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 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 1 MỤC LỤC 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 để tăng cường khả năng tư duy của một cá nhân hay một tập thể cộng đồng làm việc chung 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 người qua 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 pháp mang 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 văn viết 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, các lời 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 kỹ thuật mà nó có thể thuộc lĩnh vực khác nhau như chính trị, kinh tế, xã hội, nghệ thuật, … hoặc trong các phát minh, sáng chế. 3 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 có với yêu cầu phát triển tri thức đó ở trình độ cao hơn. 1.2 Phân loại Nghiên cứu khoa học luôn tồn tại hai vấn đề: – Vấn đề về bản chất sự vật đang tìm kiếm. – Vấn đề về phương pháp nghiên cứu để làm sáng tỏ về lý thuyết và thực tiễn những vấn đề thuộc lớp thứ nhất. 1.3 Các tình huống vấn đề 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 5) Lắng nghe lời kêu ca phàn nàn 6) Cảm hứng: những câu hỏi bất chợt xuất hiện khi quan sát sự kiện nào đó. 4 Có nghiên cứuCó vấn đề Không có nghiên cứu Không có vấn đề Không có nghiên cứu Không có vấn đề Giả vấn đề Nghiên cứu theo một hướng khác Nảy sinh vấn đề khác 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 2.1 Phương pháp Có 5 phương pháp: – Dựng Vepol đầy đủ – Chuyển sang Vepol – Phá vở Vepol – Xích Vepol – Liên trường 2.2 Nguyên lý sáng tạo 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 tiếp xúc lớn như trong các phản ứng hóa học, tạo sự cháy nổ, trao đổi nhiệt. 5 – Tháo lắp làm cho đối tượng trở nên nhỏ gọn, thuận tiện cho việc chuyên chở, xếp đặt và khả năng thay thế từng bộ phận đối tượng, kể cả việc mở rộng 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 nhỏ đến vi mô. – Sự thay đổi về lượng dẫn đến sự thay đổi về chất, cho nên, phân nhỏ có thể làm đối tượng có thêm những tính chất mới, thậm chí, ngược với tính chất đã có. – Nguyến lý phân nhỏ hay dùng với các nguyên lý: 2_Tách khỏi, 3_Phẩm chất cục bộ, 5_Kết hợp, 6_Vạn năng, 15_Linh động, … Các ví dụ trong tin học: – Máy vi tính bàn gồm các thành phần như: thùng máy, màn hình, RAM, ổ cứng, ổ DVD, … có thể tháo lắp được. • Khi máy tính bị sự cố, ta chỉ cần xác định bộ phận nào bị hư và thay thế bộ phận đó, không cần phải thay toàn bộ máy tính. • Khi nâng cấp máy tính, ta chỉ cần thay thế 1 số bộ phận của máy tính như: thay bộ nhớ RAM của máy tính hoặc thay thế ổ đĩa cứng, … • 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. – Khi xây dựng một đồ án chương trình lớn, nhóm lập trình chia một công việc lớn thành các công việc nhỏ hơn, mỗi công việc này tương ứng với một 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 thành chương trình lớn giải quyết công việc ban đầu. 2.2.2 Nguyên lý tách khỏi Nội dung: – 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. Nhận xét: – Đối tượng, thông thường, có nhiều thành phần (tính chất, khía cạnh, chức năng, …). Trong khi đó, người ta chỉ thực sự cần 1 trong những số đó. Vậy không nên dùng cả đối tượng vì sẽ tốn thêm chi phí hoặc vận 6 chuyển không thuận tiện. Phải nghĩ cách tách cái cần thiết ra sử dụng riêng. Tương tự như vậy đối với phần gây phiền phức, để khắc phục nhược điểm có trong đối tượng. – Do tách khỏi đối tượng mà phần tách ra (hoặc phần giữ lại) có thêm những 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 là gọn 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 cách làm 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 mục đăng ký, do đó tăng kích thước của nó và suy giảm hiệu suất của hệ thống. Chương trình Regclean Pro được ra đời dựa vào nguyên lý tách khỏi, 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 tính chất 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 số nguyên liên tiếp thành 2 dãy số chẳn và lẻ và gán chúng vào 2 mảng khác nhau để tiện xử lý. 2.2.3 Nguyên lý phẩm chất cục bộ Nội dung: – 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 Nhận xét: – Các đối tượng đầu tiên thường có tính đồng nhất cao về vật liệu, cấu hình, chức năng, thời gian, không gian… đối với các phần trong đối tượng. 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 chính hoặc mở rộng chức năng chính đó. – Các đối tượng đồng nhất đầu tiên còn phát triển theo khuynh hướng chuyên dụng hóa, đa dạng hóa so với nhau, để phù hợp nhất với môi trường, điều kiện làm việc, sự thuận tiện đối với người sử dụng, thị hiếu của người tiêu dùng cụ thể … – Với thời gian, môi trường, tác động bên ngoài cũng bị biến đổi theo khuynh hướng thích hợp với những điều kiện, hoàn cảnh cụ thể của đối tượng và của con người sử dụng đối tượng đó. Xuất hiện các loại vi môi trường, vi khí hậu, vi tác động, … – Nói chung, nguyên lý phẩm chất cục bộ phản ánh khuynh hướng phát triển: 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 chất cục bộ được vận dụng để đánh dấu địa điểm bắt đầu, kết thúc và vẽ đường đi trên bản đồ, biến đổi những địa điểm đó từ có cấu trúc đồng nhất với bản đồ thành không đồng nhất để người dùng dễ quan sát và xác 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 riêng biệt 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 8 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, hình vuông sang hình chữ nhật, … – Thủ thuật này rất có tác dụng trong việc khắc phục tính ì tâm lý, cho rằng các đối tượng phải có hình dạng đối xứng. – Khi đối tượng chuyển sang dạng ít đối xứng hơn, có thể làm xuất hiện những 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 ổn định 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 phần như: Header và Footer, cột trái và phải, … Ngày nay, các nhà thiết kế web thường chọn phương thức thiết kế sáng tạo hơn, chuyển cấu trúc giao diện web từ đối xứng thành phản đối xứng để tăng tính thẫm mỹ và phù 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. Ý tưởng của thuật toán tìm kiếm nhị phân là bắt đầu từ phần tử nằm ở vị trí giữa của danh sách. Nhưng trong thực tế, dãy số phải tìm kiếm thường rất lớn nên người ta không sử dụng phương pháp này mà bằng phương pháp tìm kiếm nhị phân khác, không bắt đầu từ phần tử nằm ở vị trí giữa mà tại một điểm hiểu quả hơn. 2.2.5 Nguyên lý kết hợp Nội dung: 9 – Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạt động kế cận. – Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận gian rỗi của CPU, tận dụng tài nguyên để cho ra hệ điều hành đa nhiệm, nhiều người dùng. 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, đưa vào những ý tưởng, tính chất, chức năng từ những lĩnh vực hoặc những đối tượng khác. – Đối tượng mới, tạo nên do sự kết hợp, ,thường có những tính chất, khả năng mà từng đối tượng riêng rẽ trước đây chưa có. Điều này có nguyên nhân sâu xa là lượng đổi thì chất đổi và do tạo được sự thống nhất mới của các mặt đối lập. – Trong thực tế, các hiện tượng, quá trình, sự việc thường hay đan xen nhau nên khả năng kết hợp luôn luôn có. Do vậy, cần chú ý khai thác nguồn 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 môn hoá. Các ví dụ trong tin học: – Các nhà phát triển ứng dụng I.R.I.S đã sử dụng nguyên lý kết hợp để chế tạo ra chuột IRIScan với khả năng tích hợp chuột máy tính cùng máy scan 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 in chuyên dụng. 10 [...]... nguyên lý sáng tạo để cải tiến, hoàn thiện hơn nữa những khuyết điểm của công nghệ hiện tại và cho ra đời các công nghệ màn hình máy tính mới đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của cuộc sống số ngày nay Một công nghệ mới ra đời là sự vận dụng các nguyên lý sáng tạo của các nhà sản xuất trong quá trình phát triển điển hình như: nguyên lý đổi màu, nguyên lý thay đổi các thông số hóa lý của đối tượng và nguyên lý. .. khỏi trong công nghệ CRT; nguyên lý sử dụng các kết cấu thủy và khí, nguyên lý thay đổi các thông số hóa lý của đối tượng trong công nghệ LCD, Plasma; nguyên lý năng động trong công nghệ LED; nguyên lý thay đổi các thông số hóa lý của đối tượng, nguyên lý đổi màu và nguyên lý tự phục vụ trong công nghệ OLED; nguyên lý đảo ngược trong công nghệ LCoS; nguyên lý thay thế trong công nghệ Laser; nguyên lý. .. đối với một số hệ máy chủ 2 Phân tích các nguyên lý sáng tạo TRIZ trong quá trình phát triển của màn hình máy tính 2.1 Màn hình CRT Thường gặp nhất là các loại màn hình máy tính với nguyên lý ống phóng chùm điện tử (ống CRT, nên thường đặt tên cho loại này là "loại CRT") Các màn hình loại CRT có các ưu nhược điểm: – Ưu điểm: Thể hiện màu sắc rất trung thực, tốc độ đáp ứng cao, độ phân giải có thể đạt... phát xạ ánh sáng Ống 17 phóng CRT sẽ tạo ra các tia điện tử đập vào màn huỳnh quang để hiển thị các điểm ảnh theo mong muốn – Để tìm hiểu nguyên lý hiển thị hình ảnh của các màn hình CRT, ta hãy xem nguyên lý để hiển thị hình ảnh của một màn hình đơn sắc (đen trắng), các nguyên lý màn hình CRT màu đều dựa trên nền tảng này • Nguyên lý hiển thị hình ảnh của màn hình đen – trắng o Ở các màn hình CRT cổ... trình phát triển của màn hình máy tính 1 Giới thiệu Màn hình máy tính là thiết bị điện tử gắn liền với máy tính với mục đích chính là hiển thị và giao tiếp giữa người sử dụng và máy tính Đối với các máy tính cá nhân (PC), màn hình máy tính là một bộ phận tách rời Đối với máy tính xách tay màn hình là một bộ phận gắn chung không thể tách rời Đặc biệt, màn hình có thể dùng chung (hoặc không sử dụng) ... và phổ biến trong thời gian tới 15 – Hiện nay, công nghệ sử lý ảnh và âm thanh đang có những bước tiến không ngờ Người tiêu dùng có thể kỳ vọng rằng trong thời gian tới, các nhà phát triển có thể vận dụng nguyên lý kết hợp, tích hợp các công nghệ này vào máy tính để con người có thể điểu khiển nó bằng giọng nói, ánh mắt và cử chỉ 16 II Phân tích các nguyên lý sáng tạo TRIZ được vận dụng trong quá trình. .. hiện thêm trống từ và đĩa từ cùng làm việc với băng từ 13 – 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... 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 những bước 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. .. hề phát ra bất kì tia điện từ nào gây hại cho thị giác con người sử dụng ngay cả khi thưởng thức hình ảnh 3D trong thời gian dài 24 III Kết luận Màn hình máy tính ra đời và phát triển cùng với sự phát triển của máy tính đã trải qua nhiều công nghệ như: CRT, LCD, Plasma, LED, OLED, LCoS, laser, AMOLED, Super AMOLED Trong quá trình phát triển màn hình máy tính, các nhà sản xuất đã vận dụng những nguyên. .. của người lập trình và máy có kích thước nhỏ hơn, 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 14 o Hiện nay, chiếc máy tính dạng bảng được ra đời và phát triển mạnh mẽ, đó là sự vận dụng . 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. sử dụng) đối với một số hệ máy chủ. 2. Phân tích các nguyên lý sáng tạo TRIZ trong quá trình phát triển của màn hình máy tính 2.1 Màn hình CRT Thường gặp nhất là các loại màn hình máy tính. 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