Tiểu luận môn phương pháp nghiên cứu khoa học ỨNG DỤNG NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO VÀO SỰ PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH ĐIỆN TOÁN

Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN Tiểu luận mơn Phương pháp nghiên cứu khoa học Đề tài: ỨNG DỤNG NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO VÀO SỰ PHÁT TRIỂN MƠ HÌNH ĐIỆN TỐN GVHD: GS.TSKH Hoàng Kiếm HVTH: Lê Đỗ Minh Nga MSHV: CH1301101 TP HCM, tháng 05 năm 2014 Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” LỜI NÓI ĐẦU Phương pháp luận sáng tạo khoa học kết trình khái quát lý thuyết thực tiễn nghiên cứu khoa học trở thành công cụ sắc bén để dẫn nhà khoa học, nhà quản lý công tác tổ chức, quản lý thực hành nghiên cứu khoa học cách sáng tạo Ngày nay, việc ứng dụng phương pháp sáng tạo để phát triển lĩnh vực tin học đời nhiều mơ hình điện toán dẫn đến bước tiến lớn phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin Mặc dù công nghệ thông tin ngành học phát triển thời gian gần đây, ảnh hưởng đến đời sống kinh tế xã hội địi hỏi người cần nhìn rõ tầm quan trọng Do việc áp dụng phương pháp sáng tạo trình giải vần đề tin học có ý nghĩa vơ to lớn Trong luận trình bày 40 nguyên tắc sáng tạo, phương pháp sang tạo SCAMPERvà tiến hóa mơ hình điện tốn Qua em xin chân thành cảm ơn GS.TSKH Hồng Kiếm, giảng viên mơn học “Phương pháp nghiên cứu khoa học tư sáng tạo”, người truyền đạt cho chúng em kiến thức vô giá nguyên lý sáng tạo phương pháp nghiên cứu khoa học, giúp chúng em hiểu rõ cách giải vấn đề nhìn nhận khoa học cách sáng suốt Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” MỤC LỤC Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” I KHÁI NIỆM KHOA HỌC VÀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Khoa học Khoa học trình nghiên cứu nhằm khám phá kiến thức mới, học thuyết tự nhiên xã hội mà thay dần cũ, khơng cịn phù hợp Do dó, khoa học bao gồm hệ thống tri thức qui luật vật chất vận động vật chất, qui luật tự nhiên, xã hội, tư Hệ thống tri thức hình thành lịch sử không ngừng phát triển sở thực tiễn xã hội Phân biệt hai hệ thống tri thức tri thức kinh nghiệm tri thức khoa học Nghiên cứu khoa học - Khái niệm Nghiên cứu khoa học họat động tìm kiếm, xem xét, điều tra, thử nghiệm Dựa số liệu, tài liệu, kiến thức đạt từ thí nghiệm nghiên cứu khoa họcđể phát chất vật, giới tự nhiên xã hội, để sáng tạo phương pháp phương tiện kỹ thuật cao hơn, giá trị Con người muốn làm nghiên cứu khoa học phải có kiến thức định lĩnh vực nghiên cứu phải rèn luyện cách làm việc tự lực, có phương pháp từ lúc ngồi ghế nhà trường - Các bước nghiên cứu Gồm bước:        Xác lập vấn đề nghiên cứu Giai đoạn chuẩn bị nghiên cứu Lựa chọn nghiên cứu thông tin Xây dựng giả thuyết, lựa chọn phương pháp lập kế hoạch Hồn tất nghiên cứu Viết báo cáo hồn tất cơng trình Giai đoạn kết thúc II VẤN ĐỀ KHOA HỌC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT Vấn đề khoa học Vấn đề khoa học gọi vấn đề nghiên cứu 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 trình độ cao Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” 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 vấn đề Có nghiên cứu Khơng có vấn đề Khơng có nghiên cứu Khơng có vấn đề Giả vấn đề Khơng có Nghiên cứu Nảy sinh vấn đề khác Nghiên cứu theo hướng khác Các phương pháp phát vấn đề khoa học Có phương pháp:       Tìm kẻ hở, phát hiêên vấn đề Tìm bất đồng Nghĩ ngược lại quan niêêm thông thường Quan sát vướng mắc thực tiễn Lắng nghe lời kêu ca phàn nàn Cảm hứng : câu hỏi xuất hiêên quan sát kiêên III BỐN MƯƠI THỦ THUẬT Mở đầu Trong hầu hết lĩnh vực đời sống, việc giải thành công vấn đề rút nhiều kinh nghiệm, hay gọi bí quyết, mẹo Nhờ kinh nghiệm mà vấn đề phát sinh sau lĩnh vực chí ngồi lĩnh vực người giải nhanh hiệu Những kinh nghiệm, bí hay mẹo gọi thủ thuật sáng tạo Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” Bốn mươi thủ thuật Dựa việc phân tích 40,000 mơ tả sáng chế thuộc lĩnh vực kỹ thuật khác nhau, G.S Altshuller đúc kết bốn mươi thủ thuật sáng tạo trình bày sau: 2.1 Nguyên tắc phân nhỏ: Nội dung: - Chia đối tượng thành phần độc lập - Làm đối tượng trở nên tháo lắp - Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng Ví dụ: Trong tin học, có ứng dụng internet tiếng hữu dụng sử dụng rộng rãi phổ biến khắp giới, giao thức chia sẻ liệu Torrent Để hiểu rõ giao thức ứng dụng nguyên tắc chia nhỏ nó, ta xét qua ví dụ đơn giản Giả sử bạn có file dung lượng 1GB 300 người cần, cần nhiều thời gian để chia sẻ 300GB liêêu theo hình thức người xong tới lượt người Nhưng bạn chia file thành mảnh nhỏ gửi cho người họ lại chia sẻ mảnh cho người khác ai có file hồn chỉnh nhanh nhiều Cách thức chia sẻ kiểu tương tự việc photo sách Nếu người người mượn sách photo đến lượt người khác mượn thời gian Nhưng người photo vài trang sách giao lại cho người khác cơng việc tiến hành đồng thời nhanh nhiều so với cách làm người làm lúc chia sẻ với Và ứng dụng điển hình nhiều ứng dụng hữu ích nguyên tắc phân nhỏ 2.2 Nguyên tắc “tách khỏi”: 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 Ví dụ: Trong tin học, việc quét virus dựa virus Khi phát có virus hay yếu tốt gây hại khác cho máy tính thành phần tách xử lý riêng để tránh làm ảnh hướng đến chương trình khác máy tính 2.3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: Nội dung: - Chuyển đối tượng (hay mơi trường bên ngồi, tác động bên ngồi) có cấu trúc đồng thành khơng đồng - Các phần khác đối tượng phải có chức khác Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” - Mỗi phần đối tượng phải điều kiện thích hợp cơng việc Ví dụ: Trong tin học, ví dụ toán in số nguyên tố nhỏ 1000 theo hàng, hàng số Như việc kiểm tra cho chương trình dừng lại có lỗi cốt lõi khơng phải việc in hàng, mà việc kiểm tra số có phải ngun tố hay khơng, có nhỏ 1000 hay không 2.4 Nguyên tắc phản đối xứng: Nội dung: - Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành khơng đối xứng (nói chung giảm bật đối xứng) Ví dụ: - Chuẩn xếp nhanh thường lấy phần tử làm phần tử chốt Bằng cách sử dụng phần tử trung vị ba phần tử đứng đầu, đứng đứng cuối làm phần tử chốt thường đạt hiệu suất tốt 2.5 Nguyên tắc kết hợp: Nội dung: - Kết hợp đối tượng đồng đối tượng dùng cho hoạt động kế cận - Kết hợp mặt thời gian hoạt động đồng kế cận Ví dụ: - Một trang web xây dựng từ nhiều khung (frame) Mỗi frame tải từ server khác Điều làm tăng tốc độ tải trang nhiều kết nối sử dụng đồng thời 2.6 Nguyên tắc vạn năng: Nội dung: - Đối tượng thực số chức khác nhau, khơng cần tham gia đối tượng khác Ví dụ: - Các phần mềm tăng tốc hệ thống “tuneup utilities” có chức 1-click dọn registry, loại bỏ shortcut bị phá hủy, xóa tập tin tạm, phân mảnh ổ đĩa, … Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” 2.7 Nguyên tắc “chứa trong”: Nội dung: - Một đối tượng đặt bên đối tượng khác thân lại chứa đối tượng thứ ba - Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên đối tượng khác Ví dụ: Trong tin học, liệu ta lưu giữ thư mục đặt tên người dùng, giúp cho việc dễ dàng truy cập gọn gàng nhớ máy tính Trong lập trình, ta sử dụng biến số trỏ chứa giá trị ta mong muốn để thuận tiện lập trình 2.8 Nguyên tắc phản trọng lượng: Nội dung: - Bù trừ trọng lượng đối tượng cách gắn với đối tượng khác có lực nâng - Bù trừ trọng lượng đối tượng tương tác với môi trường sử dụng lực thủy động, khí động Ví dụ: - Trong hàm băm, ta phân bổ đối tượng vào tập chứa giữ số lượng đối tượng chứa xấp xỉ 2.9 Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ: Nội dung: - Gây ứng suất trước với đối tượng để chống lại ứng suất không cho phép không mong muốn đối tượng làm việc (hoặc gây ứng suất trước để làm việc dùng ứng suất ngược lại) Ví dụ: - Khi mơêt ứng dụng bắt đầu đọc từ mơêt sở liêêu, ta tải (load) bảng quan trọng hay mục trước 2.10 Nguyên tắc thực sơ bộ: Nội dung: - Thực trước thay đổi cần có, hồn toàn phần, đối tượng Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” - Cần xếp đối tượng trước, cho chúng hoạt động từ vị trí thuận lợi nhất, khơng thời gian dịch chuyển Ví dụ: - Driver máy in kiểm thử tính sẵn sàng máy in trước người sử dụng hoàn tất thiết lập họ 2.11 Nguyên tắc dự phòng: Nội dung: - Bù đắp đôê tin câêy không lớn đối tượng cách chuẩn bị trước phương tiêên báo đơêng, ứng cứu, an tồn Ví dụ: - Hệ điều hành lưu liệu tập tin quan trọng trước sử dụng Nếu xảy lỗi khơi phục lại mà khơng phải cài lại 2.12 Nguyên tắc đẳng thế: Nội dung: - Thay đổi điều kiêên làm viêêc để nâng lên hay hạ xuống đối tượng Ví dụ: - Sắp xếp lại sở liệu hay tập tin thực cần thiết Thường liệu bị xóa cờ đánh dấu bị xóa Các ghi sở liệu di chuyển chúng dường có vị trí sở liệu 2.13 Nguyên tắc đảo ngược: Nội dung: - Thay hành đơêng u cầu tốn, hành đơêng ngược lại (ví dụ, khơng làm nóng mà làm lạnh đối tượng) - Làm phần chuyển đôêng đối tượng (hay môi trường bên ngoài) thành đứng yên ngược lại, phần đứng n thành chuyển đơêng Ví dụ: - Các hệ thống backtracking 2.14 Nguyên tắc cầu (tròn) hoá: Nội dung: Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” - Chuyển phần thẳng đối tượng thành cong, măêt phẳng thành măêt cầu, kết cấu hình hơêp thành kết cấu hình cầu - Sử dụng lăn, viên bi, vòng xoắn - Chuyển sang chuyển đơêg quay, sử dung lực ly tâm Ví dụ: - Thay tìm kiếm tuyến tính tìm kiếm phức tạp tìm kiếm nhị phân 2.15 Nguyên tắc linh đô ông: Nội dung: - Cần thay đổi đăêt trưng đối tượng hay môi trường bên cho chúng tối ưu giai đoạn làm viêêc - Phân chia đối tượng thành phần, có khả dịch chuyển với Ví dụ: - Thay đổi chế độ nhìn ứng dụng PowerPoint Chỉnh sửa văn chế độ outline dàng nhìn tổng quan chế độ trình bày 2.16 Ngun tắc giải “thiếu” hoă ơc “thừa”: Nội dung: - Nếu khó nhâên 100% hiêêu cần thiết, nên nhâên hoăêc nhiều “mơêt chút” Lúc tốn trở nên đơn giản dễ giải Ví dụ: - Để xếp mảng lớn thì thuật tốn xếp nhanh thường sử dụng Tuy nhiên mảng để xếp trở nên nhỏ, 10 phần tử, thuật toán khác sử dụng thực thi tốt 2.17 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác: Nội dung: - Những khó khăn chuyển đôêng (hay xếp) đối tượng theo đường (môêt chiều) khắc phục cho đối tượng khả di chuyển măêt phẳng (hai chiều) Tương tự, tốn liên quan đến chuyển đơêng (hay xếp) đối tượng măêt phẳng đơn giản hố chuyển sang khơng gian (ba chiều) - Chuyển đối tượng có kết cấu mơêt tầng thành nhiều tầng - Đăêt đối tượng nằm nghiêng 10 Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” 2.25 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, chát thải, lượng dư Ví dụ: - Một trình duyệt web chuyển hướng request bạn tới website khác server không tồn Chẳng hạn Google bị offline có chuyển tới Bing, Yahoo, … 2.26 Nguyên tắc chép (copy): Nội dung: - Thay sử dụng khơng phép, phức tạp, đắt tiền, không tiện lợi dễ vỡ, sử dụng - Thay đối tượng hệ đối tượng quang học (ảnh, hình vẽ) với tỷ lệ cần thiết - Nếu sử dụng quang học vùng biẻu kiến (vùng ánh sáng nhìn thấy mắt thường), chuyển sang sử dụng hồng ngoại tử ngoại Ví dụ: - Sử dụng sản phẩm mã nguồn mở 2.27 Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”: Nội dung: - Thay đối tượng đắt tiền đối tượng rẻ có chất lượng (thí dụ tuổi thọ) 2.28 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 với 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 13 Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” 2.29 Sử dụng kết cấu khí lỏng: 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 2.30 Sử dụng vỏ dẻo màng mỏng: Nội dung: - Sử dụng vỏ dẻo màng mỏng thay cho kết cấu khối - Cách ly đối tượng với mơi trường bên ngồi vỏ dẻo màng mỏng 2.31 Sử dụng vật liệu nhiều lỗ: Nội dung: - Làm đối tượng có nhiều lỗ sử dụng thêm chi tiết có nhiều lỗ (miếng đệm, phủ…) - Nếu đối tượng có nhiều lỗ, sơ tẩm chất 2.32 Nguyên tắc thay đổi màu sắc: Nội dung: - Thay đổi màu sắc đối tượng hay mơi trường bên ngồi - Thay đổi độ suốt của đối tượng hay môi trường bên ngồi - Để quan sát đối tượng trình, sử dụng chất phụ gia màu, hùynh quang - Nếu chất phụ gia sử dụng, dùng nguyên tử đánh dấu - Sử dụng hình vẽ, ký hiệu thích hợp 2.33 Nguyên tắc đồng nhất: 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 chế tạo đối tượng cho trước Ví dụ: - Sử dụng trình biên dịch để biên dịch - Một hàm mà nhận đối số lớp sở lớp xử lý 14 Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” 2.34 Nguyên tắc phân hủy tái sinh phần: Nội dung: - Phần đối tượng hoàn thành nhiệm vụ trở nên khơng càn thiết phải tự phân hủy (hồ tan, bay ) phải biến dạng - Các phần mát đối tượng phải phục hồi trực tiếp q trình làm việc Ví dụ: - Giải phóng nhớ không cần sử dụng thu gom rác Java 2.35 Thay đổi thông số hoá lý đối tượng: Nội dung: - Thay đổi trạng thái đối tượng - Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc - Thay đổi độ dẻo - Thay đổi nhiệt độ, thể tích Ví dụ: - Chạy chương trình với nhiều điều kiện tải khác nhau, chẳng hạn chạy hệ điều hành Windows hay Linux, hình 10’ hay 15’, … 2.36 Sử dụng chuyển pha: Nội dung: - Sử dụng tượng nảy sinh trình chuyển pha như: thay đổi thể tích, toả hay hấp thu nhiệt lượng 2.37 Sử dụng nở nhiệt: Nội dung: - Sử dụng nở (hay co) nhiệt vật liệu - Nếu dùng nở nhiệt, sử dụng với vật liệu có hệ số nở nhiệt khác Ví dụ: - Khi liệu nén gửi nhanh qua mạng, tốn khơng gian lưu trữ Người ta phải giải nén để sử dụng 2.38 Sử dụng chất oxy hố mạnh: Nội dung: - Thay khơng khí thường khơng khí giàu oxy 15 Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” - Thay khơng khí giàu oxy oxy - Dùng xạ ion hố tác động lên khơng khí oxy - Thay oxy giàu ozon (hoặc oxy bị ion hố) ozon Ví dụ: - Sử dụng định dạng nhị phân để gia tăng hiệu cho việc xử lý, lưu trữ lưu lượng mạng 2.39 Thay đổi độ trơ: Nội dung: - Thay môi trường thông thường mơi trường trung hồ - Đưa thêm vào đối tượng phần, chất, phụ gia trung hoà - Thực q trình chân khơng Ví dụ: - Kiểm thử phần mềm môi trường kiểm sốt có vấn đề thiệt hại giới hạn mơi trường kiểm sốt mà thơi 2.40 Sử dụng vật liệu hợp thành (composite): Nội dung: - Chuyển từ vật liệu đồng sang sử dụng vật liệu hợp thành (composite) Hay nói chung sử dụng vật liệu IV PHƯƠNG PHÁP SÁNG TẠO SCAMPER Mở đầu Hiện nay, có nhiều phương pháp sáng tạo khác khơng có phương pháp vượt trội tình huống, lĩnh vực Tuy nhiên, phương pháp sáng tạo SCAMPER tỏ có nhiều ưu điểm việc phát triển hoạt động kinh doanh doanh nghiệp Hai trọng tâm sáng tạo doanh nghiệp sáng tạo phát triển/đổi sản phẩm sáng tạo tiếp thị/kinh doanh sản phẩm Phương pháp sáng tạo SCAMPER giáo sư Michael Mikalko phát triển SCAMPER ghép chữ đầu nhóm từ sau: Substitute (thay thế), Combine (kết hợp), Adapt (thích nghi), Modify (hiệu chỉnh), Put (thêm vào), Eliminate (loại bỏ) Reverse (đảo ngược) Phương pháp sáng tạo SCAMPER dễ lĩnh hội, dễ vận dụng hữu hiệu nên ngày sử dụng phổ biến rộng rãi, doanh nghiệp 16 Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” Phương pháo Scamper 2.1 Phép thay - Substitute Nội dung:Thay thành tố có hệ thống thành tố khác Ví dụThay bàn phím chuột giọng nói để điều khiển google glass 2.2 Phép kết hợp – Combine Nội dung: Kết hợp thành tố hệ thống khác để tạo hệ thống Ví dụ: Kết hợp chức chụp hình(máy chụp hình) ,quay phim (máy quay phim), đọc sách, lướt web, học tập, chơi game (máy tính) … Vào mát kinh Google Glass trước hết cặp kính làm việc máy tính Đây thiết bị hiển thị, truyền liệu miễn phí từ máy tính bàn, thiết bị di động điện thoại, máy tính bảng… Kính google glass cho phép nháy mắt để chụp ảnh 2.3 Phép thích ứng – Adapt Nội dung: Thích ứng hệ thống bối cảnh khác 2.4 Phép điều chỉnh – Modify Nội dung: Điều chỉnh qui mô thành tố hệ thống 17 Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” 2.5 Phép thêm vào – Put Nội dung:Thêm thành tố vào hệ thống 2.6 Phép Loại bỏ – Eliminate Nội dung:Loại bỏ thành tố khỏi hệ thống Ví dụ: Google Glass loại bỏ bàn phím chuột, hỉnh, dây điện, vỏ máy tinh(case) cồng kềnh 2.7 Phép đảo ngược – Reverse Nội dung:Đảo ngược trật tự thành tố hệ thống Ví dụ: Trong yêu cầu Ajax HTTP tiêu chuẩn, liệu gửi đến máy chủ Reverse Ajax mơ để tạo yêu cầu Ajax Từ đó, máy chủ gửi kiện đến máy khách V ÁP DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO TRONG QUÁ TRÌNH TIẾN HĨA ĐIỆN TỐN Parallel computing 1.1 Đinh nghĩa: Trong ngữ cảnh đơn giản, tính tốn song song (Parallel Computing) việc sử dụng đồng thời nhiều nguồn tài ngun tính tốn để giải vấn đề: Được chạy cách sử dụng nhiều CPU Một vấn đề chia thành nhiều phần rời rạc giải cách đồng thời Mỗi phần tiếp tục phân chia thành chuỗi câu lệnh Những câu lệnh phần thi hành cách đồng thời CPU khác 18 Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” 1.2 Áp dụng: Theo truyền thống, phầnmềmđược viết theocách tính tốn tuần tự: Được chạy máy tính đơn có mộtCPU; Một tốn chia thành chuỗi câu lệnh rời rạc Những câu lệnh thi hành sau câu lệnhkhác Vào thời điểm có câu lệnh thực Nguyên lý tách khỏi nguyên lý kết hợp: Một vấn đề chia thành nhiều phần rời rạc Mỗi phần tiếp tục phân chia thành chuỗi câu lệnh Những câu lệnh phần thi hành cách đồng thời CPU khác Sau kết hợp liệu trả để trả kết Nhờ mà tiết kiệm thời gian tiền bạc – Máy tính song song xây dựng thành phần giá rẻ – Rút ngắn thời gian Ví dụ: Bảng điện chứng khốn: Một bảng điện chứng khoán chia nhiều nhiều phần rời rạc :Vẽ đồ thị, cập nhật giá, số, tơ màu chứng khốn tăng hay giảm… Sau kết hợp hình 19 Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” Nguyên lý phân hủy tái sinh phần: Yêu cầu xử lý song song phải tạo số tiến trình cần thiết cho toán khả huỷ bỏ chúng phần việc xử lý song song kết thúc để giải phóng nhớ thiết bị mà tiến trình chiếm giữ Việc huỷ bỏ tiến trình phải khơng cản trở hoạt động tiến trình khác Ngun tắc linh ơng (Phân chia đối tượng thành từng phần, có khả dịch chuyển với nhau): Một mặt tiến trình muốn giữ phần liệu cục cho riêng mình, khơng cho tiến trình khác nhìn thấy/truy cập tới liệu Mặt khác, muốn trao đổi thơng tin với tiến trình khác Xử lý vấn đề che giấu hay chia sẻ thông tin cịn tuỳ thuộc vào mơ hình mà áp dụng, dựa vào tiến trình hay luồng Phép điều chỉnh(Scamper) Từ chay CPU thànhchạy nhiều CPU Distributed computing 2.1 Đinh nghĩa: Distributed computing : Bao gồm nhiềuthành phần phần mềmđược chạy trênnhiều máy tính,nhưngnhư chạy mộthệ thống Các máy tínhđang mộthệ thống phân phốicó thể đượcthể chấtgần vànối với bằngmộtmạng nội bộ,hoặc chúng có thểcách xa mặt địa lývà đượcnối với bằngmộtmạng diện rộng Một hệ thốngphân phốicó thể bao gồmbất kỳ số lượngcấu hình chẳng hạn nhưmáy tính lớn, máy tính cá nhân, máy trạm, máy tính mini….Mục đích củatính tốn phân tánlà làmnhư máy tínhduy 20 Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” Tính tốn phân tán tính tốn song song phân quyền, sử dụng hai hay nhiều máy tính liên lạc với qua mạng để hoàn tất nhiệm vụ mục tiêu chung Các loại phần cứng, ngôn ngữ lập trình, hệ điều hành tài nguyên khác sử dụng đa dạng 2.2 Áp dụng: Nguyên lý tách khỏi Cũng tương tự parallel computing, Distributed computing cũngchia vấn thành nhiều phần rời rạc Mỗi phần tiếp tục phân chia thành chuỗi câu lệnh Những câu lệnh phần thi hành cách đồng thời máy tính khác Nguyên lý kết hợp Trong Distributed computing,Middleware phần mềm máy tính với nhiệm vụ kết nối thành phần phần mềm ứng dụng với Phần mềm loại bao gồm tập dịch vụ cho phép tương tác tiến trình chạy nhiều máy khác Công nghệ middleware phát triển để cung cấp khả hoạt động tương hỗ, phục vụ cho kiến trúc phân tán thường để hỗ trợ đơn giản hóa ứng dụng phân tán phức tạp Phép điều chỉnh(Scamper) Từ chạy máy thànhchạy nhiều máy tính khác 21 Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” Nguyên tắc vạn NET Remoting kĩ thuật tiện lợi cho chương trình dạng Distributed Computing Lập trình mạng phân tán NET Remoting dùng nhiều giao thức khác TCP, HTTP Ngồi cơng nghệ có WCF MS tổng hợp tất tính Web Service, Remoting, MSMQ COM+ vào Web services hoạt động platform mơi trường khác nhau: window, unix, linux Nguyên tắc quan ê phản hời: Ta sử dụng.NET Remoting đế gọi chương trình service chạy máy vi tính khác để xử lý trả kết tính tốn lại cho ta Grid computing 3.1 Đinh nghĩa: Grid loại hệ thống phân tán, bố trí song song, cho phép linh hoạt chia sẻ, tuyển lựa tập hợp nguồn tài nguyên độc lập rải rác địa lý, tùy theo khả sẵn có, cơng suất, hoạt động, chi phí yêu cầu chất lượng dịch vụ người sử dụng Điện toán mạng lưới (ĐTML) có nghĩa tất phần nhóm máy tính, máy chủ thiết bị lưu trữ mạng doanh nghiệp, “ảo hóa” (virtualize) thành cỗ máy tính lớn Vì ĐTML giải phóng khả tính tốn khơng sử dụng vào thời điểm bất kỳ, chúng cho phép doanh nghiệp tăng cường nhiều tốc độ, sức mạnh xử lý thông tin liên kết, thúc đẩy quy trình tính tốn mật độ cao Trong đó, chi phí giữ mức thấp ĐTML xây dựng từ hạ tầng có, góp phần đảm bảo huy động tối ưu khả tính tốn ĐTML cho phép ảo hóa chức tính tốn phân tán nguồn xử lý, băng thông mạng khả lưu trữ, để từ tạo hệ thống đơn đồng nhất, cho phép người sử dụng ứng dụng truy cập thơng suốt vào tính điện toán 22 Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” rộng lớn Giống người lướt web xem nội dung thống qua web, người sử dụng ĐTML nhìn thấy máy tính ảo cực lớn Điện tốn lưới (grid computing) sử dụng tập hợp tài nguyên máy tính có hoạt động giống máy chủ (server), thơng qua mạng tốc độ cao để đáp ứng cơng việc tính tốn Có thể hình dung mơi trường tính tốn lưới tương tự mạng lưới điện Các trạm phát điện phân bổ rải rác, liên kết với qua mạng lưới điện để chia tải bổ sung nguồn điện cho cần thiết Khách hàng sử dụng điện không cần quan tâm đến nguồn gốc trạm phát Việc sử dụng điện có lúc nhiều (giờ cao điểm) lúc ít, có khách hàng dùng nhiều khách hàng dùng ít, mạng lưới điện thực việc điều phối thích hợp Trong tính tốn lưới, máy tính đóng vai trò giống trạm phát điện Người dùng truy cập tới máy tính ảo có đủ lực xử lý đáp ứng nhu cầu Máy tính ảo bao gồm nhiều nguồn tài ngun tính tốn khơng đồng (phần cứng máy tính hệ điều hành khác nhau), nhiên người dùng không nhận biết tài nguyên cụ thể này, giống người dùng điện không nhận biết nguồn điện phát sinh từ đâu 3.2 Áp dụng: Phép thêm vào – Put Điểm yếu distributed computing bị giới hạn hạn chế nhớ sức mạnh xử lý, bảo mật Grid comuting dạng đặc biệt distributed computing, thêm vào yếu tố hạn chế distributed computing: sử dụng hiệu hệ thống không đồng với khối lượng công việc quản lý tối ưu để tạo tồn tài ngun tính toán doanh nghiệp ( máy chủ, mạng , lưu trữ, thơng tin ) lớn Ngồi ra, Grid comuting có điểm chung cho phép người sử dụng chia sẻ file khác với distributed computing việc chia sẻ khơng file mà nhiều tài nguyên khác Nguyên lý tách khỏi Một ứng dụng thiết kế để chia công việc thành phần riêng biệt thực song song vi xử lý khác Nguyên tắc chuyển sang chiều khác Lợi ích grid computing là cho sử dụng tài nguyên đặc biệt Ví dụ muốn sử dụng phần mềm, đáng tiếc phần mềm thương mại Khi nhờ máy tính khác có quyền chạy chương trình, tiết kiệm tài nguyên Nguyên tắc linh đô ông: 23 Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” Các tài nguyên grid computing thay đổi ứng dụng thực Nguyên lý dự phòng Grid computing có nhiều máy tính xử lý cơng việc, đặt khắp nơi, nghĩalà có máy bị “die” khơng ảnh hưởng gì.Máy tính quản lý grid phát điều đó, chuyển cơng việc cho máy tính khác xử lý Cloud computing 4.1 Đinh nghĩa: Mơ hình Điện tốn đám mây mơ hình điện tốn với cân động tài nguyên ảo hóa cung cấp dịch vụ mạng Internet Trong Điện toán đám mây, người sử dụng truy cập dịch vụ tính tốn từ nhà cung cấp “trong đám mây” mà khơng cần phải có kiến thức kinh nghiệm cơng nghệ khơng quan tâm đến sở hạ tầng phục vụ công nghệ Cloud Computing đời để giải vấn đề sau: -Vấn đề lưu trữ liệu: Dữ liệu lưu trữ tập trung kho liệu khổng lồ Các công ty lớn Microsoft, Google có hàng chục kho liệu trung tâm nằm rải rác khắp nơi giới Các công ty lớn cung cấp dịch vụ cho phép doanh nghiệp lưu trữ quản lý liệu họ kho lưu trữ trung tâm -Vấn đề sức mạnh tính tốn: Có giải pháp chính: o Sử dụng siêu máy tính (super-computer) để xử lý tính tốn o Sử dụng hệ thống tính tốn song song, phân tán, tính tốn lưới (grid computing) Vấn đề cung cấp tài nguyên, phần mềm: Cung cấp dịch vụ IaaS (infrastructure as a service), PaaS (platform as a service), SaaS (software as a service) 24 Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” 4.2 Áp dụng: Nguyên tắc linh ơng: Một số đặc điểm cần xem xét định nghĩa này: Cloud Computing mẫu tính tốn phân bố đặc biệt Nó khác với hệ phân bố truyền thống chỗ: khả mở rộng vơ lớn, gói gọn thực thể trừu tượng để phân phối cấp độ dịch vụ khác đến người sử dụng bên ngồi, có khả mở rộng mang tính kinh tế, dịch vụ cấu hình động phân phối theo nhu cầu Nguyên tắc “chứa trong” Khi xem xét định nghĩa Clouds, Grids, Distributed computing ,chúng ta dễ dàng thấy định nghĩa Clouds có điểm trùng lấp với định nghĩa Grids Distributed Điều vấn đề đáng ngạc nhiên Clouds khơng đời cách riêng lẻ hay độc lập mà dựa tảng cơng nghệ trước Hình minh họa mối liên hệ Clouds công nghệ khác: 25 Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” Clouds miền khác trùng lấp lên Web 2.0 bao phủ hầu hết không gian ứng dụng hướng dịch vụ tồn Clouds Grids Computing CLOUD COMPUTING chồng lấp lên tất lĩnh vực khả mở rộng xem supercomputer Clusters Ngun lý chép (copy) Dịch vụ tính tốn (Compute Service -THÀNH PHẦN CỦA WINDOWS AZURE) Dịch vụ tính tốn Windows Azure chạy nhiều kiểu ứng dụng khác Mục tiêu kiến trúc này, hỗ trợ ứng dụng có lượng người sử dụng truy cập đồng thời cực lớn Có thể đạt mục tiêu cách tăng cường sử dụng nhiều máy chủ lớn Nhưng thay vậy, Windows Azure thiết kế để hỗ trợ ứng dụng tốt nhất, chạy nhiều mã nguồn nhiều máy chủ khác Để đạt điều này, ứng dụng Windows Azure có nhiều thực thể (instance), thực thể thực thi máy ảo Xu hướng -Nói đến tính tốn lưới nói đến sở hạ tầng cực mạnh, siêu máy chủ, thiết bị lưu trữ lớn, clusters, phần mềm ứng dụng quản trị hệ thống phức hợp; nói đến tính tốn song song, phân chia thời gian, thuật toán tối ưu xử lý phân bố tài ngun tính tốn, lưu trữ…Những mơ hình tính tốn lưới gần tiếp cận đến cách khai thác phần mềm dịch vụ, khai thác tảng phần mềm, có phần mềm máy chủ ảo thực chúng chuyển hố dần sang tính tốn mây 26 Tiểu Luận: “Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo” - Điện toán mây giải pháp mà tài ngun tính tốn (phần cứng, phần mềm, mạng, lưu trữ…) cung cấp nhanh cho người dùng yêu cầu Yếu tố then chốt phương cách chúng có khả điều chỉnh tăng giảm, người dùng có tài ngun với họ cần: khơng nhiều khơng Điện tốn mây cấu thành từ nhiều thành phần khác Từ máy chủ, lưu trữ, mạng ảo hóa, thành phần quản lý Cloud Management Thành phần quản lý tất tài nguyên ảo hóa tạo máy chủ ảo với hệ điều hành, ứng dụng để cung cấp cho khách hàng Như vậy, điện tốn mây mơ hình lego với nhiều miếng ghép công nghệ tạo thành Mỗi miếng ghép lại tồn vấn đề bảo mật vơ hình chung, điện tốn mây giải toán bảo mật tất yếu phải giải vấn đề miếng ghép KẾT LUẬN Tư sáng tạo chủ đề lĩnh vực nghiên cứu cịn Nó nhằm tìm phương án, biện pháp thích hợp để kích hoạt khả sang tạo để tăng cường khả tư cá nhân hay tập thể cộng đồng làm việc chung vấn đề hay lĩnh vực Ứng dụng mơn giúp cá nhân hay tập thể thực hành tìm phương án, lời giải từ phần đến toàn cho vấn đề nan giải Các vấn đề không giới hạn ngành nghiên cứu khoa học kỹ thuật mà thuộc lĩnh vực khác trị, kinh tế, xã hội, nghệ thuật phát minh, sáng chế Do để áp dụng phương pháp sang tạo cần phải nắm vững phải tập luyện thường xuyên, thử liên tưởng vận dụng nguyên tắc vào bạn gặp vấn đề TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Slides giảng môn ‘‘PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC’’, GS.TSKH Hoàng Kiếm [2] Phan Dũng, Các thủ thuật (nguyên lý) sáng tạo phần một, Trung tâm sáng tạo khoa học – kỹ thuật (TSK) TpHCM,2007 [3] http://dinhchithanh.com/category/kien-thuc-dai-hoc/tinh-toan-luoi/ 27 ... nhận khoa học cách sáng suốt Tiểu Luận: ? ?Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo? ?? MỤC LỤC Tiểu Luận: ? ?Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo? ?? I KHÁI NIỆM KHOA HỌC VÀ NGHIÊN.. .Tiểu Luận: ? ?Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học Và Tư Duy Sáng Tạo? ?? LỜI NÓI ĐẦU Phương pháp luận sáng tạo khoa học kết trình khái quát lý thuyết thực tiễn nghiên cứu khoa học trở thành... nhà khoa học, nhà quản lý công tác tổ chức, quản lý thực hành nghiên cứu khoa học cách sáng tạo Ngày nay, việc ứng dụng phương pháp sáng tạo để phát triển lĩnh vực tin học đời nhiều mơ hình điện