Phƣơng pháp luận nghiên cứu phân tích đề tài nghiên cứu khoa học và đề án thưc tiễn lấy ví dụ minh họa9

Họ tên: Phạm Văn Minh MSV: B18DCAT164 PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Kiểm tra Câu Phân biệt Đề tài Nghiên cứu khoa học Đề án thực tiễn Phân tích ví dụ minh họa để làm rõ Trả lời: ➢ Đề tài nghiên cứu khoa học nhiều vấn đề khoa học có chứa điều chưa biết (hoặc biết chưa đầy đủ) xuất tiền đề khả biết nhầm giải đáp vấn đề đặt khoa học thực tiễn Đề tài nghiên cứu khoa học đặt yêu cầu lý luận hay thực tiễn thỏa mãn hai điều kiện: ● Vấn đề chứa mâu thuẫn biết với chưa biết ● Đã xuất khả giải mâu thuẫn Ví dụ: Hệ thống tự động chăm sóc trồng, tưới tiêu thông minh, giám sát điều kiện môi trường trồng từ xa điều khiển thông qua Smartphone ➢ Đề án thực tiễn loại văn kiện, xây dựng để trình cấp quản lý cao hơn, gửi cho quan tài trợ để xin thực cơng việc như: thành lập tổ chức; tài trợ cho hoạt động xã hội, … Sau đề án phê chuẩn, hình thành dự án, chương trình, đề tài theo yêu cầu đề án Ví dụ: Đề án xây dựng khu thị thông minh thành phố Đồng Hới giai đoạn 2021-2024 Câu Trình tự logic NCKH gồm bước nào? Phân tích bước với cơng trình NC “Hệ thống tự động phát người ngã thời gian thực sử dụng cảm biến gia tốc” Trả lời: ❖ Trình tự logic NCKH gồm bước: Phát vấn đề (Problem), để lựa chọn chủ đề (topic) nghiên cứu Xác định mục tiêu (objective) nghiên cứu Nhận dạng câu hỏi (question) nghiên cứu Đưa luận điểm, tức giả thuyết (hypothesis) nghiên cứu Lựa chọn phương pháp (methods) chứng minh giả thuyết Tìm kiếm luận (evidence) để chứng minh luận điểm ❖ Phân tích bước với cơng trình NC “Hệ thống tự động phát người ngã thời gian thực sử dụng cảm biến gia tốc”: Phát vấn đề (Problem), để lựa chọn chủ đề (topic) nghiên cứu: ● Phát vấn đề: Ngã nguyên nhân gây chấn thương dẫn đến tử vong người cao tuổi Chính vậy, việc sử dụng hệ thống tự động phát báo động ngã giúp cho việc cấp cứu kịp thời, nhờ giảm thiểu rủi ro cho người bị ngã Các kỹ thuật phát ngã tự động chia làm hai loại Loại thứ gồm giải pháp sử dụng trang bị môi trường Chẳng hạn máy camera thường hồng ngoại để theo dõi hình ảnh hoạt động người, cảm biến âm hình ảnh, hay cảm biến rung chấn nhà Loại thứ hai dựa cảm biến gia tốc mang người Các giải pháp loại thứ có tỉ lệ phát cao, nhiên cần máy quay phải thiết lập mơi trường trước sử dụng để phát người ngã không gian nhỏ hẹp nhà, bếp Giải pháp thường có chi phí đắt đỏ thường bị ảnh hưởng ánh sáng nhiễu âm từ mơi trường Trong đó, giải pháp dùng cảm biến mang theo người hầu hết không cần cài đặt cấu hình mơi trường trước, dễ dàng việc triển khai sử dụng Thêm vào đó, phạm vi hoạt động người theo dõi không bị giới hạn hệ thống gắn theo người hoạt động nơi đâu Sự thuận tiện giúp tăng số lượng người dùng số tình phát ngã, áp dụng tốt cho hoạt động mình, thời gian dài kể trường hợp có nguy xảy ngã cao Giải pháp thuộc loại thứ hai sử dụng triển khai nhiều có nhiều thiết bị, đặc biệt thiết bị di động có trang bị cảm biến gia tốc ● Lựa chọn chủ đề (topic) nghiên cứu: Hệ thống tự động phát ngã sử dụng cảm biến gia tốc thời gian thực cho phép người sử dụng triển khai hệ thống dễ dàng khơng có u cầu đặc biệt việc thiết lập khu vực giám sát với chi phí thấp Xác định mục tiêu (objective) nghiên cứu: Nghiên cứu thuật toán phát ngã xây dựng hệ thống tự động phát ngã sử dụng cảm biến gia tốc Hệ thống sử dụng cảm biến gia tốc tích hợp sẵn Wii Remote, thiết bị thường sử dụng trò chơi tương tác có sẵn thị trường với giá thành tương đối rẻ (khoảng 25$) Nhận dạng câu hỏi (question) nghiên cứu Sử dụng thiết bị để triển khai ý tưởng? Sử dụng nào? Thuật tốn phát ngã cần đầu vào tín hiệu gì? Sẽ cần đạt kết đầu ra? Đưa luận điểm, tức giả thuyết (hypothesis) nghiên cứu Sử dụng cảm biến gia tốc tích hợp sẵn Wii Remote [19], thiết bị thường sử dụng trò chơi tương tác có sẵn thị trường với giá thành tương đối rẻ (khoảng 25$) Hệ thống cần chi phí thấp so với hệ thống phát ngã khác khả kết phát tương đối cao Sau thu tín hiệu từ cảm biến, liệu cảm biến biến đổi thành đặc trưng trước áp dụng kỹ thuật học máy thống kê so khớp mẫu Lựa chọn phương pháp (methods) chứng minh giả thuyết Thử nghiệm với Wii Remote đeo thắt lưng người Wii Remote tích hợp cảm biến gia tốc AXDL 330 có kích thước nhỏ, tiêu thụ lượng có khả cảm biến theo chiều X, Y, Z với tần số 100 Hz (100 mẫu giây) Sau thu tín hiệu từ cảm biến, liệu cảm biến biến đổi thành đặc trưng trước áp dụng kỹ thuật học máy thống kê so khớp mẫu Các hệ thống phát ngã trước sử dụng số kỹ thuật dựa học máy thống kê Dynamic Baysian Networks, Random Decision Forest số cách tiếp cận dựa chuỗi thời gian (time series) biến đổi Wavelet rời rạc Trong nghiên cứu này, đề xuất sử dụng kỹ thuật so khớp chuỗi thời gian động (dynamic time warping - DTW) Trên thực tế, DTW ứng dụng rộng rãi lĩnh vực nhận dạng mẫu khai phá liệu ứng dụng nhận dạng liên kết từ, nhận dạng hành động người thời gian thực Tìm kiếm luận (evidence) để chứng minh luận điểm - Khung cửa sổ trượt: Dữ liệu từ cảm biến biến thiên liên tục theo thời gian nên để xác định khoảng thời gian có nhiều khả người đeo cảm biến bị ngã phân đoạn liệu thành khung cửa sổ trượt (sliding window hay frame) Thử nghiệm khung cửa sổ trượt với kích thước khác kiểm tra chéo lần (4-fold cross validation): 1.5 giây (cho độ xác 76.2%), 1.8 giây (cho độ xác 91.2%), giây (cho độ xác 90%) 2.5 giây (cho độ xác 86.2%) Kết thử nghiệm cho thấy cửa sổ trượt với kích thước 1.8 giây cho kết tốt - Kỹ thuật so khớp chuỗi thời gian động: So khớp chuỗi thời gian có độ dài khác Phương khác cho phép tìm tương tự hai chuỗi có hình dạng biến thiên tương tự nhau, khác số điểm thời gian Áp dụng vào trường hợp xác định ngã, đặc điểm làm tăng khả khái quát hóa thuật tốn nhận mẫu tăng độ xác liệu (unseen data) - Trích chọn khung mẫu ngã: Quá trình ngã thường chia thành ba giai đoạn: người đổ, người va chạm với nền, người nằm bất động Trong thời gian thực, trình cảm biến liên tục theo thời gian Bộ cảm biến gia tốc Wii Remote cho 100 mẫu giây Để xác định thời điểm nhiều khả ngã xảy ra, nhóm nghiên cứu tiến hành xác định ngưỡng bất thường (abnormal threshold) dựa vào loạt thử nghiệm tập liệu nhóm thu thập - Phát ngã: Khi khung mẫu ngã trích xuất (xem ví dụ Nó đưa vào đầu vào so khớp chuỗi thời gian động để so sánh với mẫu huấn luyện Mỗi lần so sánh, thuật toán so khớp chuỗi thời gian động cho kết giá trị so khớp (matching cost) Hệ thống phát ngã dựa vào giá trị so khớp để xác định khung mẫu có chứa liệu cảm biến gia tốc vừa người bị ngã hay không dựa vào ngưỡng định (decisive threshold) Ngưỡng định xác định nhờ thử nghiệm cách kiểm tra chéo lần (4 - fold cross validation) tập liệu thu thập Câu Với tài liệu tham khảo mà em tìm được, em hay nêu tên tác giả, năm công bố xác định nội dung sau cơng trình NC: (1) Vấn đề thực tiễn cơng trình, (2) Mục tiêu NC, (3) Đối tượng NC, (4) Phạm vi NC, (5) Lý thuyết khoa học liên quan, (6) Giả thuyết NC, (7) Khung lý thuyết/Mô hình NC, (8) Phương pháp NC Trả lời: I HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHĂM SÓC CÂY TRỒNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY CANH TẠI CÁC HỘ GIA ĐÌNH https://lib.hpu.edu.vn/bitstream/handle/123456789/33750/Tran-Thanh-Binh-DC 1801.pdf?sequence=1 (1) Vấn đề thực tiễn: Ở Việt Nam, diện tích trồng xanh lớn, khơng đảm bảo hệ phân bố thành thị khơng nhiều Hầu hết gia đình khơng có thời gian để chăm sóc hay canh tác rau theo cách truyền thống Do cần phải có phương thức nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm suất trồng tiện lợi Hiện có nhiều nơi Việt Nam ứng dụng công nghệ trồng nhà cơng nghệ phát huy tính hiệu giúp cho nhà đầu tư đạt lợi nhuận Tuy nhiên thiết bị điều khiển nhà vườn thủy canh rau lớn Việt Nam hầu hết nhập từ nước nên giá thành cao, hộ gia đình nhỏ khó tiếp cận với cơng nghệ có mức đơn giản (2) Mục tiêu nghiên cứu: Áp dụng công nghệ tự động để điều khiển giúp giảm bớt sức lao động, nguồn nước, phân bón, thuốc trừ sâu nâng cao chất lượng điều chỉnh Mơ hình thủy canh sử dụng quy mơ nhỏ hộ gia đình nơi có khn viên nhỏ hộ gia đình khu thị Tự động hóa q trình tưới nước Thiết kế, chế tạo lắp ráp hồn chỉnh mơ hình thủy canh hồi lưu (3) Đối tượng NC: Xây dựng hệ thống IoT nơng nghiệp có khả giám sát nhiệt độ, độ ẩm (thông qua cảm biến), ổn định điều kiện môi trường (thông qua bơm nước, quạt phun sương) Hệ thống cho pháp thực thao tác giám sát - điều khiển trang web thông qua WiFi ứng dụng Android (4) Phạm vi NC: Mơ hình vườn giám sát điều kiện môi trường trồng, tự động bơm tưới thông minh (5) Lý thuyết khoa học liên quan: IoT, chuẩn truyền liệu, chuẩn kết nối, đơn vị điều khiển, Cảm biến / đầu dò (đồng hồ đo áp suất, lưu lượng kế, máy dò mức ) (6) Giả thuyết NC: Thiết kế, xây dựng mơ hình vườn giám sát điều kiện môi trường trồng, tự động bơm tưới thơng minh, điều khiển từ xa điều khiển hồi lưu dòng nước theo thời gian, giám sát điều khiển trang web thông qua WiFi ứng dụng Android (7) Khung lý thuyết/Mơ hình NC: (8) Phương pháp NC: Phương pháp thực nghiệm II ỨNG DỤNG IOT TRONG NÔNG NGHIỆP: HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CHĂM SĨC CÂY TRỒNG, TƯỚI TIÊU THƠNG MINH, GIÁM SÁT ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG CÂY TRỒNG TỪ XA VÀ ĐIỀU KHIỂN THÔNG QUA SMARTPHONE https://text.123docz.net/document/4823444-ung-dung-iot-trong-nong-nghiep-he -thong-tu-dong-cham-soc-cay-trong-tuoi-tieu-thong-minh-giam-sat-dieu-kien-m oi-truong-cay-trong-tu-xa-va-dieu-khien-thong-qua-smart-phone.htm (1) Vấn đề thực tiễn: Từ trước tới nay, nông nghiệp lĩnh vực áp dụng cơng nghệ Đặc biệt quốc gia phát triển chậm phát triển, nông nghiệp gần phụ thuộc vào kinh nghiệm người nông dân đặc tính trồng, thời tiết Chính vậy, suất hiệu suất canh tác gần để ngỏ, mang tính “may, rủi” Trong đó, trước thách thức biến đổi khí hậu, gia tăng dân số nhanh chóng, vấn đề đảm bảo đủ lương thực thách thức mang tính toàn cầu Cộng thêm nhu cầu tự trồng, tự chăm sóc đảm bảo có thực phẩm xu hướng cư dân thành thị hay khu đô thị Ngành nơng nghiệp phải tìm kiếm phương thức tốt để gia tăng hiệu sản xuất (2) Mục tiêu NC: Áp dụng công nghệ vào hoạt động sản xuất, canh tác (3) Đối tượng NC: Phương pháp để cải thiện hoạt động canh tác, sản xuất trồng nhà khu đô thị hay khu vườn quy mô vừa nhỏ qua việc giám sát điều kiện môi trường trồng, tự động bơm tưới thông minh, điều khiển từ xa (4) Phạm vi NC: Mơ hình vườn giám sát điều kiện mơi trường trồng, tự động bơm tưới thông minh, điều khiển từ xa thông qua smartphone (5) Lý thuyết khoa học liên quan: IoT, Các nguyên lý thiết kế phần cứng, phần mềm, Cấu tạo nguyên lý loại module, cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm, cảm biến đất (6) Giả thuyết NC: Thiết kế, xây dựng mơ hình vườn giám sát điều kiện mơi trường trồng, tự động bơm tưới thông minh, điều khiển từ xa thơng qua smartphone (7) Khung lý thuyết/Mơ hình NC: Điều khiển lập trình PLC S7-200 hãng SIEMENS Đức sản xuất Các tín hiệu nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, mưa đưa đến ngõ vào PLC PLC xử lý đưa tín hiệu ngõ cung cấp điện cho cấu chấp hành quạt điện, động điện, bơm phun sương Ngồi hệ thống cịn có khả giám sát điều khiển từ xa thơng qua smartphone (8) Phương pháp NC: Phương pháp thực nghiệm III HỆ THỐNG IOT PHỤC VỤ CHO NÔNG NGHIỆP ỨNG DỤNG GATEWAY https://www.slideshare.net/trongthuy2/luan-van-he-thong-iot-phuc-vu-cho-nong -nghiep-ung-dung-gateway (1) Vấn đề thực tiễn cơng trình: Ngày phát triển ngành nơng nghiệp hướng mang lại nguồn lợi kinh tế cho nhà nước Nhưng áp dụng phương pháp nông nghiệp truyền thống có lẽ hiệu trồng trọt hiệu kinh tế thấp Chính vậy, áp dụng công nghệ kỹ thuật hướng thông minh nhằm kế thừa phát huy công nghệ kỹ thuật mà ngành khoa học ngày tìm (2) Mục tiêu NC: Ứng dụng IoT nông nghiệp Cụ thể nhận thông tin thu thập từ mơi trường sau đưa xử lý cho hệ thống cách phù hợp để tạo môi trường thuận lợi cho trồng phát triển (3) Đối tượng NC: Hệ thống điều khiển, thu thập liệu, giải pháp thích hợp nhằm tạo mơi trường tối ưu cho trồng phát triển nông nghiệp (4) Phạm vi NC: Ứng dụng gateway nhận liệu từ cảm biến, đưa lên website, hệ thống bơm, quạt, đèn nông nghiệp tự động điều khiển cần thiết (5) Lý thuyết khoa học liên quan: Nguyên lý hoạt động, tính module (Raspberry, Arduino), cảm biến (DHT11, Lora Ra-02 SX1278), thiết kế, thi công mô hình hiển thị giá trị thu từ cảm biến (6) Giả thuyết NC: Thiết kế Gateway dùng Raspberry đọc giá trị nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, độ ẩm đất môi trường xung quanh (7) Khung lý thuyết/Mơ hình NC: Hệ thống thu thập liệu từ cảm biến sau gửi qua Lora sx 1278 433mhz Ra-02, Raspberry dùng Gateway nhận liệu qua Lora đưa lên website, hệ thống bơm, quạt, đèn tự động điều khiển cần thiết Tất liệu cảm biến thống kê website (8) Phương pháp NC: Phương pháp thực nghiệm Câu Em tổng hợp tài liệu tham khảo từ đề xuất cơng trình nghiên cứu dự kiến thân em Sau đó, nêu rõ: (1) Tên đề tài, (2) Vấn đề thực tiễn, (3) Mục tiêu NC, Đối tượng NC, Phạm vi NC, (4) Câu hỏi NC, (5) Giả thuyết NC Trả lời: (1) Tên đề tài: Ứng dụng nơng nghiệp: Hệ thống IoT tự động chăm sóc trồng, tưới tiêu thông minh, giám sát điều kiện môi trường trồng từ xa (2) Vấn đề thực tiễn: Từ trước tới nay, nông nghiệp lĩnh vực áp dụng cơng nghệ Đặc biệt quốc gia phát triển chậm phát triển, nông nghiệp gần phụ thuộc vào kinh nghiệm người nông dân đặc tính trồng, thời tiết Chính vậy, suất hiệu suất canh tác gần để ngỏ, mang tính “may, rủi” Trong đó, trước thách thức biến đổi khí hậu, gia tăng dân số nhanh chóng, vấn đề đảm bảo đủ lương thực thách thức mang tính tồn cầu Cộng thêm nhu cầu tự trồng, tự chăm sóc đảm bảo có thực phẩm xu hướng cư dân thành thị hay khu đô thị Ngành nơng nghiệp phải tìm kiếm phương thức tốt để gia tăng hiệu sản xuất (3) Mục tiêu NC: Ứng dụng IoT nông nghiệp Cụ thể nhận thông tin thu thập từ môi trường sau đưa xử lý cho hệ thống cách phù hợp để tạo môi trường thuận lợi cho trồng phát triển Đối tượng NC: Hệ thống điều khiển, thu thập liệu, giải pháp thích hợp nhằm tạo mơi trường tối ưu cho trồng phát triển nông nghiệp Phạm vi NC: Thiết kế, xây dựng mơ hình vườn có Hệ thống giám sát điều kiện mơi trường trồng, tự động bơm tưới thông minh, điều khiển từ xa thông qua smartphone (4) Câu hỏi NC: Hệ thống giám sát nào? Người dùng điều khiển thiết bị sao? Những cảm biến môi trường sử dụng hệ thống? Module phần cứng nhận giá trị từ cảm biến môi trường? Sau nhận giá trị từ cảm biến hệ thống tính tốn nào, đưa gợi ý cho người dùng để điều chỉnh bơm tưới, nhiệt độ, độ ẩm ? (5) Giả thuyết NC: Hệ thống thu thập liệu từ cảm biến sau gửi qua Lora sx 1278 433mhz Ra-02, Raspberry dùng Gateway nhận liệu qua Lora đưa lên website, hệ thống bơm, quạt, đèn tự động điều khiển cần thiết Tất liệu cảm biến thống kê website đưa gợi ý cho người dùng để có điều chỉnh phù hợp  ... (topic) nghiên cứu Xác định mục tiêu (objective) nghiên cứu Nhận dạng câu hỏi (question) nghiên cứu Đưa luận điểm, tức giả thuyết (hypothesis) nghiên cứu Lựa chọn phương pháp (methods) chứng minh. .. website (8) Phương pháp NC: Phương pháp thực nghiệm Câu Em tổng hợp tài liệu tham khảo từ đề xuất cơng trình nghiên cứu dự kiến thân em Sau đó, nêu rõ: (1) Tên đề tài, (2) Vấn đề thực tiễn, (3) Mục... nghiên cứu Sử dụng thiết bị để triển khai ý tưởng? Sử dụng nào? Thuật tốn phát ngã cần đầu vào tín hiệu gì? Sẽ cần đạt kết đầu ra? Đưa luận điểm, tức giả thuyết (hypothesis) nghiên cứu Sử dụng