Tiểu luận Vận dụng các nguyên lý sáng tạo trong mô hình điện toán đám mây

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH - ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG --------------------------------------------- Chuyên đề: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC Tiểu luận: VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO TRONG MÔ HÌNH ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY Học viên thực hiện : Võ Thị Thu Nguyệt Mã số học viên : CH1101112 Người hướng dẫn : GS.TS Hoàng Kiếm Năm 2012 MỤC LỤC MỤC LỤC ................................................................................................................... 2 LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 4 Chương 1: CÁC NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO ............................................................... 5 1.1 Tổng quan về các nguyên lý sáng tạo: ................................................................. 5 1.2 Phân tích: ............................................................................................................ 6 1.2.1 Nguyên tắc phân nhỏ: .......................................................................................... 6 1.2.2 Nguyên tắc tách khỏi: .......................................................................................... 7 1.2.3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: ............................................................................. 7 1.2.4 Nguyên tắc phản đối xứng: .................................................................................. 8 1.2.5 Nguyên tắc kết hợp: ............................................................................................ 8 1.2.6 Nguyên tắc vạn năng: .......................................................................................... 8 1.2.7 Nguyên tắc chứa trong: ....................................................................................... 8 1.2.8 Nguyên tắc phản trọng lượng: ............................................................................. 9 1.2.9 Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ: ........................................................................... 9 1.2.10 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ: ..................................................................... 9 1.2.11 Nguyên tắc dự phòng: .............................................................................. 9 1.2.12 Nguyên tắc đẳng thế: .............................................................................. 10 1.2.13 Nguyên tắc đảo ngược:........................................................................... 10 1.2.14 Nguyên tắc cầu hóa: ............................................................................... 10 1.2.15 Nguyên tắc linh động: ............................................................................ 11 1.2.16 Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”: ..................................................... 11 1.2.17 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác: ...................................................... 11 1.2.18 Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học: .............................................. 12 1.2.19 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ: ........................................................... 12 1.2.20 Nguyên tắc liên tục tác động có ích: ....................................................... 12 1.2.21 Nguyên tắc vượt nhanh: ......................................................................... 12 1.2.22 Nguyên tắc biến hại thành lợi: ................................................................ 13 1.2.23 Nguyên tắc quan hệ phản hồi: ................................................................ 13 1.2.24 Nguyên tắc sử dụng trung gian: .............................................................. 14 1.2.25 Nguyên tắc tự phục vụ: .......................................................................... 14 1.2.26 Nguyên tắc sao chép: ............................................................................. 14 1.2.27 Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”: ............................................................. 14 1.2.28 Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học: .......................................................... 15 1.2.29 Nguyên tắc sử dụng các kết cấu khí và lỏng: .......................................... 15 1.2.30 Nguyên tắc sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng: ........................................... 15 1.2.31 Nguyên tắc sử dụng vật liệu nhiều lỗ:..................................................... 16 1.2.32 Nguyên tắc thay đổi màu sắc: ................................................................. 16 1.2.33 Nguyên tắc đồng nhất: ........................................................................... 16 1.2.34 Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần: ......................................... 17 1.2.35 Nguyên tắc thay đổi các thông số hóa lý của đối tượng: ......................... 17 1.2.36 Nguyên tắc sử dụng sự chuyển pha: ....................................................... 17 1.2.37 Nguyên tắc sử dụng sự nở nhiệt: ............................................................ 17 1.2.38 Nguyên tắc sử dụng chất oxy hóa mạnh: ................................................ 18 1.2.39 Nguyên tắc thay đổi độ trơ: .................................................................... 18 1.2.40 Nguyên tắc sử dụng vật liệu hợp thành composit: .................................. 18 Võ Thị Thu Nguyệt 3 Chương 2: PHÂN TÍCH VIỆC VẬN DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO VÀO MÔ HÌNH “ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY” .................................................................... 19 2.1 Giới thiệu: ......................................................................................................... 19 2.2 Kiến trúc: .......................................................................................................... 20 2.3 Các đặc tính của điện toán đám mây:................................................................. 21 2.4 Các dịch vụ điện toán đám mây: ........................................................................ 21 2.5 Ý tưởng cho tương lai: ...................................................................................... 22 2.6 Việc vận dụng các nguyên lý sáng tạo vào mô hình “Điện toán đám mây”: ....... 22 2.6.1 Nguyên tắc phân nhỏ: ...................................................................................... 22 2.6.2 Nguyên tắc tách khỏi: ...................................................................................... 22 2.6.3 Nguyên tắc kết hợp: ........................................................................................ 22 2.6.4 Nguyên tắc chứa trong: ................................................................................... 22 2.6.5 Nguyên tắc dự phòng: ..................................................................................... 22 2.6.6 Nguyên tắc linh động: ..................................................................................... 23 2.6.7 Nguyên tắc “rẻ” thay cho đắt: .......................................................................... 23 2.6.8 Nguyên tắc tác động hữu hiệu: ........................................................................ 23 2.6.9 Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học: ................................................................... 23 Chương 3: KẾT LUẬN.............................................................................................. 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 25 Võ Thị Thu Nguyệt 4 LỜI MỞ ĐẦU Xu thế phát triển của khoa học công nghệ ngày càng trở nên mạnh mẽ, đòi hỏi cần phải có những ý tưởng sáng tạo mới để bắt kịp thời đại. Để có cơ sở cho những ý tưởng sáng tạo này, không thể không nắm được các nguyên lý sáng tạo cơ bản. Trong bài tiểu luận ngắn này, em xin trình bày lại một số nguyên lý sáng tạo mà GS.TS Phan Dũng đã tổng hợp từ bài viết của Atshuler “Lý thuyết giải các bài toán sáng chế”. Đồng thời phân tích việc vận dụng các nguyên lý sáng tạo này trong mô hình điện toán đám mây – một công nghệ đang phát triển hiện nay. Em xin chân thành cảm ơn thầy, GS.TS Hoàng Kiếm đã truyền đạt những kiến thức quý báu về phương pháp nghiên cứu khoa học cũng như tinh thần say mê tìm tòi sáng tạo trong khoa học. Bài viết còn nhiều sai xót do sự hạn chế về tài liệu cũng như kinh nghiệm thực tế, mong thầy thông cảm. Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học Chương 1: Các nguyên lý sáng tạo Võ Thị Thu Nguyệt 5 Chương 1: CÁC NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO 1.1 Tổng quan về các nguyên lý sáng tạo: Theo Atshuler , quy luật phát triển của khoa học kỹ thuật hiện nay, cũng như các ngành khác, đều tuân theo các nguyên lý sáng tạo cơ bản. Đó là 40 nguyên lý sáng tạo mà ông đã đúc kết trong “Lý thuyết giải các bài toán sáng chế”(TRIZ), đã được GS.TS Phan Dũng biên soạn thành tiếng Việt. 40 nguyên lý sáng tạo này bao gồm: - Nguyên tắc phân nhỏ. - Nguyên tắc tách khỏi - Nguyên tắc phẩm chất cục bộ - Nguyên tắc phản đối xứng - Nguyên tắc kết hợp - Nguyên tắc vạn năng - Nguyên tắc chứa trong - Nguyên tắc phản trọng lượng - Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ - Nguyên tắc thực hiện sơ bộ - Nguyên tắc dự phòng - Nguyên tắc đẳng thế - Nguyên tắc đảo ngược - Nguyên tắc cầu hóa - Nguyên tắc linh động - Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa” - Nguyên tắc chuyển sang chiều khác - Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học - Nguyên tắc tác động theo chu kỳ - Nguyên tắc liên tục tác động có ích Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học Chương 1: Các nguyên lý sáng tạo Võ Thị Thu Nguyệt 6 - Nguyên tắc “vượt nhanh” - Nguyên tắc biến hại thành lợi - Nguyên tắc quan hệ phản hồi - Nguyên tắc sử dụng trung gian - Nguyên tắc tự phục vụ - Nguyên tắc sao chép - Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt” - Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học - Nguyên tắc sử dụng các kết cấu khí và lỏng - Nguyên tắc sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng - Nguyên tắc sử dụng vật liệu nhiều lỗ - Nguyên tắc thay đổi màu sắc - Nguyên tắc đồng nhất - Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần - Nguyên tắc thay đổi các thông số hóa lý của đối tượng - Nguyên tắc sử dụng sự chuyển pha - Nguyên tắc sử dụng sự nở nhiệt - Nguyên tắc sử dụng chất oxy hóa mạnh - Nguyên tắc thay đổi độ trơ - Nguyên tắc sử dụng vật liệu hợp thành composit Dưới đây chúng ta sẽ tiến hành phân tích các nguyên lý sáng tạo này và việc vận dụng chúng vào mô hình “Điện toán đám mây” như thế nào. 1.2 Phân tích: 1.2.1 Nguyên tắc phân nhỏ: Nội dung: - Chia đối tượng thành các phần độc lập: - Làm đối tượng trở nên tháo lắp được Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học Chương 1: Các nguyên lý sáng tạo Võ Thị Thu Nguyệt 7 - Tăng mức độ phân nhỏ của đối tượng. Nguyên tắc này thường dùng trong những trường hợp khó làm trọn gói, nguyên khối. Phân nhỏ đối tượng ra cho vừa sức, dễ thực hiện, cho phù hợp với những phương tiện hiện có… Sự thay đổi về lượng dẫn đến sự thay đổi về chất, cho nên, sự phân nhỏ đối tượng có thể làm cho đối tượng thêm những tính chất mới. Ví dụ: Phân nhỏ 1 chức năng lớn thành các module nhỏ hơn để dễ xử lý, dễ kiểm soát lỗi. 1.2.2 Nguyên tắc tách khỏi: Nội dung: - Tách phần gây “phiền phức” ra khỏi đối tượng. - Tách phần duy nhất “cần thiết” ra khỏi đối tượng. Một đối tượng có thể có nhiều tính chất “gây nhiễu”, ảnh hưởng xấu đến đối tượng, do đó cần phải tách phần “gây nhiễu” này ra để chỉ giữ lại những tính chất tốt. Đối tượng cũng có thể chỉ có duy nhất 1 phần là tốt, cần thiết, còn các phần khác không quan trọng, nên cần tách thành phần cần thiết này ra khỏi đối tượng để sử dụng tính chất cần thiết này. Ví dụ: Sử dụng phương pháp lọc nhiễu để tách nhiễu âm ra khỏi âm thanh được thu, để được chất lượng âm thanh tốt hơn. 1.2.3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: Nội dung: - Chuyển đối tượng ( hay môi trường bên ngoài, tác động bên ngoài) có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất. - Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau. - Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất của công việc. Nguyên tắc này phản ánh khuynh hướng phát triển từ đơn giản sang phức tạp, từ đơn điệu sang đa dạng. Các đối tượng đầu tiên thường có tính đồng nhất cao về vật liệu, cấu hình, chức năng, thời gian, không gian… với các phần trong đối tượng. Dưới sự tác động của thời gian và ngoại cảnh, một số tính chất của đối tượng thay đổi cho phù hợp với hoàn cảnh nhằm phục vụ tốt nhất chức năng chính hoặc mở rộng chức năng chính đó. Ví dụ: Bàn phím máy tính, thay vì sắp xếp theo thứ tự chữ cái ABC( phẩm chất toàn cục), người ta sắp xếp theo vị trí những chữ cái thường hay được đánh nhất để tiện cho việc gõ phím ( phẩm chất cục bộ). Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học Chương 1: Các nguyên lý sáng tạo Võ Thị Thu Nguyệt 8 1.2.4 Nguyên tắc phản đối xứng: Nội dung: - Giảm bậc đối xứng của đối tượng: chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành dạng không đối xứng. Nguyên tắc này có tác dụng quan trọng trong việc khắc phục tính ỳ tâm lý, cho rằng các đối tượng phải có hình dạng đối xứng. Giảm bậc đối xứng của đối tượng có thể làm xuất hiện những tính chất mới có lợi hơn, như tận dụng được không gian, làm đối tượng ổn định hơn, bền vững hơn. Ví dụ: Khai báo kiểu số tự nhiên(kiểu bất đối xứng) thay vì kiểu integer(kiểu đối xứng) để giảm thiểu việc tốn tài nguyên bộ nhớ. 1.2.5 Nguyên tắc kết hợp: Nội dung: - Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạt động kế cận. - Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận. Các đối tượng có những tính chất bổ sung cho nhau có thể kết hợp lại để tạo thành 1 đối tượng mới có những tính năng ưu việt của các đối tượng con đã kết hợp. Ví dụ: 1 máy tính có thể cài nhiều hệ điều hành (máy thực, máy ảo) để có thể thao tác nhiều việc trên các hệ điều hành khác nhau. 1.2.6 Nguyên tắc vạn năng: Nội dung: - Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, không cần sự tham gia của đối tượng khác. Đây là trường hợp riêng của nguyên tắc kết hợp: kết hợp nhiều chức năng trên cùng 1 đối tượng. Ví dụ: Bàn phím, ngoài chức năng gõ phím, còn có các phím chức năng dùng để thay thế chuột khi cần thiết, có các phím media để chỉnh âm lượng… 1.2.7 Nguyên tắc chứa trong: Nội dung: - Một đối tượng được đặt bên trong đối tượng khác và bản thân nó lại có thể chứa những đối tượng khác. - Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác. Ví dụ: Phương thức kế thừa trong lập trình hướng đối tượng áp dụng nguyên tắc chứa trong với việc đối tượng được kế thừa nằm bên trong đối tượng kế thừa, những Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học Chương 1: Các nguyên lý sáng tạo Võ Thị Thu Nguyệt 9 phương thức, dữ liệu của đối tượng được kế thừa được đối tượng kế thừa sử dụng lại(đối với phạm vi public và protected). 1.2.8 Nguyên tắc phản trọng lượng: Nội dung: - Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng cách gắn nó với các đối tượng khác, có lực nâng. - Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng tương tác với môi trường như sử dụng các lực thủy động, khí động… Nguyên tắc này có thể hiểu theo nghĩa thoáng như sau: đối tượng cho trước có nhược điểm, cần kết hợp với đối tượng khác, có ưu điểm, mà ưu điểm đó có thể bù trừ cho nhược điểm. Thủ thuật này đòi hỏi sự mềm dẻo trong cách tiếp cận giải quyết vấn đề, nếu khắc phục trực tiếp nhược điểm là khó thì nên nghĩ cách bù trừ nó bằng sự kết hợp với ưu điểm nào đó. 1.2.9 Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ: Nội dung: - 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). Ví dụ: Lập trình viên nếu muốn làm việc với công nghệ mới thì phải tìm hiểu kỹ công nghệ. 1.2.10 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ: Nội dung: - Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần đối với đối tượng. - 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. Nguyên tắc này gần giống với nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ, nghĩa là cần có sự chuẩn bị trước một cách toàn diện, chu đáo. Ví dụ: Đối với project chạy lâu dài với những thay đổi khác nhau cho từng version, khi xây dựng database cần thiết kế sao cho có thể đáp ứng được các yêu cầu mới này mà ko ảnh hưởng đến version trước đó. 1.2.11 Nguyên tắc dự phòng: Nội dung: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học Chương 1: Các nguyên lý sáng tạo Võ Thị Thu Nguyệt 10 - Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị các phương tiện báo động, ứng cứu an toàn. Ví dụ: Khi lập trình, cần suy tính đến các trường hợp lỗi có thể xảy ra để thông báo các mã lỗi cho người dùng. 1.2.12 Nguyên tắc đẳng thế: Nội dung: - Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng. Theo lý thuyết vật lý, quỹ tích của những điểm có cùng một thế năng, gọi là mặt đẳng thế. Người ta chứng minh được rằng, một vật chuyển động trên mặt đẳng thế thì không sinh công. Nghĩa là, phải đạt được kết quả cần thiết với năng lượng và chi phí thấp nhất. Ví dụ: Yêu cầu của lập trình viên khi lập trình là phải viết code trong sáng và tối ưu thời gian chạy, tối ưu bộ nhớ để project đạt yêu cầu tốt nhất. 1.2.13 Nguyên tắc đảo ngược: Nội dung: - Làm ngược lại với yêu cầu ban đầu của bài toán. - Làm phần chuyển động của đối tượng(hay môi trường bên ngoài) thành đứng yên và ngược lại, phần đứng yên thành chuyển động. - Lật ngược đối tượng. Áp dụng nguyên lý này sẽ giúp khắc phục được tính ỳ tâm lý, không bị chi phối bởi suy nghĩ lối mòn là phải làm yêu cầu của bài toán. Làm ngược lại có thể cho đối tượng thêm những chức năng, tính chất, khả năng mới. Đối với những bài toán có yêu cầu quá phức tạp, nếu lật ngược vấn đề có thể được giải quyết nhanh chóng và hiệu quả. Ví dụ: Trong mã hóa thông tin, ta sử dụng phương pháp đảo bít để mã hóa. Khi giải mã sẽ đảo bít trở lại. 1.2.14 Nguyên tắc cầu hóa: Nội dung: - Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong, mặt phẳng thành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu. - Sử dụng các con lăn, viên bi, hình xoắn. - Chuyển sang chuyển động quay, sử dụng lực ly tâm. Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học Chương 1: Các nguyên lý sáng tạo Võ Thị Thu Nguyệt 11 Ví dụ: Người ta sử dụng đĩa CD hình tròn để ghi dữ liệu theo những vòng tròn trên đĩa, có thể tận dụng tối đa không gian ghi dữ liệu cũng như tiện trong việc ghi đĩa : chỉ cần quay tròn đĩa để ghi dữ liệu lên. 1.2.15 Nguyên tắc linh động: Nội dung: - Cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc. - Phân chia đối tượng thành từng phần, có khả năng dịch chuyển với nhau. Nguyên tắc này đòi hỏi phải có cái nhìn bao quát cả quá trình để làm đối tượng hoạt động tối ưu trong từng giai đoạn. Muốn thế đối tượng không thể ở dạng cố định, cứng nhắc mà phải trở nên điều khiển được. Các mối liên kết trong đối tượng phải mềm dẻo, có nhiều trạng thái để từng phần đối tượng có khả năng “dịch chuyển”. Ví dụ: Kiểu Object trong lập trình có thể linh động chứa các giá trị kiểu Integer, String, Long, … 1.2.16 Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”: Nội dung: - Nếu kết quả vấn đề không đạt được 100% hiệu quả cần thiết thì có thể nhận ít hơn hoặc nhiều hơn “một chút”. Đối với những bài toán quá khó, ta cần giảm bớt yêu cầu để dễ giải quyết hơn, mặc dù kết quả không hoàn toàn như mong muốn. Ví dụ: Trong 1 project, nếu giải quyết 1 yêu cầu ban đầu của khách hàng quá khó, lập trình viên có thể đề xuất 1 cách khác không giống như yêu cầu ban đầu( có thể tăng hoặc giảm số bước thực hiện) để đạt được kết quả mong muốn. 1.2.17 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác: Nội dung: - Những khó khăn do chuyển độn