Phân tích các nguyên lý sáng tạo cơ bản của Altshuller và vận dụng nguyên lý sáng tạo TRIZ trong quá trình phát triển của màn hình máy tính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ TƯ DUY SÁNG TẠO ĐỀ TÀI: Phân tích các nguyên lý sáng tạo cơ bản của Altshuller

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

VÀ TƯ DUY SÁNG TẠO

ĐỀ TÀI:

Phân tích các nguyên lý sáng tạo cơ bản của Altshuller và vận dụng nguyên lý sáng tạo TRIZ trong quá trình phát triển của màn hình máy tính

Giáo viên hướng dẫn: GS.TSKH Hoàng Kiếm

Học viên thực hiện: Nguyễn Thị Anh Thư

Mã số học viên: CH1201138

Lớp: Cao học Khóa 7

Niên khóa: 2012 – 2014

MỤC LỤC

Lời nói đầu 3

I Phương pháp luận sáng tạo và giải quyết các vấn đề khoa học 4

1 Vấn đề khoa học 4

1.1 Khái niệm 4

1.2 Phân loại 4

1.3 Các tình huống vấn đề 4

1.4 Các phương pháp phát hiện vấn đề khoa học 4

1.5 Một số nguyên lý giải quyết vấn đề thực tiễn 5

2 Phương pháp giải quyết vấn đề theo khoa học về phát minh, sáng chế 5

2.1 Phương pháp 5

2.2 Nguyên lý sáng tạo 5

3 Vận dụng các nguyên lý sáng tạo của Altshuller giải quyết “vấn đề khoa học – phát triển sản phẩm máy tính” 11

II Phân tích các nguyên lý sáng tạo TRIZ được vận dụng trong quá trình phát triển của màn hình máy tính 17

1 Giới thiệu 17

2 Phân tích các nguyên lý sáng tạo TRIZ trong quá trình phát triển của màn hình máy tính 17

2.1 Màn hình CRT 17

2.2 Màn hình LCD 19

2.3 Màn hình Plasma 20

2.4 Màn hình LED 20

2.5 Màn hình OLED 21

2.6 Màn hình LCoS 22

2.7 Màn hình Laser 22

2.8 Màn hình AMOLED 23

2.9 Màn hình Super AMOLED 23

2.10 Màn hình 3D 24

III Kết luận 25

IV Tài liệu tham khảo 27

Lời nói đầu

Tư duy sáng tạo là chủ đề của một lĩnh vực nghiên cứu còn mới Nó nhằm

tìm ra các phương án, biện pháp thích hợp để kích hoạt khả năng sáng tạo và đểtăng cường khả năng tư duy của một cá nhân hay một tập thể cộng đồng làm việcchung về một vấn đề hay lĩnh vực

Có thể không quá lời khi nói rằng, nếu không có tư duy sáng tạo thì không

thể có một xã hội phát triển như ngày nay Chính nhờ có sáng tạo mà con ngườiqua từng thời đại chế tạo ra biết bao thiết bị để “nối dài” khả năng của con người.Kính viễn vọng chính là sự nối dài của đôi mắt, cần cẩu là sự nối dài của đôi tay

và máy bay là sự nối dài của đôi chân, …

Trong công việc cũng vậy, nếu không có tư duy sáng tạo thì con người

không thể giải quyết được những vấn đề nan giải đòi hỏi phải có những giải phápmang tính đột phá và hoàn toàn mới lạ

Genrikh Altshuller là người tiên phong trong lĩnh vực tập hợp và hệ thống

thành lý thuyết mang tên “Phương pháp luận sáng tạo – TRIZ”, để truyền bá

cho mọi người từ cuối những năm 60 của thế kỷ trước Ông cũng là một nhà vănviết chuyện khoa học viễn tưởng với bút danh G.Altov

Ngày nay, nhiều doanh nghiệp ứng dụng 40 nguyên lý sáng tạo này vào

trong chiến lược phát triển và kinh doanh của mình để tìm ra các phương án, cáclời giải từ một phần đến toàn bộ các vấn đề nan giải như Microsoft, Google, …Các vấn đề này không chỉ giới hạn trong các ngành nghiên cứu về khoa học kỹthuật mà nó có thể thuộc lĩnh vực khác nhau như chính trị, kinh tế, xã hội, nghệthuật, … hoặc trong các phát minh, sáng chế

I Phương pháp luận sáng tạo và giải quyết các vấn đề khoa học

1 Vấn đề khoa học

1.1 Khái niệm

Vấn đề khoa học (Scientific Problem) cũng được gọi là vấn đề nghiên cứu

(Research Problem) hoặc câu hỏi nghiên cứu là câu hỏi được đặt ra khi người

nghiên cứu đứng trước mâu thuẫn giữa tính hạn chế của tri thức khoa học hiện cóvới yêu cầu phát triển tri thức đó ở trình độ cao hơn

Có 3 tình huống: có vấn đề, không có vấn đề, giả vấn đề

1.4 Các phương pháp phát hiện vấn đề khoa học

Có 6 phương pháp:

1) Tìm những kẻ hở, phát hiện những vấn đề mới

2) Tìm những bất đồng

3) Nghĩ ngược lại quan niệm thông thường

4) Quan sát những vướng mắc trong thực tiễn

Có nghiên cứu

Có vấn đề

Không cónghiên cứu

Không cóvấn đề

Không cónghiên cứu

Không có vấnđềGiả vấn đề

Nghiên cứu theomột hướng khácNảy sinh vấn

đề khác

5) Lắng nghe lời kêu ca phàn nàn

6) Cảm hứng: những câu hỏi bất chợt xuất hiện khi quan sát sự kiện nàođó

1.5 Một số nguyên lý giải quyết vấn đề thực tiễn

– Đơn giản hóa – loại bỏ

– Thay đổi – hoán vị – sắp xếp lại

– Thay thế bằng cái tương đương

– Kết hợp, tích hợp

– Gia tăng, thu nhỏ

– Nghịch đảo – đối ngẫu

2 Phương pháp giải quyết vấn đề theo khoa học về phát minh, sáng chế

Có 40 nguyên lý sáng tạo Ở đây, ta sẽ tìm hiểu và phân tích 5 nguyên lý

sáng tạo cơ bản được sử dụng nhiều trong tin học là: nguyên lý phân nhỏ, nguyên

lý tách khỏi, nguyên lý phẩm chất cục bộ, nguyên lý phản đối xứng, nguyên lý kết hợp.

2.2.1 Nguyên lý phân nhỏ

Nội dung:

– Chia các đối tượng thành các thành phần độc lập

– Làm đối tượng thành các thành phần tháo ráp

– Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng

Nhận xét:

– Từ “đối tượng” trong 40 nguyên lý, cần hiểu theo nghĩa rộng Đó có thể

bất kỳ cái gì có khả năng phân nhỏ được, không nhất thiết phải là đối

tượng kỹ thuật Tương tự như vậy đối với các nguyên lý khác có từ “đối

tượng”.

– Thủ thuật này thường dùng trong những trường hợp khó làm “trọn gói”,

“nguyên khối”, “một lần” Nói cách khác, phân nhỏ ra cho vừa sức, cho

dễ thực hiện, cho phù hợp với những phương tiện hiện có, …

– Phân nhỏ đặc biệt hay dùng trong những trường hợp cần có bề mặt tiếpxúc lớn như trong các phản ứng hóa học, tạo sự cháy nổ, trao đổi nhiệt.– Tháo lắp làm cho đối tượng trở nên nhỏ gọn, thuận tiện cho việc chuyênchở, xếp đặt và khả năng thay thế từng bộ phận đối tượng, kể cả việc mởrộng chức năng của từng bộ phận đó

– Cần tưởng tượng: nhờ phân nhỏ mà đối tượng, ban đầu ở thể rắn,chuyển dần sang dẻo, lỏng, khí, plasma, …, nói chung, có thể phân nhỏđến vi mô

– Sự thay đổi về lượng dẫn đến sự thay đổi về chất, cho nên, phân nhỏ cóthể làm đối tượng có thêm những tính chất mới, thậm chí, ngược vớitính chất đã có

– Nguyến lý phân nhỏ hay dùng với các nguyên lý: 2_Tách khỏi, 3_Phẩm

– Khi xây dựng một đồ án chương trình lớn, nhóm lập trình chia một côngviệc lớn thành các công việc nhỏ hơn, mỗi công việc này tương ứng vớimột chương trình con và giao cho một thành viên trong nhóm lập trình

Sau đó, chủ nhiệm đề án lắp ghép các chương trình con này lại thànhchương trình lớn giải quyết công việc ban đầu.

– Do tách khỏi đối tượng mà phần tách ra (hoặc phần giữ lại) có thêmnhững tính chất, những khả năng mới (nhiều khi ngược với cái cũ) Do

đó, cần tận dụng chúng Những tính chất, những khả năng mới có thể làgọn hơn, linh động hơn, dễ thay thế, tăng tính điều khiển, …

– Khi nói “tách khỏi” mới chỉ ra định hướng suy nghĩ, đinh hướng việc

làm Để trả lời câu hỏi “Làm thế nào để tách khỏi?” cần tham khảo cáchlàm ở những lĩnh vực chuyên về công việc đó như luyện kim, lọc, trích

ly, chọn giống, giải phẫu, tuyển lựa, …

– Nguyên lý tách khỏi hay dùng với các nguyên lý: 1_Phân nhỏ, 3_Phẩm

chất cục bộ, 5_Kết hợp, 6_Vạn năng, 15_Linh động, …

Các ví dụ trong tin học:

– Registry là một phần quan trọng của Window Kể từ khi Registry được

sử dụng thường xuyên do việc sử dụng máy tính thường, cài đặt và gỡ

bỏ phần mềm thường xuyên, … trên máy tính tạo ra nhiều hơn mụcđăng ký, do đó tăng kích thước của nó và suy giảm hiệu suất của hệthống Chương trình Regclean Pro được ra đời dựa vào nguyên lý táchkhỏi, chương trình sẽ tiến hành dọn dẹp các registry bị lỗi, không hợp lệ,giữ cho hiệu năng hệ thống sắp xếp hợp lý mượt mà hơn

– Trong lập trình, khi giải quyết các bài toán về dãy số, ta cần xét đến tínhchất chẳn lẻ của dãy số trong dãy số nguyên liên tiếp Vận dụng nguyên

lý tách khỏi nên phương thức người lập trình hay sử dụng là tách dãy sốnguyên liên tiếp thành 2 dãy số chẳn và lẻ và gán chúng vào 2 mảngkhác nhau để tiện xử lý

Nhận xét:

– Các đối tượng đầu tiên thường có tính đồng nhất cao về vật liệu, cấuhình, chức năng, thời gian, không gian… đối với các phần trong đốitượng Khuynh hướng phát triển tiếp theo là: các phần có các phẩm chất,chức năng… riêng của mình nhằm phục vụ tốt nhất chức năng chínhhoặc mở rộng chức năng chính đó

– Các đối tượng đồng nhất đầu tiên còn phát triển theo khuynh hướngchuyên dụng hóa, đa dạng hóa so với nhau, để phù hợp nhất với môitrường, điều kiện làm việc, sự thuận tiện đối với người sử dụng, thị hiếucủa người tiêu dùng cụ thể …

– Với thời gian, môi trường, tác động bên ngoài cũng bị biến đổi theokhuynh hướng thích hợp với những điều kiện, hoàn cảnh cụ thể của đốitượng và của con người sử dụng đối tượng đó Xuất hiện các loại vi môitrường, vi khí hậu, vi tác động, …

– Nói chung, nguyên lý phẩm chất cục bộ phản ánh khuynh hướng pháttriển: từ đơn giản sang phức tạp, từ đơn điệu sang đa dạng

– Tinh thần “phẩm chất cục bộ” có ý nghĩa lớn đối với việc nhận thức và

xử lý thông tin: không phải tin tức nào cũng có giá trị như tin tức nào

Không thể có một cách tiếp cận, dùng chung cho mọi loại đối tượng –

“chân lý là cụ thể”.

Các ví dụ trong tin học:

– Trong chức năng tìm đường đi của Google Maps, nguyên lý phẩm chấtcục bộ được vận dụng để đánh dấu địa điểm bắt đầu, kết thúc và vẽđường đi trên bản đồ, biến đổi những địa điểm đó từ có cấu trúc đồngnhất với bản đồ thành không đồng nhất để người dùng dễ quan sát vàxác định được cách đi

– Bài toán tin học: “Tìm và in ra màn hình các số tự nhiên đồng thời chia

hết cho 3 và 5.” Trong bài toán này, người lập trình thường vận dụng

nguyên lý phẩm chất cục bộ viết chương trình thành các module riêngbiệt để tiện xử lý và mỗi module có một chức năng khác nhau như:module kiểm tra số chia hết cho 3, module kiểm tra số chia hết cho 5,module in kết quả ra màn hình

2.2.4 Nguyên lý phản đối xứng

Nội dung:

– Chuyển đối tượng có hình dạng, tính chất đối xứng thành phản đối xứng

Nhận xét:

– Từ "hình dạng", phát biểu trong thủ thuật này cần hiểu rộng, không chỉ

thuần tuý theo nghĩa hình học

– Giảm bậc đối xứng, ví dụ chuyển từ hình tròn thành hình ôvan, hìnhvuông sang hình chữ nhật, …

– Thủ thuật này rất có tác dụng trong việc khắc phục tính ì tâm lý, chorằng các đối tượng phải có hình dạng đối xứng

– Khi đối tượng chuyển sang dạng ít đối xứng hơn, có thể làm xuất hiệnnhững tính chất mới lợi hơn Ví dụ tận dụng được những nguồn dự trữ

về không gian (nói chung là các khả năng tiềm ẩn), làm đối tượng ổnđịnh hơn, bền vững hơn, …

– Nguyên lý phản đối xứng, có thể nói là trường hợp riêng của 3_Nguyên

lý phẩm chất cục bộ, có mục đích làm tăng tính tương hợp (tương ứng

và phù hợp) giữa các phần của hệ với nhau và với môi trường bên ngoài,nhằm thực hiện chức năng một cách tốt nhất.

Các ví dụ trong tin học:

– Các giao diện web trước kia thường có cấu trúc đối xứng giữa các phầnnhư: Header và Footer, cột trái và phải, … Ngày nay, các nhà thiết kếweb thường chọn phương thức thiết kế sáng tạo hơn, chuyển cấu trúcgiao diện web từ đối xứng thành phản đối xứng để tăng tính thẫm mỹ vàphù hợp với nhu cầu người dùng hơn

– Trong các thủ thuật tìm kiếm cơ bản thì tìm kiếm nhị phân trong dãy số

có thứ tự là một thủ thuật tìm kiếm đơn giản, có độ phức tạp thấp Ýtưởng của thuật toán tìm kiếm nhị phân là bắt đầu từ phần tử nằm ở vị trígiữa của danh sách Nhưng trong thực tế, dãy số phải tìm kiếm thườngrất lớn nên người ta không sử dụng phương pháp này mà bằng phươngpháp tìm kiếm nhị phân khác, không bắt đầu từ phần tử nằm ở vị trí giữa

mà tại một điểm hiểu quả hơn

Nhận xét:

– “Kế cận”, không nên chỉ hiểu gần nhau về mặt vị trí hay chức năng, mà

nên hiểu là có quan hệ với nhau, bổ xung cho nhau Do vậy, có thể có

những kết hợp các đối tượng “ngược nhau” (ví dụ bút chì kết hợp với

tẩy)

– “Kết hợp” cần hiểu theo nghĩa rộng, không đơn thuần cộng thêm (kiểu

số học) hay gắn thêm (kiểu cơ học), mà còn được hiểu chuyển giao, đưavào những ý tưởng, tính chất, chức năng từ những lĩnh vực hoặcnhững đối tượng khác

– Đối tượng mới, tạo nên do sự kết hợp, ,thường có những tính chất, khảnăng mà từng đối tượng riêng rẽ trước đây chưa có Điều này có nguyênnhân sâu xa là lượng đổi thì chất đổi và do tạo được sự thống nhất mớicủa các mặt đối lập.

– Trong thực tế, các hiện tượng, quá trình, sự việc thường hay đan xennhau nên khả năng kết hợp luôn luôn có Do vậy, cần chú ý khai thácnguồn dự trữ này

– Nguyên lý kết hợp thường hay sử dụng với 1_Nguyên lý phân nhỏ,

3_Nguyên lý phẩm chất cục bộ,

– Điều này phản ánh một khuynh hướng phát triển biện chứng: sự liên kết,hợp tác hoá thường đi kèm với sự phân công lao động và chuyên mônhoá

Các ví dụ trong tin học:

– Các nhà phát triển ứng dụng I.R.I.S đã sử dụng nguyên lý kết hợp để chếtạo ra chuột IRIScan với khả năng tích hợp chuột máy tính cùng máyscan với giá thành rẻ và tính di động cao Chiếc chuột máy tính này còn

hỗ trợ scan hình ảnh dưới độ phân giải 300 DPI của những máy inchuyên dụng

– Máy tính 3D trong suốt được phát triển bởi Jinha Lee, sinh viên trườngđại học MIT (Mỹ) hợp tác với hãng Microsoft là một ý tưởng sáng tạo

sử dụng nguyên lý kết hợp: màn hình LCD trong suốt, card đồ họa 3D

và các camera điều khiển bằng cử chỉ để tạo ra hình ảnh giả lập của mộtchiếc hộp phía sau màn hình, cho phép người dùng chạm vào “bêntrong” máy, di chuyển tập tin và dữ liệu bằng chính bàn tay của họ

3 Vận dụng các nguyên lý sáng tạo của Altshuller giải quyết “vấn đề khoa học – phát triển sản phẩm máy tính”

Máy tính là một công cụ giúp con người giải quyết nhanh những bài toán cầnkhả năng tính toán cao và đã trải qua nhiều bước phát triển về công nghệ, từ nhữngchiếc máy tính cỡ lớn chiếm cả gian phòng đến nay chỉ còn bé bằng bàn tay và cóthể mang đi lại dễ dàng Máy tính điện tử ra đời vào năm 1946 tại Hoa Kì từ đó đãphát triển rất mạnh và đến nay đã trải qua các thế hệ máy:

– Thế hệ I (thập niên 50): Sử dụng đèn điện tử làm phần cơ bản, cùng với

việc sử dụng bộ nhớ làm bằng dây trễ và bộ nhớ tĩnh điện Vận dụng

nguyên lý sử dụng vật liệu nhiều lỗ, phần lớn các máy tính ở thế hệ này

đều hiện thực khái niệm chương trình lưu trữ, vào/ra dữ liệu bằng giấy đục

lỗ, bằng từ Các máy tính thế hệ này giải quyết được nhiều bài toán khoahọc kĩ thuật và các bài toán phức tạp về dự báo thời tiết và năng lượng hạtnhân

– Thế hệ II (thập niên 60): Các nhà phát triển vận dụng nguyên lý kết hợp,

tích hợp để sử dụng Transister cùng với đèn điện tử Ngoài ra, còn vận

dụng nguyên lý thay thế với việc sử dụng bộ nhớ trong làm bằng xuyên từ.

Đồng thời, ngoài việc sử dụng băng từ để lưu trữ, nhà phát triển còn vận

dụng nguyên lý kết hợp, tích hợp để xuất hiện thêm trống từ và đĩa từ

cùng làm việc với băng từ

– Thế hệ III (thập niên 70): Những thành tựu trong lĩnh vực điện tử (sự ra

đời và phát triển của công nghệ vi mạch tích hợp IC) cùng với cơ sở các

nguyên lý phát triển ý tưởng sáng tạo vận dụng nguyên lý phản trọng

lượng, nguyên lý vạn năng và nguyên lý chứa trong đã cho phép các nhà

thiết kế máy tính xây dựng một kiến trúc máy tính thỏa mãn yêu cầu bàitoán cần giải quyết, cũng như của người lập trình và máy có kích thước nhỏhơn, tiêu thụ năng lượng ít hơn

– Thế hệ IV (thập niên 80 cho đến nay): Dựa vào công nghệ ép vi mạch tiên

tiến và vận dụng nguyên lý phản trọng lượng, nguyên lý vạn năng và

nguyên lý chứa trong giúp cho ra đời các máy tính nhỏ gọn hơn mà tốc độ

tính toán lại cao hơn

o Hiện nay, chiếc máy tính dạng bảng được ra đời và phát triển mạnh mẽ,

đó là sự vận dụng nguyên lý đơn giản hóa – loại bỏ: bàn phím máy

tính được loại bỏ và thay vào đó là màn hình cảm ứng và vận dụng

nguyên lý kết hợp: kết hợp màn hình và bàn phím máy tính lại thành

một

Cùng với sự bùng nổ của thời đại công nghệ số, chiếc máy tính sẽ còn nhữngbước phát triển vượt bậc mà người ta khó có thể tưởng tượng được

– Ý tưởng về mẫu máy tính SpaceTop 3D sử dụng nguyên lý kết hợp: màn

hình LCD trong suốt, card đồ họa 3D và các camera điều khiển bằng cử chỉ

để tạo ra hình ảnh giả lập của một chiếc hộp phía sau màn hình, cho phép

người dùng chạm vào “bên trong” máy, di chuyển tập tin và dữ liệu bằng

chính bàn tay của họ đang trong giai đoạn đầu phát triển và vẫn chưa có kếhoạch áp dụng vào các thiết bị tiêu dùng Nhưng cũng như khái niệm mànhình cảm ứng trên iPhone trước đây, ý tưởng này chắc chắn sẽ trở thànhhiện thực và phổ biến trong thời gian tới