GIỚI THIỆU TRIZ VÀ CÁC ÁP DỤNG VÀO TIN HỌC, ĐỜI SỐNG, ĐỀ XUẤT CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TIN HỌC VÀO KHOA HỌC SÁNG TẠO

Bài tiểu luận gồm các phần chính sau: + Giới thiệu tổng quan về TRIZ bao gồm giải thích chi tiết về các thủ thuật sáng tạo, ví + Sưu tập một số câu châm ngôn hay về sáng tạo và giải quyế

Đại Học Quốc Gia TP.HCM Trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin

BÀI THU HOẠCH MÔN PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Mục lục

Giới thiệu đề tài: 3

1 Giới thiệu lý thuyết giải các bài toán sáng chế (TRIZ) 3

1.1 Lịch sử hình thành và một số khái niệm cơ bản 3

1.2 Giới thiệu 40 nguyên tắc sáng tạo cơ bản: 7

2 Giới thiệu thuật toán đàn kiến và các nguyên lý sáng tạo đươc áp dụng trong thuật toán này 18

2.1 Thuật toán tối ưu đàn kiến (Ant Colony Optimization-ACO) 18

2.1.1 Giới thiệu thuật toán tối ưu đàn kiến (Ant Colony Optimization-ACO) 18

2.1.1.1 Hoàn cảnh ra đời và lịch sử phát triển của thuật toán ACO 18

2.1.1.2 Từ kiến tự nhiên đến kiến nhân tạo 19

2.1.1.3 Kiến tự nhiên 19

2.1.1.4 Đàn kiến nhân tạo 21

2.1.2 Thuật toán tối ưu đàn kiến ACO 23

2.1.2.1 Thuật toán Ant System (AS) 23

2.1.2.2 Thuật toán Max-Min Ant System (MMAS) 25

2.1.2.3 Thuật toán Ant Colony System (ACS) 26

2.1.3 Các ứng dụng của ACO 29

2.2 Tìm hiểu các nguyên tắc sáng tạo được áp dụng trong thuật toán đàn kiến 29

3 Nghiên cứu tình hình áp dụng công nghệ thông tin và khoa học máy tính trong việc xây dựng các phần mềm hỗ trợ sáng tạo tại Việt Nam và Trên Thế giới 30

3.1 Tình hình nghiên cứu để xây dựng các phần mềm hỗ trợ sáng tạo tại việt nam 30

3.2 Tình hình nghiên cứu xây dựng các phần mềm hỗ trợ sáng tạo trên thế giới 30

3.3 Nhận xét 34

4 Những câu ngạn ngữ hay về sáng tạo và giải quyết vấn đề 34

5 Áp dụng các thủ thuật sáng tạo trong cuộc sống, công việc và nghiên cứu 35

6 Đề xuất các hướng nghiên cứu ứng dụng tin học lai liên quan đến khoa học về sáng tạo 38

7 Kết luận và những điều trăn trở: 39

Giới thiệu đề tài:

Trong nền kinh tế tri thức hiện nay và tương lai, một trong những kỹ năng quan trọng bậcnhất đối với mọi người là kỹ năng giải quyết vấn đề một cách sáng tạo Hiện nay, khoahọc về sáng tạo đang ở thời kỳ đầu xây dựng và chưa có những định nghĩa, khái niệmchuẩn mực như các khoa học truyền thống như toán, lý… Và hiện nay trên thế giới có rấtnhiều phương pháp sáng tạo khác nhau, mỗi phương pháp có những ưu, nhược điểm nhấtđịnh Chúng ta có thể tùy theo hoàn cảnh, tình huống mà chọn phương pháp sáng tạo để

áp dụng cho phù hợp Trong bài tiểu luận này, em xin trình bầy chi tiết về lý thuyết giảicác bài toán sáng chế(TRIZ) cùng một số chủ đề liên quan

Bài tiểu luận gồm các phần chính sau:

+ Giới thiệu tổng quan về TRIZ bao gồm giải thích chi tiết về các thủ thuật sáng tạo, ví

+ Sưu tập một số câu châm ngôn hay về sáng tạo và giải quyết vấn đề

+ Giới thiệu một số ứng dụng của các nguyên tắc sáng tạo trong công việc, cuộc sống,học tập

+ Đế xuất một số hướng nghiên cứu mà em cho rằng các bạn sinh viên và học viên caohọc có thể nghiên cứu sâu thêm liên quan đến việc ứng dụng tin học vào khoa học sángtạo

1 Giới thiệu lý thuyết giải các bài toán sáng chế (TRIZ)

1.1 Lịch sử hình thành và một số khái niệm cơ bản

Lý thuyết giải các bài toán sáng chế(viết tắt theo tiếng Nga và chuyển sang ký tự latinh làTRIZ) là cách tiếp cận dựa trên các quy luật phát triển hệ thống nhằm xây dựng cơ chếđịnh hướng trong tư duy sáng tạo(nhằm khắc phục nhược điểm cơ bản nhất của phươngpháp thử và sai) Tác giả của TRIZ là ông Genrikh Saulovich Altshuller(1926-1998), nhàsáng chế, đồng thời là nhà văn viết chuyện khoa học viễn tưởng người Nga Ông xâydựng TRIZ từ những năm 1946 Ông cộng tác với Hiệp hội toàn liên bang của các nhàsáng chế và hợp lý hóa thành lập Phòng thí nghiệm nghiên cứu và áp dụng các phươngpháp sáng chế năm 1968 và Học viện công cộng về sáng tạo sáng chế năm 1971

Em xin giới thiệu một số khái niệm cơ bản đã được định nghĩa trong [3] tác giả PhanDũng.

Sáng tạo (creativity) là hoạt động tạo ra bất kỳ cái gì có đồng thời tính mới và tính ích

lợi

“Tính mới” là bất kỳ sự khác biệt nào của đối tượng cho trước so với đối tượng

tiền thân của nó (đối tượng cùng loại ra đời trước đó về mặt thời gian) Trong

trường hợp này, chúng ta nói rằng đối tượng cho trước có tính mới Để có được sự

sáng tạo, tính mới phải đem lại ích lợi (tạo ra giá trị thặng dư), không phải mới để

mà mới

“Tính ích lợi” đối với cộng đồng, xã hội do tính mới tạo ra có thể rất đa dạng

như tăng năng suất, hiệu quả; tiết kiệm năng lượng, nguyên vật liệu; giảm giá

thành; có thêm chức năng mới; sử dụng thuận tiện hơn; thân thiện hơn với môi

trường; tạo thêm được các xúc cảm, thẩm mỹ tốt… Ở đây, cần đặc biệt lưu ý: “tính

ích lợi” chỉ thể hiện ra khi đối tượng cho trước “làm việc” theo đúng chức năng và trongphạm vi áp dụng của nó

Vấn đề-bài toán(problem) là tình huống, ở đó người giải biết cách mục đích cần đạt

nhưng:

1) không biết cách đạt đến mục đích, hoặc

2) không biết cách tối ưu đạt đến mục đích trong một số cách đã biết.

Tư duy (suy nghĩ) sáng tạo (creative thinking) là quá trình suy nghĩ

đưa người giải:

1) từ không biết cách đạt đến mục đích đến biết cách đạt đến mục đích,

hoặc

2) từ không biết cách tối ưu đạt đến mục đích đến biết cách tối ưu đạt

đến mục đích trong một số cách đã biết

Ta có thể coi hai cách nói “Quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định” và

“Tư duy sáng tạo” là tương đương Bởi vì, dù người giải quyết vấn đề ở trường hợp

một hay trường hợp hai, đều phải tự mình suy nghĩ để đi từ“không biết cách” đến “biết cách”, nghĩa là quá trình suy nghĩ này tạo ra tính mới Tính mới đó đem lại ích lợi là đạt được mục đích của người giải đề ra Theo định nghĩa khái niệm sáng tạo, ở đây “có đồng thời tính mới và tính ích lợi”, vậy quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định

chính là tư duy sáng tạo

Đổi mới(Innovation) là quá trình thực hiện tạo ra cái mới sao cho hệ liên quan tiếp nhận

cái mới đó một cách đầy đủ, ổn định, và bền vững để hệ liên quan hoạt động tốt hơn.G.S Altshuller đã xây dựng TRIZ dựa trên khối lượng lớn các thông tin về sự phát triển,tri thức của nhiều bộ môn khoa học và kỹ thuật (xem hình 1)

Hình 1: Các nguồn thông tin và tri thức của TRIZ

Đến nay, có thể nói, TRIZ là lý thuyết lớn, mang tính lôgích cao với hệ thống công cụ thuộc loại hoàn chỉnh nhất trong lĩnh vực sáng tạo và đổi mới

TRIZ gồm:

-9 quy luật phát triển hệ thống sau:

1) Quy luật về tính đầy đủ các thành phần của hệ thống

2) Quy luật về tính thông suốt của hệ thống

3) Quy luật về tính tương hợp của hệ thống

4) Quy luật về tính lý tưởng của hệ thống

5) Quy luật về tính không đồng đều trong sự phát triển các phần của hệ thống

6) Quy luật về chuyển sự phát triển từ mức hệ sang mức hệ trên

7) Quy luật về chuyển sự phát triển hệ thống từ mức vĩ mô sang mức vi mô

8) Quy luật về tính điều khiển của hệ thống

9) Quy luật về chuyển sự phát triển từ nguyên lý này sang nguyên lý khác (hay còn gọi làquy luật chuyển sự phát triển từ đường cong hình chữ S này sang đường cong hình chữ S khác).

- 40 nguyên tắc sáng tạo cơ bản dùng để khắc phục các mâu thuẫn kỹ thuật

- 11 biến đổi mẫu dùng để khắc phục mâu thuẫn vật lý

- Hệ thống 76 chuẩn dùng để giải các bài toán sáng chế

- Chương tình giải các bài toán-ARIZ…

Người sử dụng còn có thể tiếp tục tổ hợp những thành phần này lại với nhau theo vô vàn cách để có được sụ đa dạng vô tận

Hình 2: Sơ đồ khối của TRIZ

Hiện nay, ở Việt Nam, tại Trung tâm Sáng tạo Khoa học–kỹ thuật (TSK), trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã có các khóa học về phương pháp luận sáng tạo và đổi mới lấy TRIZ làm trung tâm và mở rộng theo các hướng sau:

1) Về phía các nguồn kiến thức của TRIZ

2) Về phía các lĩnh vực không phải là kỹ thuật để thấy được phạm vi áp dụng rộng lớn của TRIZ

3) Về phía các phương pháp sáng tạo khác đang có hiện nay để người học có thể cảmnhận khả năng của TRIZ, nếu được phát triển tiếp, trở thành lý thuyết rộng hơn, cóthể bao quát những cái hiện có.

1.2 Giới thiệu 40 nguyên tắc sáng tạo cơ bản:

Định nghĩa:

Thủ thuật là thao tác tư duy đơn lẻ, chỉ ra hướng mà người giải cần suy nghĩ.

Vai trò của các thủ thuật trong phương pháp luận sáng tạo:

Các thủ thuật có vai trò trong phương pháp luận sáng tạo như vai trò của các chữ cáitrong ngôn ngữ, các nguyên tố hóa học trong hóa học,…, từ đó các thủ thuật tổ hợp lạivới nhau tạo nên những ý tưởng sáng tọa phức tạp hơn Thực tế cho thấy, người ta thườngdùng các tổ hợp của tác thủ thuật, nhiều hơn là dùng các thủ thuật đơn lẻ một cách độclập

Các công dụng của hệ thống các thủ thuật(và TRIZ nói chung):

1) Cung cấp hệ thống các cách xem xét sự vật

2) Tăng óc quan sát, tò mò sáng tạo

3) Phân tích, lý giải một cách logich những giải pháp sáng tạo đã có

4) Tăng tích nhanh nhạy của việc tiếp thu và đánh giá giá trị của thông tin

5) Thấy được sự tương tự, thống nhất giữa các hệ thống tưởng chừng rất khác xanhau

6) Khắc phục tính ỳ tâm lý

7) Giúp phát hiện các nguồn dự trữ có sãn trong hệ, đặc biệt là các nguồn dự trữ trờicho không mất tiền để sử dụng

8) Đưa ra và lựa chọn các cách tiếp cận thích hợp để giải bài toán

9) Giải quyết các mâu thuẫn có trong bài toán

10)Phát các ý tưởng cải tiến hệ thống cho trước

11)Dự báo khuynh hướng phát triển của hệ thống cho trước trong tương lai

12)Giúp phát hiện, đặt và lựa chọn bài toán cần giải

13)Dùng để luyện tập phát triển trí tưởng tượng sáng tạo

14)Dùng để cải tiến chính bản thân, xây dựng tác phong, suy nghĩ và làm việc mộtcách khoa học, sáng tạo

15)Góp phần xây dựng tư duy hệ thống-biện chứng

Phần sau đây, giới thiệu chi tiết văn bản các thủ thuật và một số áp dụng

40 NGUYÊN TẮC - THỦ THUẬT SÁNG TẠO

1 Nguyên tắc phân nhỏ

a) Chia đối tượng thành các phần độc lập

-Để di chuyển 100 cái ghế ra khỏi phòng, đòi hỏi phải khiêng từng cái

b) Làm đối tượng trở nên tháo lắp được

- Máy vi tính gồm có các thành phần như thùng máy, màn hình, ram, ổ cứng, ổ dvd cóthể tháo lắp được.

Khi máy tính bị sự cố, chỉ cần xác định bộ phận nào bị hư, và thay thế bộ phận đó, khôngcần phải thay toàn bộ máy tính

Hoặc nâng cấp máy tính, chỉ cần thay thế 1 số bộ phận

Đối với việc vận chuyển các máy tính lớn cũng dễ dàng hơn, bằng cách vận chuyển từng

bộ phận của máy tính, sau đó lắp ráp lại với nhau

- Chia một công việc lớn thành các công việc nhỏ hơn, mỗi công việc này tương ứng với

1 chương trình con, sau đó lắp ghép các chương trình con này lại thành chương trình lớngiải quyết công việc ban đầu (Lập trình)

c) Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng

- Miếng thịt bò được băm nhỏ ra, sẽ mềm hơn, ít dai hơn, thời gian chế biến ngắn hơn

2 Nguyên tắc “tách khỏi”

Tách phần gây “phiền phức” (tính chất “phiền phức”) hay ngược lại tách phần duy nhất

“cần thiết” (tính chất “cần thiết”) ra khỏi đối tượng

- Trên bàn có giáo khoa và truyện tranh Để tập trung cho việc học, người học tách truyệntranh (phiền phức) đi chỗ khác, hoặc tách sách giáo khoa (cần thiết) ra một nơi khác đểhọc

- Để tránh tiếng ồn bên ngoài, người học có thể tách tiếng ồn đi (phiền phức) bằng cáchđeo tai nghe headphone

- Khi học bài, người học phải biết tách các ý chính (cần thiết), có như vậy việc học bàimới nhớ lâu, dễ hiểu

- Vào mùa hè, thời tiết nóng bức sẽ cản trở công việc, do đó người ta tách nhiệt độ nóng(phiền phức) ra khỏi phòng bằng cách sử dụng quạt, máy điều hòa nhiệt độ, hoặc cách tốtnhất là trồng nhiều cây xanh

3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ

Thay đổi các phần của đối tượng, để đối tượng có thể hoạt động tốt hơn.- Bìa sách cầnđược làm dày hơn các trang sách để bảo vệ các trang sách

- Thân nhiệt người bình thường ở 37 độ, nếu thấp hoặc cao hơn nhiệt độ này là có vấn đề.

Do đó trên các cặp nhiệt độ, 37 độ được ghi bằng màu đỏ

Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạt động kế cận

- Loại búa có một đầu để đóng đinh, đầu kia dùng để nhổ đinh (đóng đinh và nhổ đinh là

- Bút thử điện đồng thời là tuốc nơ vít

- Xe lội nước vừa đi được trên bộ, vừa đi được dưới nước

- Đào tạo người học theo hướng phát triển toàn diện, vừa giỏi về kiến thức lẫn kĩ năng,phương pháp, có sức khỏe tốt, thông thạo nhiều ngoại ngữ, biết cách tự học

7 Nguyên tắc “chứa trong”

a) Một đối tượng được đặt bên trong đối tượng khác và bản thân nó lại chứa đối tượngthứ ba

b) Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác

- Loại ăngten, dùng cho các máy thu thanh, thu hình, khi cần có thể kéo dài hoặc thu ngắnlại nhờ những ống kim loại đặt bên trong nhau

- Vận chuyển vật liệu trong các đường ống

8 Nguyên tắc phản trọng lượng

Nếu đối tượng có nhược điểm, cần liên kết đối tượng với một đối tượng khác có ưu điểmnhằm bù trừ nhược điểm của nó

- Nhảy dù, hãm máy bay bằng dù

- Loại hàng hóa có bao bì, hình thức đẹp, nhằm bù trừ cho chất lượng hàng không cao

- Mỏ neo giữ tàu khỏi trôi

9 Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ

Nếu theo điều kiện bài toán cần thực hiện tác động nào đó, yêu cầu thực hiện phản tácđộng trước

- Loại đồ chơi phải lên dây cót trước

- Trước khi phẫu thuật phải gây tê, gây mê bệnh nhân

- Học và đào tạo trước khi làm việc

10 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ

Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần, đối với đối tượng

- Tem, biên lai đã tạo lỗ trước, khi cần xé ra dễ dàng, nhanh chóng

- Tem, nhãn bôi keo trước, khi dùng chỉ việc dán

- Thực phẩm làm sẵn, mua về có thể nấu ngay được

11) Nguyên tắc dự phòng

Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị trước các phương tiện báođộng, ứng cứu, an toàn

- Các phương tiện báo cháy, phòng cháy, chữa cháy

- Các loại chuông, đèn báo sự nguy hiểm

- Các biện pháp phòng bệnh

12) Nguyên tắc đẳng thế

Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng

- Tại các nhà ga, người ta làm sân ga bằng với chiều cao của sàn tàu, hành khách dễ dàng

ra vào các toa tàu

- Các bảng điện, bảng đồng hồ điều khiển, bảng thông báo đặt đúng với tầm nhìn

13) Nguyên tắc đảo ngược

Thay vì hành động như bình thường, hãy hành động ngược lại

- Chứng minh phản chứng trong toán học

- Trong kiểm tra trắc nghiệm, thay vì lựa chọn các đáp án đúng, hãy làm ngược lại bằngcách loại trừ các đáp án sai

- Trong việc tiếp thu kiến thức, người học sẽ thay cho câu hỏi Tại sao? bằng Tại saokhông? Ví dụ, quan sát giáo viên giải bài tập, người học sẽ đặt câu hỏi Tại sao thầy lạikhông giải bằng cách khác?

- Thay vì mua hàng người ta phải ra chợ hoặc cửa hàng, có cách phục vụ ngược lại làmang hàng đến bán tận nhà

14) Nguyên tắc cầu (tròn) hoá

a) Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong, mặt phẳng thành mặt cầu, kết cấuhình hộp thành kết cấu hình cầu

b) Chuyển từ cách tiếp cận thông thường (thẳng) sang cách tiếp cận khác (vòng).- Khithông báo những tin buồn, người nói thường không nói ngay (thẳng) vào vấn đề, mà cóthể nói theo cách khác (vòng) nhằm giảm nhẹ đi

- Có nhiều cách để giải 1 bài toán, 1 vấn đề

- Bàn hình chữ nhật, hình vuông chuyển thành hình ôvan, hình tròn

- Dây nối ống nghe với máy điện thoại bàn có dạng lò xo xoắn

- Để thành công trên con đường học vấn có nhiều cách: Tự nghiên cứu, Du học, Tham giacác hội thi

- Nhà văn thường ít khi viết trực tiếp (thẳng) mà thường viết theo cách gián tiếp (vòng)

để tăng tính bất ngờ và hấp dẫn độc giả

15) Nguyên tắc linh động

Chuyển đối tượng từ trạng thái không thay đổi trong suốt quá trình hoạt động sang thayđổi để phù hợp tốt nhất với từng giai đoạn khác nhau của quá trình đó

- Ô, dù có thể bung ra lúc trời mưa, và có thể xếp gọn dễ dàng khi trời không mưa

- Sau khi ăn kẹo (giai đoạn 1), còn lại giấy bọc kẹo có thể gây ô nhiễm môi trường (giaiđoạn 2) Người ta tạo ra kẹo có giấy bọc ăn được, từ đó hạn chế việc gây ô nhiễm môitrường

- Các loại bàn ghế có thể mở ra dễ dàng khi cần, và có thể thu gọn lại

- Khai báo biến tĩnh (bộ nhớ cố định) gặp nhiều hạn chế, do đó người ta nghĩ ra việc khaibáo biến động (bộ nhớ thay đổi) //Lập trình

16) Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”

Nếu như khó nhận được 100% hiệu quả cần thiết, nên nhận ít hơn hoặc nhiều hơn “mộtchút” Lúc đó bài toán có thể trở nên đơn giản và dễ giải hơn

- Phép tính làm tròn số, tính gần đúng trong toán học

- Phương pháp heuristic trong Tin học

- Trong ôn thi kiểm tra, thường người học không biết chính xác phần kiểm tra rơi vàonhững nội dung nào, do đó tốt nhất là ôn tập toàn bộ (tránh học tủ)

- Khi làm kiểm tra, câu nào không làm được thì không nên bỏ trống, mà nên chọn 1 đáp

án của câu đó

- Phương pháp vét cạn (nếu không biết chính xác cách giải thì duyệt toàn bộ, bài toán sẽđơn giản hơn nhiều), phương pháp heuristic (kết quả "tối ưu chính xác" tốn nhiều thờigian, nên nhận kết quả "gần tối ưu" chấp nhận được, khi đó thời gian sẽ nhanh hơn rấtnhiều)

17) Nguyên tắc chuyển sang chiều khác

Thay vì nhìn (sử dụng) đối tượng theo cách thông thường, hãy nhìn (sử dụng) đối tượng

từ những góc độ, "chiều" khác nhau có trong đối tượng và môi trường

- Các loại quần áo có thể mặc được cả 2 mặt, do đó không mất nhiều thời gian chọn lựa

- Nhà ở một tầng, 2 tầng, , nhiều tầng

- Chứng minh phản chứng là cách xem xét theo chiều ngược lại

- Hệ quy chiếu trong vật lý là một cách xem xét chiều dựa vào các đối tượng tham giatrong bài toán (bằng cách giả sử một đối tượng, một tính chất nào đó đứng yên)

18) Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học

a) Làm đối tượng dao động

b) Nếu đã có dao động, tăng tầng số dao động ( đến tầng số siêu âm)

c) Sử dụng tầng số cộng hưởng

d) Thay vì dùng các bộ rung cơ học, dùng các bộ rung áp điện

e) Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ

Dao động hiểu theo nghĩa: Đối tượng có thể dễ dàng thay đổi xung quanh trạng thái cânbằng của mình Những đối tượng có khả năng đó thường có sức sống cao, dễ thích nghivới môi trường

- Xích đu dành cho trẻ em

- Con lật đật có khả năng dao động

- Con lắc đồng hồ

19) Nguyên tắc tác động theo chu kỳ

a) Chuyển tác động liên tục thành tác động theo chu kỳ (xung)

b) Nếu đã có tác động theo chu kỳ, hãy thay đổi chu kỳ

c) Sử dụng các khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác

Khi tác động liên tục gặp vấn đề khó khăn, người ta sẽ giải quyết chúng bằng cáchchuyển sang tác động theo chu kỳ (ngắt quãng, rời rạc)

- Đèn xi-nhan quẹo phải (trái), đèn trên các xe cứu thương có dạng nhấp nháy để báo hiệucho các xe khác.

- Thay vì học bài liên tục từ sáng đến tối sẽ gây mệt mỏi, hiệu quả không cao, nên chiathành các khoảng thời gian (45 phút đến 1 tiếng), kết hợp với thời gian nghỉ ngơi hợp lý(10 phút)

- Khi thuyết trình, đọc liên tục sẽ gây mệt mỏi cho người đọc lẫn người nghe Do đó cầnphải biết lên giọng, xuống giọng một cách hợp lý, có thời gian dừng khi chuyển từ ý nàysang ý khác

20) Nguyên tắc liên tục tác động có ích

a) Thực hiện công việc một cách liên tục

b) Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay

Nguyên tắc này đòi hỏi các tác động có ích phải xảy ra liên tục (không có thời gian chết)

và tính có ích của các tác động phải càng ngày, càng tăng

- Trong khoảng thời gian nghỉ ngơi giữa các giờ học, học sinh nên đi bộ hoặc tập thể dục,vận động nhẹ nhàng nhằm thư giãn đầu óc, tăng cường sức khỏe

- Tàu đánh cá kết hợp với chế biến, đóng hộp trên đường về

- Khi giải quyết một vấn đề, không nên chỉ ngồi yên suy nghĩ, mà nên vẽ hình ra

21 Nguyên tắc “vượt nhanh”

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

b) Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết

- Trong khi làm bài thi, câu nào cảm thấy làm chưa ra thì nên chuyển sang câu khác Khinào có thời gian thì quay lại giải các câu này

- Trong những tình huống nguy cấp đòi hỏi phải xử lý nhanh

- Ghế ngồi phi công bật ra khỏi buồng lái rất nhanh khi máy bay bị cháy, có nguy cơ nổ

22 Nguyên tắc biến hại thành lợi

a) Sử dụng những tác nhân có hại (thí dụ tác động có hại của môi trường) để thu đượchiệu ứng có lợi

b) Khắc phục tác nhân có hại bằng cách kết hợp nó với tác nhân có hại khác.

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

- Học sinh nghèo hiếu học đã biến hoàn cảnh không thuận lợi thành động lực học tập

- Sau mỗi lần thất bại, nếu biết rút kinh nghiệm, thành công sẽ rực rỡ

- Tiêm vắc xin (vi trùng yếu) vào cơ thể để tạo miễn dịch

- Thất bại là mẹ thành công

23 Nguyên tắc quan hệ phản hồi a) Thiết lập quan hệ phản hồi

b) Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi (hoàn thiện) nó

Phản hồi hiểu theo nghĩa: đối tượng (chức năng) A tác động lên đối tượng (chức năng) B,sau đó đối tượng (chức năng) B cũng có tác động ngược trở lại đối tượng (chức năng) A.-Học sinh chơi game nhằm mục đích thư giãn đầu óc (quan hệ thuận), tuy nhiên sau đóhọc sinh lại cảm thấy căng thẳng đầu óc hơn, suy nghĩ chậm chạp hơn, điều này đã tácđộng ngược trở lại (quan hệ nghịch) việc chơi game, yêu cầu học sinh phải giảm thời gianchơi game lại

- Học sinh nỗ lực học tập để đạt được thành tích cao (quan hệ thuận), sau một thời giankết quả học kì của học sinh đó đạt loại GIỎI, kết quả này đã tác động ngược trở lại (quan

hệ nghịch) sự nỗ lực học tập của học sinh, giúp học sinh tự tin hơn và không ngừng phấnđấu trong học tập

24 Nguyên tắc sử dụng trung gian

Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp

25 Nguyên tắc tự phục vụ

a) đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa

b) Sử dụng phế liệu, chất thải, năng lượng dư

26 Nguyên tắc sao chép (copy)

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

vỡ, sử dụng bản sao

b) Thay thế đối tượng hoặc hệ các đối tượng bằng bản sao quang học (ảnh, hình vẽ) vớicác tỷ lệ cần thiết

c) Nếu không thể sử dụng bản sao quang học ở vùng biểu kiến (vùng ánh sáng nhìn thấyđược bằng mắt thường), chuyển sang sử dụng bản sao hồng ngoại hoặc tử ngoại.

27 Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”

Thay thế đối tượng đắt tiền bằng bộ các đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn (thí dụ như

về tuổi thọ)

28 Thay thế sơ đồ cơ học

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

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

c) Chuyển các trường đứng yên sang chuyển động, các trường cố định sang thay đổi theothời gian, các trường đồng nhất sang có cấu trúc nhất định

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

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

31 Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ

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

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

32 Nguyên tắc thay đổi màu sắc

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

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

c) Để có thể quan sát được những đối tượng hoặc những quá trình, sử dụng các chất phụgia màu, hùynh quang

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

e) 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 vật liệu chế tạo đối tượng cho trước

34 Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần

a) Phần đối tượng đã hoàn thành nhiệm vụ hoặc trở nên không càn thiết phải tự phân hủy(hoà tan, bay hơi ) hoặc phải biến dạng

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

35 Thay đổi các thông số hoá lý của đối tượng

a) Thay đổi trạng thái đối tượng

b) Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc

c) Thay đổi độ dẻo

d) Thay đổi nhiệt độ, thể tích

36 Sử dụng chuyển pha

Sử dụng các hiện tượng nảy sinh trong quá trình chuyển pha như : thay đổi thể tích, toảhay hấp thu nhiệt lượng

37 Sử dụng sự nở nhiệt

a) Sử dụng sự nở (hay co) nhiệt của các vật liệu

b) Nếu đã dùng sự nở nhiệt, sử dụng vài vật liệu có các hệ số nở nhiệt khác nhau

38 Sử dụng các chất oxy hoá mạnh

a) Thay không khí thường bằng không khí giàu oxy

b) Thay không khí giàu oxy bằng chính oxy

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

d) Thay oxy giàu ozon (hoặc oxy bị ion hoá) bằng chính ozon

39 Thay đổi độ trơ

a) Thay môi trường thông thường bằng môi trường trung hoà

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

c) Thực hiện quá trình trong chân không

2.1 Thuật toán tối ưu đàn kiến (Ant Colony Optimization-ACO)

2.1.1 Giới thiệu thuật toán tối ưu đàn kiến (Ant Colony Optimization-ACO)

2.1.1.1Hoàn cảnh ra đời và lịch sử phát triển của thuật toán ACO

Tối ưu hóa đàn kiến(Ant Colony Optimization – ACO) là cách tiếp cận heuristic tương đối mới được đề xuất bởi Dorigo vào năm 1991 mô phỏng hành vitìm đường đi từ tổ tới nguồn thức ăn và ngược lại của con kiến trong tự nhiên đểgiải gần đúng các bài toán tối ưu tổ hợp NP-khó

meta-Trên đường đi của mình các con kiến để lại một vết hóa chất được gọi là vết mùi(pheromone trail), đặc điểm sinh hóa học của vết mùi này là có khẳ năng ứ đọng,bay hơi và là phương tiện giao tiếp báo cho các con kiến khác thông tin về đường đi

đó một các gián tiếp Các con kiến sẽ lựa chọn đường đi nào tồn đọng lượng mùihay có cường độ vệt mùi lớn nhất tại thời điểm lựa chọn để đi, nhờ cách giao tiếpmang tính gián tiếp và cộng đồng này mà đàn kiến trong tự nhiên tìm được đường đingắn nhất trong quá trình tìm thức ăn mang về tổ và ngược lại

Theo ý tưởng này, các thuật toán ACO sử dụng thông tin heuristic kết hợp thông tinhọc tang cường qua các vết mùi của các con kiến nhân tạo (artificial ant) để giải cácbài toán tối ưu tổ hợp NP-khó bằng cách đưa về bài toán tìm đường đi tối ưu trên đồthị cấu trúc tương ứng được xây dựng từ các đặc điểm của từng bài toán cụ thể.Thuật toán ACO đầu tiên là hệ kiến (Ant System-AS) giải bài toán Người bán hàng(Travelling Salesman Problem – TSP), đến nay các thuật toán ACO đã áp dụng một

cách phong phú để giải nhiều bài toán tối ưu tổ hợp khác nhau và hiệu quả nổi trộicủa nó đã được chứng tỏ bằng thực nghiệm.

Khi tìm đường đi, đàn kiến trao đổi thông tin gián tiếp và hoạt động theophương thức tự tổ chức Mạc dù đơn giản nhưng phương thức này giúp cho đàn kiến

có thể thực hiện được những công việc phức tạp vượt xa khẳ năng của từng con kiến,đặc biệt là khả năng tìm đường đi ngắn nhất từ tổ đến nguồn thức ăn mặc dù chúngkhông có khẳ năng đo độ dài đường đi Trước hết ta xam cách đàn kiến tìm đường đinhư thế nào mà có thể giải quyết được các vấn đề tối ưu hóa

Trên đường đi, mỗi con kiến để lại một chất hóa học gọi là vết mùi(pheromone) dùng đểđánh dấu đường đi Bằng cách cảm nhận vết mùi, kiến có thể lần theo đường đi đếnnguồn thức ăn được các con kiến khác khám phá theo phương thức chọn ngẫu nhiên cóđịnh hướng theo nồng độ vết mùi Kiến chị ảnh hưởng vết mùi của các con kiến khácchính là ý tưởng thiết kế thuật toán ACO

Thí nghiệm trên cây cầu đôi.

Có nhiều thực nghiệm nghiên cứu về hành vi để lại vết mùi và đi theo vết mùi của loàikiến Thực nghiệm, được thiết kế bởi Deneubourg và các đồng nghiệp, dùng một chiếccầu đôi nối từ tổ kiến tới nguồn thức ăn, như minh họa trong Hình 3

Họ đã thực nghiệm với tỉ lệ độ dài đường ll/ls giữa hai nhánh khác nhau của chiếc cầu đôi,trong đó ll là độ dài của nhánh dài còn ls là độ dài của nhánh ngắn

Trong thực nghiệm thứ nhất, chiếu cầu đôi có hai nhánh bằng nhau(r=1, hình Hình 3.a).Ban đầu, kiến lựa chọn đường đi một cách tự do từ tổ đến nguồn thức ăn, cả hai nhánhđều có kiến đi, nhưng sau một thời gian các con kiến này tập trung đi theo cùng mộtnhánh Kết quả có thể được giải thích như sau: ban đầu không có vết mùi nào trên cả hainhánh, do đó kiến lựa chọn nhánh bất kỳ với xác suất như nhau Một các ngẫu nhiên, sẽ

có một nhánh có số lượng kiến lựa chọn nhiều hơn nhánh kia Do kiến để lại vết mùitrong quá trình di chuyển, nhánh có nhiều kiến lựa chọn sẽ có nồng độ mùi lớn hơn nồng

đọ mùi của nhánh còn lại Nồng đọ mùi trên cạnh lớn sẽ ngày càng lớn hơn vì ngày càng

có nhiều kiến lựa chọn Cuối cùng, hầu như tất cả các kiến sẽ tập trung trên cùng mộtnhánh Thực nghiệm này cho thấy là sự tương tác cục bộ giữa các con kiến với thông tingián tiếp là vết mùi để lại cho phép điều chỉnh hoạt động vĩ mô của đàn kiến

Hình 3: Thực nghiệm cây cầu đôi

(a): Hai nhánh có độ dài bằng nhau (b): hai nhánh có độ dài khác nhau

Thực nghiệm thứ hai(xem hình Hình 3.b), độ dài của nhánh dài gấp đôi độ dài nhánhngắn(tỉ lệ r=2) Trong trường hợp này, sau một thời gian tất cả các con kiến đều chọnđoạn đường đi ngắn hơn Cũng như trong thực nghiệm thứ nhất, ban đầu đàn kiến lựachọn hai nhánh đi như nhau, một nửa số kiến đi theo nhánh ngãn và một nửa đi theonhánh dài(mặc dù trên thực tế, do tính ngẫu nhiên có thể một nhánh nào đó được nhiềukiến lựa chọn hơn nhánh kia) Nhưng thực nghiệm này có điểm khác biệt quan trong vớithực nghiệm thứ nhất: Những kiến lựa chọn đi theo nhánh ngắn sẽ nhanh chóng quay trởlại tổ và khi phải lựa chọn giữa nhánh ngắn và nhánh dài, kiến sẽ thấy nồng độ mùi trênnhánh ngắn cao hơn nồng độ mùi trên nhánh dài, do đó sẽ ưu tiên lựa chọn đi theo nhánhngắn hơn Tuy nhiên trong thời gian đầu không phải tất cả các kiến đều đi theo nhánhngắn hơn Phải mất một khoảng thời gian tiếp theo nữa bầy kiến mới lựa chọn đi theonhánh ngắn Điều này minh chứng bầy kiến đã sử dụng phương thức thăm dò, tìm đườngmới