Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh KHMT K22 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI THU HOẠCH PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC[.]
Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI THU HOẠCH: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Giảng viên hướng dẫn: GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm Thực hiện: Lê Thị Mộng Thanh Lớp: Khoa học máy tính TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2012 Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 MỞ ĐẦU Nghiên cứu khoa học (NCKH) hoạt động then chốt hàng đầu ngành khoa học Kết từ NCKH phát kiến thức, chất vật, phát triển nhận thức khoa học giới, sáng tạo phương pháp phương tiện kỹ thuật có giá trị cao Cùng với nghiên cứu khoa học đại, người ý đến phương pháp nhận thức khoa học, coi nhân tố quan trọng để phát triển khoa học Trong phạm vi thu hoạch này, em xin trình bày số vấn đề phương pháp nghiên cứu khoa học nói chung, đặc biệt phương pháp nghiên cứu ngành tin học Qua em xin gửi lời cảm ơn đến Giáo sư, Tiến sĩ khoa học Hồng Văn Kiếm tận tình truyền đạt kiến thức tảng cho chúng em môn “Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học” Nội dung bao gồm: Phần I: Các nguyên tắc sáng tạo Phần II: Ứng dụng nguyên tắc sáng tạo Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 MỤC LỤC PHẦN I : CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO CƠ BẢN Phân nhỏ Tách khỏi Phẩm chất cục Bất đối xứng 5 Kết hợp Vạn Năng Chứa Phản trọng lượng Gây ứng suất sơ 10 Thực trước sơ 11 Đề phòng 12 Đẳng 10 13 Đảo ngược 10 14 Cầu trịn hóa 10 15 Linh động 11 16 Giải (tác động ) "( thiếu) (thừa) 12 17 Chuyển sang chiều khác 12 18 Rung động học 13 19 Tác động theo chu kỳ 13 20 Liên tục tác động có ích 13 21 Vượt nhanh 13 22 Biến hại thành lợi 13 23 Phản hồi 14 24 Sử dụng trung gian 15 25 Tự phục vụ 15 26 Sao chép 16 27 Rẻ thay cho đắt 17 28 Thay hệ học 17 29 Sử dụng kết cấu khí lỏng 18 30 Sử dụng vỏ dẻo màng mỏng 18 31 Dùng vật liệu nhiều lỗ 19 32 Đổi màu 19 33 Tính đồng 20 34 Phân hủy tái sinh phần 21 35 Thay đổi thông số hóa lý đối tượng 21 36 Chuyển pha 21 37 Sử dụng nở nhiệt 22 38 Sử dụng chất xi hóa mạnh 22 39 Mơi trường khí trơ 22 40 Vật liệu composite 22 PHẦN II: ỨNG DỤNG CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO 24 Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 PHẦN I : CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO CƠ BẢN Phân nhỏ a Chia vật thể thành phần độc lập b Tạo vật thể lắp ghép c Tăng mức độ phân chia vật thể VD : - Đồ gỗ lắp ghép, mơ đun máy tính, thước gấp - Khay đá chia thành ô cho dễ lấy, dễ chia có nhiều người uống lúc - Lẩu ngăn: Một ngăn cho người ăn cay Một ngăn cho người khơng ăn cay Tách khỏi a Trích (bỏ tách) phần tính chất “ nhiễu loạn” khỏi vật thể b Trích phần tính chất cần thiết Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 VD: Để đuổi chim khỏi sân bay, sử dụng băng ghi âm tiếng chim sợ hãi (âm tách khỏi chim) tách buổi trình diễn âm nhạc ( phòng để lúc nghe lại) cách thu âm vào đĩa CD Phẩm chất cục a Chuyển cấu trúc (của vật thể môi trường/tác động bên ngồi) từ đồng sang khơng đồng b Những phận khác thực chức khác c Đặt phận vật thể điều kiện hoạt động tối ưu VD : - Để tránh bụi từ mỏ than mau nước có dạng hình nón dùng cho phận máy khoan máy ủi Màn mau tránh bụi tốt lại làm cản trở việc quan sát Giải pháp dùng lớp thưa xung quanh nón mau - Bút chì tẩy bút - Chỉ bảo vệ khu vực nhạy cảm thể chơi game mạo hiểm Bất đối xứng a Thay hình đối xứng thành hình khơng đối xứng b Nếu vật thể bất đối xứng tăng độ bất đối xứng VD : - Làm mặt lốp xe khỏe mặt để chịu tác động lề đường - Khi tháo cát ướt phễu đối xứng, cát tạo vòm lỗ, gây dòng chảy bất thường Một phễu bất đối xứng loại trừ hiệu ứng tạo vịm - Vơ lăng điều khiển tơ vị trí khơng đối xứng so với ô tô Kết hợp a Kết hợp không gian vật thể đồng vật thể dành cho thao tác kề b Kết hợp thời gian thao tác đồng kề Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 VD : - Yếu tố hoạt động máy xúc quay có vòi đặc biệt để làm tan làm mềm đất đơng cứng - Búa có đầu nhổ đinh ,một đầu đóng đinh Vạn Năng Vật thể hoạt động đa chức loại bỏ số vật thể khác VD : - Ghế sofa có chức giường - Ghế xe tải nhỏ điều chỉnh thành chỗ ngồi, chỗ ngủ để hàng hóa thủy phi cơ(vừa bay được, vừa mặt nước được) - Chiếc vỏ bảo vệ "smart cover" cho iPad ,làm rất nhiều việc vừa bảo vệ hình, vừa làm giá đỡ Thủ thuật phân nhỏ cấu tạo smart cover tạo điều kiện cho đa toàn vỏ Hay thuật phân nhỏ phục vụ cho thuật vạn - Đơi đũa làm nhiều việc : gắp, cơm, dùng để nếm gia vị nồi canh, sẻ thịt, Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 Chứa a Để vật thể lòng vật thể khác, vật thể khác lại để lòng vật thể thứ ba b Chuyển vật thể thông qua khoảng trống vật thể khác VD : - Ăng ten thu ngắn lại - Ghế chất chồng lên để cất - Bút chì với mẩu chì dự trữ để bên - Cửa hàng cửa hàng Phản trọng lượng a Bù trừ trọng lượng vật thể cách nối với vật thể khác mà có lực đẩy Khi ăn ngấy bánh chưng ăn kèm với rau sống giảm độ ngấy bánh chưng Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 b Bù trừ trọng lượng vật thể tương tác với mơi trường cung cấp khí thủy động lực VD : - Thiết bị nâng thân tàu - Cánh sau xe ô tô đua tăng áp suất từ tơ lên mặt đất Gây ứng suất sơ a Thực phản hoạt động trước tiên b Nếu vật thể chịu áp lực cung cấp cung cấp phản áp lực trước VD : - Gia cố cột móng - Gia cố trục tạo thành từ vài ống trước tiên vặn theo số góc đặc biệt - Loại đồng hồ phải lên dây cót chạy 10 Thực trước sơ a Trước tiên thực tất phần hoạt động Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 b Sắp xếp vật thể cho chúng vào hoạt động khoảng thời gian hợp lí từ vị trí thích hợp VD: - Chiếc khay đá phân nhỏ trước để người dùng không cần phải dùng búa, hay dao đập đá - Lưỡi dao tiện ích tạo với đường rãnh cho phép phần cùn lưỡi dao bẻ đi, để lại phần sắc - Xi măng cao su hình chai khó xếp chặt đồng Thay vào đổ thành hình băng - Loại sổ lị xo có tạo lỗ trước để xé dễ dàng 11 Đề phịng Bù trừ cho tính khơng tin cậy vật thể biện pháp trả đũa trước tiên VD : - Hàng hóa bố trí để ngăn cản việc ăn cắp đồ - Các bình cứu hỏa ln có nhà chung cư để phòng cháy Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 12 Đẳng Thay đổi điều kiện làm việc cho nâng lên hạ xuống VD : - Dầu động ô tô công nhân thay hố gầm để tránh sử dụng dụng cụ nâng bốc đắt tiền - Va li du lịch có bánh xe để di chuyển dễ dàng đồ đạc nhiều 13 Đảo ngược a Thay cho hành động điều khiển chi tiết kĩ thuật toán, áp dụng hành động ngược lại b Làm cho phần chuyển động vật thể hoặt mơi trường bên ngồi vật thể trở nên bất động phần bất động trở thành chuyển động c Lật úp vật thể VD : Khi mài vật thể di chuyển vật mài khơng di chuyển bàn chải bàn chải đỡ bị mòn 14 Cầu trịn hóa 10 Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 mơ hình Biogas biến biogas thành điện 26 Sao chép a Dùng đơn giản rẻ tiền thay cho vật thể phức tạp, đắt tiền, dễ vỡ hay bất tiện b Thay vật thể hình ảnh nó, dùng thước để tăng giảm kích thước c Nếu quang học dùng, thay chúng hồng ngoại tử ngoại VD : Chiều cao chiều dài vật thể xác định cách đo bóng chúng 16 Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 Google earth 27 Rẻ thay cho đắt Thay vật thể đắt tiền nhiều vật thể rẻ tiền có ưu điểm (ví dụ tuổi thọ đi) VD : Giấy vệ sinh dùng lần 28 Thay hệ học a Thay hệ học hệ quang, âm khứu giác (mùi) b Dùng điện, từ, điện từ trường để tương tác với vật thể c Thay trường Trường tĩnh trường động Trường cố định trường thay đổi theo thời gian Trường ngẫu nhiên trường cấu trúc Dùng trường kết hợp với hạt sắt từ VD : Để tăng liên kết lớp sơn kim loại vật liệu dẻo nóng, q trình thực bên trường điện từ, trường tạo lực tác động lên kim loại 17 Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 29 Sử dụng kết cấu khí lỏng Thay phần cứng rắn vật thể khí chất lỏng Các phần dùng khơng khí nước để phồng lên, dùng đệm hay đệm thủy tĩnh VD : - Để tăng cặn hóa cơng nghiệp, ống hình xốy ốc với vịi dùng Khi luồng khơng khí qua vịi, ống tạo tường kiểu khí, làm giảm vật cản - Để vận chuyển đồ dễ vỡ người ta dùng phong bì bọt khí vật liệu bọt 30 Sử dụng vỏ dẻo màng mỏng a Thay cấu trúc truyền thống cấu trúc làm từ màng linh động màng mỏng b Cô lập vật thể khỏi môi trường xung quanh cách sử dụng màng linh động màng mỏng 18 Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 VD : - Để tránh nước bốc bay khỏi cây, người ta tưới lớp nhựa tổng hợp Sau thời gian lớp nhựa cứng lại phát triển tốt màng nhựa cho phép xi lưu thông qua tôt nước - Bạt nilong dùng để bảo vệ mạ 31 Dùng vật liệu nhiều lỗ a Dùng vật thể xốp yếu tố xốp (chèn, phủ, …) b Nếu vật thể xốp làm đầy lỗ chân lơng trước vài chất liệu VD : để tránh bơm chất lỏng làm nguội vào máy số phận máy nhét đầy vật liệu xốp thấm hết chất lỏng Hơi làm nguội máy làm việc làm cho máy nguội đồng thời hạn ngắn 32 Đổi màu a Đổi màu vật thể thứ quanh b Đổi độ suốt vật thể q trình mà khó có quan sát c Dùng bổ sung màu để quan sát vật thể q trình khó quan sát d Nếu dùng bổ sung màu dùng yếu tố khác để theo dõi VD : - Một miếng gạc suốt cho phép theo dõi vết thương mà không cần tháo 19 Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 - Màn chắn nước để bảo vệ công nhân máy cán thép khỏi bị bỏng cung khơng cản trở việc quan sát thép nóng chảy Người ta làm cho nước có màu để tạo hiệu ứng lọc (để giảm bớp cường độ ánh sáng) giữ tính suốt nước Màu sắc đa dạng phục vụ phong phú sở thích 33 Tính đồng Làm vật thể tương tác với vật thể loại vật liệu vật liệu gần với vật thể VD : bề mặt máng chuyển vật thể cứng làm loại vật liệu với vật thể chạy cho phép phục hồi liên tục bề mặt máng 20 Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 34 Phân hủy tái sinh phần a Một yếu tố vật thể sau hoàn thành chức trở nên vơ dụng loại bỏ thay đổi (vứt bỏ, phân hủy, làm bay hơi, …) b Loại bỏ phần vật thể khơng cịn tác dụng VD : - Ca tút viên đạn lấy sau súng bắn - Phần thân tên lửa tách sau làm hết chức 35 Thay đổi thơng số hóa lý đối tượng Thay đổi trạng thái kết tập, phân bố mật độ, độ linh động, nhiệt độ vật thể VD : - Trong hệ có vật liệu dễ vỡ, bề mặt vẵn xốy trơn ốc tạo thành từ vật liệu dẻo với hai lị xo xốy ốc Để điều khiển trình, bước đinh ốc thay đổi từ xa - Để dễ rèn sắt, người ta phải nung nóng sắt lên mềm 36 Chuyển pha Ứng dụng hiệu ứng trình chuyển pha vật liệu Ví dụ thay đổi thể tích, bậc tự hay hấp thụ nhiệt VD : - Ứng dụng tủ lạnh để hạ nhiệt độ xuống thấp 21 Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 - Mùa hè người ta hay cho đá vào nước để giải khát Đây ứng dụng chuyển pha 37 Sử dụng nở nhiệt a Dùng vậtt liệu co giãn theo nhiệt độ b Sử dụng vật liệu khác với hệ số giãn nở nhiệt khác VD : Để điều khiển đóng mở cửa sổ nhà kính, gồm hai kim loại nối với cửa sổ Khi nhiệt độ thay đổi làm cho cong lên cong xuống làm cho cửa sổ đóng mở 38 Sử dụng chất xi hóa mạnh a Thay khơng khí thường mơi trường nhiều khơng khí b Thay mơi trường giàu khơng khí ô xi c Xử lí vật thể môi trường giàu khơng khí xi phóng xạ ion hóa d Sử dụng xi ion hóa VD : Để thu nhiều nhiệt từ lửa, ô xi cung cấp thay cho khơng khí thường 39 Mơi trường khí trơ a Thay mơi trường thường mơi trường khí trơ b Thực q trình chân không VD : Để tránh khỏi bắt lửa kho hàng, người ta dùng khí trơ vận chuyển tới khu tập kết 40 Vật liệu composite Thay vật liệu đồng vật liệu composite VD : - Cánh máy bay làm vật liệu composite cho khỏe nhẹ 22 Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 - Cano chế tạo từ vật liệu composit 23 Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 PHẦN II: ỨNG DỤNG CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO Lịch sử điện thoại trình phát triển lâu dài với nhiều cột mốc đáng ghi nhớ ghi dấu “lột xác” ngoạn mục thứ vật dụng thiết yếu với tính ngày hồn thiện Mỗi phát triển điện thoại trình ứng dụng nguyên tắc sáng tạo Sự đời điện thoại đầu tiên: Vào thời giờ, thực bước tiến công nghệ đột phá, kết nỗ lực nghiên cứu tìm tịi phương thức liên lạc thay cho loại máy điện báo thô sơ thường sử dụng trước Giai đoạn đầu điện thoại: 24 Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 Những điện thoại thời kỳ đầu để dành cho người giàu có sử dụng thấy có thiết kế đa dạng mà hầu hết kiểu cách cầu kì với nét đặc trưng có đầu: ống nói ống nghe Bốt điện thoại đời: Chiếc bốt điện thoại đời xem xu hướng tương lai mà chúng giúp bạn gọi cho đường Điện thoại xe: 25 Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 Theo nguyên lý chứa nguyên lý kết hợp, hệ điện thoại tích hợp xe để phục vụ tốt nhu cầu người Khi mẫu điện thoại tiến gần tới “mốc” di động, chúng dần trở nên nhỏ gọn để gắn vào xe thực trở nên tiện ích nhiều với người sử dụng Có thể bây giờ, nhìn lại điện thoại “tích hợp” xe thứ cơng nghệ thô sơ, lạc hậu vô vào thời kì đó, thực cách mạng công nghệ Điện thoại di động: 26 Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 Để phát triển hơn, dựa theo nguyên tắc tách khỏi đối tượng, điện thoại lúc thật gọi “di động” tách khỏi kết nối dây, phần không cần thiết Chiếc điện thoại cho “di động” với tên gọi “Carry phone” đánh dấu bước tiến gần đến mẫu điện thoại di động nguyên Tuy nhiên, việc sử dụng vơ bất tiện người ta phải vác “kè kè” bên hộp máy to sụ nặng tới 4,5 kg Giá thành lại cao nên khơng phổ biến rộng rãi phiên nhỏ gọn tung thị trường Điện thoại cầm tay: 27 Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 Với nhược điểm cồng kềnh hệ điện thoại di động trên, dựa theo nguyên lý chứa trong, hệ điện thoại cầm tay đời Lúc này, “phần nghe” “phần máy” tích hợp thiết bị nhỏ gọn nhiều Năm 1973, mẫu điện thoại cầm tay Motorola Dyna Tac nhà phát minh Martin Cooper hãng sáng chế “trình làng” thực làm công chúng kinh ngạc đầy sửng sốt Tuy nhiên, chúng đơn trình diễn công nghệ chưa thể dùng để thay hồn tồn cho điện thoại cố định Hình dáng ban đầu chúng trông giống “cục gạch” nặng nề với hình dáng thơ kệch vơ bất tiện mang theo Điện thoại Video: Đây sản phẩm việc áp dụng nguyên tắc kết hợp Điện thoại video cho phép người nghe nhìn thấy đàm thoại xem viễn cảnh chắn phải có tương lai phương tiện giao tiếp Các nhà nghiên cứu “trăn trở” loay hoay tìm đủ cách để phát triển từ năm 1960 thất bại tung thị trường Ngun nhân có nhiều: giá thành cao, chất lượng hình ảnh truyền hay đơn nhiều người không thích phải lo lắng cho vẻ ngồi họ nói chuyện điện thoại Thêm nữa, kết hợp đa tính mạng internet gần làm thay đổi định hướng phát triển ngành truyền thông công nghệ VoIP (gọi điện thoại qua internet) với hỗ trợ webcam thực đem lại nhiều tiện ích, phù hợp với xã hội tính kết nối cao nhiều 28 Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 Dịng điện thoại thơng minh Smart Phone: Chiếc điện thoại Iphone Apple thực sự sáng tạo đột phá kiểu dáng với nét đặc trưng hình cảm ứng siêu nhạy giúp người sử dụng thao tác dễ dàng việc “lướt” nhẹ ngón tay Nhưng thực đóng góp Apple với cơng nghệ hình cảm ứng phải ghi nhận từ năm 1983 với mẫu điện thoại để bàn cảm ứng Ciara, tiền đề cho bước tiến lớn ngành công nghệ thông tin Chúng ta khơng thể dự đốn điện thoại tương lai thay đổi mà tiến khoa học kĩ thuật không ngừng đổi phát triển Có thể mỏng dẹt hay suốt có chế tạo hình dạng cấy trực tiếp vào thể 29 Phương pháp nghiên cứu khoa học Lê Thị Mộng Thanh-KHMT K22 Tài liệu tham khảo Bài giảng môn học “Phương pháp nhiên cứu khoa học tin học” Giảng viên : GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm Chương trình đào tạo thac sĩ CNTT qua mạng Trung tâm phát triển CNTT ĐH Quốc gia TP.HCM - 2005 Giải tốn máy tính ?( tập 1, 2, 3) GS TSKH Hoàng Kiếm Nhà xuất giáo dục – 2003 Phương pháp luận sáng tạo khoa học – kỹ thuật Phan Dũng Trung tâm sáng tạo khoa học – kỹ thuật Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TP.HCM – 2002 Tham khảo số trang web: http://www.triz-journal.com/archives/2007/03/04/ http://www.vi.wikipedia.org/wiki/Gia_cong_phan_mem http://www.trizvietnam.com; www.cafesangtao.com http://www.pcworld.com.vn ; www.hca.org.vn 30