ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP, NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO ĐỂ GIẢI QUYẾT CÁC VẤN ĐỀ - BÀI TOÁN TRONG TIN HỌC potx

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG CHUYÊN ĐỀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC KHÓA LUẬN ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP, NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO ĐỂ GIẢI QUYẾT CÁC VẤN ĐỀ - BÀI TOÁN TRONG TIN HỌC GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN GSTS HOÀNG KIẾM HỌC VIÊN THỰC HIỆN BÙI TRẦN QUANG VŨ 2005 (CH0301088) A.GIỚI THIỆU B MỤC LỤC B1.TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SÁNG TẠO KHOA HỌC .2 B2.VẤN ĐỀ KHOA HỌC & CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT .6 III CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ BÀI TOÁN TRONG TIN HỌC 24 KẾT LUẬN .28 TÀI LIỆU THAM KHẢO .28 A GIỚI THIỆU Nhà văn Gorki có nói : “Sức mạnh giàu có dân tộc khơng phải chổ có nhiều đất đai, rừng gia súc quặng quý mà chất lượng số lượng người có học thức, lòng yêu tri thức, nhạy bén động trí tuệ - sức mạnh dân tộc không nằm vật chất mà nằm lượng (trí tuệ)” Thực tế ngày với phát minh, sáng chế cách mạng khoa học – công nghệ đem lại, xuất loại nước phát triển khẳng định tính đắn ý kiến Trong sống người ta thường gặp tình cần giải vấn đề ( học sinh phải giải tập, nhà sản xuất phải đưa mặt hàng có sức cạnh tranh, nhà thiết kế phải đưa mẫu thiết kế thu hút thị hiếu người tiêu dùng, điều tra viên phải tìm thủ phạm vụ án …) mà lời giải chưa có sẳn Điều bắt buộc người ta phải động não suy nghĩ (tư duy) Nhờ tư sản phẩm não loài người sáng tạo văn minh chiếm ưu tuyệt đối tự nhiên Tuy vậy, xét người cụ thể khơng phải biết cách suy nghĩ hợp lý có hiệu Vậy có cách nâng cao hiệu suất tư hay khơng ? Chúng ta khâm phục trí thơng minh, tài góc tâm hồn ta thầm ao ước có óc Trong suốt đời người ta học cách suy nghĩ kinh nghiệm thân (nhiều khi kinh nghiệm phải trả giá đắt) gián tiếp qua mơn học khác Sẽ chẳng có ngạc nhiên nói : Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học “Con người động vật có khả tư duy” Mỗi người bình thường có khả tư duy- sản phẩm não (dạng vật chất có tổ chức đặc biệt) tất nhiên cơng nhận vai trò quan trọng tư việc phát triển lịch sử người Loài người nhờ tư lập nên nhiều kỳ tích việc nhận thức, chinh phục biến đổi giới Bản báo cáo kết qủa tìm hiểu “Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học”, Bùi Trần Quang Vũ (CH0301088) thuộc lớp cao học công nghệ thông tin qua mạng khoá I, Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh Em xin chân thành cảm ơn GSTS Hồn Kiếm, giảng viên giảng dạy mơn học, hướng dẫn Em hoàn thành báo cáo B MỤC LỤC B1.TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SÁNG TẠO KHOA HỌC Mở đầu - Những khái niệm Mở đầu Bình thường mà nói khơng phải chịu tư duy, suy nghĩ suy nghĩ mệt óc tốn nhiều lượng Quá trình tư duy, suy nghĩ bắt đầu người ta có vấn đề cần giải Tất nhiên, có chàng lườI, có vấn đề khơng chịu suy nghĩ, coi người “ăn theo” tư người khác, có người sử dụng lối mịn có sẳn để giải vấn đề, cách trốn suy nghĩ Ngồi có nhiều lúc ta cần suy nghĩ để phát vấn đề để giải vấn đề, cấn phải nói khơng phải suy nghĩ, tư vấn đề mà quan trọng phải suy nghĩ tư nào? Sau mẩu chuyện vui E Rutherford Một buổi tối E Rutherford (nhà vật lý người Anh, Tác giả mẩu hành tinh nguyên tử) ghé vào phịng thí nghiệm Mặc dù muộn học trị Ơng miệt mài bên máy đo Rutherford hỏi : “Anh làm muộn vậy? Người học trị trả lời : “ Thưa giáo sư, làm việc” Thế ban ngày anh làm ? Tất nhiên tơi làm việc ? Và sáng sớm anh làm việc ? Vâng, thưa giáo sư, sáng sớm làm việc - người học trò xác nhận chờ đợi sư khen ngợi từ miệng nhà bác học tiếng Rutherford sa sầm mặt bực bội hỏi : “ Hãy nghe đây, anh suy nghĩ?” Qua câu chuyện ta thấy Rutherford đánh giá cao khả tư Quá trình tư dẫn đến giải vấn đề gọi tư sáng tạo Như tư sáng tạo người giải vấn đề thể chổ đưa “mới “ (từ “chưa biết” trở thành “biết”) thường có lợi cũ Tuy nhiên “mới” có nhiều mức độ khác nhau, “mới” người, nhiếu người hay tồn nhân loại ( ví dụ phát minh, sáng chế) Tư sáng tạo tìm “cái có ích “ động lực thúc đẩy xã hội loài người phát triển Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học Trong xã hội có tượng : Tuy có khả tư sáng tạo có sáng chế, phát minh, nói người có phát minh hay sáng chế lớn, người ta thường hay dùng từ : Thiên tài, thần đồng, thơng minh, có tài thường quy khả bẩm sinh Vì lẽ nhà nghiên cứu mạnh dạn đến gặp thẳng nhà sáng chế, phát minh hỏi : “Xin ông cho biết ông suy nghĩ mà làm phát minh A, sáng chế B?” Các nhà bác học nhún vai, giơ hai tay lên trờI, than thở : “tài đây, tơi làm việc trâu, suy nghĩ căng thẳng tự nhiên bật ý tưởng giải vấn đề Chính tơi cịn khơng tự giải thích điều ấy, cịn giải thích cho ai” T.Edison, người mệnh danh “có thể sáng chế thứ gì” nói : “Trong cơng trình nghiên cứu tơi 99% kết lao động có 1% cảm hứng, mắn tài ” Các bạn nghĩ “Các nhà bác học nói dối” Khơng, họ nói thật 100% Phải suy nghĩ làm việc thật siêng năng, phải thật tập trung (nhiều đến đãng trí, qn hết chuyện khác) cịn ý tưởng đến bất chợt, tình cờ Quả táo rơi xuống đầu Newton phát minh định luật vạn vật hấp dẫn Mạng nhện giăng ngang giúp kỹ sư Samuel Braun có ý tưởng thiết kế cầu treo giới Meldeleev nhìn thấy ngun tố hóa học xếp thành bảng tuần hồn …mơ…nhưng nhà bác học với nhau, xem xét phẩm chất cần thiết cho hoạt động sáng tạo có ý kiến trái ngược Thường nói đến tư sáng tạo, người ta thường suy nghĩ trình tâm lý xảy bên óc người giải tốn suy nghĩ rằng, tìm quy luật tư sáng tạo tức tìm quy luật tâm lý chủ quan Thực chất vấn đề chổ nào? Chúng ta thử tượng tình sau đây: Chiếc ôtô đường quanh co, uốn khúc, lên dốc, xuống đèo Trên xe có người lái xe người nghiên cứu Nhiệm vụ người nghiên cứu quan sát, mô tả hành động người lái xe rút hoạt động cần thiết sau bảng báo cáo người nghiên cứu sau chuyến : “Tôi ngồi bên cạnh người lái xe xuống chặng đường từ B đến C, mắt không rời giây Do điều tơi quan sát tuyệt đối đầy đủ Rõ ràng người lái xe người ham hoạt động người khác mà gặp, thấy hết đánh vôlăng sang trái lại đáng vôlăng sang phải Khơng cịn sang số thay đổi tốc độ liên tục Mặt trời hết chiếu bên trái lại chiếu sang bên phải má anh ta, điều chứng tỏ không ham hoạt động mà cịn người thích sưởi nắng cho thật khn mặt mình… Tóm lại qua nghiên cứu nhiều người lái xe nhiều đoạn đường, thấy họ đa dạng, nhiên nhận xét chungm đáng lưu ý: Họ thích sưởi nắng, thích hưởng gió mát theo sở thích riêng Khơng nghi ngờ nữa, kết luận coi điều khẳng định, chứng minh rõ ràng Từ suy : Để người lái xe làm việc tốt cần tạo điều kiện để họ thỏa mãn sở thích riêng họ ” Tình tưởng tượng đây, nhiều mang tính ngụ ngơn, … có quan hệ gần với tư sáng tạo Bây mổ xẻ tình Người lái xe, muốn lái xe an tồn phải nhìn rõ đường phải lái xe tuyến đường, đường quanh co, uốn khúc, lên dốc, xuống đèo khơng thể làm khác bẻ tay lái bên trái, bẻ bên phải sang số nhiều lần … người nghiên cứu không ý tới Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học điều khách quan mà tập trung quan sát người lái xe (“mắt không rời giây”), xem hành động phản ứng tâm lý định để lái xe từ B đến C Khái quát hóa lên ta coi đường quy luật khách quan Như gốc vấn đề quy luật khách quan, trước hết quy luật, liên quan đến phát triển tiến hóa vật Trong tình “tưởng tượng” nói trên, may đường có sẳn, nói cách khác quy luật phát triển mức cụ thể Nhưng thực tế có lúc đường hồn tồn chưa tìm Nhưng dù nữa, tư sáng tạo phải dựa vào quy luật khách quan Cịn suy nghĩ theo kinh nghiệm mang tính chủ quan phải trả giá đắt, kinh nghiệm “tốt” trường hợp “xấu” trường hợp khác Nói kghơng có nghĩa bỏ qua quy luật tâm lý, trái lại cần nhận thức chúng cách đầy đủ để phát huy mặt mạnh hạn chế mặt yếu chúng Lời khuyên Oristic đại : “Hãy suy nghĩ theo quy luật khách quan phát triển, chắn bạn có sáng kiến, cải tiến, cao nữa, sáng chế, phát minh” Edison tìm kim đống rơm : Edison người có nhiều sáng chế nhất: 1000 sáng chế Ơng khơng làm việc mà tập thể lớn làm việc cho ông Phương pháp tư sáng tạo ông phương pháp thử-sai (trial–and–error method), nghĩa lựa chọn phương án giải cách mò mẫn dùng số lượng lớn phép thử để bù khả định hướng Để sáng tác ắcquy kiềm, Edison làm 50000 thí nghiệm Nhà sáng chế Nikolai Tesla, có thời gian làm việc chung với Edison viết : “Nếu Edison cần tìm kim rớt đống rơm, ông ta không thời gian để suy nghĩ xem khả lớn kim nằm đâu Không chậm trể, với siêng vội vã ong, ông ta xem xét cọng rơm tìm thấy kim thơi Cách làm việc ơng hiệu quả: ơng bỏ nhiều thời gian sức lực mà khơng thu kết gì” Trong tư sáng tạo có “mẹo vặt” F.Raleslais nhà văn cổ điển Pháp lần túng thiếu, khơng có tiền để đến Paris Ơng nghĩ mẹo: Đi mua đường chia thành gói nhỏ Trên gói ơng viết : “Thuốc để đầu độc vua”, gói thứ “ Thuốc để đầu độc hồng hậu”, gói thứ “Thuốc để đầu độc tể tướng” Mấy gói ơng để lộ liễu bàn chẳng bao lậu cảnh sát tới bắt ông giải ơng lên xe Paris Trước tịa án Rabelais giải thích “mẹo” cốt để đến Paris uống lúc hết gói đường Trong sống, kinh nghiệm thân người ta nghĩ nhiều “mẹo vặt” để giải vấn đề cách đơn giản, khơng địi hỏi phương tiện quy, tốn Trên người ta nghĩ “mẹo” lẹo có “mẹo” để nghĩ hay khơng? Nhà văn Bernard Shaw nội tiếng người hài hước Có người hỏi ơng : “Làm mà ngài ln nói câu dí dỏm, thơng minh ?” Ơi ! đơn giản, tiên tơi nghĩ điều đần độn sau nói ngược lạI! – Bernard Shaw trả lời Các bạn nghĩ nhà văn lại “tuế” Khơng, Bernard Shaw “nghiêm chỉnh” Có người làm hàng ngày thấy điều bình thường : người xe cộ chuyển động đường,cây cối nhà cửa đứng yên Anh nghĩ ngược lại : xe cộ đứng n cịn cối chuyển động nhỉ, ý tưởng nảy sinh, xe đạp thay Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học đường trục lăn, trục quay cịn người xe đứng yên Loại xe xe tập thể thao nhà “Mẹo” nghĩ ngược thủ thuật mạnh tư sáng tạo, nhiều sáng chế đời dựa việc nghĩ ngược lại Các “mẹo” tư nhiều trường hợp giúp người giải toán giảm bớt số lần thử cách đáng kể Những điều kể nét sơ lược phương pháp sáng tạo khoa học Khoa học gì? Là hệ thống tri thức quy luật tự nhiên, xã hội tư (Pierre Auger UNESCO-PARIS) Các tiêu chí nhận biết mơn khoa học - Có đối tượng để nghiên cứu? - Có hệ thống lý thuyết? - Có hệ thống phương pháp luận hay khơng? - Có mục đích sử dụng hay khơng? Phân loại khoa học - Khoa học lý thuyết - Khoa học sáng tạo - Khoa học thực hành … Nghiên cứu khoa học gì? Là nhu cầu nhận thức cải tạo giớI * Các chức - Mơ tả (định tính, định lượng) - Giải thích ( thuộc tính, nguồn gốc, quan hệ …) - Dự đốn - Sáng tạo ( giải giải pháp cải tạo giới) * Các đặc điểm - Tính mớI - Tính tin cậy - Tính thơng tin - Tính khách quan - Tính rủi ro - Tính thừa kế - Tính cá nhân - Tính phi kinh tế * Các loại hình nghiên cứu khoa học - Nghiên cứu ( phát chất, qui luật…) + Thuần túy (tự do) + Định hướng ++ Nền tảng : dịch tể học, điều tra bản… ++ Chuyên đề : plasma, Gen di truyền  Phát minh - Nghiên cứu ứng dụng Là vận động quy luật từ nghiên cứu đến nguyên ký giải pháp ( cộng nghệ, vật liệu, tổ chức, quản lý…)  Sáng chế : Giải pháp kỹ thuật có tính áp dụng - Nghiên cứu triển khai (R & D) Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học  Các hình mẩu mang tính khả thi kỹ thuật mức độ triển khai * Các bước nghiên cứu - Xác lập vấn đề nghiên cứu: + Chọn cụ thể hóa đề tài + Xác định sở cho lý thuyết + Nghiên cứu lịch sử vấn đề - Giai đoạn chuẩn bị nghiên cứu : + Chuẩn bị điều kiện nghiên cứu + Thiết lập danh mục tư liệu - Lựa chọn nghiên cứu thông tin: + Thu thập 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 lập kế hoạch : + Xây dựng giải thuyết + Xác định phương pháp luận nghiên cứu + Lập kế hoạch - Hoàn tất nghiên cứu: + Đề xuất xử lý thông tin + xây dựng kết luận khuyến nghị - Viết báo cáo hoàn tất cơng trình: + Sắp xếp tư liệu + Viết báo cáo - Giai đoạn kết thúc + Hoàn tất cộng tác + Áp dụng kết B2.VẤN ĐỀ KHOA HỌC & CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT I Vấn đề khoa học Khái niệm Vấn đề khoa học (Scientific Problem) gọi vấn đề nghiên cứu (research problem) câu hỏi nghiên cứu câu hỏi đặt người nghiên cứu đứng trước mâu thuẫn tính hạn chế tri thức khoa học có với yêu cầu phát triển tri thức cấp độ cao Phân loại Nghiên cứu khoa học tồn hai vấn đề : + Vấn đề chất vật tìm kiếm + Vấn đề phương pháp nghiên cứu để làm sáng tỏ lý thuyết thực tiễn vấn đề thuộc lớp thứ Các tình vấn đề : Có ba tình : Có vấn đề, khơng có vấn đề, giả vấn đề cho hình : Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học Có nghiên cứu Có vấn đề Khơng có nghiên cứu Khơng có vấn đề Khơng có nghiên cứu Khơng có vấn đề Giả vấn đề nảy sinh vấn đề khác Nghiên cứu theo hướng khác Các phương pháp phát vấn đề khoa học Có sáu phuơng pháp: a) Tìm kẻ hở, phát vấn đề mớI b) Tìm bất đồng c) Nghĩ ngược lại quan niệm thông thường d) Quan sát vướt mắc thực tế e) lắng nghe lời kêu ca phàn nàn f) cảm hứng : câu hỏi xuất quan sát kiện II Phương pháp giải vấn đề- toán phát minh a) Vepol “Bất hệ thống kỹ thuật có thành phần vật chất tác động tương hổ loại trường hay lượng” Từ có thuật ngữ tam giác kỹ thuật gọi tam giác Vepol Vepol mơ hình hệ thống kỹ thuật vepol đưa cốt để phản ánh tính chất vật chất hệ thống chủ yếu với toán cho Ví dụ xét tốn nâng cao tốc độ tàu phá băng băng đóng vai trị vật phẩm, tàu phá băng đóng vai trị cơng cụ, trường lực đặc vào tàu để tác động tương hổ với băng Việc phân loại chuẩn để giải tốn sáng chế dựa vào phân tích vepol Mơ hình Vepol gồm yếu tố: Một trường T T có vật chất V1,V2 T V1 Tuy nhiê V2 Tuy nhiên, hệ thống ban đầu chưa hẳn có chuẩn Vepol đủ yếu tố trên, đủ phát triển thêm vepol Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học Có phương pháp : + Dựng Vepol đầy đủ + Chuyển sang Fepol + Phá Vepol + Xích vepol + Liên trường b) Các thủ thuật, nguyên tắc phát minh, sáng tạo Nguyên tắc phân nhỏ Nội dung : • Chia đối tượng thành phần độc lập • Làm đối tượng thành thành phần tháo ráp • Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng Nhận xét: • Nguyên tắc phân nhỏ thường dùng nguyên tắc “2_tách khỏi”,”3_Phẩm chất cục bộ”,”5_kết hợp”,”6_vạn năng”… - Ứng dụng nguyên tắc ( tin học) vào việc xếp dãy (Quick Sort), hay tìm kiếm nhị phân, lần tìm kiếm ta chia đơi dãy phần tử, ta tìm dãy Ngun tắc cải thiện tốc độ tìm kiếm độ phức tạp thuận toán cải thiện đáng kể Ứng dụng quen thuộc chia chương trình thành nhiều chức nhỏ, gọi “hàm” hay “thủ tục” Nguyên tắc “tách riêng” Nội dung : - Tách phần gây “phiền phức” ( tính chất “phiền phức”) hay ngược lạI, tách phần “cần thiết” (tính chất “cần thiết”) khỏi đối tượng Nhận xét: • đối tượng thơng thường, có nhiếu phần (tính chất, khía cạnh, chức năng…), đó, người ta thực cần số Vậy khơng nên dùng đối tượng tốn thêm chi phí Phải nghĩ cách tách phần cần thiết riêng để dùng Tương tự phần phiền phức, để khắc phục nhược điểm có đối tượng • Nguyên tắc tách khỏi thường hay dùng với nguyên tắc : 1.Phân nhỏ, Phẩm chất cục bộ, Kết hợp, Vạn năng, 15 Nguyên tắc linh động … Minh họa ứng dụng (thuận toán) dựa vào nguyên tắc o Hệ thống ERP áp dụng nguyên tắc : Do hệ thống bao gồm nhiều Module (phân hệ), phân hệ sử dụng riêng cho yêu cầu : Phân hệ Kế tốn dùng riêng cho lãnh vực kế toán, phân hệ nguồn nhân lực , phân hệ sản xuất … Khi cơng ty dùng tồn hệ thống cho cơng việc mình, dùng hay vài module cần thiết cho cơng việc thơi để giảm bớt chi phí Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học o Tưong tự ta áp dụng ngun tắc việc tìm khóa quan hệ (dựa tập phụ thuộc hàm) Khi ta tách phần (đại diện) phụ thuộc hàm có vịng lặp (circle) khỏi tập phụ thuộc hàm, tìm khố phận phụ thuộc hàm cịn lại, sau ta thay thuộc tính phần tách lấy “vế trái” ( mà có thuộc tính vế phải nằm danh sách thuộc tính khóa) với danh sách khóa vừa tìm ra, ta có danh sách khóa thật quan hệ Vd : F={a,b,c,d} a->b b->a c->d Ta tách phụ thuộc hàm “a->b” hay “b->a” khỏi danh sách phụ thuộc hàm, giả sử ta tách “a->b” Khi danh sách cịn lại : b->a; c->d Sẽ có khóa b,c sau ta lấy a phụ thuộc hàm “a->b” thay với b ta có danh sách khóa b,c a,c Áp dụng nguyên tắc ta tránh việc đệ quy tìm khóa thời gian, khơng khéo dễ bị lúp chương trình … Trên vài ví dụ minh họa cách áp dụng nguyên tắc “tách khỏi” Và sau mẩu chuyện vui … Sau người ta công bố phát minh tia Rơnghen, lần nhà bác học Rơnghen nhận thơ kỳ lạ Người gởi thư yêu cầu gởi cho vài tia Rơnghen kèm theo hướng dẫn cách sử dụng chúng Thì “trong lồng ngực có mắc viên đạn súng lục khơng có thời để đến chỗ Rơnghen Nhà bác học có tính hài hước trả lời sau : Tiếc tơi khơng có tia X Vả lại gởi phiền toái Ta làm cho tiện : Anh gởi lồng ngực đến cho ” Nguyên tắc phẩm chất cục Nội dung : - Chuyển đối tượng (hay môi trường bên ngồi, tác động bên ngồi) có cấu trúc đồng thành không đồng - Các phần khác đối tượng phải có chức khác - Mỗi phần đối tượng phải điều kiện thích hợp cơng việc Nhận xét : - Các đối tượng đấu tiên thường có tính đồng cao vật liệu, cấu hình, chức năng, thời gian, không gian … thành phần đối tượng Khuynh hướng phát triển : phần có phẩm chất, chức … riêng nhằm phục vụ tốt chức mở rộng chức - Nói chung nguyên tắc phẩm chất cục phản ảnh khuynh hướng phát triển : từ đơn giản sang phức tạp, từ đơn điệu sang đa dạng - Tinh thần “Phẩm chất cục bộ” có ý nghĩa lớn nhận thức xử lý thông tin : Không phải tin tức hay thơng tin có giá trị Khơng thể có cách tiếp cân dùng chung cho loại đối tượng – “ chân lý cụ thể” Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học Về cách tiếp cận, giải tốn q khó, ta giảm bớt yêu cầu để toán dễ giải hơn, kết khơng hồn tồn mong muốn Ứng dụng vào tin học : - Khi tính tích phân xác định hàm số f(x) liên tục đoạn [a,b], khơng tính tổng qt ta giả sử biết chặn k f(x) đoạn[a,b] f(x)>0 với x thuộc [a,b] Theo lý thuyết tích phân, biết rằng, tích phân f(x) đoạn [a,b] phần diện tích hình bơi đen sau Để tính tích phân ta tính diện tích hình đó, nhiên để tính xác diện tích khó nên ta tính gần diện tích tức chấp nhận “thiếu” hay “thừa” chút - k Y=f(x) O a b 17 Nguyên tắc xung chiều khác Nội dung : - Những khó khăn chuyển động (hay xếp) đối tượng theo đường (một chiều) khắc phục cho đối tượng có khả di chuyển mặt phẳng (hai chiều), tương tự toán liên quan đến chuyển động (hay xếp) đối tượng mặt phẳng đơn giản hóa chuyển sang không gian (ba chiều) - Chuyển đối tượng có kết cấu tầng thành đa tầng - Đặt đối tượng nằm nghiêng - Sử dụng mặt sau diện tích cho trước - Sử dụng luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh tới mặt sau diện tích cho trước Nhận xét : - Từ “chiều” cần hiểu theo nghĩa rộng, không chiều không gian - “Chuyển chiều “ phản ánh khuynh hướng phát triển, thấy rõ lĩnh vực xây dựng, giao thơng vận tảI, khơng gian tốn học, vật lý tinh thể, cấu trúc hợp chất … Ứng dụng tin học : - Phần mềm Autocad 3D : Áp dụng “chuyển chiều” từ 2D (bản vẽ tay giấy, máy tính 2D) cải thiện đáng kể cho công việc thiết kế kiến trúc sư, kỹ sư xây dựng họ quan sát góc độ thực tế dễ chỉnh sửa… - Phần mềm dựng phim : Như Maya, 3DMax … chuyển sang 3D từ 2D 18 Nguyên tắc dao động học Nội dung : - Làm cho đối tượng giao động - Nếu có giao động tăng tần suất giao động 16 Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học - Sử dụng tần số cộng hưởng Thay sử dụng phận rung học, dùng rung áp điện Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ 19 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ Nội dung : - Chuyển tác động liên tục thành tác động chu kỳ (xung) - Nếu có tác động chu kỳ, thay đổi chu kỳ - Sử dụng thời gian xung để thực tác động khác Ứng dụng tin học : - Lấy thời gian CPU rãnh, phép chạy multitask (hay đa tiến trình “multi proceses”) 20 Nguyên tắc tác động hữu hiệu Nội dung : - Thực công việc cách liên tục (tất phần đối tượng cần làm việc chế độ đủ tải) - Khắc phục vận hành không tải trung gian - Chuyển chuyển động tịnh tiến sang chuyển động quay Nhận xét : - Máy móc sinh để làm việc đem lại lợi ích, phải cải thiện phận máy hoạt động đem lại lợi ích mức cao Điều thể việc tăng suất, hiệu quả, tiết kiệm thời gian, tăng tính tương hợp, độ bền, tuổi thọ … - Nguyên tắc hay dùng với nguyên tắc : 1.Nguyên tắc phân nhỏ, 2.Nguyên tắc tách khỏI, 3.Nguyên tắc phẩm chất cục bộ, 5.Nguyên tắc kết hợp … Ứng dụng tronh tin học : - Dùng chế Grid Computing : Tận dụng tài nguyên máy hệ thống rãnh rỗi, để thực cơng việc - Thiết kế máy tính Server cho phép chạy liên tục 24/24 ngày sang ngày khác 21 Nguyên tắc vượt nhanh Nội dung : - Vượt qua giai đoạn có hại nguy hiểm với vận tốc lớn - Vượt nhanh để có hiệu ứng cần thiết Nhận xét : - Nếu tác động có hại làm cho khơng cịn có hại cách giảm thời gian tác động đến tối thiểu, hay nói cách khác phải vượt qua nhanh tốt để có độ an toàn cao - Nguyên tắc vượt nhanh thường sử dụng với nguyên tắc: 19 Nguyên tắc chuyển động theo chu kỳ, 28 Thay sơ đồ học, 34 Nguyên tắc phân hủy hay tái sinh, 36 Nguyên tắc chuyển pha … Ứng dụng tin học : 17 Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học - - - Trong máy tính khởi động máy, máy kiểm tra nhớ Ram, muốn vượt nhanh qua việc kiểm tra nhấn phím “ECS” Trong ngơn ngữ lập trình cấu trúc rẽ nhánh (if then else ,case of, ) giúp cho chương trìng hoạt động hiệu nhanh hơn, vượt qua điều kiện không thỏa Trong vịng lập ta có dùng lệnh break,last, continue để vượt nhanh… 22 Nguyên tắc chuyển hại thành lợi Nội dung : - Sử dụng tác nhân có hại (ví dụ tác động có hại mơi trường) để thu hiệu ứng có lợI - khắc phục tác nhân có hại cách kết hợp với tác nhân có hại khác - Tăng cường tác nhân có hại đến khơng cịn có hại Nhận xét : - “Lợi” “hại” mang tính chủ quan tương đối Trên thực tế đậy hai mặt đối lập thực khách quan, vấn đề hại tìm lợi phục vụ cho người hài hòa với thiên nhiên - Nguyên tắc hay dùng với nguyên tắc : Nguyên tắc tách khỏI, Nguyên tắc kết hợp, 13 Nguyên tắc đảo ngược… Ứng dụng tin học : - Biến việc tràn số, tràn đệm (có hại) để phát lỗ hổng phần mềm, để khắc phục lỗi (thành có lợi) - Virus có hại ta dựa vào Viris để phát lổ hổng phần mềm, khắc phục chúng tức ta biến Virus có hại thành tác nhân kiểm lỗi cho phần mềm (thành có lợi) 23 Nguyên tắc quan hệ phản hồi Nội dung : - Thiết lập quan hệ phản hồi - Nếu có quan hệ phản hồI, thay đổi Nhận xét : - quan hệ phản hồi khái niệm điều khiển học, có phạm vi ứng dụng rộng Có thể nói đậu có điều khiển (quản lý, định) , cần ý tới quan hệ phản hồi hồn thiện Ứng dụng tin học: - Ứng dụng việc gới Mail : Khi gởi mail , cần thông tin phản hồi trở ngược lại nơi gởi xem mail có tới đích khơng, hay dọc đường bị rớt …, Cao cấp cho phép người gới Mail biết Mail có đọc hay chưa, đọc … 24 Nguyên tắc sử dụng trung gian Nội dung : - Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp Nhận xét : 18 Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học Mới nhìn, ta cảm thấy khơng thuận lắm, trung gian chuyển tiếp thường gây phiền phức, tốn thêm chi phí … - Mặt khác, có trường hợp trung gian địi hỏi khách quan mà thiếu đối tượng trung gian hoạt động hệ thơng hiệu Ví dụ : Tiền hàng hố trung gian, khơng có tiền chẳng có lưu thơng kinh tế Ứng dụng tin học : - Trong lập trình : Biến Tmp (dùng hốn vị, lưu trữ liệu tạm thời) - Trong CSDL : Table Temp (bảng xây dựng tạm thời để chứa liệu tự hệ thống kết thúc) Cũng View hình thức bảng ảo (tạm) có ích việc dùng để báo cáo khơng phải truy cập trện Table thực (thường nhiều liệu) làm chậm chương trình … - Hay HĐH Windows : ln có folder Tmp dùng để chứa file tạm thời (cũng có file rác sinh q trình chạy ứng dụng ), khơng có file đơi lúc hệ thống khơng thể làm việc - 25 Nguyên tắc tự phục vụ Nội dung : - Đối tượng phải tự phục vụ cách thực thao tác phụ trợ, sửa chữa - Sử dụng phế liệu, chất thảI, lượng dư Nhận xét : - Nguyên tắc tự phục vụ phản ánh khuynh hướng phát triển : đối tượng dần tiến tới thực cộng việc hồn tồn, nói cách khác, vai trò tham gia vai trò người dần tiến tới Cao nữa, đối tượng nhân tạo thay trình có sẳn tự nhiên “tự phục vụ” đạt đến mức độ lý tưởng - Nguyên tắc thường dùng với nguyên tắc : Nguyên tắc tách khỏI, Nguyên tắc vạn năng, 20 Nguyên tắc liên tục tác động có ích, 23 Ngun tắc quan hệ phản hối… Ứng dụng tin học : - Phần mềm diệt Virus thơng minh có khả tự tìm diệt Virus mà khơng cần phải có mẫu Virus trước (Theo cách thơng thường phải có mẫu Virus trước rối chỉnh sửa chương trình để nhận dạnh Virus Tóm lại chương trình ln sau Virus) Nhưng có số hãng phần mềm viết phần mềm thông minh có khả tự điều chỉnh hồn thiện để nhận dạng Virus mà khơng cần có mẫu Virus trước 26 Nguyên tắc chép Nội dung : - Thay sử dụng khơng phép, phức tạp đắt tiền, không tiện lợi dễ vỡ, sử dụng - Thay đối tượng hay hệ đối tượng quang học (ảnh, hình vẽ) với tỉ lệ cần thiết - Nếu sử dụng quang học vùng biểu kiến (vùng ánh sáng nhìn thấy mắt thường), chuyển sang sử dụng hồng ngoại tử ngoạI 19 Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học Nhận xét : - Từ “sao chép” cần hiểu theo nghĩa rộng : phản ánh đối tượng, cần thiết cho việc giải toán, làm trực tiếp đối tượng gặp khó khăn Việc phản ánh đối tượng theo mặt, khía cạnh, phương diện… có ích lợi việc tìm tương tự đối tượng khác nhau, chí xa Mặt khác, đối tượng phản ánh mơ hình đối tượng cho trước thường dễ “giải”, dễ nghiên cứu Mơ hình hóa cách tiếp cận giải tốn khó Ứng dụng tin học : - Phần mềm tìm đường ngắn thực trên đồ (sao chép theo tỉ lệ xích phù hợp) dễ dàng nhiều nghiên cứu thực tế thực tế - Các phần mềm giả lập mơ hình thực tế mơ hình lái máy bay, dây chuyền sản xuất - Các phần mềm giả lập cách cài đặt phần mềm : Windows 2000 … 27 Nguyên tắc rẽ thay cho đắt Nội dung : - Thay đối tượng đắt tiền đối tượng rẻ có chất lượng Nhận xét : - Có nhiều nguyên nhân để ta phải thay đối tượng đắt tiền đối tượng rẻ tiền, ví dụ : dùng lần để khỏi thời gian bảo hành, sửa chữa … Đáp ứng nhu cầu nhiều người sử dụng (vừa túi tiền)… Ứng dụng tin học : - Các phần mềm dùng thử, Shareware hay phần mềm không tiền (freeware), phần mềm hạn chế mặt chức đáp ứng nhu cầu : không tiền đáp ứng tương đối công việc - Các phần mềm có nhiều phiên : Tùy theo chức phiên có giá tiền khác , ví dụ : basic có chức khác, bù lại có giá rẻ hợp lý với đa số người tiêu dùng 28 Nguyên tắc thay sơ đồ học Nội dung : - Thay sơ đồ học điện, quang, nhiệt, âm mùi vị - Sử dụng điện trường, từ trường điện từ trường tương tác đối tượng - Chuyển trường đứng yên sang chuyển động, trường cố định sang thay đổi theo thời gian, trường đồng sang có cấu trúc định - Sử dụng trường kết hợp với hạt sắt từ Nhận xét : - Nguyên tắc phản ánh khuynh hướng phát triển : trước cịn “cơ học” chuyển thành khơng học (dùng điện,từ, điện từ, ánh sáng…) Ứng dụng tin học : 20 Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học - Thay máy đánh chữ theo học thành máy vi tính kết hợp máy in ngày Thay việc lưu giữ liệu cách ghi chép thông thường giấy lưu trữ băng đĩa (Cdrom, đĩa mềm, Ổ cứng …) Thay việc tính tốn bốn phép tính bàn tính máy vi tính 29 Nguyên tắc sử dụng kết cấu thủy khí Nội dung : - Thay cho phần đối tượng thể rắn, sử dụng chất khí lỏng : nạp khí, nạp chất lỏng, đệm khơng khí, thủy tĩnh, thủy phản lực 30 Nguyên tắc sử dụng bao mềm dẻo mềm mỏng Nội dung : - sử dụng vỏ dẻo màng mỏng thay cho kết cấu khối - Cách ly đối tượng với mơi trường ngồi bên ngồi vỏ dẻo màng mỏng Nhận xét : - Thủ thuật liên quan đến bề mặt, lớp ngăn cách đối tượng, có yếu cầu mà kết cấu khối không đáp ứng hay đáp ứng với mức độ không cao Vỏ dẻo màng mỏng có nhiều ưu điểm nhẹ, linh động, chiểm khơng gian, có chức bảo vệ tốt, dễ trang trí … - Nguyên tắc thường dùng với nguyên tắc sau : Nguyên tắc tách khỏI, Nguyên tắc phẩm chất cục bộ, 11 Nguyên tắc dự phòng, 27 Nguyên tắc rẻ thay cho đắt … Ứng dụng tin học : - Thay việc Case (thùng chứa CPU) sắt nhựa, có nhiều mặt lợi : rẻ tiền, nhẹ, không sét, dể tháo lắp … 31 Nguyên tắc sử dụng vật liệu nhiều lỗ Nội dung : - Làm cho đối tượng có nhiều lỗ sử dụng thêm chi tiết nhiều lỗ (miếng đệm, phủ …) - Nếu đối tượng có nhiều lỗ, sơ tẩm chất Nhận xét : - Vật liệu nhiều lỗ có nhiều ưu điểm nhẹ, cách nhiệt, cách âm tốt, tiết kiệm nguyên liệu, dùng làm thiết bị lọc, tích nhỏ tống diện tích lỗ lớn … - Nguyên tắc thường dùng với nguyên tắc : Nguyên tắc tách khỏI, Nguyên tắc phẩm chất cục bộ, Nguyên tắc kết hợp … Ứng dụng tin học : - Case CPU : Thường có nhiều lỗ để khí, làm cho nhiệt độ thùng hạ xuống 32 Nguyên tắc đổi màu Nội dung : - thay đổi màu sắc đối tượng hay mội trường bên 21 Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học Thay đổi độ suốt đối tượng hay môi trường bên ngồi Để quan sát đối tượng hay trình, sử dụng chất phụ gia màu, huỳnh quang - Nếu chất phụ gia sử dụng, dùng nguyên tử đánh dấu - Sử dụng hình vẽ, ký hiệu thích hợp Nhận xét : - Trong năm giác quan người thị giác đóng vai trị quan trọng Hơn 90% thông tin nhận từ giới bên ngồi thơng qua giác quan - Màu sắc có nhiều tránh việc dùng màu Cần quy ước mội loại màu ứng với gì, sở dễ bao qt, xử lý thơng tin nhanh - Các hình vẽ, ký hiệu thích hợp có tác dụng, giúp cho suy nghĩ thống, thấy trước mối liên hệ phận Nếu nên vẽ sơ đồ khốI, chúng giúp ta không thấy mà thấy rừng - Nguyên tắc thường kết hợp với nguyên tắc : Nguyên tắc tách khỏI, Nguyên tắc phẩm chất cục bộ, 10 Nguyên tắc thực sơ bộ, 26 Nguyên tắc chép… Ứng dụng tin học : - Trong chương trình máy tính thường có thơng báo : Thông báo màu đỏ ý cảnh báo điều cần thận trọng, thơng báo hỏi điều thường có dấu biểu tượng “?” thơng báo đó… - Trong Form nhập liệu phần cho phép nhập có màu khác với phần không phép nhập, điều tạo cho người sử dụng dễ thao tác … - 33 Nguyên tắc đồng Nội dung : - Những đối tượng, tương tác với đối tượng cho trước, phải làm từ vật liệu (hoặc từ vật liệu gần tính chất) với vật liệu để tạo đối tượng cho trước Nhận xét : - Từ “đồng nhất” phải hiểu theo nghĩa rộng, không đơn đồng mặt vật liệu, nghĩa đen nguyên tắc hiếu là, phải đảm bảo tính tương hợp đối tượng tương tác với đối tượng cho trước Ứng dụng tin học : - Trong phần mềm form nhập liệu phải có giao diện chuẩn : màu sắc, cách bố cục nút, textbox, label … phải giống Các form thông báo phải đống : Thơng báo cần ý phải có màu đỏ, form hỏi đáp phải có biểu tượng dấu “?” phải giống … - Trong Phần cứng : Tốc độ xung nhịp nên đồng với : CPU bus 800 nên dùng Ram BUS 400 chạy chế độ Dual để có băng thông tương ứng, Main dùng Bus 800 hãng … nói chung ta nên dùng thành phần đồng với đạt kết cao 22 Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học 34 Nguyên tắc loại bỏ tái sinh phần Nội dung : - Phần đối tượng hoàn thành nhiệm vụ trở nên khơng cần thiết phải tự phân hủy (hồ tan,bay hơi…) - Các phần mát đối tượng phải phục hồi trực tiếp trình làm việc Nhận xét : - Nguyên tắc trường hợp đặc biệt hai nguyên tắc 15 Nguyên tắc linh động , 20 Ngun tắc liên tục tác động có ích : Khi khơng cịn có ích phải linh động biến mất, ngược lại cần có tác động có ích phải linh động xuất Như thật tối ưu Ứng dụng tin học : - Trong lập trình CSDL : Table temp tạo cần thiết để chứa liệu khơng cần thiết tự hệ thống kết thúc - Biến cục module (hàm hay thủ tục) tạo cần thiết để lưu giữ liệu kết thúc module 35 Ngun tắc đổi thơng số hóa lý đối tượng Nội dung : - Thay đổi - Thay đổi - Thay đổi - Thay đổi trạng thái đối tượng nồng độ hay độ đậm đặc độ dẻo nhiệt độ, thể tích 36 Nguyên tắc sử dụng chuyển pha Nội dung : - sử dụng tượng, nảy sinh trình chuyển pha thay đổi thể tích, tỏa hay hấp thu nhiệt lượng … 37 Nguyên tắc sử dụng nở nhiệt Nội dung : - Sử dụng nở hay co nhiệt vật liệu - Nếu sử dụng nở nhiệt, sử dụng vài vật liệu có hệ số nở nhiệt khác 38 Nguyên tắc sử dụng chất Oxy hóa Nội dung : - Thay khơng khí thường khơng khí giàu Oxy - Thay khơng khí giàu Oxy Oxy - Dùng xạ ion hóa tác động lên khơng khí oxy - Thay oxy giàu Ơzơn (hoặc ơxy bị ion hố) ôzôn 39 Nguyên tắc sử dụng môi trường trơ Nội dung : - Thay môi trường thông thường môi trường trung hòa - Dưa thêm vào đối tượng phần, chất phụ gia trung hòa… - Thực q trình chân khơng 23 Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học 40 Nguyên tắc sử dụng vật liệu tổng hợp Nội dung : - Chuyển từ vật liệu đồng sang sử dụng vật liệu hợp thành (composite) Hay nói chung, sử dụng loại vật liệu III CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ BÀI TOÁN TRONG TIN HỌC Bài toán Phương pháp giảI vấn đề giới thực Các thực thể phép toán giới thực Người lập trình biểu diễn lạI tốn Các thực thể giớI Giải đáp kết Các đối tượng phép tốn ngơn ngữ lập trình Chương trình máy tính Kết xuất máy tính Phương pháp trực tiếp : o Đặc điểm cách giải vấn đề xác định trực tiếp lời giải thông qua thủ thục tính tốn (cộng thức, hệ thức, định luật…) qua cách bước để có lời giải Đối với phương pháp này, việc giải vấn đề máy tính thao tác lập trình chuyển đổi từ ngôn ngữ bên ngồi sang ngơn ngữ sử dụng máy tính Tìm hiểu phương tìm hiểu phương pháp lập trình máy tính Để thực tốt phương pháp trực tiếp ta nên áp dụng nguyên lý sau  Nguyên lý : Chuyển đổi liệu tốn thành liệu chương trình, có nghĩa “Dữ liệu toán đựoc biểu diển dạng biến chương trình thơng qua quy tắc xác định ngơn ngữ lập trình cụ thể” • Một số quy tắc cần tuân thủ sau : o Ý nghĩa biến hiểu người 24 Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học o o Mọi biến chương trình cần khai báo trước sử dụng Tên biến cần gợi nhớ thống : Tên biến phải liên quan đến ý nghĩa, tên biến phải có tiền tố cho biết kiểu biến, viết hoa chữ đầu, viết tắt tên biến, đừng đặt tên biến dài …  Nguyên lý : Chuyển đổi q trình tính tốn tốn thành cấu trúc chương trình, có nghĩa “mọi q trình tính tốn mơ tả thực dựa ba cấu trúc : Cấu trúc tuần tự, cấu trúc rẽ nhánh cấu trúc lặp” • Dùng biến trung gian cho hợp lý, đừng lạm dụng biến trung gian  Nguyên lý : Biểu diễn tính tốn xác, nghĩa “Chương trình tính tốn theo biểu thức xác khơng đồng với q trình tính tốn xác mặt hình thức” • Một số quy tắc cần tn thủ : o So sánh nên dùng |a-b|