Tiểu luận Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học ứng dụng vào xây dựng nền tảng trí tuệ kinh doanh trên đám mây mã nguồn mở

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC ỨNG DỤNG VÀO XÂY DỰNG NỀN TẢNG TRÍ TUỆ KINH DOANH TRÊN ĐÁM MÂY MÃ NGUỒN MỞ TIỂU LUẬN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: GS.TSKH HOÀNG KIẾM SINH VIÊN: BÙI ĐẮC THỊNH MÃ SỐ: 1212037 LỚP: CAO HỌC KHOÁ K22 TP.HCM, 2012 LỜI CÁM ƠN Chúng em xin chân thành cảm ơn Khoa Công Nghệ Thông Tin, trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Tp.HCM đã tạo điều kiện tốt cho em tiếp cận môn học “Phương pháp nghiên cứu khoa học”. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Kiếm, là người đã tận tình truyền đạt kiến thức, hướng dẫn, chỉ bảo chúng em trong suốt thời gian thực hiện báo cáo môn học. Em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy cô trong Khoa Công nghệ Thông tin cùng các bạn bè thân hữu đã nhiệt tình đóng góp ý kiến, cũng như động viên để em hoàn thiện hơn báo cáo của mình. Chúng em xin gửi lòng biết ơn sâu sắc đến ba, mẹ, các anh chị và bạn bè đã ủng hộ, giúp đỡ và động viên chúng em trong những lúc khó khăn cũng như trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu. Mặc dù chúng em đã cố gắng hoàn thành báo cáo trong phạm vi và khả năng cho phép, nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong sự cảm thông và tận tình chỉ bảo của quý Thầy Cô và các bạn. Học viên thực hiện Bùi Đắc Thịnh i MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN ................................................................................................................................................. II MỤC LỤC ......................................................................................................................................................... I DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................................................. III DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................................................ III TỔNG QUAN ................................................................................................................................................... 1 1.1 TỔNG QUAN TIỂU LUẬN ............................................................................................................... 1 1.2 NỘI DUNG TIỂU LUẬN ................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. KHOA HỌC VÀ CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO .......................................................... 2 1.1 KHOA HỌC .......................................................................................................................................... 2 1.2 NGHIEN CỨU KHOA HỌC .................................................................................................................... 2 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP SÁNG TẠO KHOA HỌC TRONG TIN HỌC VÀ CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO THÔNG DỤNG ................................................................................................................. 4 2.1 PHƯƠNG PHAP LUẬN SANG TẠO TRIZ ............................................................................................... 4 2.1.1 Giới Thiệu ................................................................................................................................ 4 2.1.2 TRIZ và các 40 Nguyên tắc Sáng Tạo ...................................................................................... 5 2.2 CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO THÔNG DỤNG TRONG TIN HỌC ........................................................... 6 2.2.1 Nguyên tắc phân nhỏ ............................................................................................................... 7 2.2.2 Nguyên tắc tách khỏi ................................................................................................................ 7 2.2.3 Nguyên tắc kết hợp ................................................................................................................... 8 2.2.4 Nguyên tắc vạn năng ................................................................................................................ 8 2.2.5 Nguyên tắc dự phòng ............................................................................................................... 9 2.2.6 Nguyên tắc sao chép ................................................................................................................ 9 2.2.7 Nguyên tắc đảo ngược ........................................................................................................... 10 2.2.8 Nguyên tắc tự phục vụ ............................................................................................................ 10 2.2.9 Nguyên tắc rẻ thay cho đắt .................................................................................................... 10 2.2.10 Nguyên tắc đồng nhất ............................................................................................................ 11 CHƯƠNG 3. TRÍ TUỆ KINH DOANH .................................................................................................... 12 3.1 GIỚI THIỆU TRÍ TUỆ KINH DOANH .................................................................................................... 12 3.1.1 Kho Dữ Liệu ........................................................................................................................... 13 3.1.2 Kỹ Thuật Khai Thác Dữ Liệu ................................................................................................. 13 3.2 TRÍ TUỆ KINH DOANH TRUYỀN THỐNG ............................................................................................ 15 3.3 TRÍ TUỆ KINH DOANH VÀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY ............................................................................ 16 ii 3.3.1 Điện Toán Đám Mây .............................................................................................................. 16 3.3.2 Trí Tuệ Kinh Doanh trên Điện Toán Đám Mây ..................................................................... 18 CHƯƠNG 4. NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRONG TRÍ TUỆ KINH DOANH ................................... 20 4.1 PHÂN TÍCH SỰ ÁP DỤNG CÁC QUY TẮC SÁNG TẠO VÀO TRÍ TUỆ KINH DOANH ............................. 20 4.1.1 Phân nhỏ - Tách khỏi – Kết hợp – Vạn năng: ........................................................................ 20 4.1.2 Dự Phòng – Sao Chép ............................................................................................................ 23 4.1.3 Tự Phục Vụ - Linh Động ........................................................................................................ 23 4.1.4 Rẻ thay cho đắt....................................................................................................................... 23 4.1.5 Đồng nhất .............................................................................................................................. 24 4.2 PHÂN TÍCH GIẢI PHÁP KẾT HỢP TRÍ TUỆ KINH DOANH VÀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY ......................... 24 4.2.1 Lợi Ích .................................................................................................................................... 24 4.2.2 Vấn Đề Lo Ngại ..................................................................................................................... 25 CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .......................................................................... 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................................. 29 iii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1-1: Mối quan hệ giữa các loại hình nghiên cứu [1] .......................................... 3 Hình 2-1: TRIZ kế thừa từ nhiều nguồn khoa học [1] ................................................ 5 Hình 3-1:Mô hình dữ liệu MOLAP .......................................................................... 14 Hình 3-2: Mô hình dữ liệu ROLAP .......................................................................... 14 Hình 3-3: Mô hình dữ liệu HOLAP .......................................................................... 15 Hình 3-4: Mô hình định nghĩa đám mây của NIST [3] ............................................. 17 Hình 3-5: Ba mô hình dịch vụ: IaaS - PaaS – SaaS .................................................. 18 Hình 4-1: Mô hình kiến trúc tổng quan dịch vụ trí tuệ kinh doanh .......................... 21 Hình 4-2: Minh hoạ cho mô hình dữ liệu hệ thống BI [8] ........................................ 22 Hình 4-3: Đề xuất giải pháp cho mô hình BI trong đám mây mã nguồn mở [8] ...... 24 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2-1: Danh sách các nguyên tắc hay sử dụng chung với nhau ............................ 6 1 TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN TIỂU LUẬN Nhằm đáp ứng yêu cầu môn học “Phương pháp nghiên cứu khoa học”, đồng thời thể hiện sự đam mê công nghệ tri thức trong tin học, em đã tìm hiểu những nguyên tắc sáng tạo và kiến thức liên quan đến tri thức trong tin học để thực hiện bài tiêu luận này. Cụ thể, em thực hiện tìm hiểu những phương pháp sáng tạo khoa học đã được áp dụng cho việc xây dựng nền tảng trí tuệ kinh doanh trên đám mây mã nguồn mở (Business Intelligence on Cloud Computing). 1.2 NỘI DUNG TIỂU LUẬN Tiểu luận bao gồm 5 chương, chia thành các nội dung chính như sau: Chương 1: Khoa học và các nguyên tắc sáng tạo Chương 2: Phương pháp sáng tạo khoa học trong tin học và những nguyên tắc sáng tạo thông dụng Chương 3: Trí tuệ kinh doanh Chương 4: Nguyên tắc sáng tạo trong Trí tuệ kinh doanh Chương 5: Kết luận và hướng phát triển 2 CHƯƠNG 1. KHOA HỌC VÀ CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO
| Chương này giới thiệu tổng quan về khoa học, nghiên cứu khoa học, bản chất logic khoa học, vấn đề khoa học cùng với các phương pháp đi liền với nguyên tắc sáng tạo trong khoa học. Qua chương này, ta có thể nắm được những khái niệm cơ bản trong khoa học sáng tạo và có khả năng sáng tạo trong việc giải quyết vấn đề. 1.1 Khoa Học Khoa học được hiểu là “ hệ thống tri thức về mọi loại quy luât vật chất và sự vận động của vât chất, những quy luật của tự nhiên, xã hội, tư duy “. Hệ thống tri thức được nói ở đây là hệ thống tri thức khoa học, khác với tri thức kinh nghiệm. [1]. Tri thức kinh nghiệm là những hiểu biết được tích luỹ một cách ngẫu nhiên từ trong đời sống hàng ngày. Nhờ tri thức kinh nghiệm, con người có được những hình dung thực tế về các sự vật, biết cách phản ứng trước tự nhiên, biết ứng xử trong các quan hệ xã hội. Tri thức kinh nghiệm ngày càng trở nên phong phú, chứa đựng những mặt đúng đắn, nhưng riêng biệt chưa thể đi sâu vào bản chất các sự vật, và do vậy tri thức kinh nghiệm chỉ giúp cho con người phát triển đến một khuôn khổ nhất định. Tuy nhiên, tri thức kinh nghiệm luôn là một cơ sở quan trọng cho sự hình thành các tri thức khoa học [1]. Tri thức khoa học là những hiểu biết được tích lũy một cách hệ thống nhờ hoạt động nghiên cứu khoa học, là loại hoạt động được vạch sẳn theo một mục tiêu xác định và được tiến hành dựa trên những phương pháp khoa học. Tri thức khoa học không phải là sự kế tục giản đơn các tri thức kinh nghiệm, mà là sự tổng kết những tập hợp số liệu và sự kiện ngẫu nhiên, rời rạc để khái quát hóa thành cơ sở lý thuyết về các liên hệ bản chất. 1.2 Nghiên Cứu Khoa Học 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 sư vật, phát triển nhận 3 thức khoa học về thế giới hoặc là sáng tạo phương pháp mới và phương tiện kỹ thuật mới để cải tạo thế giới [1]. Có nhiều cách phân loại nghiên cứu khoa học. Ở đây ta đề cập đến phân loại theo chức năng nghiên cứu và theo tính chất của sản phẩm tri thức khoa học thu được nhờ kết quả nghiên cứu, được mô tả như Hình 1-1. Hình 1-1: Mối quan hệ giữa các loại hình nghiên cứu [1] 4 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP SÁNG TẠO KHOA HỌC TRONG TIN HỌC VÀ CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO THÔNG DỤNG
| Chương này giới thiệu về phương pháp luận sáng tạo TRIZ và áp dụng trong lĩnh vực tin học. Bên cạnh đó, đưa ra các nguyên tắc sáng tạo thông dụng trong tin học từ việc đúc kết qua các thập kỉ vừa qua. 2.1 Phương Pháp Luận Sáng Tạo TRIZ 2.1.1 Giới Thiệu Hiện nay trên thế giới có nhiều phương pháp luận sáng tạo được xây dựng trên nhiều cách tiếp cận khác nhau để thay cho phương pháp truyền thống thử và sai: - Tiếp cận thuần tuý tâm lý như phương pháp Brainstorming - Tiếp cận kết hợp tâm lý với kinh nghiệm như phương pháp đối tượng tiêu điểm - Tiếp cận bao quát các phép thử - Tiếp cận dựa trên các quy luật phát triển hệ thống nhằm xây dựng phương pháp sáng tạo Trong các cách tiếp cận trên thì cách tiếp cận dựa trên các quy luật phát triển hệ thống mang tính khoa học cao nhất. Điển hình của cách tiếp cận này là phương pháp TRIZ, có nghĩa là “Lý Thuyết Giải Các Bài Toán Sáng Chế” [1]. TRIZ là một phương pháp được nghiên cứu và phát triển trong khoảng 50 năm trở lại đây, được kế thừa tri thức từ nhiều nguồn khoa học – được minh họa như Hình 2-1, là một cuộc đổi mới cho thiết kế hệ thống. Một cách đơn giản, TRIZ là chuổi những thủ thuật sáng tạo giúp nhìn thấy vấn đề từ nhiều góc độ khác nhau, hiểu thấu đáo vấn đề thực sự là gì, và nhìn ra các giải pháp có thể. TRIZ có nhiều cấp bậc thực hiện, từ việc sử dụng các công cụ của nó một cách riêng lẻ để có được những lời giải tốt, đến việc làm việc một cách hệ thống nhờ chuổi các kỹ thuật sáng tạo và tìm ra đáp án tốt nhất cho vấn đề khoa học. 5 Hình 2-1: TRIZ kế thừa từ nhiều nguồn khoa học [1] 2.1.2 TRIZ và các 40 Nguyên tắc Sáng Tạo TRIZ nhanh chóng trở thành lý thuyết lớn với hệ thống công cụ thuộc loại hoàn chỉnh nhất trong lĩnh vực sáng tạo và đổi mới. Nổi bật là TRIZ bao gồm 9 quy luật phát triển hệ thống với 40 nguyên tắc sáng tạo cơ bản để giải quyết các mâu thuẫn kỹ thuật. Dựa trên những nhận xét trong [2], em thống kê lại danh sách các nguyên tắc thường được sử dụng chung với nhau, mô tả như Bảng 2-1. 6 Nhóm các nguyên tắc thường sử dụng chung với nhau Ý nghĩa Nguyên tắc phân nhỏ, tách khỏi, phẩm chất cục bộ, kết hợp, vạn năng, linh động. Chia đối tượng thành các thành phần độc lập với nhau, từ đó tách các tính chất riêng biệt khỏi đối tượng, làm cho mỗi phần nhỏ của đối tượng có những tính chất khác nhau. Các thành phần rời rạc linh động có thể tháo ghép với nhau làm cho sự kết hợp trở nên đa dạng. Nguyên tắc chứa trong, phân nhỏ, tách khỏi, kết hợp, đẳng thế, liên tục tác động có ích. Đặt một đối tượng bên trong đối tượng khác, có thể phân nhỏ các đối tượng ra và xem chúng ngang bằng nhau. Thông qua các đối tượng liên tục tác động với nhau để tạo ra lợi ích. Nguyên tắc vượt nhanh, tác động theo chu kì, thay thế sơ đồ cơ học, phân huỷ hoặc tái sinh, sử dụng chuyển pha. Vượt nhanh các giai đoạn nguy hiểm hoặc cần thiết trong chu kì tác động đến đối tượng. Tuỳ theo sự vượt nhanh mà ta sử dụng các sơ đồ khác nhau, các pha khác nhau… Nguyên tắc biến hại thành lợi, tách khỏi, kết hợp, đảo ngược Bằng cách kết hợp tác nhân có hại với các tác nhân không có hại khác để biến cái khuyết điểm thành ưu điểm, đảo ngược tính chất của đối tượng. Nguyên tắc tự phục vụ, tách khỏi, vạn năng, liên tục tác động có ích, quan hệ phản hồi Để đối tượng tự vận động, các mâu thuẫn bên trong sẽ quyết định sự phát triển của đối tượng. Nguyên tắc sao chép, tách khỏi, chuyển sang chiều khác, sử dụng trung gian, rẻ thay cho đắt, thay thế sơ đồ cơ học, thay đổi màu sắc Bằng cách thay đổi các phần khác nhau của đối tượng, sử dụng bản sao thay thế để đạt được hiệu suất cao hơn Bảng 2-1: Danh sách các nguyên tắc hay sử dụng chung với nhau 2.2 Các Nguyên tắc Sáng Tạo Thông Dụng Trong Tin Học Từ sau cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật, công nghệ thông tin là ngành học phát triển mạnh mẽ cùng với nhiều sáng tạo mang tính đột phá, thay đổi hoàn toàn cuộc sống và xã hội loài người. Nhìn vào lịch sử phát triển ta có thấy sự hiện diện 7 của phương pháp luận sáng tạo cùng các nguyên tắc sáng tạo trong từng sản phẩm, từng lĩnh vực hẹp của tin học. Dựa theo khảo sát các vấn để trong tin học, em thực hiện thống kê lại những nguyên tắc sáng tạo thông dụng trong tin học cùng những ví dụ ứng dụng tương ứng. 2.2.1 Nguyên tắc phân nhỏ - Nội dung: chia đối tượng thành các thành phần độc lập với nhau, làm cho chúng trở nên tháo ráp được và tăng mức độ phân nhỏ đối tượng muốn xét đến [2]. - Ứng dụng trong tin học: 1. Chương trình phần mềm được chia nhỏ ra làm nhiều module, mỗi module có nhiều chức năng, mỗi chức năng được minh hoạ bởi nhiều hàm riêng biệt. Các module có tính lỏng lẻo cao có thể tháo ráp được. 2. Các thuật toán tìm kiếm nhị phân, sắp xếp dãy Quicksort,… chia nhỏ và phân hoạch đối tượng ra làm nhiều phần riêng biệt nhằm giảm độ phức tạp thuật toán. 3. Phân hoạch ngôn ngữ chính quy L thành các tập con phân biệt nhằm tối tiểu automat hữu hạn đơn định biễu diễn ngôn ngữ đó. 2.2.2 Nguyên tắc tách khỏi - Nội dung: tách phần gây “phiền phức” (tính chất “phiền phức”) hay ngược lạ, tách phần duy nhất “cần thiết” (tính chất “cần thiết”) ra khỏi đối tượng [2]. - Ứng dụng trong tin học: 1. Hệ thống ERP bao gồm nhiều module, mỗi module có thể sử dụng riêng cho từng yêu cầu như: module Kế toán có thể dùng riêng cho lãnh vực kế toán, module Nguồn nhân lực,… Khi đó công ty có thể dùng toàn bộ hệ thống cho công việc của mình, nhưng cũng có thể dùng một hay một vài module nào đó cần thiết cho công việc của mình thôi để giảm bớt chi phí 8 2.2.3 Nguyên tắc kết hợp - Nội dung: kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dành cho các đối tượng kế cận hoặc kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận. Đối tượng mới được tạo nên do sự kết hợp, thường có những tính chất, khả năng mà đối tượng riêng rẽ chưa từng có. Điều này có nguyên nhân sâu xa là lượng đổi thì chất cũng đổi và do tạo được sự thống nhất của các mặt đối lập [2]. - Ứng dụng trong tin học: 1. Trong công nghệ Multi core, nguyên lý kết hợp thể hiện rất rõ trong việc chế tạo CPU có hai hay nhiều nhân (kết hợp nhiều nhân) xử lý vật lý hoạt động song song với nhau, mỗi nhân đảm nhiệm một công việc riêng biệt nhau. 2. Smartphone là sự kết hợp của chiếc điện thoại thông thường và máy tính cá nhân, thể hiện qua giao diện người dùng và các chức năng. 2.2.4 Nguyên tắc vạn năng - Nội dung: Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó là không cần sự tham gia của đối tượng khác. Nguyên tắc này đóng vai trò quan trọng trong thiết kế, chế tạo, dự báo …, vì nó phản ánh khuynh hướng phát triển, tăng số chức năng mà đối tượng có thể thực hiện được [2]. - Ứng dụng trong tin học: 1. Máy tính ngày nay ngoài chức năng đáp ứng công việc còn là trung tâm giải trí với nhiều ứng dụng, dịch vụ chức năng như nghe nhạc, xem phim, chơi game… 2. Điện thoại di động: tích hợp hầu hết các chức năng của máy tính điện tử, không chỉ là nghe gọi thông thường nữa. 3. CPU xử lý siêu phân luồng, xử lý đa nhiệm thông minh. 9 2.2.5 Nguyên tắc dự phòng - Nội dung: Ít có cộng việc nào có thể thực hiện với độ tin cậy tuyệt đối. Đấy là chưa kể điều kiện, môi trường, hoàn cảnh với thời gian cũng thay đổi. Do vậy cần phải tiên liệu trước những mạo hiểm, rủi ro, tai nạn, ốm đau, bệnh tật, thiên tai có thể xảy ra mà có phương pháp phòng ngừa từ trước. Nguyên tắc dự phòng bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị các phuơng tiện báo động, ứng cứu, an toàn [2]. - Ứng dụng trong tin học: 1. Thiết bị UPS : Dùng cho việc dự phòng khi cúp điện đột ngột, thì lúc đó máy vẫn làm việc bình thường trong một khoảng thời gian nhật định nào đó đủ để chúng ta có những thao tác sao lưu dữ liệu, tắt máy đúng qui t