phân tích phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học

Các loại hình nghiên cứu khoa học - Nghiên cứu cơ bản phát hiện bản chất, qui luật… + Thuần túy tự do + Định hướng Nền tảng : dịch tể học, điều tra cơ bản… Chuyên đề : plasma, Gen di tr

CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT KHÓA 6



BÀI THU HOẠCH MÔN

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

TRONG TIN HỌC

Giáo viên hướng dẫn: GS.TSKH HOÀNG KIẾM

Học viên thực hiện: VƯƠNG THỊ NGỌC ẨN

MSHV: CH1101063

TP HCM, năm 2012

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời đại ngày nay Khoa học và công nghệ luôn là mối quan tâm hàng đầu, nghiên cứu khoa học đã trở thành hoạt động sôi nổi và rộng khắp trên thế giới Các thành tựu khoa học hiện đại đã làm thay đổi rất lớn đến bộ mặt thế giới Khoa học và công nghệ đã trở thành động lực thúc đẩy sự tiến bộ xã hội

Chặn đường 25 năm phát triển của hệ điều hành Windows: Từ phiên bản Windows 1.0 đến Windows 7 là một quá trình phát triển, cải tiến không ngừng và còn tiếp tục phát triển trong tương lai, hứa hẹn một Windows 8 ra đời Vậy trong khoảng thời gian 25 năm phát triển hệ điều hành Windows có sự cải tiến như thế nào và vai trò của 40 nguyên tắc sang tạo trong sự cải tiến này là gì, chúng ta cùng tìm hiểu qua bài thu hoạch sau đây

Qua đây Em xin chân thành cảm ơn GS.TSKH Hoàng Kiếm đã hướng dẫn em hoàn thành bài thu hoạch này

PHỤ LỤC

A KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KHOA HỌC VÀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 1

I Khoa học là gì? 1

II Kỹ thuật và công nghệ là gì? 1

III Nghiên cứu khoa học là gì? 1

B VẤN ĐỀ KHOA HỌC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 3

I Vấn đề khoa học 3

II Phương pháp giải quyết vấn đề- bài toán phát minh, sáng chế 4

a Có 5 phương pháp : 5

b 40 Nguyên tắc sáng tạo: 5

III Phương pháp giải quyết vấn đề bài toán tổng quát 11

1 Mô hình thông tin ban đầu : 11

2 Các phương pháp phân tích vấn đề : 11

3 Các phương pháp tổng hợp vấn đề : 12

IV Phương pháp giải quyết vấn đề - bài toán tin học: 12

1 Phương pháp trực tiếp : 12

2 Phương pháp gián tiếp : 13

C LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ ĐIỀU HÀNH WINDOWS – NHỮNG TÍNH NĂNG NỔI BẬT CỦA WINDOWS 7 16

I Lịch sử phát triển của hệ điều hành Windows 16

* Hệ điều hành windows đã dùng các nguyên tắc sau: 21

II Những tính năng nổi bật của Windows 7 22

* Những nguyên tắc sang tạo đã sử dụng trong hệ điều hành Windows 7: 23

D KẾT LUẬN: 27

TAI LIỆU THAM KHẢO: 27

A KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KHOA HỌC VÀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

I Khoa học là gì?

- Khoa học là hệ thống tri thức về mọi loại qui luật của vật chất và sự vận động của vật chất, những qui luật của tự nhiên, xã hội và tư duy (Pierre Auger UNESCO-PARIS)

- Các tiêu chí nhận biết một bộ môn khoa học:

1 Có một đối tượng nghiên cứu

2 Có một hệ thống lý thuyết

3 Có một hệ thống phương pháp luận

4 Có mục đích sử dụng

- Phân loại: Các quan điểm tiếp cận phân loại khoa học:

Theo nguồn gốc: Khoa học thuần túy (sciences pures), lý thuyết (sciences

theorique), thực nghiệm (sciences experimentales), thực chứng (sciences positives)…

Theo mục đích ứng dụng: Khoa học mô tả, phân tích, tổng hợp, ứng dụng, hành

động, sáng tạo…

Theo mức độ khái quát: Cụ thể, trừu tượng, tổng quát…

Theo tính tương liên giữa các khoa học: Liên ngành, đa ngành…

Theo cơ cấu hệ thống tri thức: Cơ sở, cơ bản, chuyên ngành…

Theo đối tượng nghiên cứu: Tự nhiên, kỹ thuật, xã hội nhân văn, công nghệ, nông

nghiệp, y học…

II Kỹ thuật và công nghệ là gì?

Kỹ thuật: Kiến thức, kinh nghiệm, kỹ năng có tính chất hệ thống, phương pháp trình tự

tác nghiệp, phương tiện

Công nghệ: technoware + infoware + humanware +organware

III Nghiên cứu khoa học là gì?

1 Là nhu cầu nhận thức và cải tạo thế giới

2 Các chức năng cơ bản

- Mô tả (định tính, định lượng)

- Giải thích ( thuộc tính, nguồn gốc, quan hệ …)

4 Các loại hình nghiên cứu khoa học

- Nghiên cứu cơ bản ( phát hiện bản chất, qui luật…)

+ Thuần túy (tự do)

+ Định hướng

Nền tảng : dịch tể học, điều tra cơ bản…

Chuyên đề : plasma, Gen di truyền

 Phát minh

- Nghiên cứu ứng dụng

Là sự vận động các quy luật từ nghiên cứu cơ bản đến các nguyên ký về giải pháp ( cộng nghệ, vật liệu, tổ chức, quản lý…)

Sáng chế : Giải pháp kỹ thuật có tính mới và áp dụng được

- Nghiên cứu triển khai (R & D)

Các hình mẩu mang tính khả thi về kỹ thuật 3 mức độ triển khai

5 Các bước nghiên cứu

+ Chuẩn bị điều kiện nghiên cứu

+ Thiết lập danh mục tư liệu

- Lựa chọn và nghiên cứu thông tin:

+ Thu thập và xử lý thông tin

+ Nghiên cứu tư liệu

+ Thâm nhập thực tế

+ Tiếp xúc cá nhân

+ Xử lý thông tin

- Xây dựng giải thuyết, lựa chọn phương pháp và lập kế hoạch :

+ Xây dựng giải thuyết

+ Xác định phương pháp luận nghiên cứu

+ Lập kế hoạch

- Hoàn tất nghiên cứu:

+ Đề xuất và xử lý thông tin

+ xây dựng kết luận và khuyến nghị

- Viết báo cáo hoàn tất công trình:

2 Phân loại

e) Lắng nghe lời kêu ca phàn nàn

f) Cảm hứng : những câu hỏi bất chợt xuất hiện khi quan sát sự kiện nào đó

II Phương pháp giải quyết vấn đề- bài toán phát minh, sáng chế

Nảy sinh vấn

đề khác

Không có vấn đề

Nghiên cứu theo một hướng khác

Không có

nghiên cứu

Việc phân loại các chuẩn để giải quyết các bài toán sáng chế dựa vào phân tích vepol

Mô hình Vepol gồm 3 yếu tố:

- Chia đối tượng thành các phần độc lập

- Làm đối tượng trở nên tháo lắp được

- Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng

- 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 đối với công việc

7 Nguyên tắc “chứa trong”:

- Một đối tượng được đặt bên trong đối tượng khác và bản thân nó lại chứa đối tượng thứ ba

- Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác

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:

- 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

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:

- Thay vì hành động như yêu cầu bài toán, hành động ngược lại (ví dụ, không làm nóng mà làm lạnh đối tượng

- 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:

- 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, vòng xoắn

- Chuyển sang chuyển độg quay, sử dung lực ly tâm

15 Nguyên tắc linh động:

- 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

- 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

17 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác:

- 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)

- Chuyển các đối tượng có kết cấu một tầng thành nhiều tầng

- Đặt đối tượng nằm nghiêng

- Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước

- 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:

- Làm đối tượng dao động Nếu đã có dao động, tăng tầng số dao động ( đến tầng

số siêu âm)

- Sử dụng tầng số cộng hưởng

- Thay vì dùng các bộ rung cơ học, dùng các bộ rung áp điện

- Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ

19 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ:

- 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 các khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác

20 Nguyên tắc liên tục tác động có ích

- 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)

- Khắc phục vận hành không tải và trung gian

- Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động qua

21 Nguyên tắc “vượt nhanh”:

- Vượt qua các giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn

- Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết

22 Nguyên tắc biến hại thành lợi:

- Sử dụng những tác nhân có hại (thí dụ tác động có hại của môi trường) để thu được hiệu ứng có lợi

- Khắc phục tác nhân có hại bằng cách kết hợp nó với tác nhân có hại khác

- Tăng cường tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa

23 Nguyên tắc quan hệ phản hồi:

- Thiết lập quan hệ phản hồi

- 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:

- Đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa

- Sử dụng phế liệu, chất thải, năng lượng dư

26 Nguyên tắc sao chép (copy):

- Thay vì sử dụng cái không được phép, phức tạp, đắt tiền, không tiện lợi hoặc dễ

27 Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”:

- Thay thế đối tượng đắt tiền bằng bộ các đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn

28 Thay thế sơ đồ cơ học:

- Thay thế sơ đồ cơ học bằng điện, quang, nhiệt, âm hoặc mùi vị

- Sử dụng điện trường, từ trường và điện từ trường trong tương tác với đối tượng

- 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

- Sử dụng các vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối

- Cách ly đối tượng với môi trường bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng mỏng

31 Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ:

- Làm cho đối tượng có nhiều lỗ hoặc sử dụng thêm những chi tiết có nhiều lỗ (miếng đệm, tấm phủ…)

- Nếu đối tượng đã có nhiều lỗ, sơ bộ tẩm nó bằng chất nào đó

32 Nguyên tắc thay đổi màu sắc:

- Thay đổi màu sắc của đối tượng hay môi trường bên ngoài

- Thay đổi độ trong suốt của của đối tượng hay môi trường bên ngoài

- Để có thể quan sát được những đối tượng hay những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, hùynh quang

- Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu

- 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 các vật liệu chế tạo đối tượng cho trước

34 Nguyên tắc loại bỏ và tái sinh từng phần:

- Phần đối tượng đã hoàn thành nhiệm vụ hoặc trở nên không cần thiết phải tự loại

bỏ, phân hủy (hoà tan, bay hơi )

- Các phần mất mát của đối tượng phải được phục hồi trực tiếp trong quá trình làm việc

35 Nguyên tắc thay đổi các thông số hoá lý của đối tượng:

- Thay đổi trạng thái đối tượng

- Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc

- Thay đổi độ dẻo

- Thay đổi nhiệt độ, thể tích

36 Nguyên tắc 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 Nguyên tắc sử dụng nở nhiệt:

- 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

38 Nguyên tắc sử dụng các chất oxy hoá mạnh:

- Thay không khí thường bằng không khí giàu oxy

- Thay không khí giàu oxy bằng chính oxy

- Dùng các bức xạ ion hoá tác động lên không khí hoặc oxy

- Thay oxy giàu ozon hoặc oxy bị ion hoá bằng chính ozon

39 Nguyên tắc sử dụng môi trường trơ:

- Thay môi trường thông thường bằng môi trường trung hoà

- Đưa thêm vào đối tượng các phần , các chất phụ gia trung hoà

- Thực hiện quá trình trong chân không

40 Nguyên tắc 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

III Phương pháp giải quyết vấn đề bài toán tổng quát

1 Mô hình thông tin ban đầu :

2 Các phương pháp phân tích vấn đề :

Phân chia vấn đề :

Có những vấn đề cần giải quyết trong một môi trường nào đó nếu ta biết phân chia thành từng vùng nhỏ để xem xét sẽ giúp cho cho việc giải quyết nhanh hơn và triệt để hơn

Phân loại vấn đề :

Trong các bài toán để có thể rút ngắn việc giải quyết các vấn đề bằng cách xác định chính xác các loại vấn đề và tập trung giải quyết triệt để Các vấn đề có cùng loại sẽ được nhận biết và chuyển sang giải quyết chung

Phân tích

Trong khoa học đôi khi để tìm ra một phương pháp chung để giải quyết cùng một lúc nhiều yêu cầu khác nhau là việc làm hết sức khó khăn do đó phải biết phân chia nhỏ vấn

đề để có hướng giải quyết từng phần

Phân cấp bài toán :

Mọi vấn đề - bài toán đều có thể giải quyết bằng cách phân chia thành những vấn đề - bài toán nhỏ hơn

Phân tích :

Mọi việc đều bắt đầu từ thao tác phân tích, có phân tích đầy đủ, chính xác, có nhận định mọi vấn đề một cách chặt chẻ thì những vấn đề - bài toán đều có thể được giải quyết một cách triệt để và thuận lợi

3 Các phương pháp tổng hợp vấn đề :

Để giải quyết vấn đề khoa học, ngược lại với phương pháp phân tích là phương tổng hợp Tổng hợp ở đây bao gồm cả tổ hợp, kết hợp, đối hợp và tích hợp Tùy thuộc vấn đề, yêu cầu của bài toán, ta có thể áp dụng việc tổ hợp hay kết hợp hay đối hợp hay tích hợp Các thông tin thu nhận được sẽ được tổng hợp theo không gian hay thời gian hay kết hợp

cả hai để được một thông tin mới gíup cho việc giải quyết các vấn đề của bài toán

IV Phương pháp giải quyết vấn đề - bài toán tin học:

được lời giải Đối với phương pháp này, việc giải quyết vấn đề trên máy tính chỉ là thao tác lập trình hay là sự chuyển đổi lời giải từ ngôn ngữ bên ngoài sang các ngôn ngữ được sử dụng trong máy tính Tìm hiểu về phương pháp này chính là tìm hiểu về kỹ thuật lập trình trên máy tính

Để thực hiện tốt phương pháp trực tiếp, chúng ta nên áp dụng các nguyên lý sau :

- Nguyên lý 1 : Chuyển đổi dữ liệu bài toán thành dữ liệu của chương trình, có nghĩa

là “Dữ liệu của bài toán sẽ được biểu diễn lại dưới dạng các biến của chương trình thông qua các quy tắc xác định của ngôn ngữ lập trình cụ thể “

- Nguyên lý 2 : Chuyển đổi quá trình tính toán của bài toán thành các cấu trúc của

chương trình, có nghĩa là “Mọi quá trình tính toán đều có thể mô tả và thực hiện dựa trên ba cấu trúc cơ bản : Cấu trúc tuần tự, cấu trúc rẽ nhánh và cấu trúc lặp ”

- Nguyên lý 3 : Biểu diễn các tính toán chính xác, có nghĩa là “Chương trình tính toán

theo các biểu thức chính xác không đồng nhất với quá trình tính toán chính xác về mặt hình thức ”

- Nguyên lý 4 : Biểu diễn các tính toán gần đúng bằng cấu trúc lặp, có nghĩa là “Mọi

quá trình tính toán gần đúng đều dựa trên các cấu trúc lặp với tham số xác định ”

- Nguyên lý 5 : Phân chia bài toán ban đầu thành những bài toán nhỏ hơn, có nghĩa là

“Mọi vấn đề - bài toán đều có thể giải quyết bằng cách phân chia thành những vấn

đề - bài toán nhỏ hơn ”

- Nguyên lý 6 : Biểu diễn các tính toán không tường minh bằng đệ quy, có nghĩa là

“Quá trình đệ quy trong máy tính không đơn giản như các biểu thức quy nạp trong toán học ”

2 Phương pháp gián tiếp :

Phương pháp này được sử dụng khi chưa tìm ra lời giải chính xác của vấn đề Đây cũng chính là cách tiếp cận chủ yếu của loài người từ xưa đến nay Điểm khác ở đây là chúng ta đưa ra những giải pháp mang đặc trưng của máy tính, dựa vào sức mạnh tính toán của máy tính Tất nhiên, một lời giải trực tiếp bao giờ cũng tốt hơn, nhưng không phải lúc nào cũng có

Chúng ta có thể áp dụng các phương pháp gián tiếp như sau :