỗi lần xử lý xong một yêu cầu thì đưa ra một kết quả phản hồi, và cứ như thế tiếp tục xử lý yêu cầu khác. Khi ta gõ một phím trên bàn phím, phím đó sẽ được hiển thị trên màn hình cho ta phản hồi để biết máy tính có thực hiện được hay không. Khi ta nhấn nút khởi động nguồn thì điện sẽ vào máy và màn hình máy tính xuất hiện cho ta phản hồi máy đã khởi động được hay chưa. 2. Nguyên tắc phân nhỏ Máy tính được phân nhỏ thành các modun độc lập để dễ quản lí và điều hành. Khi một modun làm treo máy, chúng ta có thể tắt nó đi mà không cần phải tắt hoàn toàn máy tính. Một máy tính được chế tạo gồm nhiều bộ phận có chức năng riêng: màn hình, bàn phím, chuột, CPU, RAM, ổ đĩa cứng, ổ CDRom, card màn hình, card mạng, ….Điều này có nhiều ích lợi như mỗi loại bộ phận trên do nhiều nhà sản xuất chế tạo  có sự cạnh tranh nên người dùng có nhiều lựa chọn để chọn sản phẩm tốt nhất hay giá cả phù hợp và khi hư hỏng có thể dể dàng thay thế hay sửa chữa với kinh phí hợp lý Máy tính gồm phần cứng và phần mềm, phần mềm trên máy tính cũng rất phong phú, đa dạng  trên một chủng loại máy tính có thể cài đăt nhiều hệ điều hành khác nhau và rất nhiều phần mềm khác nhau theo nhu cầu cúa người sử dụng Thông tin trên máy tính được lưu trữ trên nhiều file và nhiều folder giúp cho việc quản lý, xử lý và tìm kiếm thông tin dể dàng 8 3. Nguyên tắc tách khỏi Hiện nay máy tính của ta đang để ổ cứng trong máy, nhưng thực chất chúng ta có thể tháo ra ngoài, vì nó có thể tách khỏi thùng máy. Trong các máy tính xách tay, máy tính bảng đời mới,… nguồn cấp điện gồm bộ pin và bộ sạc điện nên bộ sạc được chế tạo rời để làm nhẹ và tăng tính cơ động cho máy tính khi nó chỉ dùng pin. Điều này còn một lợi ích khác là làm giảm nguyên nhân gây hư hỏng (vì bộ nguồn là nơi có xác suất hư hỏng cao nhất trong các thiết bị điện tử) Ngày nay, một số thiết bị trong máy tính được chế tạo theo xu hướng công nghệ di động (ổ cứng di động, ổ CD/DVD di động, ổ USB Flash, …) nhằm g iảm nhẹ khối lượng của máy tính và giảm công suất tiêu thụ  tăng thời gian sử dụng và tính cơ động (nhất là các sản phẩm thuộc dòng sản phẩm dành cho các doanh nhân như laptop siêu nhẹ, tablet như Ipad, Galaxy Tab, …) Một số thiết bị ngoại vi chuyển từ kết nối dây sang không dây (loại bỏ các dây nối phiền phức) như mouse, keyboard, headphone, card mạng, … 4. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ Trên bàn phím máy tính có 2 phím đặc biệt gọi là Home Key là F và J. Nguyên tắc gõ phím là trước khi gõ 1 phím bất kỳ vị trí 2 bàn tay phải được đặt sao cho 2 ngón trỏ đặt trên 2 phím này. 2 phím này có gờ nhỏ trên mặt phím giúp ngón tay người dùng cảm nhận được là đã trở về đúng vị trí của chúng khi sau khi đã gõ một phím khác. Ngoài ra còn có các nhóm phím ví dụ nhóm phím chức năng: F1-> F12, Nhóm phím kí tự, nhóm phím số. Các thiết bị lưu trữ dựa trên nguyên lý từ hoá như băng từ, đĩa cứng, đĩa mềm, …được chế tạo bằng cách phủ một lớp vật liệu từ hoá mỏng trên nến nhựa của băng từ hay đĩa mềm hoặc trên đĩa bằng hợp kim nhôm của đĩa cứng 9 Đĩa CD, đĩa DVD, … được chế tạo bằng cách phủ một lớp (có khi nhiều lớp) rất mỏng vật liệu đặc biệt lên một/hai mặt của đĩa làm bằng chất liệu nhựa. mặt còn lại có thể được sơn hoặc trang trí Thành phần quan trọng nhất trong máy tính là các linh kiện như vi mạch (IC), transistor, … Cấu tạo cơ bản của chúng thực chất là các tiếp xúc P-N (P: chất bán dẫn loại P có được bằng cách khuếch tán một lượng rất nhỏ chất nhận aceptor (các nguyên tố thuộc nhóm III trong bảng phân loại tuần hoàn như Boron B, Nhôm Al) vào một chất nền bằng Silic (Si), N: chất bán dẫn loại N có được bằng cách khuếch tán một lượng rất nhỏ chất cho donor (các nguyên tố thuộc nhóm V trong bảng phân loại tuần hoàn như Phosphor P, Arsen As) vào một chất nền bằng Silic (Si)). Các linh kiện bán dẫn (transistor, IC, …) được chế tạo bằng cách khuếch tán một lượng rất nhỏ chất cho (As) và chất nhận (B) qua một mặt nạ vào một đế bằng Si để tạo ra các mối nối P-N tại nhũng vùng thích hợp. Các mối nối P-N này là những đơn vị transistor, các transistor này tạo thành một chíp vi mạch IC với mật độ có thể lên tới vài triệu đơn vị transistor trên 1 cm2. 5. Nguyên tắc kết hợp Có thể kết hợp các phần mềm và phần cứng của những hãng sản xuất khác nhau. Ví dụ máy tính có thể chạy tốt nhiều hệ điều hành khác nhau của các hãng khác nhau. Các phần cứng của nhiều hãng sản xuất có thể lắp vào nhau tạo thành một máy tính. Máy tính ngày nay là một thiết bị đa năng, nó kết hợp được nhiều tính năng của các loại thiết bị khác như máy nghe nhạc, máy chiếu phim, TV, máy ghi âm, máy quay phim, điện thoại, máy đánh chữ, định vị toàn cầu, …. Có thể kết hợp cài đặt 2 bộ office 2003 và 2007 để sử dụng tùy vào mục đích dạy học. Nếu trường nào dạy 2003 thì ta khởi động word 2003, còn trường nào dạy 2007 thì ta khởi động word 2007 để dùng. 10 6. Nguyên tắc vạn năng Màn hình laptop cũng là nắp đậy laptop Lổ cắm USB trên máy tính có thể được dùng để cắm usb truyền thông tin, cũng có thể dùng cắm chuột, bàn phím, hoặc để sạc pin cho một sô thiết bị di động. 7. Nguyên tắc chứa trong Máy tính có hệ điều hành là một nền để chạy các ứng dụng nên nó chứa bên trong rất nhiều phần mềm ứng dụng theo nhu cầu của người dùng. Đĩa cứng có thể chứa nhiều đĩa ( ví dụ: đĩa c, đĩa d, đĩa e) Và mỗi đĩa này có thể chứa nhiều tập tin hoặc thư mục khác. Bàn phím, màn hình laptop được gắn trong laptop Các ứng dụng nhỏ như Notepad, Paint,… là một phần của hệ điều hành Windows 8. Nguyên tắc phản trọng lượng Ngày nay người ta có xu hướng thiết kế máy tính ngày càng gọn nhẹ và tiện dụng, trong khi mong muốn khả năng của máy tính ngày càng cao. Một số linh kiện trong máy tính khi hoạt động sinh rất nhiều nhiệt  nóng và có thể dể hư hay làm máy hoạt động không ổn định. Để khắc phục, người ta dùng quạt làm mát các linh kiện này Các phần mềm, game hiện nay rất tinh vi và phức tạp. Để giúp người dùng có thể sử dụng được, các nhà sản xuất phải viết phần trợ giúp chi tiết và kỹ lưởng Một số ng