ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP, NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO ĐỂ GIẢI QUYẾT CÁC VẤN ĐỀ - BÀI TOÁN TRONG TIN HỌC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG BÀI THU HOẠCH PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC  ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP, NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO ĐỂ GIẢI QUYẾT CÁC VẤN ĐỀ - BÀI TOÁN TRONG TIN HỌC Học viên thực hiện: Giảng viên : GS.TSKH. HOÀNG KIẾM Học viên : TRỊNH QUỐC HÙNG Mã học viên : CH1101088 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 1 Mục lục PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 2 LỜI MỞ ĐẦU Nghiên cứu khoa học (NCKH) là một hoạt động then chốt hàng đầu trong những ngành khoa học. Kết quả từ NCKH là những phát hiện mới về kiến thức, về bản chất sự vật, phát triển nhận thức khoa học về thế giới, sáng tạo phương pháp và phương tiện kỹ thuật mới có giá trị cao. Ngày nay khi mà với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật làm thế giới trở nên bình đẳng hơn, các biên giới quốc gia chỉ còn giá trị về địa lý thì cơ hội thành công là rất rõ rệt với tất cả mọi người. Do đó việc nắm vững phương pháp, nguyên lý sáng tạo có thể coi như là chìa khoá để mở cánh cửa thành công. Chỉ cẩn giải quyết được một vấn đề nào đó cũng có thể làm nên cuộc cách mạng công nghệ mới. Em xin chân thành cám ơn GS. TSKH thầy Hoàng Kiếm, đã cho em một kiến thức thật bổ ích qua môn học này, đã làm thay đổi, mở mang tư duy của em trong mọi vấn đề. Không chỉ là những vấn đề trong tin học mà còn tất cả những vấn đề trong mọi lĩnh vực, đời sống hằng ngày. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 3 CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KHOA HỌC VÀ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC I. KHOA HỌC LÀ GÌ? 1.1 Khoa học - Khoa học là hệ thống tri thức về mọi loại qui luật của vật chất và sự vận động của vật chất, những qui luật của tự nhiên, xã hội và tư duy (Pierre Auger –Tendences actuelles de la recherche scientifique, UNESCO, Paris, 1961). - Khoa học là quá trình nghiên cứu nhằm khám phá ra những kiến thức mới, học thiết mới…về tự nhiên và xã hội. Những kiến thức hay học thiết mới này tốt hơn, có thể thay thế cái củ không còn phù hợp. - Hệ thống tri thức này hình thành trong lịch sử và không ngừng phát triển trên cơ sở thực tiển xã hội. Phân biệt ra hai hệ thống tri thức: tri thức kinh nghiệm và tri thức khoa học. • Tri thức kinh nghiệm: là những hiểu biết được tích lũy qua hoạt động sống hang ngày trong mới quan hệ giữa con người với con người và giữa con người với thiên nhiên. Quá trình này giúp con người hiểu biết về sự vật, về cách quản lý thiên nhiên và hình thành mối quan hệ giữa những con người trong xã hội. Tri thức kinh nghiệm được con người không ngừng sử dụng và phát triển trong hoạt động thực tế. Tuy nhiên, tri thức kinh nghiệm chưa thật sự đi sâu vào bản chất, chưa thấy được hết các thuộc tính của sự vật và mối quan hệ bên trong giữa sự vật và con người. Vì vậy, tri thức kinh nghiệm chỉ phát triển đến một hiểu biết giới hạn nhất định, nhưng tri thức kinh nghiệm là cơ sở cho sự hình thành tri thức khoa học. • Tri thức khoa học: là những hiểu biết được tích lũy một cách có hê thống nhờ hoạt động nghiên cứu khoa học, các hoạt động này có mục tiêu xác định và sử dụng phương pháp khoa học. Không giống như tri thức kinh nghiệm, tri thức khoa học dựa trên kết quả khảo sát thu thập được qua những thí nghiệm và qua các sự kiện xảy ra ngẫu nhiên trong hoạt động xã hội, trong tự nhiên. Tri thức khoa học được tổ chức trong khuôn khổ các ngành và bộ môn khoa học (discipline) như: triết học, sử học, kinh tế học… PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 4 1.2 Tiêu chí nhận biết một bộ môn khoa học Các tiêu chí nhận biết một bộ môn khoa học - Có đối tượng để nghiên cứu? - Có hệ thống lý thuyết? - Có hệ thống phương pháp luận hay không? - Có mục đích sử dụng hay không? 1.3 Phân loại khoa học Sự phân loại các khoa học dựa trên: - Nguồn gốc (lý thuyết, thực nghiệm, thực chứng…) - Mục đích ứng dụng (mô tả, phân tích, tổng hợp, sáng tạo…) - Mức độ khái quát (cụ thể, trừu tượng, tổng quát…) - Tính tương liên (liên ngành, đa ngành…) - Cơ cấu hệ thống tri thức (cơ sở, cơ bản, chuyên ngành…) - Đối tượng nghiên cứu (tự nhiên, kỹ thuật, xã hội nhân văn, công nghệ, nông nghiệp, y học…) PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 5 Phân loại ARISTOTE(384-322 trước công nguyên) Khoa học lý thuyết Khoa học sáng tạo Khoa học thực hành Mục đích Tìm hiểu thực tại Sáng tạo tác phẩm Hướng dẫn đời sống - Siêu hình học vật lý học Từ từ học Thi pháp Biện chứng pháp - Đạo đức học - Kinh tế học - Chính trị học Phân loại của COMTE (1798-1857) Toán học Thiên văn học Vật lý học Hóa học Sinh vật học Xã hội học PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 6 Tín h cụ thể và phứ c tạp tăn g dần Tí nh trừ u tư ợn g và ph ổ qu át tăn g PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 7 Phân loại Marx (1818 - 1883) Marx chia khoa học ra làm nhóm: - Khoa học tự nhiên có đối tượng là các dạng vật chất và hình thức vận động của các dạng vật chất đó được thể hhiện trong giới tự nhiên cũng như mối liên hệ và quy luật của chúng: cơ học, vật lý học, hóa học, sinh vật học, toán học,… - Khoa học xã hội hay khoa học về con người có đối tượng là những sinh họat của con người, những quan hệ xã hội… cùng các quy luật và những động lực của sự phát triển xã hội: sử học, kinh tế học, chính trị học đạo đức học, mỹ học,… bao trùm tất cả các khoa học vừa kể chính là chủ nghĩa duy vật lịch sử. II. KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ LÀ GÌ? 2.1 Công nghệ Công nghệ: technoware + infoware + humanware + organware 2.2 Kỹ thuật Kiến thức kinh nghiệm, kỹ năng có tính chất hệ thống, Phương pháp trình tự tác nghiệp, phương tiện 2.3 Phân biệt khoa học, kỹ thuật và công nghệ TT KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 1 Nghiên cứu khoa học mang tính xác suất Điều hành công nghệ mang tính xác định 2 Hoạt động khoa học luôn đổi mới, không lặp lại Hoạt động công nghệ được lặp lại theo chu kỳ 3 Sản phẩm khó được định hình trước Sản phẩm được định hình theo thiết kế 4 Sản phẩm mang đặc trưng thông tin Đặc trưng sản phẩm tùy thuộc đầu vào 5 Lao động linh họat và tính sáng tạo cao Lao động bị định khuôn theo qui định 6 Có thể mang mục đích tự thân Có thể không mang mục đích tự thân 7 Phát minh khoa học tồn tại mãi mãi với thời gian Sáng chế công nghệ tồn tại nhất thời và bị tiêu vong theo lịch sử tiến bộ kỹ thuật PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 8 III. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC LÀ GÌ Nghiên cứu khoa học là một họat động tìm kiếm, xem xét, điều tra, hoặc thử nghiệm. Dựa trên những số liệu, tài liệu, kiến thức…đạt được từ các thí nghiệm nghiên cứu khoa học để phát hiện ra những cái mới về bản chất sự vật, về thế giới tự nhiên và xã hội, và để sáng tạo phương pháp và phương tiện kỹ thuật mới cao hơn, giá trị hơn. 3.1 Chức năng cơ bản của nghiên cứu khoa học - Mô tả (định tính, định lượng) - Giải thích (thuộc tính, nguồn gốc, quan hệ…) - Dự đoán - Sáng tạo (các giải pháp cải tạo thế giới) 3.2 Các đặc điểm của nghiên cứu khoa học - Tính mới - Tính tin cậy - Tính thông tin - Tính khách quan - Tính rủi ro - Tính thừa kế - Tính cá nhân - Tính phi kinh tế 3.3 Các loại hình nghiên cứu khoa học - Nghiên cứu cơ bản (phát hiện bản chất, qui luật…) + Thuần túy (tự do) + Định hướng o Nền tảng: dịch tễ học, điều tra cơ bản… o Chuyên đề: plasma, Gen di truyền  Phát minh - Nghiên cứu ứng dụng PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 9 Sự vận dụng các qui luật từ nghiên cứu cơ bản đến các nguyên lý về các giải pháp (công nghệ, vật liệu, tổ chức, quản lý…)  Sáng chế: giải pháp kỹ thuật có tính mới và áp dụng được - Nghiên cứu triển khai (R & D)  Các hình mẫu mang tính khả thi về kỹ thuật 3 mức độ triển khai (Labo, pilot, ∀ ) Nghiên cứu cơ bản Nghiên cứu ứng dụng Triển khai Nghiên cứu cơ bản thuần túy Nghiên cứu cơ bản định hướng Triển khai trong phòng thí nghiệm Nghiên cứu nền tảng Nghiên cứu chuyên đề Triển khai bán đại trà Quan hệ giữa các loại hình nghiên cứu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 10 [...]... : - Học vẹt - Học bằng cách chỉ dẫn - Học bằng qui nạp - Học bằng tương tự - Học dựa trên giải thích - Học dựa trên tình huống - Khám phá hay học không giám sát PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 25 Các kỹ thuật thường được áp dụng trong “máy học là: - Khai khoáng dữ liệu - Mạng nơ ron - Thuật giải di truyền - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 26 Một số ví dụ áp dụng các phương pháp giải quyết vấn đề trong. .. 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 ba tình huống: Có vấn đề, không có vấn đề, giả vấn đề được cho trong hình dưới đây: Có vấn đề Có nghiên cứu Không có vấn đề Không có nghiên cứu Giả vấn đề Không có vấn đề Không có Nghiên cứu Nảy sinh vấn đề khác... tính toán chính xác về mặt hình thức ” - Nguyên lý 4 : Biểu diễn các tính toán gần đúng bằng cấu trúc lặp, có nghĩa là “Mọi quá trình tính toán gần đúng đều dựa trên các cấu trúc lặp với tham số xác định ” - Nguyên lý 5 : Phân chia bài toán ban đầu thành những bài toán nhỏ hơn, có nghĩa là “Mọi vấn đề - bài toán đều có thể giải quyết bằng cách phân chia thành những vấn đề bài toán nhỏ hơn ” - Nguyên. .. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 21 IV PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ-BÀI TOÁN TIN HỌC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 22 4.1 Phýõng pháp trực tiếp: Đặc điểm của cách giải quyết vấn đề này là đều xác định trực tiếp được lời giải qua một thủ tục tính toán (công thức, hệ thức, định luật,…) hoặc qua các bước căn bản để có được lời giải Đối với phương pháp này, việc giải quyết vấn đề trên máy tính chỉ là thao... phân nhỏ vấn đề Vấn đề A  { A1, A2,…, An} P  { P1, P2,…, Pn} d) Phân cấp bài toán: Bài toán P  cấu trúc lại bài toán P’ Mô tả thô  Mô tả tinh PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 19 Ví dụ về xử lý hình ảnh Tìm xem một ảnh A nằm ở đâu trong ảnh B e) Phân tích: 3.3 Các phương pháp tổng hợp vấn đề PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 20 Tổng hợp theo không gian và thời gian Để giải quyết vấn đề khoa học, ngược... 30 Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng 31 Sử dụng vật liệu nhiều lỗ 32 Nguyên lý đổi màu 33 Nguyên lý đồng nhất 34 Nguyên lý loại bỏ và tái sinh từng phần 35 Đổi các thông số hóa lý của đối tượng 36 Sử dụng chuyển pha 37 Sử dụng nở nhiệt 38 Sử dụng các chất oxy hóa 39 Sử dụng môi trường trơ 40 Sử dụng vật liệu tổng hợp (composit) III PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN Đ - BÀI TOÁN TỔNG QUÁT 3.1 Mô hình thông tin ban... ngược lại với phương pháp phân tích là phương tổng hợp Tổng hợp ở đây bao gồm cả tổ hợp, kết hợp, đối hợp và tích hợp Tùy thuộc vấn đề, yêu cầu của bài toán, ta có thể áp dụng việc tổ hợp hay kết hợp hay đối hợp hay tích hợp Các thông tin thu nhận được sẽ được tổng hợp theo không gian hay thời gian hay kết hợp cả hai để được một thông tin mới gíup cho việc giải quyết các vấn đề của bài toán PHƯƠNG PHÁP... mà thôi Còn các phương pháp trí tuệ nhân tạo lại dựa trên trí thông minh của máy tính Trong những phương pháp này, người ta sẽ đưa vào máy tính trí thông minh nhân tạo giúp máy tính bắt chước một phần khả năng suy luận như con người Từ đó, khi gặp một vấn đề, máy tính sẽ dựa trên những điều nó đã được học để tự đưa ra phương án giải quyết vấn đề Trong lĩnh vực “máy học , các hình thức học có thể phân... 2 Nguyên lý “tách riêng” 3 Nguyên lý phẩm chất cục bộ 4 Nguyên lý phản đối xứng 5 Nguyên lý kết hợp 6 Nguyên lý vạn năng 7 Nguyên lý chứa trong 8 Nguyên lý phản trọng lượng 9 Nguyên lý gây ứng suất sơ bộ 10 Nguyên lý thực hiện sơ bộ 11 Nguyên lý dự phòng 12 Nguyên lý đẳng thế 13 Nguyên lý đảo ngược 14 Nguyên lý cầu (tròn) hóa 15 Nguyên lý năng động 16 Nguyên lý tác động bộ phận và dư thừa 17 Nguyên. .. Sự dao động cơ học 19 Nguyên lý tác động theo chu kỳ 20 Nguyên lý tác động liên tục hữu hiệu 21 Nguyên lý vượt nhanh PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 16 22 Nguyên lý chuyển bại thành thắng 23 Nguyên lý quan hệ phản hồi 24 Nguyên lý sử dụng trung gian 25 Nguyên lý tự phục vụ 26 Nguyên lý sao chép (copy) 27 Nguyên lý rẻ thay cho đắt 28 Nguyên lý thay thế sơ đồ cơ học 29 Nguyên lý sử dụng các kết cấu thủy . ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG BÀI THU HOẠCH PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC  ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP, NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO ĐỂ GIẢI QUYẾT. pháp Biện chứng pháp - Đạo đức học - Kinh tế học - Chính trị học Phân loại của COMTE (179 8-1 857) Toán học Thiên văn học Vật lý học Hóa học Sinh vật học Xã hội học PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 6 Tín h. 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 ba tình huống: Có vấn đề, không có vấn đề, giả vấn đề