Đề tài Phân tích các nguyên tắc sáng tạo trong tin học và liên hệ

một bước ngoặc lớn, để thúc đẩy sự sáng tạo, tìm tòi trong mỗi con người nói chung, và trong chính bản thân em nói riêng. Em xin kính chúc thầy nhiều sức khỏe, và tiếp tục đào tạo nên những thế hệ học sinh giỏi, góp phần cho sự nghiệp kiến thiết con người, kiến thiết đất nước. Học viên thực hiện Vũ Sơn Lâm Tp.HCM, Ngày 15 tháng 12 năm 2012 iii MỤC LỤC MỤC LỤC ................................................................................................. iii Chương 1 GIỚI THIỆU ........................................................................ 1 1.1 Dẫn nhập .................................................................................... 1 1.2 Nội dung tiểu luận ..................................................................... 2 Chương 2 CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRONG TIN HỌC ..... 3 2.1 Nguyên tắc phân nhỏ ................................................................. 3 2.2 Nguyên tắc tách khỏi đối tượng ................................................. 3 2.3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ .................................................... 4 2.4 Nguyên tắc phản đối xứng ......................................................... 5 2.5 Nguyên tắc kết hợp .................................................................... 5 2.6 Nguyên tắc vạn năng ................................................................. 6 2.7 Nguyên tắc chứa trong ............................................................... 7 2.8 Nguyên tắc phản trọng lượng .................................................... 8 2.9 Nguyên tắc gây ứng xuất sơ bộ ................................................. 8 2.10 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ ....................................................... 8 2.11 Nguyên tắc dự phòng ................................................................. 9 2.12 Nguyên tắc đẳng thế ................................................................ 10 2.13 Nguyên tắc đảo ngược ............................................................. 11 2.14 Nguyên tắc cầu (tròn) hóa........................................................ 13 2.15 Nguyên tắc cầu linh động ........................................................ 14 2.16 Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa” ....................................... 16 2.17 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác ........................................ 16 2.18 Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học ............................... 17 iv 2.19 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ ............................................. 17 2.20 Nguyên tắc liên tục tác động có ích ......................................... 18 2.21 Nguyên tắc “vượt nhanh” ........................................................ 18 2.22 Nguyên tắc biến hại thành lợi .................................................. 18 2.23 Nguyên tắc quan hệ phản hồi .................................................. 19 2.24 Nguyên tắc sử dụng trung gian ................................................ 19 2.25 Nguyên tắc tự phục vụ ............................................................. 20 2.26 Nguyên tắc sao chép (copy) ..................................................... 20 2.27 Nguyên tắc rẻ thay cho đắt ...................................................... 21 2.28 Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học ............................................ 21 2.29 Nguyên tắc kết cấu khí và lỏng ............................................... 22 2.30 Nguyên tắc sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng ............................. 22 2.31 Nguyên tắc sử dụng các vật liệu nhiều lỗ ................................ 23 2.32 Nguyên tắc thay đổi màu sắc ................................................... 23 2.33 Nguyên tắc đồng nhất .............................................................. 24 2.34 Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần ........................... 25 2.35 Nguyên tắc thay đổi các thông số hóa lý của đối tượng .......... 25 2.36 Nguyên tắc sử dụng chuyển pha .............................................. 26 2.37 Nguyên tắc sử dụng sự nở nhiệt .............................................. 26 2.38 Nguyên tắc sử dụng các chất oxy hóa mạnh ........................... 26 2.39 Nguyên tắc thay đổi độ trơ ...................................................... 26 2.40 Nguyên tắc sử dụng các vật liệu hợp thành (composite) ......... 27 Chương 3 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CHUỘT MÁY TÍNH ................ 28 3.1 Trackball .................................................................................. 28 3.2 Con chuột đầu tiên ................................................................... 28 v 3.3 Chuột bi đầu tiên ...................................................................... 29 3.4 Chuột quang ............................................................................. 33 3.5 Chuột có phím cuộn ................................................................. 34 3.6 Chuột không dây đầu tiên ........................................................ 34 3.7 Chuột laser ............................................................................... 35 3.8 Chuột không cần bàn di đầu tiên ............................................. 36 3.9 Chuột 3D .................................................................................. 37 3.10 Mouseless ................................................................................ 38 Chương 4 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CHUỘT MÁY TÍNH DƯỚI GÓC NHÌN CỦA CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO ................................. 40 4.1 Nguyên tắc phân nhỏ ............................................................... 40 4.2 Nguyên tắc tách khỏi ............................................................... 40 4.3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ .................................................. 41 4.4 Nguyên tắc phản đối xứng ....................................................... 41 4.5 Nguyên tắc vạn năng ............................................................... 41 4.6 Nguyên tắc chứa trong ............................................................. 41 4.7 Nguyên tắc phản trọng lượng .................................................. 42 4.8 Nguyên tắc dự phòng ............................................................... 42 4.9 Nguyên tắc đẳng thế ................................................................ 42 4.10 Nguyên tắc đảo ngược ............................................................. 43 4.11 Nguyên tắc cầu (tròn) hóa........................................................ 44 4.12 Nguyên tắc linh động ............................................................... 44 4.13 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác ........................................ 44 4.14 Nguyên tắc quan hệ phản hồi .................................................. 45 4.15 Nguyên tắc tự phục vụ ............................................................. 45 vi 4.16 Nguyên tắc rẻ thay cho đắt ...................................................... 45 4.17 Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học ............................................ 45 4.18 Nguyên tắc sử dụng vỏ dẻo màng mỏng ................................. 45 Chương 5 THẾ HỆ CHUỘT TƯƠNG LAI ........................................ 46 5.1 Chuột điều khiển bằng suy nghĩ .............................................. 46 5.2 Chuột y tế ................................................................................. 46 5.3 Chuột bong bóng ...................................................................... 47 Chương 6 KẾT LUẬN ........................................................................ 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 49 1 Chương 1 GIỚI THIỆU 1.1 Dẫn nhập Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ nói chung, và ngành công nghệ thông tin nói riêng, chúng ta cảm thấy tự hào và không khỏi ngạc nhiên trước những thành tựu mà khoa học mang lại. Chắc không ít người đã từng tự đặt câu hỏi, vì sao chiếc máy tính lại có thể hoạt động được như vậy? Con chuột máy tính hoạt động như thế nào? Nhìn vào chiếc laptop nhỏ gọn, chúng ta sẽ ngạc nhiên vì chiếc máy tính đầu tiên trên thế giới có kích thước rộng bằng cả một căn nhà. Rồi nhìn vào một con chuột máy tính hiện đại, chúng ta sẽ bất ngờ vì nguyên thủy, con chuột là một khối gỗ với hai bánh xe phía dưới, vân vân và vân vân. Tóm lại, những thành tựu khoa học ấy là cả một chặng đường nghiên cứu, sáng tạo không ngừng qua các thế hệ, sự sáng tạo lớn đến mức chúng ta không tưởng tượng được cái nguyên thủy của nó là như vậy. Sự sáng tạo là cực kỳ quan trọng, đóng vai trò then chốt cho sự tiến bộ loài người. “40 nguyên tắc sáng tạo” được GS. Phan Dũng dịch từ sách nguyên bản của giáo sư người Nga, Altshuller, những nguyên tắc ấy là kết quả của việc nghiên cứu các quy luật phát triển tư duy và khoa học. Hiểu rõ được ý nghĩa bên trong các nguyên tắc này, sẽ giúp chúng ta nhanh chóng tìm ra con đường ngắn nhất để sáng tạo, tìm cái mới, cũng như giải quyết vấn đề. Chính vì vậy, đề tài: “Phân tích các nguyên tắc sáng tạo trong tin học và liên hệ lịch sử phát triển của chuột máy tính” đã được chọn làm nội dung cho bài tiểu luận này. 2 1.2 Nội dung tiểu luận Nội dung bài tiểu luận này trình bày theo các chương như sau: Chương 2: Các nguyên tắc sáng tạo trong tin học. Chương này mô tả các nguyên tắc sáng tạo khoa học và lấy các ví dụ trong tin học để minh họa. Chương 3: Lịch sử phát triển của chuột máy tính. Chương này trình bày lịch sử phát triển của chuột máy tính, từ con chuột đầu tiên đến những phiên bản hiện đại. Chương 4: Lịch sử phát triển của chuột máy tính dưới góc nhìn của nguyên tắc sáng tạo khoa học. Chương 5: Thế hệ chuột tương lai. Áp dụng những nguyên tắc sáng tạo, dự đoán phiên bản chuột máy tính trong tương lai. Chương 6: Kết luận. 3 Chương 2 CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRONG TIN HỌC 2.1 Nguyên tắc phân nhỏ Nội dung: - 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 trong tin học: a. Trong lập trình, một chương trình lớn thường được chia thành các module nhỏ hơn. Điều này không những làm cho chương trình được xây dựng dễ dàng, dễ kiểm tra, mà còn làm tăng tính khả chuyển của chương trình, ta có thể tái sử dụng các module cho các ứng dụng khác nhau. b. Kỹ thuật chia để trị c. Trong quản lý dự án CNTT, một Project manager trước khi bắt tay vào thực hiện dự án, cần phải phân nhỏ các công việc tới mức thích hợp để có thể định lượng (estimate) được thời gian (Bước này gọi là Work Breakdown) 2.2 Nguyên tắc tách khỏi đối tượng 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. Ví dụ trong tin học: a. Một bước tiền xử lý quan trọng trong xử lý ảnh là lọc nhiễu. b. Mạng wifi (wifi network), chuột không dây: loại bỏ phần dây nhợ rườm rà, làm tinh gọn. c. Giao diện của Google search là một ví dụ điển hình về một trang web có cách trình bày đơn giản, tinh gọn mà hiệu quả. 4 d. Lập trình trên ngôn ngữ Java, C#... các ngôn ngữ này có điểm đặc biệt là: đã tách phần giao tiếp với phần cứng ra thành một bộ phận riêng, gọi là máy ảo (Virtual machine). Nhờ vậy, người lập trình chỉ cần quan tâm đến phần quan trọng chính yếu của chương trình, đó là thiết kế chương trình với mã lệnh bằng ngôn ngữ cấp cao. Điều này cũng làm tăng tính khả chuyển của chương trình. 2.3 Nguyên tắc 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 có các chức năng khác nhau. - Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất của công việc. Ví dụ trong tin học: a. Trong thiết kế web, trên một trang web thì banner, header có màu sắc, kiểu dáng, kích thước thường khác so với các dòng chữ thông thường để tăng tính dễ đọc và hấp dẫn với người xem. b. Bộ nhớ cache của CPU được thiết kế để hoạt động với tốc độ cao hơn nhiều (so với bộ nhớ RAM, ổ cứng) nhằm làm giảm thời gian truy xuất dữ liệu, đồng thời tương ứng với tốc độ xử lý của CPU (tránh hiện tượng nghẽn cổ chai) c. Xét trong một hệ thống ứng dụng server-client thì các máy server cần phải được đầu tư với cấu hình mạnh, nhiều RAM hơn, tốc độ CPU cao hơn, đặt trong phòng máy lạnh để tản nhiệt tốt nhất… d. Một ví dụ khá thú vị và rất tự nhiên trong đời thường, đó là khi ta chọn mua một máy tính. Chẳng hạn ta có nhu cầu chơi game, thì ta cần chọn máy có card đồ họa mạnh, nếu ta chỉ có nhu cầu lập trình, thì ta chọn máy có CPU, RAM cấu hình tốt (không cần card đồ họa mạnh), hoặc ta 5 chỉ có nhu cầu đánh văn bản, soạn thảo hợp đồng và hay đi lại công tác, thì nên chọn máy cấu hình không cần cao nhưng phải nhỏ gọn, nhẹ. Như vậy, đối với cấu trúc của một máy tính, không nhất thiết mọi bộ phận phải có phẩm chất đồng đều. 2.4 Nguyên tắc phản đối xứng Nội dung: - Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng (nói chung làm giảm bậc đối xứng) Ví dụ trong tin học: a. Con chuột máy tính hiện nay (Mouse) thường có hình dạng không đối xứng. Nó không phải là một khối vuông, khối chữ nhật hay khối tròn cân đối mà lại có hình dạng cong cong, méo méo và uốn theo hình dạng của bàn tay. Điều này giúp cho người sử dụng thuận tiện hơn khi thao tác với chuột và tránh mỏi tay. 2.5 Nguyên tắc kết hợp Nội dung: - 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. Ví dụ trong tin học: a. Hệ thống nhiều máy Servers, giúp chia tải, đáp ứng nhanh các request từ phía client. b. Lập trình viên được trang bị nhiều màn hình, để thuận tiện cho việc lập trình và thiết kế. c. Môi trường phát triển tích hợp IDE (Integrated Development Environment) là sự kết hợp của trình soạn thảo mã lệnh (Code Editor), 6 trình gỡ bug (Debugger), trình biên dịch (Compiler) và có khi cả Server. Ví dụ như Visual Studio, Eclipse… d. Các gói lập trình, ví dụ như XAMPP, WAMPP, trong đó bao gồm PHP Engine, Apache server, Mail Server… Người phát triển chỉ cần tải về cài đặt bằng một gói duy nhất, là có thể bắt tay vào lập trình PHP. e. CPU 2 nhân, giúp tăng tốc độ xử lý 2.6 Nguyên tắc vạn năng Nội dung: - Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham gia của đối tượng khác. Ví dụ trong tin học: a. Điện thoại có chức năng báo thức. b. Sự kết hợp của chức năng điện thoại và chức năng giải trí, đã cho ra đời các thế hệ Smartphone, như iPhone, Samsung Smartphone… c. Một trang web học tiếng Anh trực tiếp ở Việt Nam đang rất phát triển hiện nay, đó là trang www.hellochao.vn. Điểm đặc biệt ở trang này, là sự kết hợp của việc học, giải trí, tán gẫu (chat) và viết blog chia sẻ. d. Smart cover của iPad vừa có chức năng bảo vệ màn hình, vừa có thể dùng làm giá đỡ, kê iPad lên để sử dụng thuận tiện hơn. 7 Smart cover của iPad với chức năng bảo vệ màn hình Smart cover của iPad với chức năng làm giá đỡ 2.7 Nguyên tắc chứa trong Nội dung: - Một đối tượng được đặt bên trong đối tượng khác và bản thân nó lại chứa đối tượng thứ ba ... - Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác. Ví dụ trong tin học: a. Điện thoại nắp trượt: giấu bàn phím bên trong nó. 8 b. Các file cần gửi qua mạng thường được nén thành một file zip. 2.8 Nguyên tắc phản trọng lượng Nội dung: - Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng cách gắn nó với các đối tượng khác, có lực nâng. - Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng tương tác với môi trường như sử dụng các lực thủy động, khí động... Ví dụ trong tin học: a. File ảnh nén thường chất lượng giảm so với ảnh gốc, nhưng bù lại có kích thước nhỏ hơn nhiều. 2.9 Nguyên tắc gây ứng xuất sơ bộ Nội dung: - 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 ứng suất ngược lại) 2.10 Nguyên tắc thực hiện sơ bộ Nội dung: - Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần, đối với đối tượng. - 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 trong tin học: a. Các form đăng ký trên web, ví dụ đăng ký thành viên mới, đăng ký mua hàng… thường có các trường (field) như tên nước, tên tỉnh, năm sinh… Các trường này sẽ được đổ dữ liệu trước, người đăng ký chỉ cần chọn giá trị thích hợp từ dropdown list, checkbox list… 9 b. Trong quản lý dự án CNTT, trước khi bắt tay vào làm một dự án, cần có bước khảo sát sơ bộ dự án, lập kế hoạch, lập team… c. Trong tìm kiếm nhị phân, các phần tử được sắp xếp thứ tự trước. 2.11 Nguyên tắc dự phòng Nội dung: - Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị trước các phương tiện báo động, ứng cứu, an toàn. Ví dụ trong tin học: a. Dữ liệu là rất quan trọng, ở các công ty, dữ liệu thường phải được backup hàng ngày, hàng tuần, hàng tháng… để đề phòng bất trắc. b. Chúng ta cũng thường upload dữ liệu của mình lên các Servers như Mediafire, Google drive, Mega upload… để phòng máy tính cá nhân của mình bị trục trặc hay mất mát. Thậm chí có khi không yên tâm, còn upload lên nhiều Server của các công ty khác nhau. c. Công nghệ RAID trong ổ cứng, dữ liệu được lưu trên nhiều ổ cùng một lúc, nhằm tăng độ an toàn của dữ liệu. RAID 1 có khả năng đảm bảo an toàn dữ liệu 10 d. Hiện nay (2012) Google có 8 trung tâm dữ liệu trên toàn thế giới (sáu ở Mỹ, một ở Phần Lan, một ở Bỉ) và sắp tới sẽ xây dựng thêm 5 trung tâm dữ liệu ở Chile, Hong Kong, Singapore và Đài Loan Trung tâm dữ liệu của Google 2.12 Nguyên tắc đẳng thế Nội dung: - Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng. Ví dụ trong tin học: a. Hiểu theo nghĩa rộng, tinh thần chung của nguyên lý này là phải đạt được kết quả cần thiết với năng lượng và chi phí thấp nhất. Một ví dụ khá thú vị đó là luật dóng hàng trong việc cấp phát bộ nhớ chương trình. Luật này phát biểu rằng: địa chỉ của một biến có kiểu dữ liệu cơ sở phải là bội số của kích thước mà biến đó yêu cầu. Chẳng hạn, biến int có 4 bytes, thì nó phải được cấp phát tại địa chỉ là bội của 4. Luật dóng hàng giúp giảm bớt chi phí truy xuất bộ nhớ lấy dữ liệu. Để thấy rõ hơn, ta xét trên máy 32-bits: 11 Bộ nhớ được chia thành 4 Banks (BANK 0, BANK 1, BANK 2, BANK 3). Một chu kỳ bộ nhớ là 4 bytes. Nếu luật dóng hàng được áp dụng, ta chỉ cần 1 chu kỳ để lấy được một biến kiểu int (4 bytes). Ngược lại, giả sử biến int không được dóng hàng, dưới đây là hình ảnh minh họa cho trường hợp này: Rõ ràng ta cần 2 chu kỳ mới có thể lấy được một biến kiểu int (4 bytes) 2.13 Nguyên tắc đảo ngược Nội dung: - Thay vì hành động như yêu cầu bài toán, hãy hành động ngược. - 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. 12 Ví dụ trong tin học: a. Một sự sáng tạo trong việc kinh doanh liên quan đến CNTT, đó là thiết kế web giá rẻ. Đôi khi nhà cung cấp còn miễn phí thiết kế web, nhưng lại có yêu cầu phải sử dụng host và dịch vụ bảo trì của họ. Đây là một hình thức kinh doanh khá hay, ngược lại với cách thông thường. b. Thay vì cố gắng làm tinh gọn, nhỏ gọn con chuột, bàn phím, như chuột không dây, bàn phím không dây… thì trong các thiết bị di động cảm ứng hiện đại như iPhone, iPad, Microsoft Surface… bàn phím và con chuột đã không còn nữa. Đây là cách suy nghĩ ngược lại với lối suy nghĩ thông thường. Bàn phím ảo trên Smartphone c. Trong một số game, thay vì cho nhân vật di chuyển, ta có thể cho cảnh thay đổi để tạo hiệu ứng di chuyển. 13 d. Chứng minh phản chứng trong lý thuyết đồ thị. Ví dụ thay vì chứng minh đồ thị liên thông, ta giả sử đồ thị không liên thông và đi tìm điều vô lý. 2.14 Nguyên tắc cầu (tròn) hóa Nội dung: - Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong, mặt phẳng thành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu. - Sử dụng các con lăn, viên bi, vòng xoắn. Chuyển sang chuyển động quay, sử dụng lực ly tâm. Ví dụ trong tin học: a. Thiết bị lưu trữ dữ liệu trước đây là băng từ. Với băng từ, rất khó để di chuyển đến một đoạn dữ liệu mong muốn, vì là cơ chế đọc tuần tự. Tuy nhiên, với đĩa từ (quy tắc tròn hóa) thì vấn đề trên được giải quyết tốt. Băng từ và đĩa từ b. Con chuột máy tính (Mouse) được phát minh đầu tiên bởi Douglas Engelbart. Ở phiên bản này, hai bánh xe đặt vuông góc với nhau được sử dụng để tạo di chuyển cho chuột. Ở các thế hệ tiếp theo, một viên bi (quy tắc cầu hóa) đã được sử dụng thay thế. 14 Viên bi được sử dụng thay thế cho hai bánh xe 2.15 Nguyên tắc cầu linh động Nội dung: - Cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc. - Phân chia đối tượng thành từng phần, có khả năng dịch chuyển với nhau. Ví dụ trong tin học: a. Trong lập trình, tham số hóa thay vì hardcode để tăng tính linh động. b. Đối với các ứng dụng đa ngôn ngữ, sử dụng file resource.resx (trong .NET) để định nghĩa, translate các text trong ứng dụng. c. Tính đa xạ trong lập trình hướng đối tượng (OOP): với cùng một đoạn code, trong những hoàn cảnh khác nhau, sẽ có cách thực thi khác nhau. d. Các module được viết riêng và tạo thành các file thư viện riêng biệt (*.dll), từ đó có thể import vào các ứng dụng khác nhau một cách linh động. e. Các máy ảo (Virtual machine như VMWare, Microsoft Virtual PC…) được sử dụng và thiết lập các cấu hình chuẩn, chẳng hạn ta cài sẵn trên đó Visual Studio, SQL Server Management… khi cần, có thể copy và lập trình viên sử dụng mà không phải tốn thời gian để cài đặt cấu hình lại từ đầu. 15 f. Công nghệ máy ảo (Java virtual machine hay .NET virtual machine…) giúp cho lập trình viên có thể viết chương trình một lần, mà vẫn có thể chạy được trên các hệ máy khác nhau. “Write once, run anywhere” (WORA), đó cũng là slogan của Sun Microsystem khi nói về sức mạnh của ngôn ngữ Java. g. Như ví dụ ở phần “Nguyên tắc cầu (tròn) hóa”, ta thấy đĩa từ có tính linh động hơn băng từ. Tính linh động thể hiện ở chỗ: dễ dàng di chuyển đầu đọc đến một vị trí mong muốn. h. Microsoft Surface có bàn phím Touch Cover được thiết kế rất linh động, có thể tháo lắp dễ dàng. Bàn phím Touch cover của Microsoft Surface có thể tháo ráp linh hoạt 16 2.16 Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa” Nội dung: - 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 trong tin học: a. Trong lập trình web, nếu việc xử lý ajax phức tạp, tốn nhiều thời gian, ta có thể xử lý postback (load toàn bộ trang) như bình thường. Mặc dù không hoàn hảo, tốt bằng ajax nhưng trong những hoàn cảnh nhất định, việc load toàn bộ trang có thể chấp nhận được. b. Nếu chưa có điều kiện về tài chính, ta có thể đầu tư mua 1 hoặc 2 server trước, rồi sau đó sẽ nâng cấp bổ sung dần dần. 2.17 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác Nội dung: - 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). - Chuyển các đối tượng có kết cấu một tầng thành nhiều tầng. - Đặt đối tượng nằm nghiêng. - Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước. - Sử dụng các luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc tới mặt sau của diện tích cho trước. Ví dụ trong tin học: a. Đối với những người thiết kế đồ họa, nhất là đồ họa 3D, việc thao tác xoay đối tượng với con chuột truyền thống gây nhiều trở ngại. Axsotic 17 đã đưa ra sản phẩm chuột 3D giúp thuận tiện hơn trong thao tác với đối tượng trong không gian 3 chiều. Chuột 3D Axsotic 2.18 Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học Nội dung: - Làm đối tượng dao động. Nếu đã có dao động, tăng tầng số dao động (đến tầng số siêu âm). - Sử dụng tầng số cộng hưởng. - Thay vì dùng các bộ rung cơ học, dùng các bộ rung áp điện. - Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ. 2.19 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ Nội dung: - Chuyển tác động liên tục thành tác động theo chu kỳ (xung). - Nếu đã có tác động theo chu kỳ, hãy thay đổi chu kỳ. - Sử dụng khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác. Ví dụ trong tin học: a. Kiểm tra, bảo trì hệ thống định kỳ. 18 b. Trong quản lý dự án CNTT, cần phải báo cáo hàng ngày, hàng tuần, hàng tháng… 2.20 Nguyên tắc liên tục tác động có ích Nội dung: - Thực hiện công việc một cách liên tục (tất cả các phần của đối tượng cần luôn luôn làm việc ở chế độ đủ tải). - Khắc phục vận hành không tải và trung gian. - Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay Ví dụ trong tin học: a. Hệ điều hành đa nhiệm, cùng lúc chạy nhiều chương trình. b. Xử lý song song, đa luồng. c. Trong quản lý dự án CNTT, cần luân chuyển người giữa các dự án, để giảm thời gian nghỉ trong trường hợp dự án ít việc (tuy nhiên cần chú ý không nên khai thác sức lao động quá mức, cần đảm bảo sức khỏe cho nhân viên) 2.21 Nguyên tắc “vượt nhanh” Nội dung: - Vượt qua các giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn. - Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết. 2.22 Nguyên tắc biến hại thành lợi Nội dung: - Sử dụng những tác nhân có hại để thu được hiệu ứng có lợi. - Khắc phục tác nhân có hại bằng cách kết hợp nó với tác nhân có hại khác. - Tăng cường tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa. 19 2.23 Nguyên tắc quan hệ phản hồi Nội dung: - Thiết lập quan hệ phản hồi. - Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi nó. Ví dụ trong tin học: a. Trong hộp thư, có chức năng auto-reply trong trường hợp người chủ đi vắng (ví dụ đi du lịch) và cài chế độ này) b. Sạc pin laptop tự động ngắt khi đầy. c. Chức năng turbo boost trong core i5, core i7: giảm xung nhịp CPU nếu chỉ mở ứng dụng tính toán ít, để tiết kiệm năng lượng. d. Đối với Laptop, khi để màn hình lâu mà không có thao tác gì, độ sáng màn hình tự động giảm, để tiết kiệm năng lượng. Đối với màn hình Desktop thì tự chuyển sang chế độ Screen server. e. Khi thùng rác (recycle bin) đầy, nó tự động xóa bớt những dữ liệu file cũ nhất. f. Cơ chế tự động mở rộng kích thước của đối tượng List trong C#. 2.24 Nguyên tắc sử dụng trung gian Nội dung: - Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp. Ví dụ trong tin học: a. Sử dụng biến tạm (temp variable) trong lập trình. b. Trong lập trình, thay vì thao tác trực tiếp với dữ liệu dưới Database, người ta có thể load lên RAM, rồi thao tác, sau đó, lưu xuống một lần. c. Trong các ứng dụng client-server, dữ liệu được lưu trữ tạm thời ở client trước khi post lên server. d. Bộ nhớ cache được sử dụng để giảm chi phí xuống bộ nhớ lấy dữ liệu. 20 e. Trong mô hình hệ thống nhiều servers, sẽ có một máy trung gian (gọi là ISA server), máy này làm nhiệm vụ chia tải, phân chia các request từ client vào các server phù hợp (gọi là load balancing) Các ngôn ngữ như Java, C# đều được biên dịch thành ngôn ngữ trung gian trước (với .NET thì là ngôn ngữ trung gian IL – Intermediate language) 2.25 Nguyên tắc tự phục vụ Nội dung: - Đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa. - Sử dụng phế liệu, chất thải, năng lượng dư. Ví dụ trong tin học: a. Dùng chính nguồn điện trong máy tính, thông qua USB để cung cấp năng lượng cho chuột hoạt động, hoặc cho các quạt làm mát máy laptop. 2.26 Nguyên tắc sao chép (copy) Nội dung: - Thay vì sử dụng những cái không được phép, phức tạp, đắt tiền, không tiện lợi hoặc dễ vỡ, sử dụng bản sao. - Thay thế đối tượng hoặc hệ các đối tượng bằng bản sao quang học (ảnh, hình vẽ) với các tỷ lệ cần thiết. - Nếu không thể sử dụng bản sao quang học ở vùng biểu kiến (vùng ánh sáng nhìn thấy được bằng mắt thường), chuyển sang sử dụng các bản sao hồng ngoại hoặc tử ngoại. 21 Ví dụ trong tin học: a. Bản đồ Google map b. Các Simulator như: simulator giả lập môi trường iOS, Android, giúp cho các lập trình viên có thể lập trình mà không cần một Smartphone thực sự. c. Với dân CNTT, có lẽ việc sử dụng các sách điện tử, phiên bản scan là điều không thể thiếu (mua sách giấy tốn tiền nhiều, tuy nhiên chú ý đến vấn đề bản quyền) d. Khi xây dựng một sản phẩm CNTT, trước khi đưa sản phảm ra môi trường thực tế, thường nó phải trải qua giai đoạn test thử nghiệm trên môi trường Staging, còn gọi là môi trường Pre-production, đây là nơi mô phỏng lại môi trường thực tế. e. Ứng dụng CNTT trong việc mô phỏng các đồ cổ, hình ảnh… trên máy tính trước, để phục chế đồ cổ, hình ảnh… 2.27 Nguyên tắc rẻ thay cho đắt Nội dung: - 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 trong tin học: a. Sử dụng phiên bản phần mềm miễn phí, tuy có thể ít chức năng hơn, có quảng cáo kèm theo… nhưng vẫn đảm bảo nhu cầu. b. Có thể sử dụng các máy ảo (Virtual machine như VMWare, Microsoft Virtual PC) thay vì phải mua máy thật. 2.28 Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học Nội dung: - Thay thế sơ đồ cơ học bằng điện, quang, nhiệt, âm hoặc mùi vị. 22 - Sử dụng điện trường, từ trường và điện từ trường trong tương tác với đối tượng. - 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. - Sử dụng các trường kết hợp với các hạt sắt từ. Ví dụ trong tin học: a. Trong các thiết bị cảm ứng như iPhone, Smartphone của Samsung… đều có bàn phím cảm ứng, thay vì bàn phím vật lý. b. Chuột quang được sử dụng thay thế cho chuột bi 2.29 Nguyên tắc kết cấu khí và lỏng Nội dung: - Thay cho các phần của đối tượng ở thể rắn, sử dụng các chất khí và lỏng: nạp khí, nạp chất lỏng, đệm không khí, thủy tĩnh, thủy phản lực. 2.30 Nguyên tắc sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng Nội dung: - Sử dụng các vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối. - Cách ly đối tượng với môi trường bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng mỏng. Ví dụ trong tin học: a. Lớp nhựa mỏng dán bảo vệ màn hình laptop. b. Ý tưởng màn hình cuộn D-roll laptop 23 Ý tưởng Droll laptop – Laptop có thể cuộn tròn 2.31 Nguyên tắc sử dụng các vật liệu nhiều lỗ Nội dung: - Làm đối tượng có nhiều lỗ hoặc sử dụng thêm những chi tiết có nhiều lỗ (miếng đệm, tấm phủ) - Nếu đối tượng đã có nhiều lỗ, sơ bộ tẩm nó bằng chất nào đó. 2.32 Nguyên tắc thay đổi màu sắc Nội dung: - Thay đổi màu sắc của đối tượng hay môi trường bên ngoài. - Thay đổi độ trong suốt của đối tượng hay môi trường bên ngoài. - Để có thể quan sát được những đối tượng hoặc những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, huỳnh quang. - Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu. - Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp. 24 Ví dụ trong tin học: a. Hệ điều hành Window vista, Window 7, Window 8 đều sử dụng hiệu ứng opacity đối với các cửa sổ (mức độ trong suốt - transparent). b. Màu sắc của ổ cứng chỉ mức độ đầy của ổ đó. Ổ đĩa có màu đỏ chỉ ra rằng: nó sắp đầy rồi đấy! c. Trong thiết kế web, phần mềm, chú ý đến việc lựa chọn màu sắc thích hợp cho các nút (buttons), các nhãn (labels), các biểu đồ (charts)… 2.33 Nguyên tắc đồng nhất Nội dung: - Những đối tượng, tương tác với đối tượng cho trước, phải được làm từ cùng một vật liệu (hoặc từ vật liệu gần về các tính chất) với vật liệu chế tạo đối tượng cho trước Ví dụ trong tin học: a. Khi thiết kế web cho một công ty, thường màu sắc logo của công ty quyết định màu sắc chủ đạo cho trang web. Có như vậy, trang web mới đồng nhất, thể hiện một phong cách (style) rõ ràng. b. Chúng ta thường sử dụng ASP.NET với SQL server, PHP hay Java thì đi với My Sql… c. Một ví dụ khác rất quen thuộc đối với dân lập trình, đó là coding convention. Hẳn rằng nếu chúng ta là một thành viên trong một team, khi viết chương trình, chúng ta phải tuân thủ theo coding convention, 25 ngoài ra còn cần có sự thống nhất về quy tắc lưu trữ, quy tắc đặt tên file… 2.34 Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần Nội dung: - 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. - Các phần mất mát của đối tượng phải được phục hồi trực tiếp trong quá trình làm việc. Ví dụ trong tin học: a. Các biến được khai báo trong hàm con, khi hàm này hoạt động xong, biến cũng được giải phóng. Đó là cơ chế cấp phát và giải phóng bộ nhớ trên Stack. b. Đối với các biến được cấp phát động, trong C#, Java… đã có bộ thu dọn rác tự động (Garbage Collector) 2.35 Nguyên tắc thay đổi các thông số hóa lý của 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 trong tin học: a. Trong xử lý ảnh, một trong những bước tiền xử lý là chuyển ảnh màu thành ảnh mức xám, ảnh nhị phân. b. Mạng neuron, việc học thực chất là quá trình thay đổi trọng số của mạng. Mục tiêu là tìm ra bộ trọng số thích hợp. 26 c. Để xử lý dữ liệu cho nhanh, chúng ta có thể load lên RAM (chuyển từ trạng thái dữ liệu dưới ổ cứng thành dữ liệu trên RAM) 2.36 Nguyên tắc sử dụng chuyển pha Nội dung: - Sử dụng các hiện tượng nảy sinh trong quá trình chuyển pha như : thay đổi thể tích, toả hay hấp thu nhiệt lượng… 2.37 Nguyên tắc sử dụng sự nở nhiệt Nội dung: - Sử dụng sự nở (hay co) nhiệt của các vật liệu. - Nếu đã dùng sự nở nhiệt, sử dụng với vật liệu có các hệ số nở nhiệt khác nhau. 2.38 Nguyên tắc sử dụng các chất oxy hóa mạnh Nội dung: - Thay không khí thường bằng không khí giàu ôxy. - Thay không khí giàu ôxy bằng chính ôxy. - Dùng các bức xạ ion hoá tác động lên không khí hoặc ôxy. - Thay ôxy giàu ôzôn (hoặc ôxy bị ion hoá) bằng chính ôzôn 2.39 Nguyên tắc thay đổi độ trơ Nội dung: - Thay môi trường thông thường bằng môi trường trung hoà. - Đưa thêm vào đối tượng các phần , các chất , phụ gia trung hoà. - Thực hiện quá trình trong chân không. 27 2.40 Nguyên tắc sử dụng các vật liệu hợp thành (composite) Nội dung: - Chuyển từ các vật liệu đồng nhất sang sử dụng những vật liệu hợp thành (composite). Hay nói chung, sử dụng các vật liệu mới. 28 Chương 3 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CHUỘT MÁY TÍNH 3.1 Trackball Thiết bị sử dụng trackball đầu tiên, hoạt động dựa trên sự chuyển động của tay, được phát minh bởi Hải quân Hoàng gia Canada năm 1952. Thực tế, nó là quả bóng bowling được gắn trên phần cứng. Phần cứng của thiết bị sẽ ghi lại chuyển động của trackball rồi sau đó chuyền thông tin lên màn hình. Vì đây thuộc phạm trù bí mật quân sự nên thiết kế kỹ thuật của nó chưa bao giờ được công bố. Trackball đầu tiên trên Thế giới được phát minh bởi Tom Cranston, Fred Longstaff and Kenyon Taylor, làm việc trong dự án Royal Canadian Navy's DATAR (1952) 3.2 Con chuột đầu tiên Với mong muốn tìm ra một cách thức "giao tiếp" với máy tính thật thuận tiện, tiến sĩ Douglas Engelbart đã phát minh ra con chuột máy tính đầu tiên 29 trong lịch sử loài người vào năm 1963. Nó có hình dạng của một miếng gỗ vuông với duy nhất một nút bấm và hai bánh xe kim loại được bố trí vuông góc với nhau. Con chuột thủy tổ, được phát minh bởi Douglas Engelbart (1963) 3.3 Chuột bi đầu tiên Năm 1972, Bill English phát triển chuột bi đầu tiên dựa vào thiết kế nguyên thủy của Engelbart, khi ông đang làm việc trong Xerox PARC (Palo Alto Research Center) Chuột bi dùng một quả bi ở chính giữa có thể xoay theo bất kỳ hướng nào. Bên cạnh đó là hai thanh cuộn có thể lăn tự do đặt vuông góc với nhau. Một thanh cuộn phát hiện chuyển động tiến-lùi của quả bi, còn thanh kia phát hiện chuyển động trái-phải. Thiết kế chuột mới này không yêu cầu sự chuyển đổi từ tín hiệu analog sang tín hiệu số, thay vào đó nó truyền trực tiếp thông tin vị trí (ở dạng tín hiệu số digital positional information) vào máy tính. 30 Mô phỏng chuột bi của Bill English – PARC (1972) Loại chuột này đã từng chiếm ưu thế tuyệt đối trong suốt một thời gian dài bởi sự tiện dụng, cho đến khi chuột quang ra đời. Chuột của PARC có tới 3 nút bấm khác nhau 31 Năm 1981, Xerox sản xuất chuột thương mại cho hệ thống 8010 của họ (hệ thống này gọi là Star). Nó có 2 nút bấm và viên bi để ghi nhận chuyển động. Tuy nhiên, toàn bộ hệ thống Star (8010) bao gồm: CPU, Keyboard, Monitor và Mouse được bán với giá rất cao, trên 20.000 USD. Hệ thống Xerox Star 8010 Năm 1983, được sự cho phép của Xerox, Jack Hawley thành lập Mouse House, cải tiến và bán dựa trên thiết kế của Xerox (Jack Hawley cũng đã làm việc trong PARC). Nó giống một cái hộp, có 3 nút bấm, gọi là Hawley X063X, bán với giá khoảng 400 USD. 32 Hawley X063X, Mouse House Năm 1983, Apple cũng đưa ra con chuột thương mại đầu tiên của họ (là một phần của hệ thống Apple Lisa). Con chuột của Apple chỉ có duy nhất một nút bấm. Apple giữ thiết kế một nút bấm này mãi đến hơn 20 năm sau. Nó được thiết kế dựa trên con chuột được sử dụng vào những năm 1970 trên hệ thống Alto tại Xerox PARC. Nó sử dụng viên bi bằng thép (chứ không phải bằng chất liệu cao su như các hế thệ sau này) Apple Lisa là một trong những mẫu máy tính cá nhân thương mại đầu tiên được trang bị giao diện người dùng đồ họa (GUI) và chuột. Mặc dù Lisa thất bại thảm hại về mặt kinh doanh, song GUI và chuột vẫn được Apple tin dùng, 33 tái sử dụng cho dòng máy cực kỳ thành công là Apple Macintosh một năm sau đó. Chuột một nút bấm của Apple (trong hệ thống Apple Lisa) 3.4 Chuột quang Chuột sử dụng các bộ phận di chuyển cơ học được đánh giá là hoạt động không chính xác. Năm 1981, chuột quang đầu tiên được phát minh bởi Richard Lyon. Nguyên tắc hoạt động của nó là sử dụng một đầu phát ra tia sáng, qua đó phát hiện chuyển động của chuột khi nó di chuyển trên một bề mặt được in các điểm đặc biệt (thay vì phát hiện chuyển động từ bên trong như chuột cơ học) Năm 1982, Steve Kirsh phát minh ra chuột quang hoạt động trên bề mặt in dạng lưới. Sau đó, sáng lập nên tập đoàn Mouse Systems và bán chuột quang thương mại đầu tiên. Chuột quang 34 3.5 Chuột có phím cuộn Con chuột máy tính có phím cuộn đầu tiên được Genious bán ra thị trường vào năm 1995 (Genius EasyScroll) nhưng phải đến IntelliMouse của Microsoft - ra mắt năm 1996, chuột scroll mới thực sự cất cánh. Các ứng dụng như Microsoft Word và IE đều tích cực hỗ trợ cho chức năng cuộn mới mẻ này. Chuột có phím cuộn của Microsoft (IntelliMouse) 3.6 Chuột không dây đầu tiên Năm 1984, Logitech giới thiệu chuột không dây đầu tiên, chạy bằng pin và truyền tín hiệu thông qua ánh sáng hồng ngoại (Coreless Mouse) Năm 1991, Logitech tiếp tục giới thiệu chuột không dây giao tiếp bằng sóng vô tuyến, cho phép chúng ta sử dụng chuột khi giữa chuột và bộ thu có vật cản (các bộ thu hồng ngoại không làm được điều này). 35 Chuột không dây của Logitech 3.7 Chuột laser Logitech MX 1000 (2004) Logitech giới thiệu con chuột laser đầu tiên trên thế giới, với ý đồ thay thế hoàn toàn ánh đèn LED bên trong chuột quang. Tia laser giúp tăng độ nhạy của vi cảm biến trước chuyển động của tay và tạo ra phản ứng nhanh hơn trên màn hình. Laser mouse (Logitech MX 1000) 36 Logitech MX Revolution (2006) Phiên bản mới của Logitech tích hợp nhiều tính năng khác, không chỉ là một con chuột với ý nghĩa ban đầu của nó. Nó sử dụng phím cuộn siêu nhạy MicroGear Precision, con chuột này cho phép "bay" - theo đúng nghĩa đen - qua các trang tài liệu với tốc độ như gió. Ngoài ra, ta còn có thể chuyển đổi chính xác sang chế độ click-to-click để cuộn qua các slide hình chiếu, các danh sách bài hát… Một phím cuộn thứ hai cho phép bạn bay nhảy giữa các tài liệu đang mở hoặc tìm kiếm Web bằng cách đánh dấu (highlight) các từ khóa tìm kiếm rồi nhấn vào nút Search. Logitech MX Revolution 3.8 Chuột không cần bàn di đầu tiên Chuột không dùng bàn di đã loại bỏ những giới hạn gây ra bởi việc sử dụng các bề mặt phẳng làm bàn di chuột. Sử dụng các cảm biến gia tốc và thăng bằng, thiết bị này giúp bạn có thể điều khiển máy tính chỉ bằng cách “khua khoắng” chuột trong không khí thay vì cách di chuột truyền thống. 37 Logitech MX Air (Chuột không cần bàn di) 3.9 Chuột 3D Một số thiết bị được thiết kế để có thể thao tác theo nhiều cách khác nhau. Một ví dụ điển hình là sản phẩm xuất phát từ Axsotic, có tới 6 mức độ tự do: Chuyển động trackpall 6 hướng khác nhau. Chuột 3D Axsotic Sản phẩm chuột Axsotic Spheric 3D có thiết kế gồm một chiếc đế được gắn nhiều bộ phận cảm biến để hoạt động cùng với một viên bi chính đường 38 kính 40mm đặt ở giữa. Người dùng sẽ thao tác với viên bi này bằng các thao tác xoay, nhấn, kéo, di chuyển viên bi hay thậm chí nâng viên bi này lên chỉ với một tay duy nhất, để rảnh tay còn lại dùng một thiết bị khác như bút vẽ hoặc bàn phím. Axsotic Spheric 3D tương thích với cả Mac và Windows mà không cần cài thêm driver, nhà sản xuất còn cung cấp thêm một plugin để làm việc với các chương trình thiết kế 3D. Axsotic Spheric 3D hỗ trợ thiết kế 3D một cách dễ dàng 3.10 Mouseless Công nghệ này sử dụng một thiết bị phát ra một chùm tia laser hồng ngoại và camera siêu nhạy sẽ được “nhúng” trực tiếp vào máy tính. Khi người dùng khum lòng bàn tay lại giống như thể họ đang cầm một con chuột máy tính bình thường, thiết bị đó sẽ tự động hiểu rằng người dùng muốn sử dụng chức năng chuột và kích hoạt chế độ điều khiển. 39 Mouseless 40 Chương 4 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CHUỘT MÁY TÍNH DƯỚI GÓC NHÌN CỦA CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO Phân tích sự phát triển của chuột máy tính, ta thấy rằng các nguyên lý sáng tạo (như đã trình bày ở phần trước) đã được thể hiện rất rõ trong mỗi thế hệ, mỗi phiên bản. 4.1 Nguyên tắc phân nhỏ Các linh kiện, máy móc nói chung đều được thiết kế bởi các bộ phận nhỏ, lắp ghép lại. Chuột máy tính cũng không phải là trường hợp ngoại lệ. Từ con chuột nguyên thủy ban đầu với một số bộ phận đơn giản như: 2 bánh xe, bộ phận dây truyền tín hiệu… đến những con chuột hiện đại, bao gồm nhiều vi mạch điện tử, bộ cảm biến, bộ truyền tín hiệu… Các bộ phận bên trong một con chuột bi 4.2 Nguyên tắc tách khỏi Nguyên tắc này được thể hiện xuyên suốt quá trình phát triển của chuột máy tính. Người ta luôn muốn nó ngày càng tinh gọn hơn, loại bỏ những thứ không cần thiết, ví như: chuột không dây, chuột không bàn di, rồi đến mouseless, với mouseless thì không còn sự hiện diện của chuột nữa, mà dùng 41 camera để ghi lại chuyển động của tay, từ đó phân tích thành các hành động tương ứng. Và trong tương lai sẽ có chuột điều khiển bằng suy nghĩ. 4.3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ Chuột dành cho dân chơi game, thường được sản xuất có mắt đọc rất tốt, rất nhạy cảm. 4.4 Nguyên tắc phản đối xứng Con chuột nguyên thủy có hình dạng là khối hình hộp chữ nhật đối xứng. Nhưng thiết kế đó không tiện dụng cho người sử dụng, nó dần được biến đổi thành dạng hành vòm, rồi cong cong bất đối xứng cho phù hợp với bàn tay của người sử dụng khi đặt lên nó. Với thiết kế bất đối xứng, người dùng sẽ cảm thấy thoải mái hơn và ít bị mỏi tay hơn khi thao tác với chuột. Hình dạng chuột qua các thế hệ biến đổi từ đối xứng sang bất đối xứng 4.5 Nguyên tắc vạn năng Nhưng con chuột hiện nay không những có nhiệm vụ ghi nhận sự di chuyển và ánh xạ lên màn hình máy tính, mà nó còn có nhiều chức năng khác được tích hợp bên trong nó. Chẳng hạn chuột của Logitech MX Revolution, ta có thể thực hiện thao tác search, chuyển cửa sổ, chuyển slides… (mà không cần phải rời tay khỏi chuột để tìm phím bấm trên bàn phím) 4.6 Nguyên tắc chứa trong Một số con chuột có dây dẫn, được cuốn lại (giống như thước cuộn) giúp gọn gàng dễ di chuyển. 42 Chuột có dây rút (nguyên tắc chứa trong) 4.7 Nguyên tắc phản trọng lượng Những nhà sản xuất chuột máy tính đa dạng hóa sản phẩm của mình, nhắm vào nhiều loại khách hàng khác nhau thuộc nhiều phân khúc khác nhau (bình dân, trung cấp, cao cấp, siêu cao cấp, …). Chuột có ít chức năng hơn, chất lượng thấp hơn thì bù lại sẽ có giá rẻ hơn. 4.8 Nguyên tắc dự phòng Các con chuột thường được thiết kế lớp vỏ ngoài bền, có thể bảo vệ được các bộ phận bên trong trong trường hợp rơi rớt. 4.9 Nguyên tắc đẳng thế Các nút bấm trên chuột được đặt ở những vị trí thích hợp nhất đối với các ngón tay của người sử dụng, giúp cho họ dễ dàng thao tác nhất. 43 So với chuột bên phải, con chuột bên trái với các nút bấm được bố trí không thích hợp, người sử dụng cần phải di chuyển các ngón tay nhiều hơn để thực hiện thao tác mong muốn. 4.10 Nguyên tắc đảo ngược Ví dụ về nguyên tắc đảo ngược khá thú vị. Các con chuột đều hoạt động dựa trên sự di chuyển, và phần di chuyển cũng là phần chứa đựng bộ phận truyền tín hiệu vào máy tính. Tuy nhiên, đối với chuột của máy laptop thì hoàn toàn ngược lại (Touch pad). Bộ phận tiếp nhận tín hiệu và truyền cho máy tính là phần đứng yên, chỉ có các ngón tay là di chuyển trên bề mặt này. Với touch pad của laptop, bộ phận truyền tín hiệu vào máy tính thì đứng yên. Còn với mouse thông thường, bộ phận truyền tín hiệu di chuyển cùng với sự di chuyển của tay. 44 4.11 Nguyên tắc cầu (tròn) hóa Ở chuột bi, viên bi được thay thế cho 2 bánh xe. Viên bi được sử dụng thay thế cho hai bánh xe 4.12 Nguyên tắc linh động Với chuột có dây rút, chiều dài của dây có thể thay đổi một cách linh động tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng. 4.13 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác Với chuột 3D, sự di chuyển không còn giới hạn ở các kiểu lên xuống, qua lại nữa, mà người sử dụng có thể thoải mái cầm nắm, xoay đối tượng như trong không gian 3 chiều Chuột 3D (Axsotic Spheric 3D) 45 4.14 Nguyên tắc quan hệ phản hồi Một số chuột có trang trí thêm đèn LED chiếu sáng xanh xanh đỏ đỏ rất đẹp mắt. Ngoài tác dụng trang trí ra, nó còn có tác dụng tạo ánh sáng khi làm việc trong môi trường thiếu ánh sáng. Quan hệ phản hồi thể hiện ở chỗ: khi ta thao tác di chuyển chuột, chuột sẽ phát sáng hơn, khi ta dừng không di chuyển, ánh sáng cũng giảm bớt. 4.15 Nguyên tắc tự phục vụ Một số chuột dùng chính nguồn điện trong máy thông qua cổng USB để hoạt động và phát sáng đèn LED. 4.16 Nguyên tắc rẻ thay cho đắt Chuột bi đầu tiên sử dụng viên bi bằng thép, vừa nặng vừa tốn kém. Sau này được thay thế bằng viên bi cao su, rẻ hơn, nhẹ hơn. 4.17 Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học Chuột quang được sử dụng thay thế cho sự di chuyển cơ học bằng bánh xe, bằng viên bi. 4.18 Nguyên tắc sử dụng vỏ dẻo màng mỏng Chuột với lớp vỏ bằng vật liệu nhựa đã được sử dụng thay thế cho con chuột ban đầu (làm bằng gỗ) 46 Chương 5 THẾ HỆ CHUỘT TƯƠNG LAI Vận dụng các nguyên tắc sáng tạo, ta có thể dự đoán, hay sáng tạo ra các phiên bản chuột trong tương lai. 5.1 Chuột điều khiển bằng suy nghĩ Phần cứng, động tác…tất cả đều quá phức tạp. Trong tương lai, con người có thể sẽ sử dụng chuột thông qua suy nghĩ của mình. Hiện tại, hệ thống phần cứng hiện tại chưa thể đáp ứng yêu cầu để sản xuất “chú chuột” này. Nhưng trong tương lai, việc này hoàn toàn có thể xảy ra khi người ta đã đưa vào sản xuất đại trà hệ thống đọc suy nghĩ con người. Chuột điều khiển bằng suy nghĩ 5.2 Chuột y tế Vận dụng nguyên tắc vạn năng, ta có thể tích hợp nhiều tính năng khác vào chuột máy tính. Chẳng hạn, chuột được tích hợp bộ đo huyết áp, đo nhịp tim, đo mạch… Người sử dụng có thể kiểm tra huyết áp, nhịp tim của mình khi cần, ngay khi đang làm việc. Các thông số sẽ được hiển thị thông qua màn hình máy tính, hoặc màn hình cảm ứng gắn trên chuột. 47 Chuột y tế 5.3 Chuột bong bóng Vận dụng nguyên tắc sử dụng các kết cấu khí và lỏng, ta có thể sáng tạo ra loại chuột bong bong. Nó có thể làm bằng vật liệu cao su như bong bóng, với vi mạch nhỏ gọn. Khi cần sử dụng, có thể bơm không khí vào (cơ chế bơm đơn giản, có thể dùng tay bóp bóp hoặc dùng nguồn điện từ USB để hút không khí vào). Khi không sử dụng nữa, thì xả ra, và nó sẽ nhỏ gọn, tính khả chuyển cao. Một lợi điểm nữa của chuột bong bóng, đó là mềm, nhẹ, người dùng sẽ cảm thấy thoải mái khi tiếp xúc và thao tác với nó. Chuột bong bóng 48 Chương 6 KẾT LUẬN Bài tiểu luận đã trình bày các nguyên tắc sáng tạo cơ bản, đặc biệt cho thấy những nguyên tắc ấy được phản ánh rõ nét thông qua các sản phẩm, các thành quả trong tin học. Thông qua nội dung bài tiểu luận này, lịch sử phát triển của chuột máy tính qua các thời kỳ cũng được trình bày dưới góc nhìn của nguyên tắc sáng tạo. Từ đó, đưa ra những dự đoán cho các phiên bản chuột trong tương lai. Như vậy, có thể nói việc nắm bắt được tư tưởng của các nguyên tắc sáng tạo là chìa khóa, là công cụ tuyệt vời, để từ đó, con người có thể sáng tạo, xây dựng nên những cái mới, góp phần cho sự phát triển, tiến bộ của loài người. 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Atshuler, Giải 1 bài toán phát minh sáng chế, Nhà xuất bản thống kê, 1991. [2] Phan Dũng, Phương pháp luận sáng tạo khoa học kỹ thuật, Nhà xuất bản TP.HCM, 1998. [3] Computer history, [4] Doug Engelbart Institute, [5] Computer mouse history, [6] Một số thông tin, tư liệu, hình ảnh khác từ Internet. Vũ Sơn Lâm, lamvuson@gmail.com K22, HTTT, KHTN