PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG PHÁP SÁNG TẠO KHOA HỌC TRONG QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA MÁY TÍNH

Không riêngđối với những người làm khoa học, tư duy sáng tạo này cũng được thể hiện trong các thế hệ trẻ của chúng ta.. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ- Chuyển đối tượng hay môi trường bên n

Lời mở đầu 2

Phần I: 40 nguyên tắc sáng tạo trong khoa học 3

A/ Giới thiệu về 40 nguyên tắc sáng tạo 3

B/ Các nguyên tắc sáng tạo 3

Phần II: Quá trình phát triển của máy tính 13

A/ Khái niệm máy tính 13

B/ Quá trình phát triển của máy tính đến hiện nay 14

1/ Thế hệ thứ I (1940 – 1955): 14

2/ Thế hệ thứ II (1955 - 1960) 15

3/Thế hệ thứ III (1960 – 1970) 15

4/Thế hệ thứ IV (1970 – 1988) 17

5/ Thế hệ thứ V (1988 – Nay) 18

Phần III: Phân tích các nguyên tắc sáng tạo trong sự phát triển máy tính 20

1/ Nguyên tắc phân nhỏ 21

2/ Nguyên tắc phẩm chất cục bộ 21

3/ Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt” 21

4/ Nguyên tắc linh động 21

5/Nguyên tắc tự phục vụ 22

Phần IV: Kết luận 22

Tài liệu tham khảo 23

Lời mở đầu

Con người có niềm sáng tạo vô tận! Quả thật đúng là như vậy, tư duy sáng tạo từ lâu đãtrở thành một ngành khoa học thúc đẩy các ngành khoa học khác phát triển Không riêngđối với những người làm khoa học, tư duy sáng tạo này cũng được thể hiện trong các thế

hệ trẻ của chúng ta Trong mỗi bản thân chúng ta đều có những tư tưởng sáng tạo, những

tư tưởng đó vẫn chưa được mài giũa, cho nên ta cần có những kỹ năng sáng tạo nhất định

để có thể phát huy hết những tư tưởng sáng tạo của bản thân mình Đó là những gì Tưduy sáng tạo sẽ mang lại cho ta

Trong phạm vi đề tài nghiên cứu này, tôi xin được trình bày về cách sử dụng tư duy sángtạo trong việc phân tích quá trình phát triển của máy tính Máy tính là linh hồn của ngànhcông nghệ thông tin, sự phát triển của máy tính ảnh hưởng rất lớn đến ngành công nghệthông tin Quá trình phát triển đó là sự sáng tạo không ngừng để có thể có được chiếcmáy tính sử dụng cho chúng ta ngày hôm nay

Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn đến Giáo sư – Tiến sỹ Khoa học Hoàng Văn Kiếm,người đã truyển đạt những kiến thức cơ bản qua môn học “Phương pháp nghiên cứu khoahọc trong tin học” Bên cạnh đó tôi cũng nhận thấy đề tài của mình cũng còn nhiều sai sót

về nội dung mong nhận được lời góp ý và chỉ báo của thầy và các bạn trong lớp

Phần I: 40 nguyên tắc sáng tạo trong khoa học

A/ Giới thiệu về 40 nguyên tắc sáng tạo

Năng lực sáng tạo và năng lực sáng tạo luôn là những kỹ năng cần thiết cho những aithực hiện nghiên cứu khoa học Bản thân đó cũng là lĩnh vực nghiên cứu khoa học, Tưduy sáng tạo tuy là ngành khoa học còn mới nhưng dần nó đã thể hiện được sự quantrọng của nó Trong có 40 nguyên tắc sáng tạo của TRIZ đã đưa các cách sáng tạo biếnhóa khác nhau dung để áp dụng cho từng tình huống cụ thể khác nhau

TRIZ, theo tiếng Nga là Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch, là phương pháp

luận tìm kiếm những giải pháp kỹ thuật mới, cho những kết quả khả quan, ổn định khigiải những bài toán khác nhau, thích hợp cho việc dạy và học với đông đảo quần chúng.Tác giả của TRIZ, G.S Altshuller, bắt đầu nghiên cứu, xây dựng lý thuyết từ 1946 Tiền

đề cơ bản của TRIZ là: các hệ kỹ thuật phát triển tuân theo các quy luật khách quan, nhậnthức được Chúng được phát hiện và sử dụng để giải một cách có ý thức những bài toánsáng chế TRIZ được xây dựng như là một khoa học chính xác, có lĩnh vực nghiên cứuriêng, các phương pháp riêng, ngôn ngữ riêng, các công cụ riêng Hạt nhân của TRIZ làthuật toán giải các bài toán sáng chế (viết tắt theo tiếng Nga là ARIZ)

B/ Các nguyên tắc sáng tạo

1 Nguyên tắc phân nhỏ

- Chia đối tượng thành các phần độc lập

- Làm đối tượng trở nên tháo lắp được

- Tăng mức độ phân nhỏ của đối tượng

Ví dụ:

Xe chở vật siêu trường siêu trọng, thay vì làm bánh xe ô tô cho thật lớn, người ta làm xe

có rất nhiều dãy bánh kích thước bình thường

2 Nguyên tắc tách khỏi đối tượng

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

Ví dụ:

Trước đây, tiếng hát là một phần của ca sỹ Muốn nghe hát, người ta phải mời ca sỹ đến, trong đó cái thực sự "cần thiết" cho nhiều trường hợp chỉ là tiếng hát Sau này, tiếng hát được tách ra thành đĩa hát, băng ghi âm

3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ

- Chuyển đối tượng (hay môi trường bên ngoài, tác động bên ngoài) có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất

- Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau

- Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất của công việc

7 Nguyên tắc “chứa trong”

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

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

9 Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ

Gây ứng suất trước với đối tượng để chống lại ứng suất không cho phép hoặc không mong muốn khi đối tượng làm việc (hoặc gây ứng suất trước để khi làm việc sẽ dùng ứngsuất ngược lại )

Ví dụ:

Để uốn các ống kim loại cho đẹp, đều, … mà không làm móp, nứt, gãy Người ta nung nóng chỗ cần uốn đến nhiệt độ thích hợp trước khi thực hiện uốn

10 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ

a) Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần, đối với đối tượng.b) Cần sắp xếp đối tượng trước, sao cho chúng có thể hoạt động từ vị trí thuận lợi nhất, không mất thời gian dịch chuyển

Ví dụ:

Các loại giấy tờ in sẵn trước những phần chung cho tất cả mọi người để tiết kiệm thời gian, chỉ cần điền vào chỗ trống Đặc biệt trong các giấy thăm dò ý kiến, các câu trả lời cũng được in sẵn, người được hỏi ý kiến chỉ việc đánh dấu là xong

11 Nguyên tắc dự phòng

Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị trước các phương tiện báo

13 Nguyên tắc đảo ngược

- Thay vì hành động như yêu cầu bài toán, hãy hành động ngược lại (ví dụ: không làm nóng mà làm lạnh đối tượng)

- Làm phần chuyển động của đối tượng (hay môi trường bên ngoài) thành đứng yên và ngược lại, phần đứng yên thành chuyển động

- Lật ngược đối tượng

Ví dụ:

Trong việc đun nấu, thông thường người ta cung cấp nhiệt từ bên ngoài vào, nhưng như

ấm đun nước người ta cung cấp nhiệt từ trong ra thông qua các sục, may so, ruột gà, que đun nước, …

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) Sử dụng các con lăn, viên bi, vòng xoắn

c) Chuyển sang chuyển động quay, sử dụng lực ly tâm

Ví dụ:

Một camera 360 độ theo dõi được tất cả các hướng thay cho phải lắp nhiều camera bình hường chỉ theo dõi được một góc nhìn 90 độ

15 Nguyên tắc linh động

a) Cần thay đổi các đặt trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho chúng tối

ưu trong từng giai đoạn làm việc

b) Phân chia đối tượng thành từng phần, có khả năng dịch chuyển với nhau.

Ví dụ:

- Líp xe đạp có thể quay ngược mà không ảnh hưởng đến chuyển động của xe, líp xe nhiều tầng, xe có nhiều số tốc độ

16 Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”

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

Ví dụ:

Các tròng kính đeo mắt cũng được làm sẵn, sau đó theo yêu cầu của khách, của gọng kính

mà cắt lại cho phù hợp và lắp vào

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)

b) Chuyển các đối tượng có kết cấu một tầng thành nhiều tầng

c) Đặt đối tượng nằm nghiêng

d) Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước

e) Sử dụng các luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc tới mặt sau của diện tích cho trước

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

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

Ví dụ:

Trong kỹ thuật dùng nhiều bộ rung tạo các dao động cơ học

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 khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác

b) Khắc phục vận hành không tải và trung gian

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

Ví dụ:

Ắc-quy phát điện lúc xe, tàu không hoạt động để thắp sáng hay dùng khởi động xe và tíchđiện bù lại khi động cơ làm việc

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

Ví dụ:

Để tránh đau đớn cho bệnh nhân, những thao tác như tiêm chủng, nhổ răng, nắn khớp xương thường làm rất nhanh

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 được hiệu 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

a) Thiết lập quan hệ phản hồi

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

Ví dụ:

Động vật máu nóng, cơ thể có cơ chế tự động điều chỉnh để duy trì thân nhiệt ở một nhiệt độ nhất định

24 Nguyên tắc sử dụng trung gian

Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp

Ví dụ:

Khi trình bày một vấn đề chuyên môn phức tạp, dùng những kiến thức hàng ngày gần gũi

để minh hoạ

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, chát thải, năng lượng dư

Ví dụ:

Khi nhấc máy điện thoại bàn, lò xo bên trong máy đẩy lên nối công tắc, người gọi điện thoại có thể sử dụng được ngay Ngược lại khi gác máy, lò xo bị nén xuống - ngắt mạch

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

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).

Ví dụ:

Ly chén dĩa bằng giấy hoặc nhựa rẻ tiền, dùng một lần, đảm bảo vệ sinh, dùng tại những nơi không có điều kiện rửa hoặc cần phải tiết kiệm thời gian

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 theo thời 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

Ví dụ:

Tấm lót sàn nhà tắm nhiều lỗ vừa tạo ma sát tránh trơn trượt nhưng dễ thoát nước

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 phụ gia màu, hùynh quang

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

Khi tìm hiểu, lấy lòng đối tượng nào, phải đồng nhất hoàn cảnh, suy nghĩ với đối tượng

đó "Đi với bụt mặc áo cà-sa, đi với ma mặc áo giấy"

34 Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần

a) Phần đối tượng đã hoàn thành nhiệm vụ hoặc trở nên không cần 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

Ví dụ:

Loại dao tiện gồm nhiều lớp kim loại có độ cứng khác nhau để khi làm việc có độ mòn giống nhau Kết quả, góc nhọn của lưỡi dao luôn luôn được tái tạo trong quá trình làm việc, do vậy, không cần phải mài lại nên lưỡi dao có thể dùng liên tục

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.

Ví dụ:

Trong kỹ thuật, việc làm lạnh sâu có thể mang lại những tính chất mới cho đối tượng Dây đàn vĩ cầm ngâm trong ni tơ lỏng vài tiếng đồng hồ có âm thanh tốt hơn, có thể sử dụng lâu hơn mà không phải lên dây đàn lại Banh đánh golf ngâm ni tơ lỏng có thể bay

xa hơn banh thường 20-30 mét

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 với vật liệu có các hệ số nở nhiệt khác nhau

Ví dụ:

Để tạo chân không trong ống giác, người ta hơ nóng để không khí bên trong nở ra, thoát bớt ra ngoài Sau đó, người ta áp sát vào đối tượng Khi ống giác nguội, phần còn lại của không khí trong ống giác co lại, áp suất giảm, tạo nên lực hút

38 Sử dụng các chất ôxy hoá mạnh

a) Thay không khí thường bằng không khí giàu ôxy

b) Thay không khí giàu ôxy bằng chính ôxy

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

d) Thay ôxy giàu ôzôn (hoặc ôxy bị ion hoá) bằng chính ôzôn

Ví dụ:

Người Nga đã thí nghiệm thấy rằng, nếu cho heo uống loại nước ga đặc biệt: hỗn hợp nước và ôxy hoà tan thì chúng tăng trọng một cách đáng kể

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

Phần II: Quá trình phát triển của máy tính

A/ Khái niệm máy tính

Máy tính, cũng gọi là máy vi tính hay máy điện toán, là những thiết bị hay hệ thống dùng

để tính toán hay lưu trữ, truy xuất các dữ liệu, thông tin mà có thể biểu diễn dưới dạng sốhay quy luật logic

Máy tính được lắp ghép bởi các thành phần để thực hiện các chức năng đơn giản đã địnhnghĩa – lập trình từ trước Quá trình tác động tương hỗ giữa các thành phần này tạo chomáy tính một khả năng xử lý thông tin Nếu được lập trình chính xác (thông thường bởicác chương trình máy tính), máy tính có thể dùng để mô phỏng lại một số khía cạnh củamột vấn đề hay của một hệ thống Trong các trường hợp, khi máy tính được cung cấp bộ

dữ liệu thích hợp, máy tính có thể tự động giải quyết vấn đề hay dự đoán trước sự thayđổi của hệ thống

B/ Quá trình phát triển của máy tính đến hiện nay

Máy tính điện tử ra đời vào năm 1946 tại Hoa Kỳ từ đó đã phát triển rất mạnh và đến nay

đã trải qua các thế hệ máy Được chia làm năm thế hệ máy tính chính:

1/ Thế hệ thứ I (1940 – 1955):

Máy tính ra đời vào khoảng thời gian này chủ yếu dùng bóng đèn điện tử chân không

làm phần cơ bản, cùng với việc sử dụng bộ nhớ làm bằng dây trễ và bộ nhớ tĩnh điện.Phần lớn các máy tính ở thế hệ này đều hiện thực khái niệm chương trình lưu trữ, vào/ra

dữ liệu bằng bằng giấy đục lỗ , phiếu đục lỗ, băng từ Các máy tính thế hệ này giải quyếtđược nhiều bài toán khoa học kĩ thuật và các bài toán phức tạp về dự báo thời tiết và nănglượng hạt nhân

Vào tháng 2/1946, hai ông J Presper Eckert và John Mauchly đã đưa ra giới thiệu chiếcmáy tính điện tử đầu tiên trên thế giới Chiếc máy tính ENIAC (Electronic NumericalIntegrator and Computer) này có khả năng xử lý được 5.000 phép tính cộng trong mỗigiây, nhanh hơn bất cứ thiết bị nào ở thời điểm đó Chiếc máy thời đó tiêu thụ năng lượngnhiều, có kích thước máy rất lớn (khoảng 250m2) nhưng tốc độ xử lý lại rất chậm chỉ đạtkhoảng vài ngàn phép tính trên giây nhưng giá cả thì rất đắt Nhưng ENIAC đã làm đượcmột việc quan trọng hơn nhiều: nó kích thích trí tưởng tượng của các nhà khoa học vàgiới công nghiệp Kéo theo sau đó là sự ra đời hàng loạt các máy tính khác thí dụ nhưchiếc Z3 ở Đức, chiếc Colossus ở Anh, hay chiếc Atanasoff-Berry Computer tại bangIowa (Mỹ) …