tiểu luận phương pháp sáng tạo trong sản phẩm công nghệ của apple

Để đạt được những tiến bộ vượt bậc đó là sự áp dụng các nguyên tắc sáng tạo khoa học trong khoa học kỹ thuật từ việc hình thành ý tưởng cho đến hiện thực hóa sản phẩm..  Phần 2: Sự sáng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Khoa học máy tính

Khóa 22

PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Đề tài: Phương pháp sáng tạo trong sản phẩm công nghệ của Apple

GVHD: GS.TSKH Hoàng Kiếm

Học viên: 12 11 030 – Đỗ Nguyên Kha

Lờ i nó i đầ u

Chúng ta đang sống trong một kỷ nguyên mà những tiến bộ khoa học kỹ thuật phát triển bùng nổ một cách nhanh chóng Các quốc gia đẩy mạnh tối đa đầu tư cho sự phát triển để tạo ra những sản phẩm công nghệ có chất lượng ngày càng tốt hơn, mang lại trải nghiệm tốt hơn cho người sử dụng Để đạt được những tiến bộ vượt bậc đó là sự áp dụng các nguyên tắc sáng tạo khoa học trong khoa học kỹ thuật từ việc hình thành ý tưởng cho đến hiện thực hóa sản phẩm

Do đó, các nguyên tắc sáng tạo được xem như cốt lõi của sự thành công trong việc tạo ra các sản phẩm công nghệ Việc học hỏi và áp dụng các nguyên tắc sáng tạo vào thực tiễn góp phần quan trọng trong nghiên cứu khoa học

Bài thu hoạch được trình bày gồm hai phần:

 Phần 1: Một số ứng dụng của các nguyên tắc sáng tạo trong lĩnh

vực phần mềm

Trình bày sơ lược về một số nguyên tắc sáng tạo và ứng dụng trong lĩnh vực phần mềm

 Phần 2: Sự sáng tạo của Apple qua các sản phẩm công nghệ

Điểm lại quá trình phát triển của các sản phẩm công nghệ của Apple

và một số nguyên tắc sáng tạo đã được áp dụng

MỤC LỤC

I MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRONG LĨNH

VỰC PHẦN MỀM 3

1 Nguyên tắc phân nhỏ 3

2 Nguyên tắc tách khỏi 3

3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ 4

4 Nguyên tắc phản đối xứng 4

5 Nguyên tắc kết hợp 4

6 Nguyên tắc vạn năng 5

7 Nguyên tắc “chứa trong” 5

8 Nguyên tắc phản trọng lượng 5

9 Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ 6

10 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ 6

11 Nguyên tắc dự phòng 6

12 Nguyên tắc đẳng thế 7

13 Nguyên tắc đảo ngược 7

14 Nguyên tắc làm tròn hóa 7

15 Nguyên tắc linh động 7

16 Nguyên tắc giải thiếu hoặc thừa 8

17 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác 8

18 Sử dụng các dao động cơ học 8

19 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ 9

20 Nguyên tắc liên tục tác động có ích 9

21 Nguyên tắc biến hại thành lợi 9

II SỰ SÁNG TẠO CỦA APPLE QUA CÁC SẢN PHẨM CÔNG NGHỆ 11

1 iPhone (2007) 12

2 iPhone 3G và 3GS (2008-2009) 13

3 iPhone 4 và 4S (2010-2011) 14

4 iPhone 5 (2012) 16

III KẾT LUẬN 18

TÀI LIỆU THAM KHẢO 19

I MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRONG LĨNH VỰC PHẦN MỀM

1 Nguyên tắc phân nhỏ

a Chia một đối tượng thành nhiều phần khác nhau

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: Chia một hệ thống lớn thành các

thành phần nhỏ hơn có khả năng kết nối và phối hợp hoạt động

Áp dụng: Phân chia hệ thống xử lý thành các thành phần xử lý độc lập,

chia nhỏ, tính toán và tổng hợp kết quả từ các thành phần xử lý con (Map-Reduce của Google)

b Mô-đun hóa các đối tượng

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: Chia nhỏ những hàm xử lý và

thuộc tính tương tự nhau thành các thành phần tự hoạt động (mô-đun)

Áp dụng: Template của C++ cung cấp khả năng đóng gói mã của thành

phần thực thi

2 Nguyên tắc tách khỏi

a Tách những thành phần kỹ thuật khỏi các phần cần thiết

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: Chi một ngôn ngữ, định nghĩa sự

thể hiện cho ngữ pháp của nó cùng với một trình thông dịch sử dụng sự trình thể hiện đó để phân tách/thông dịch các câu trong ngôn ngữ

Áp dụng 1: Tách văn bản trong hình ảnh Các kỹ thuật phân đoạn hình

văn bản hữu ích trong việc định vị và tách những khối văn bản trong hình ảnh Thuật toán này làm việc mà không cần biết đến chiều, kích thước và loại chữ được sử dụng Nó được thiết kế để loại bỏ ảnh nền khỏi thông tin và highlight hay nhận dạng những vùng của hình ảnh có chứa văn bản

Áp dụng 2: Bộ phân tích (Parser) Tách dữ liệu là quá trình dữ liệu lập

trình đầu vào (mã nguồn) được phân tích thành những phần nhỏ hơn, những phần nhỏ thông tin này có thể dể dàng được thông dịch và xử lý

3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ

a Hay đổi cấu trúc của hệ từ đồng nhất thành bất đồng nhất; thay đổi môi trường bên ngoài từ đồng nhất thành bất đồng nhất

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: Thay đổi phân loại đối tượng của

hệ thống từ phân cấp đồng nhất sang phân cấp không đồng nhất

Áp dụng 1: Một phương pháp lấy mẫy không đồng nhất cho việc nhận

dạng ký tự Phương pháp xác định việc trích xuất đặc trung như việc lấy mẫu một chiều trong một hướng vuông góc với một đường cho trước Việc lấy mẫu được thực hiện với chu kỳ không đồng nhất để tránh việc nhận dạng nhầm hay đường gần nhau thành một đường duy nhất

b Làm cho những hành phần khác nhau của hệ thống có những chức năng

và tác dụng khác nhau

4 Nguyên tắc phản đối xứng

a Thay đổi hình dạng của từ đối xứng sang bất đối xứng

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: thay đổi sự đối xứng của một hệ

thống kỹ thuật để tạo ra hiệu ứng bất đồng nhất trong tính toán

Áp dụng: Giả sử có những quả bóng và những cái giỏ xử lý liên quan

đến việc cân bằng tải ngẫu nhiên, phân hoạch động tài nguyên hệ thống hay băm Giả sử có có n trái bóng cần được để vào n cái giỏ, trong khi

đó mỗi trái bóng phải được được đặt mà không cần biết đến sự phân bổ của các quả bóng trước đó Mục đích của thuật toán là để đặt được một

sự phân hoạch như thế cho do có những giỏ có nhiều bóng hơn mức trung bình

5 Nguyên tắc kết hợp

a Làm cho quá trình xử lý song song hoặc đồng thời

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: Làm cho những tiến trình thực thi

song song

Áp dụng: Đồng bộ hóa các tiểu trình trong quá trình thực thi Sắp lịch

các tiểu trình nắm quyền điều khiển

6 Nguyên tắc vạn năng

a Làm một đối tượng có nhiều chức năng, giảm sự cần thiết của những đối tượng khác

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: Làm cho hệ thống hỗ trợ nhiều và

động sự phân lớp dựa trên ngữ cảnh

Áp dụng: Dựa vào sở thích đăng nhập của người dùng một ngữ cảnh là

kết quả của nhu cầu thực hiện một hành động cụ thể Tùy thuộc vào ngữ cảnh, hệ thống hiển hiên những đặc trưng của ngữ cảnh

7 Nguyên tắc “chứa trong”

a Đặt một đối tượng trong một đối tượng khác; lần lượt đặt mỗi đối tượng vào đối tượng khác

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: Kế thừa những chức năng của

nhưng đối đượng khác bằng cách chưa những thể thể hiện của chúng tro

ng lớp cơ sở

Áp dụng: Lồng những đối tượng trong lập trình hướng đối tượng Các

đối đượng được đặt trong những đối tượng khác để tăng cừng chức năng của chúng

8 Nguyên tắc phản trọng lượng

a Kết hợp đối tượng với những đối tượng khác để nâng đỡ chúng chống lại trọng lượng

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: Sử dụng chia sẽ để hỗ trợ các đối

tượng hạt một cách hiệu quả để cân bằng tải động trong hệ thống

Áp dụng: Đối tượng chia sẽ có thể được sử dụng trong nhiều ngữ cảnh

một cách đồng thời; nó đóng vai trò như một đối tượng độc lập trong mỗi ngữ cảnh – nó không thể phân biệt được với các thực thể không

được chia sẻ khác

9 Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ

a Gây ứng suất sơ bộ lên đối tượng để tránh những căng thẳng quá mức

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: Gây ứng suất sơ bộ lên hệ thống

để cải thiện hiệu năng tính toán sau đó

Áp dụng: Đảo ngược các dòng văn bản trước khi so khớp ngắt dòng để

tăng hiệu quả so khớp mẫu

10 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ

a Thực hiện những thay đổi trước khi cần thiết, một phần hay toàn bộ đối tượng

Áp dụng: Máy ảo Java (JVM) chuyển những mã nguồn dạng văn bảng

thành dạng trung gian trước khi thực thi và/hoặc biên dịch chúng thành

mã máy nhị phân cụ thể

11 Nguyên tắc dự phòng

a Chuẩn bị cho tình huống khẩn cấp trước để bổ sung độ tin cậy cho các đối tượng

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: Sử dụng thuật toán có thể xử lý

những tình huống xấu nhất có hại và bảo toàn và bảo toàn sự bất biến toàn thể

Áp dụng: Cân bằng xếp lịch trong những hệ thống mạng không dây

12 Nguyên tắc đẳng thế

a Trong một môi trường tiềm năng, hạn chế sự thay đổi vị trí

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: Thay đổi điều kiện xử lý của một

thuật toán để kiếm soát dòng dữ liệu vào và ra của tiến trình

Áp dụng: Sử dụng một hệ thống lưu trữ lâu dài các đối tượng (nguồn

điện là năng lượng tiềm năng, dữ liệu là thông tin tiềm năng)

13 Nguyên tắc đảo ngược

a Đảo ngược hành động để giải quyết vấn đề

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: Lưu trữ những giao tác để đảo

ngược chúng khi cần thiết

Áp dụng: Phục hồi và lần ngược (backtracking) trong các hệ quản trị cơ

sở dữ liệu

14 Nguyên tắc làm tròn hóa

a Thay thế các thành phần tuyến tính bằng các thành phần tròn, mặt phẳng bởi các mặt cầu, khối lập phương bởi hình cầu

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: Thay đổi các kiểu dữ liệu tuyến

tính bởi các đối tượng trừu tượng vòng (circular)

Áp dụng: Bộ đệm liên kết (bound buffer) cung cấp một cơ chế lưu trữ

vô hạn cho các thông tin số như các biến

15 Nguyên tắc linh động

a Cho phép hoặc thiết kế đặc tính của đối tượng, môi trường ngoài hoặc

xử lý có thể thay đổi để tối ưu hoặc tìm một điều kiện hoạt động tối ưu

Áp dụng: Thư viện liên kết động (DLL) của hệ điều hành Microsoft

Windows

16 Nguyên tắc giải thiếu hoặc thừa

a 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

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: Tăng hiệu năng của việc đo lường

và xác định bằng cách phân tích nhiễu loạn

Áp dụng: Khi thực hiện đo lường các thao tác được tạo ra bởi chưng

trình, hành vi thực tế có thể bị xáo trộn Vì vậy bằng cách sử dụng phân tích nhiễu loạn, chung ta có thể làm hơi thiếu hoặc thừa ảnh hưởng để số lượng tính toán thực tế

17 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác

a 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)

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: Dùng tổ hợp của nhiều lớp đối

tượng thay vì một lớp duy nhất

Áp dụng: Kết hợp các đối tượng kết thừa để hướng tới một sức sắp xếp

mới của chức năng

18 Sử dụng các dao động cơ học

a Sử dụng các dao động cơ học

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: Thay đổi tần suất của sự thực thi

thực toán theo thời gian cho đến khi đạt được kết quả mong muốn

Áp dụng: Sử dụng hình ảnh định kỳ theo sự thay đổi tỷ lệ quả thuật

toán trên một đối tượng thay đổi lần lượt cho đến khi đạt được trạng thái

lý tưởng

19 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ

a Chuyển tác động liên tục thành tác động theo chu kỳ

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: Thay vì thực thi những tác vụ liên

tục, xác định khoảng thời giản để thực thi tác vụ đó theo chu kỳ

Áp dụng: Các thuật toán xếp lịch: cron-jobs, lịch sao lưu/nhân bản dữ

liệu

20 Nguyên tắc liên tục tác động có ích

a 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)

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: Phát triển một giải pháp hạt tốt để

tối ưu bộ xử lý khi ở tải tối đa

Áp dụng: Dịch vụ truyền hình theo sát yêu cầu xếp lịch chiếu những bộ

phim khác nhau dựa vào sự phổ biến để tối ưu hóa thông lượng

b Tiết giảm vận hành không tải

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: Phát triển giải pháp xử lý đồng

thời để giảm thiểu sự khóa thực thi của các tiến trình hoặc tiểu trình

Áp dụng: Đồng bộ các giải pháp đọc ghi trong các giao tác của cơ sở dữ

liệu

21 Nguyên tắc biến hại thành lợi

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

Ý nghĩa trong kỹ thuật phần mềm: Đảo được vai trò của các tiến trình

có hại và chuyển hướng chúng quay ngược lại

Áp dụng: Tấn công từ chối dịch vụ phân tán (DDoS) làm bão hòa

đường truyền mạng Nó chỉ đơn giản là gây quá tải cho máy chủ với một

số lượng lớn truy cập, ngăn cản những người sử dụng bình thường truy cập các máy chủ Khác với các loại tấn công khác, các cuộc tấn công từ chối dịch vụ hoạt động dựa trên sự tập hợp của các máy tính zombie vô thức tham gia làm quá tải máy chủ Thiệt hại gây ra rất lớn vì bản chất phan tán của cuộc tấn công Kẻ tấn công có thể khai thái các kênh không

an toàn và dễ dàng truy cập Internet để tổng hợp một lượng lớn lưu lượng truy cập Do đó, có thể chuyển đổi yếu tố có hải (quá tải) thành yếu tố có ích (giảm hiệu quả của zombie) bằng cách tạo ra quá trình thắt

cổ chai trên các máy tính zombie, hạn chế khả năng tấn công Việc này

có thể được thực hiện bằng cách yêu cầu các máy tính tấn công giải quyết những câu đố trước khi kết nối được thiết lập Việc giải những câu

đố sẽ tiêu tốn hiệu năng tính toán, giới hạn lại số lượng kết được thiết lập một lúc

II SỰ SÁNG TẠO CỦA APPLE QUA CÁC SẢN PHẨM CÔNG NGHỆ

Apple là tập đoàn công nghệ hàng đầu thế giới có trụ sở tại Mỹ Trong hơn 5 năm trở lại đây chúng ta đã quá quen thuộc với cái tên Apple hay được người Việt Nam gọi với cái tên thân mật hơn là “trái táo cắn dở” Những sản phẩm của Apple như iPod, iPhone, iPad, Macbook được biết đến như những sản phẩm với doanh số hàng đầu cũng như tích hợp những công nghệ mới nhất nhằm đem lại trải nghiệm tốt nhất cho người sử dụng

Để có được thành công như ngày hôm nay Apple không chỉ dựa vào việc áp dụng các công nghệ mới và sản phẩm mà chính là sự không ngừng sáng tạo của đội ngũ thiết kế cũng như của “kiến trúc sư trưởng” Steve Jobs Apple không phải là công

ty đầu tiên tạo ra chiếc điện thoại thông minh (smartphone) sử dụng màn hình cảm ứng, cũng nhưng không phải công ty đầu tiên sáng tạo ra cái mà chúng ta vẫn gọi là máy tính bảng (tablet) nhưng lại là công ty thành công nhất trong việc đưa các sản phẩm này đến người tiêu dùng Cầm trên tay một sản phẩm của Apple bạn sẽ không cảm nhận được mình đang sử dụng một chiếc máy tính nhàm chán với một dải các phím bấm chức năng được sắp xếp dàn trải mà là tương tác thực sự với chúng Từ thiết kế bên ngoài cho đến giao diện và các chức năng kèm theo đều gần như hoàn hảo Chính vì lý do này iPhone – chiếc điện thoại đầu tiên của Apple đã đạt được thành công rực rỡ trước các đối thủ, biến Apple từ một công ty sản xuất máy tính trong phút chốc trở thành công ty sản xuất điện thoại hàng đầu thế giới Chính Apple

đã mở ra một thời đại mới cho chiếc điện thoại, khiến các hãng điện thoại hàng đầu như Nokia phải lúng túng và xoay xở tìm hướng đi mới, đẩy Nokia từ một công ty sản xuất điện thoại hàng đầu thế giới đến bờ vực phá sản