Đề tài Phương pháp luận sáng tạo, vận dụng giải quyết một số vấn đề trong sự phát triển - Công nghệ chế tạo CPU

PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG ________________ BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Tên đề tài: PHƯƠNG PHÁP LUẬN SÁNG TẠO, VẬN DỤNG GIẢI QUYẾT MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG SỰ PHÁT TRIỂN - CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CPU Giáo viên hướng dẫn: GS.TSKH Hoàng Kiếm Học viên thực hiện: Trịnh Duy Sâm TP. HCM, 2012 PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 2 MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 3 I. SÁNG TẠO LÀ GÌ ................................................................................................ 4 1. Nghĩ sáng tạo .......................................................................................................................................... 4 2. Nghĩ sáng tạo xa hơn .............................................................................................................................. 4 3. Ứng dụng của nghĩ sáng tạo ................................................................................................................... 4 4. Bạn có thể học để nghĩ sáng tạo ............................................................................................................. 5 5. Cần gì để sáng tạo ................................................................................................................................... 6 6. Sáng tạo là gì .......................................................................................................................................... 7 II. THUYẾT SÁNG TẠO TRIZ .................................................................................. 8 1. Năm mức sáng tạo .................................................................................................................................. 8 2. Bốn mươi nguyên tắc sáng tạo ............................................................................................................... 9 3. Giải bài toán bằng thuyết sáng tạo Triz ............................................................................................... 16 4. Một số ví dụ .......................................................................................................................................... 16 III. ỨNG DỤNG THUYẾT SÁNG TẠO TRONG CÔNG NGHỆ CPU ................... 18 1. Cấu tạo của CPU .................................................................................................................................. 18 2. Lịch sử phát triển của CPU .................................................................................................................. 18 3. Công nghệ của CPU.............................................................................................................................. 22 4. Các nguyên tắc sáng tạo trong công nghệ CPU ................................................................................... 23 IV. KẾT LUẬN ..................................................................................................... 25 PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 3 LỜI MỞ ĐẦU Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng, xã hội loài người trong quá trình phát triển trải qua bốn thời đại hay nền văn minh (làn sóng phát triển): Nông nghiệp, công nghiệp, thông tin và tri thức. Nền văn minh nông nghiệp chấm dứt thời kỳ săn bắn, hái lượm, du cư bằng việc định cư, trồng trọt và chăn nuôi, sử dụng các công cụ lao động còn thủ công. Nền văn minh công nghiệp cho thấy, mọi người lao động bằng các máy móc hoạt động bằng năng lượng ngoài cơ bắp, giúp tăng sức mạnh và nối dài đôi tay của con người. Ở thời đại thông tin, máy tính, các mạng lưới thông tin giúp tăng sức mạnh, nối dài các bộ phận thu, phát thông tin trên cơ thể người như các giác quan, tiếng nói, chữ viết và một số hoạt động lôgíc của bộ não. Nhờ công nghệ thông tin, thông tin trở nên truyền, biến đổi nhanh, nhiều, lưu trữ gọn, truy cập dễ dàng. Tuy nhiên, trừ loại thông tin có ích lợi thấy ngay đối với người nhận tin, các loại thông tin khác vẫn phải cần bộ não của người nhận tin xử lý, biến đổi để trở thành thông tin có ý nghĩa và ích lợi (tri thức) cho người có thông tin. Nếu người có thông tin không làm được điều này trong thời đại bùng nổ thông tin thì có thể trở thành bội thực thông tin nhưng đói tri thức, thậm chí ngộ độc vì nhiễu thông tin và chết đuối trong đại dương thông tin mà không khai thác được gì từ đại dương giàu có đó. Thời đại tri thức mà thực chất là thời đại sáng tạo và đổi mới, ở đó đông đảo quần chúng sử dụng phương pháp tư duy sáng tạo được dạy và học đại trà để biến thông tin thành tri thức với các ích lợi toàn diện, không chỉ riêng về mặt kinh tế. Nói cách khác, phương pháp tư duy sáng tạo là hệ thống các công cụ dùng để biến đổi thông tin thành tri thức, tri thức đã biết thành tri thức mới. Mỗi người làm việc, không thể không suy nghĩ và đòi hỏi cải tiến công việc phải là cơ sở cho mọi suy nghĩ của chúng ta. Nói cách khác, mỗi người chúng ta đều cần suy nghĩ để sáng tạo. Tư duy sáng tạo là tài nguyên cơ bản nhất của mỗi con người. Chúng ta cần sáng tạo vì chúng ta cảm thấy rằng, mọi việc cần được thực hiện theo cách đơn giản hơn và tốt hơn. Dù chúng ta tài giỏi như thế nào, chúng ta vẫn luôn mong muốn tốt hơn nữa. Sáng tạo gắn liền với sự thay đổi, đưa ra cái mới (đổi mới), sáng chế, các ý tưởng mới, các phương án lựa chọn mới. Sự sáng tạo thuộc về năng lực ra quyết định, thuộc về sự kết hợp độc đáo hoặc liên tưởng, phát ra các ý tưởng đạt được kết quả mới và ích lợi. Mọi người có thể dùng tính sáng tạo của mình để đặt vấn đề một cách bao quát, phát triển các phương án lựa chọn, làm phong phú các khả năng và tưởng tượng các hậu quả có thể nảy sinh. Tóm lại, bạn làm được gì mới, khác và có ích lợi, đấy là sáng tạo. Sự sáng tạo nảy sinh ở mọi tầng lớp và mọi giai đoạn trong cuộc sống của chúng ta. PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 4 I. SÁNG TẠO LÀ GÌ 1. Nghĩ sáng tạo Bạn hãy trả lời trước khi nhìn giải đáp: "Jack được trả 5 đôla cho một lần cưa khúc gỗ ra làm đôi. Vậy Jack được trả bao nhiêu tiền để cưa khúc gỗ ra làm bốn?". "Có 2 người ngồi trước cửa siêu thị và chơi cờ tướng. Họ chơi 5 ván. Mỗi người đều thắng 3 ván. Sao lại thế?". Ðây là giải đáp: Câu 1: 15 đôla, vì để cưa khúc gỗ ra làm đôi thì chỉ cần một lần cưa, nhưng để cưa một khúc gỗ ra làm 4 thì cần 3 lần. Câu 2: Bởi vì 2 người này chơi với 2 người khác nhau. Ðây là 2 trong số nhiều câu "đố mẹo" đơn giản nhất. Chúng đánh lừa não bạn vì não bạn có xu hướng suy nghĩ theo kiểu "mặc định": 2 người chơi cờ thì "mặc định" là họ chơi với nhau, cưa khúc gỗ làm đôi được 5 đôla thì cưa làm 4 (2x2) thì "mặc định" là được trả 5x2=10 đôla... Trong khi đề bài không hề có những dữ kiện như vậy. Tại sao bạn lại "mặc định" như thế? Ðó chính là sức ỳ tâm lý làm cho não bạn bị mắc lừa ở những câu đố đòi hỏi nghĩ sáng tạo. Nghĩ sáng tạo là nhìn một vấn đề, một câu hỏi... theo những cách khác với thông thường. Tức là nhìn mọi thứ từ các góc độ, tầm nhìn khác nhau, "nhìn" theo những cách không bị hạn chế bởi thói quen, bởi phong tục, bởi tiêu chuẩn... 2. Nghĩ sáng tạo xa hơn Những câu chuyện về nghĩ sáng tạo không phải chờ đến thời kỹ thuật hiện đại. Từ những năm 1400, Nữ hoàng Isabella của Tây Ban Nha có lần yêu cầu mọi người tìm cách để quả trứng đứng thẳng trên một đầu của nó, mà không được dùng cái đế gì kê ở dưới. Tất cả các vị quan trong triều đình đều vò đầu bứt tóc chịu thua. Nhưng rồi một thuỷ thủ trẻ bước đến, đập vỡ một đầu của quả trứng và dựng nó lên bằng đầu đó. Tất nhiên, ruột trứng chảy hết ra và các quan thì vô cùng tức giận. Nhưng Nữ hoàng thì không. Nữ hoàng chưa bao giờ nói rằng không được đập vỡ trứng, còn các quan đã nghĩ "mặc định" là như thế. Và Christopher Columbus - một thuỷ thủ - bằng cách nghĩ ra bên ngoài chiếc hộp (lần này có lẽ là bên ngoài cái vỏ trứng!), đã giải quyết được vấn đề. Ông được Nữ hoàng cung cấp tàu và tiền để bắt đầu chuyến phiêu lưu của mình. Thực ra, đây là một ví dụ rõ ràng về một con người không chấp nhận bị giới hạn bởi những suy nghĩ thông thường. Columbus lên tàu đi vòng quanh thế giới, trong khi tất cả mọi người lúc đó còn khẳng định là thế nào rồi ông cũng đi đến "rìa" thế giới và rơi tõm ra ngoài. 3. Ứng dụng của nghĩ sáng tạo Nếu sức ỳ tâm lý của bạn vẫn còn lớn, e rằng đến bây giờ bạn lại "mặc định" rằng vậy ra "nghĩ sáng tạo", nói vòng vo mãi, cuối cùng cũng chỉ để... giải các câu đố!!! Bạn hãy nghe câu chuyện này. Có 2 người làm bánh quế, với chất lượng và giá cả như nhau. Khi mọi người chán ăn bánh quế và không mua nữa, một người bán chẳng biết làm sao PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 5 và bỏ nghề. Trong khi đó, người còn lại đã "thiết kế" bánh quế kiểu mới bằng cách cuộn tròn nó lại theo hình nón và tạo ra một sản phẩm mới hoàn toàn: ốc quế cho kem. Như vậy, người bán hàng thứ nhất đã không thể đi tiếp được, còn người thứ hai đã chuyển dịch ra ngoài giới hạn và những mặc định thông thường. Nếu không có sự "nghĩ sáng tạo" của người thứ hai, hẳn bây giờ chúng ta vẫn chỉ biết ăn kem que hoặc dùng thìa múc từ cốc (hoặc nếu không có ai nghĩ sáng tạo từ ban đầu thì có thể chúng ta thậm chí còn chẳng có kem mà ăn!). Khả năng nghĩ sáng tạo càng trở nên cực kỳ quan trọng trong thế giới kinh doanh thay đổi nhanh chóng như hiện nay. Những phẩm chất của một người nghĩ sáng tạo - Ðộc lập. - Tự tin. - Chấp nhận rủi ro. - Nhiều năng lượng. - Nồng nhiệt. - Không gò bó. - Thích phiêu lưu. - Tò mò, hiếu kỳ. - Nhiều sở thích. - Hài hước. - Trẻ con, hiếu động. - Biết nghi ngờ. Thực tế cuộc sống không phải là một cái hộp, nên bạn đừng tự tạo ra rồi chui vào đó! 4. Bạn có thể học để nghĩ sáng tạo Ai trong chúng ta cũng có sự sáng tạo, và tin tốt là nếu bạn thấy mình "chưa" (chứ không phải là "không") sáng tạo, bạn có thể học. Công việc càng khó thì não bạn hoạt động càng tích cực. Theo nghiên cứu thì đến thiên tài cũng mới sử dụng có 15% hiệu suất não của mình! Cho nên, học nghĩ sáng tạo để não bạn đi xa hơn là hoàn toàn có thể. Thậm chí, có rất nhiều gợi ý cho cách học nghĩ sáng tạo. a. Phương pháp SAEDI - "SAEDI" không phải là từ gì quái dị, nó là từ "IDEAS" viết lộn ngược. Ðôi khi, nghĩ sáng tạo chỉ cần bạn nhìn mọi thứ theo chiều khác đi. S = State of mind (cách suy nghĩ): Tự nói rằng "Tôi chẳng sáng tạo chút nào" hoặc "Tôi chẳng bao giờ có ý tưởng gì hay ho đâu" sẽ huỷ hoại sức sáng tạo của bạn. Nghĩ sáng tạo đòi hỏi nghĩ tích cực. A = Atmosphere (không khí). Có những người thích ở nơi đông người mới nghĩ ra nhiều thứ. Có những người lại phải ngồi một mình yên tĩnh mới sáng suốt được. Bạn hãy tạo cho căn phòng mình có không khí tuỳ theo sở thích. Nếu bạn có nhiều ý tưởng khi đang... đi, hãy chăm đi dạo ở công viên, bờ hồ... Trang trí phòng bạn bằng những bức ảnh, ánh sáng... mà bạn thích. PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 6 E = Effective thinking (Nghĩ hiệu quả). Nghĩ hiệu quả tức là hướng suy nghĩ của bạn đến những mục đích cụ thể. Không có mục đích thì bạn sẽ làm rối hết mọi việc lên. D = Determination (Quyết tâm). Sự sáng tạo đòi hỏi có luyện tập. Bạn nên tạo thói quen tưởng tượng. Những ý tưởng ban đầu của bạn có vẻ hết sức buồn cười và không ai chấp nhận, nhưng đừng bỏ cuộc. I = Ink (viết). Khi bạn nhìn vào những thứ bạn viết ra, bạn sẽ có nhiều ý tưởng hơn là chỉ nghĩ đến nó. b. TILS: T = Think it: Suy nghĩ. I = Ink it: Viết ra. L = Link it: Nối, liên tưởng. S = Sync it: Ðồng nhất. Luyện tập Có những bài tập suy nghĩ sáng tạo mà bạn có thể thử: - Nếu bạn cần giao tiếp nhưng bạn không thể sử dụng từ ngữ, dù viết hay nói, thì bạn làm cách nào? Một người đã đưa ra những ý sau: ngôn ngữ cử chỉ, dùng trống, dùng đồ vật, dùng đèn nhấp nháy, vẽ... - Bạn hãy đặt ra những câu hỏi cho những đồ vật thường ngày, ví dụ: "nếu thang máy không chỉ đi lên và xuống mà còn từ đầu này sang đầu kia thì sẽ thế nào?", "nếu mỗi cơ quan yêu cầu mỗi ngày mỗi người phải cười ít nhất 30 phút thì sao?"... - Vấn đề của một công ty bán khoai tây chiên: khoai tây chiên thường rất dễ vỡ vụn khi đóng gói, vận chuyển..., vậy làm thế nào? Bạn có thể bắt đầu bằng việc nghĩ ra cách đóng gói và vận chuyển mà không làm khoai tây bị vỡ. Sau đó, suy luận: về bản chất thì cái gì giống miếng khoai tây chiên, chúng có dễ vỡ không?... - Một cuốn sổ tay thì bạn có thể sáng tạo theo cách nào? "Sức ỳ tâm lý" rất dễ làm cho đa số mọi người nghĩ rằng "sổ tay thì còn gì để sáng tạo nữa!". Nó rõ ràng đến phát bực mình! Nhưng vẫn có những ý tưởng của những người không chịu thua: Sổ tay đổi màu; Sổ biết đọc những thứ mình viết lên; Sổ sửa lỗi chính tả; Sổ hình tròn; Sổ có thể dán giấy lên mà không cần hồ dán; Sổ có thể dịch từ tiếng Việt sang tiếng Anh... 5. Cần gì để sáng tạo Có một người cha giàu có với 3 người con trai. Ông muốn trao lại tài sản cho người con thông minh nhất. Thế là ông nghĩ ra một cách: đưa cho mỗi người một khoản tiền nhỏ và bảo những người con hãy mua thứ gì có thể làm đầy được nhà kho, càng đầy càng tốt. Ba người con cầm tiền và đi tìm thứ vừa rẻ vừa dễ làm đầy nhà kho. Người con cả nhìn thấy một cái cây rất to trên đường, và nghĩ rằng cành và lá cây rất cồng kềnh, sẽ tỏa ra được mọi ngóc ngách của phòng. Thế là anh ta mua hết cành cây và thuê người đem về nhà. Người con thứ hai thì mừng húm khi nhìn thấy đống cỏ khô. Cỏ vừa rẻ vừa nhẹ, lại nhỏ, dễ dàng làm đầy nhà kho. Thế là anh ta mua hết cỏ và thuê người đem về nhà. PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 7 Người con út nghĩ đi nghĩ lại về cách làm đầy nhà kho sao cho vừa hiệu quả, vừa không tốn kém. Cuối cùng, anh ta chỉ mua một ngọn nến. Khi thắp ngọn nến lên, cả nhà kho đầy tràn ánh sáng. Người cha rất hài lòng và để lại tài sản cho người con út. Hàm ý của câu chuyện này là gì? Ðể thắp sáng được ngọn nến sáng tạo bên trong mỗi người, trước hết, đầu óc chúng ta phải đầy đã. 6. Sáng tạo là gì Sự chiến thắng của "kỹ năng số 1" Có một chuyện vui thế này: Trong một chuyến đi dự hội nghị tin học, 3 kỹ sư của hãng Apple và 3 kỹ sư của hãng Microsoft gặp nhau tại ga tàu. Các kỹ sư của Microsoft rất ngạc nhiên khi các kỹ sư của Apple chỉ mua 1 vé duy nhất, làm sao họ có thể qua mắt được đội kiểm soát vé gắt gao của tàu? Khi người soát vé bước vào toa tàu, ba kỹ sư của Apple đồng loạt đứng lên đi vào toalet. Hành động của họ không thoát khỏi 3 cặp mắt tò mò của các kỹ sư Microsoft. Sau khi kiểm tra xong trong toa, người soát vé tiến về phía toalét và gõ cửa: "Cho kiểm tra vé!". Một giọng nói ở trong vọng ra: "Thưa đây!" Và một chiếc vé được luồn qua khe cửa. Người soát vé kiểm tra xong và bỏ đi. Các kỹ sư Microsoft ồ lên ngạc nhiên trước "công nghệ" của Apple. Và khi hội nghị kết thúc, 6 kỹ sư lại gặp nhau ở nhà ga. Như lần trước, các kỹ sư Apple chỉ mua 1 vé, trong khi các kỹ sư Microsoft lại chẳng mua vé nào. Đến lượt các kỹ sư Apple ngạc nhiên không hiểu làm sao ba người kia có thể thoát được. Tương tự, 3 kỹ sư Apple lại chui vào toalét đóng cửa lại. Ngay lập tức, 1 trong 3 kỹ sư Microsoft bước theo và giả giọng người soát vé, rút luôn chiếc vé vừa thò qua khe cửa và cả 3 bọn họ chui tọt vào toalét bên cạnh. Thật tuyệt vời vì trong bất kỳ hoàn cảnh nào, người thành công luôn là người biết tiếp thu những ý tưởng của người khác và áp dụng một cách thật sáng tạo. Thực chất thì sáng tạo là quá trình hoạt động của con người tạo ra những giá trị vật chất, tinh thần mới về chất. Nói cho dễ hiểu thì sáng tạo là hoạt động của con người tạo ra sản phẩm và sản phẩm này phải đáp ứng được hai yêu cầu sau: - Có tính mới (mới về chất) - Có giá trị so với sản phẩm cũ (có lợi hơn, tiến bộ hơn) Vì sáng tạo có thể là sản phẩm vật chất (như bóng đèn điện, bóng bán dẫn, tivi...) hay sản phẩm tinh thần (như tác phẩm hội họa, văn học...) nên có thể nói sáng tạo có mặt trong mọi họat động của con người. Trước hết, chúng ta hãy gạt bỏ tư tưởng cho rằng sáng tạo chỉ có trong khoa học, kỹ thuật hay nghệ thuật. Người ta vẫn nghĩ sáng tạo phải thể hiện trong việc phát minh ra điện, ra vaccine phòng bệnh, hoặc viết một cuốn tiểu thuyết... Tất nhiên, những việc kể trên đúng là sáng tạo, mỗi bước tiến để chinh phục vũ trụ của loài người đều là kết quả của sự sáng tạo. Nhưng sáng tạo không chỉ tồn tại trong một số nghề nhất định hay trong bộ óc của những người thông minh tuyệt đỉnh. Vậy thì sáng tạo là gì? Một bạn sinh viên học giỏi, mà nghèo đã đặt quyết tâm đi du học và thành công vì tìm được nguồn học bổng phù hợp. Bạn đó đã sáng tạo trong phương pháp học. Một SV biết sắp xếp thời gian để có thể vừa học tốt ở trường lại vẫn có thời gian đi làm để có tiền ăn học và còn giúp đỡ thêm cho gia đình. Bạn đó đã rất sáng tạo. PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 8 Một nhân viên phải làm công việc tiếp thị sản phẩm trên đường phố. Anh ta đã có gắng tránh sự nhàm chán bằng cách mỗi ngày thay đổi một lộ trình, sau 1 tuần mới đi lặp lại. Anh ta đã biết sáng tạo trong công việc. Sáng tạo đơn giản chỉ là tìm ra một cách mới để làm việc hoặc làm cho công việc đó trôi chảy hơn, làm nên thành công. Trong câu chuyện vui về 6 chàng kỹ sư trên, chúng ta đều nhận ra rằng các kỹ sư Apple đã có một giải pháp sáng tạo để trốn vé tàu, trong khi các kỹ sư Microsoft lại có môt giải pháp sáng tạo nữ trên nền giải pháp cũ của Apple. Sáng tạo vì thế cứ nối sáng tạo như một cuộc đua tiếp sức để đời sống loài người ngày một văn minh, tiện lợi hơn. Khi đã hiểu sáng tạo là gì và sáng tạo có tầm quan trọng như thế nào thì rõ rằng, tư duy sáng tạo luôn là phẩm chất số 1 của người lao động trong bất cứ xã hội nào. 13 kỹ năng cần có của người lao động trong thế kỷ 21 (theo Ủy ban Đào tạo và phát triển Mỹ) 1. Tư duy sáng tạo 2. Đặt mục tiêu, tạo động cơ 3. Quan hệ (giao tiếp, ứng xử) 4. Lãnh đạo 5. Học hỏi 6. Lắng nghe 7. Thương lượng 8. Thuyết trình và diễn giải ý tưởng 9. Đảm bảo tính hiệu quả 10. Phát triển cá nhân trong công việc 11. Giải quyết nhanh vấn đề, tìm giải pháp 12. Lòng tự tôn về bản thân 13. Làm việc theo nhóm II. THUYẾT SÁNG TẠO TRIZ 1. Năm mức sáng tạo 1. Vấn đề được giả quyết bằng các phương pháp trong chuyên ngành. Không cần sáng tạo. Khoảng 32% giải pháp thuộc loại này 2. Cải tiến chút ít hệ thống đã có bằng cách phương pháp đã biết trong ngành công nghiệp và thường có một vài thỏa hiệp. Khoảng 45% giải pháp thuộc loại này 3. Cải tiến cơ bản hệ thống đã có bằng phương pháp đã biết ngoài ngành công nghiệp. Khoảng 18% giải pháp thuộc loại này 4. Một thế hệ mới sử dụng một nguyên lí mới để thực hiện những chức năng cơ bản của hệ. Giải pháp tìm thấy mang tính khoa học nhiều hơn công nghệ. Khoảng 4% giải pháp thuộc loại này 5. Một phát hiện khoa học hiếm hoi hay một phát minh tiên phong về một hệ hoàn toàn mới. Khoảng 1% giải pháp thuộc loại này PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 9 Mức Độ sáng tạo % giải pháp Nguồn kiến thức Số giải pháp được nghiên cứu 1 Giải pháp đã có 32 Kiến thức cá nhân 101 2 Cải tiến chút ít 45 Kiến thức công ti 102 3 Cải tiến nhiều 18 Kiến thức trong ngành công nghiệp 103 4 Khái niệm mới 4 Kiến thức ngoài ngành công nghiệp 105 5 Phát minh 1 Tất cả kiến thức của loài người 106 2. Bốn mươi nguyên tắc sáng tạo 1) Nguyên tắc phân chia Chia vật thể thành những phần độc lập Tạo một vật thể lắp ghép Tăng mức độ phân chia của vật thể VD : đồ gỗ lắp ghép, mô đun máy tính, thước gấp 2) Nguyên tắc trích đoạn Trích (bỏ hoặc tách) phần hoặc tính chất « nhiễu loạn » ra khỏi vật thể hoặc, Trích phần hoặc tính chất cần thiết VD : Để đuổi chim khỏi các sân bay, sử dụng băng ghi âm tiếng các con chim đang sợ hãi (âm thanh được tách ra khỏi các con chim) 3) Nguyên tắc đặc tính định xứ Chuyển cấu trúc (của vật thể hoặc môi trường/tác động bên ngoài) từ đồng nhất sang không đồng nhất Những bộ phận khác nhau thực hiện những chức năng khác nhau Đặt mỗi bộ phận của vật thể dưới các điều kiện hoạt động tối ưu VD : - Để tránh bụi từ các mỏ than một cái màn mau bằng nước có dạng hình nón được dùng cho các bộ phận của máy khoan và máy ủi. Màn càng mau thì càng tránh bụi tốt nhưng lại làm cản trở việc quan sát. Giải pháp là dùng một lớp màn thưa xung quanh nón màn mau. - Bút chì và tẩy trên cùng một cái bút 4) Nguyên tắc bất đối xứng Thay một hình đối xứng thành một hình không đối xứng Nếu vật thể đã bất đối xứng rồi thì tăng độ bất đối xứng VD : - làm một mặt của lốp xe khỏe hơn mặt kia để chịu được tác động của lề đường - khi tháo cát ướt bằng một cái phễu đối xứng, cát tạo ra một cái vòm ở lỗ, gây ra dòng chảy bất thường. Một cái phễu bất đối xứng sẽ loại trừ hiệu ứng tạo vòm này 5) Nguyên tắc kết hợp PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 10 Kết hợp về không gian những vật thể đồng nhất hoặc những vật thể dành cho những thao tác kề nhau Kết hợp về thời gian những thao tác đồng nhất hoặc kề nhau VD : yếu tố hoạt động của một máy xúc quay có những cái vòi hơi đặc biệt để làm tan và làm mềm đất đông cứng 6) Nguyên tắc tổng hợp Vật thể hoạt động đa chức năng loại bỏ một số vật thể khác VD : - ghế sofa có chức năng của một cái giường - ghế của xe tải nhỏ có thể điều chỉnh thành chỗ ngồi, chỗ ngủ hoặc để hàng hóa 7) Nguyên tắc xếp lồng Để một vật thể trong lòng một vật thể khác, vật thể khác này lại để trong lòng một vật thể thứ ba Chuyển một vật thể thông qua một khoảng trống của một vật thể khác VD : - ăng ten có thể thu ngắn lại được - ghế có thể chất chồng lên nhau để cất đi - Bút chì với những mẩu chì dự trữ để bên trong 8) Nguyên tắc đối trọng Bù trừ trọng lượng của vật thể bằng cách nối với vật thể khác mà có một lực đẩy Bù trừ trọng lượng của vật thể bằng tương tác với môi trường cung cấp khí hoặc thủy động lực VD : - thiết bị nâng thân tàu - cánh sau của xe ô tô đua có thể tăng áp suất từ ô tô lên mặt đất 9) Nguyên tắc phản hoạt động trước tiên Thực hiện phản hoạt động trước tiên Nếu vật thể chịu áp lực thì cung cấp cung cấp một phản áp lực trước đó VD : - gia cố cột hoặc nền móng - gia cố trục tạo thành từ vài ống trước tiên được vặn theo một số góc đặc biệt 10) Nguyên tắc hoạt động trước tiên Trước tiên thực hiện tất cả hoặc một phần hoạt động Sắp xếp các vật thể sao cho chúng có thể đi vào hoạt động trong một khoảng thời gian hợp lí và từ một vị trí thích hợp VD : - Lưỡi dao tiện ích tạo với đường rãnh cho phép phần cùn của lưỡi dao có thể được bẻ đi, để lại phần sắc - Xi măng cao su hình chai rất khó có thể xếp chặt và đồng nhất. Thay vào đó nó được đổ thành hình băng. PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 11 11) Nguyên tắc đề phòng Bù trừ cho tính không tin cậy của vật thể bằng biện pháp trả đũa trước tiên VD : hàng hóa được bố trí để ngăn cản việc ăn cắp đồ 12) Nguyên tắc đẳng thế Thay đổi điều kiện làm việc sao cho không phải nâng lên hoặc hạ xuống VD : dầu động cơ ô tô được công nhân thay trong các hố gầm để tránh sử dụng những dụng cụ nâng bốc đắt tiền 13) Nguyên tắc đảo ngược Thay cho một hành động điều khiển bởi các chi tiết kĩ thuật của bài toán, áp dụng một hành động ngược lại Làm cho phần chuyển động của vật thể hoặt môi trường bên ngoài của vật thể trở nên bất động và những phần bất động trở thành chuyển động Lật úp vật thể VD : khi mài vật thể thì di chuyển vật mài chứ không di chuyển bàn chải như thế bàn chải sẽ đỡ bị mòn hơn 14) Nguyên tắc làm tròn Thay những vật thể thẳng hoặc bề mặt bằng phẳng thành những mặt cong ; thay thể hình lập phương thành hình cầu Sử dụng con lăn, vật hình xoắn ốc Thay thế chuyển động thẳng bằng chuyển động quay ; tận dụng lực li tâm VD : máy tính sử dụng con chuột có cấu trúc tròn thành chuyển động hai chiều trên màn hình 15) Nguyên tắc năng động Tạo một vật thể hoặc môi trường của nó tự động điều chỉnh tới chế độ tối ưu tại mỗi trạng thái hoạt động Chia vật thể thành những phần nhỏ mà có thể thay đổi vị trí tương đối với nhau Nếu vật thể bất động thì làm cho nó chuyển động và có thể trao đổi được VD : - đèn chớp với cái cổ ngỗng linh động giữa thân và bóng đèn - mạch máu trong cơ thể người có hình ống. Để giảm cặn hoặc mạch máu không quá tải, chỉ một nửa mạch máu có dạng ống có thể mở ra. 16) Nguyên tắc hành động một phần hoặc quá mức Nếu khó có thể đạt 100% hiệu quả mong muốn thì cố đạt đến cái đơn giản nhất VD : - một ống xi lanh được sơn bằng cách bơm sơn, nhưng bơm quá nhiều sơn. Lượng sơn thừa được lấy ra bằng cách quay nhanh ống xi lanh - để có thể lấy hết bột kim loại ra khỏi cái thùng, người đóng đai có một cai phễu đặc biệt có thể bơm để cung cấp áp suất cố định bên trong thùng PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 12 17) Nguyên tắc chuyển động tới một chiều mới Loại bỏ các bài toán bằng cách dịch chuyển một vật thể trong một chuyển động hai chiều (tức là dọc theo mặt phẳng) Dùng tổ hợp chồng chập đa lớp thay cho đơn lớp Làm nghiêng vật thể hoặc quay nó lên cạnh của nó VD : một nhà kính có một gương cầu lõm ở phía bắc của ngôi nhà để cải thiện ánh sáng ở phía đó thông qua phản xạ ánh sáng ban ngày 18) Nguyên tắc rung động cơ học Đặt vật thể vào thế rung động Nếu đã rung động rồi thì tăng tần số, thậm chí đến tận tần số sóng siêu âm Sử dụng tần số cộng hưởng Thay áp rung cho rung cơ học Dùng rung động siêu âm với từ trường VD : - bỏ khuôn đúc ra khỏi vật thể mà không hại đến bề mặt vật thể, cưa tay thông thường được thay bằng dao rung động - rung khuôn đúc trong khi đổ vật liệu vào để giúp dòng chảy của vật liệu và các tính chất cấu trúc 19) Nguyên tắc hành động tuần hoàn Thay một hành động liên tục thành một hành động tuần hoàn (xung) Nếu một hành động đã tuần hoàn rồi thì thay đổi tần số Sử dụng xung giữa các xung lực để cung cấp hành động bổ xung VD : - tác động mở ốc nên dùng xung lực hơn là một lực liên tục - đèn báo nháy sáng có tác dụng thu hút chú ý hơn đèn phát sáng liên tục 20) Nguyên tắc liên tục hóa hành động hiểu quả Thực hiện một hành động liên tục (không nghỉ) trong đó tất cả các phần của vật thể hoạt động hết công suất Loại bỏ các hành động không hiệu quả và trung gian VD : một cái khoan có cạnh để cắt cho phép cắt theo chiều tới và lui 21) Nguyên tắc dồn đột ngột Thực hành các thao tác có hại hoặc mạo hiểm với tốc độ thật nhanh VD : máy cắt ống kim loại mỏng có thể tránh cho ống không bị biến dạng trong quá trình cắt khi cắt với tốc độ nhanh 22) Nguyên tắc chuyển thiệt thành lợi Sử dụng những yếu tố có hại hoặc các tác động môi trường để thu những hiệu quả tích cực PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 13 Loại bỏ những yếu tố có hại bằng việc kết hợp nó với một yếu tố có hại khác Tăng tác động có hại đến khi nó tự triệt tiêu tính có hại của nó VD : - cát sỏi đông cứng khi vận chuyển qua thời tiết lạnh. Nếu quá lạnh (dùng ni tơ lỏng) làm cho nước đá trở nên giòn, cho phép rót được - khi nung nóng chảy kim loại bằng lò cao tần, chỉ có phần ngoài trở nên nóng. Hiệu ứng này được dùng để nung nóng bề mặt. 23) Nguyên tắc thông tin phản hồi Mở đầu thông tin phản hồi Nếu đã có thông tin phản hồi thì đảo ngược nó VD : - áp suất nước từ một cái giếng được duy trì bằng việc đo áp suất ra và bật bơm nếu áp suất quá thấp - Nước đá và nước được đo một cách tách biệt nhưng cần kết hợp để tính tổng khối lượng riêng. Vì nước đá rất khó có thể pha chế một cách chính xác, do đó nó được đo trước. Khối lượng đó được đổ vào một dụng cụ điều khiển nước, để có thể pha chế với liều lượng cần thiết. 24) Nguyên tắc môi giới Dùng một vật thể trung gian để truyền hay thực hiện một hành động Tạm thời nối một vật thể với một vật thể khác mà nó dễ dàng được tháo bỏ đi VD : để làm giảm năng lượng mất mát khi đặt một dòng điện vào một kim loại nóng chảy, người ta dùng các điện cực được làm nguội và các kim loại nóng chảy trung gian có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn 25) Nguyên tắc tự phục vụ Làm cho vật thể tự phục vụ và thực hiện những thao tác bổ sung và sửa chữa Tận dụng vật liệu và năng lượng bỏ đi VD : - để tránh cho đường ống phân bố các vật liệu mài mòn, bề mặt của ống được phủ một loại vật liệu trống ăn mòn - trong một cái súng hàn điện, thanh tròn được đưa lên bằng một dụng cụ đặc biệt. Để đơn giản hệ thống thanh được đưa lên bằng một cuộn dây có dòng điện cấp cho mũi hành chạy qua 26) Nguyên tắc sao chụp Dùng một bản sao đơn giản và rẻ tiền thay cho một vật thể phức tạp, đắt tiền, dễ vỡ hay bất tiện Thay thế một vật thể bằng bản sao hoặc hình ảnh của nó, có thể dùng thước để tăng hoặc giảm kích thước Nếu các bản sao quang học đã được dùng, thay chúng bằng những bản sao hồng ngoại hoặc tử ngoại PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 14 VD : chiều cao hoặc chiều dài của vật thể có thể được xác định bằng cách đo bóng của chúng 27) Nguyên tắc vật thể rẻ tiền, tuổi thọ ngắn thay cho vật thể đắt tiền, tuổi thọ dài Thay một vật thể đắt tiền bằng nhiều những vật thể rẻ tiền có ít ưu điểm hơn (ví dụ tuổi thọ kém đi) VD : giấy vệ sinh dùng một lần 28) Nguyên tắc thay thế hệ cơ học Thay thế hệ cơ học bằng hệ quang, âm hoặc khứu giác (mùi) Dùng điện, từ, điện từ trường để tương tác với vật thể Thay thế các trường 1. Trường tĩnh bằng các trường động 2. Trường cố định bằng trường thay đổi theo thời gian 3. Trường ngẫu nhiên bằng trường cấu trúc 4. Dùng một trường kết hợp với các hạt sắt từ VD : để tăng liên kết của lớp sơn kim loại và vật liệu dẻo nóng, quá trình được thực hiện bên trong một trường điện từ, trường này tạo lực tác động lên kim loại 29) Nguyên tắc xây dựng khí, thủy lực học Thay thế các phần cứng rắn của vật thể bằng khí hoặc chất lỏng. Các phần này có thể dùng không khí hoặc nước để phồng lên, hoặc dùng đệm hơi hay đệm thủy tĩnh VD : - để tăng cặn của hóa công nghiệp, một cái ống hình xoáy ốc với các vòi được dùng. Khi những luồng không khí đi qua các vòi, cái ống đó sẽ tạo ra một bức tường kiểu khí, làm giảm vật cản - để vận chuyển những đồ dễ vỡ người ta dùng phong bì bọt khí hoặc vật liệu bọt 30) Nguyên tắc màng linh động hoặc màng mỏng Thay cấu trúc truyền thống bằng cấu trúc làm từ màng linh động hoặc màng mỏng Cô lập vật thể ra khỏi môi trường xung quanh bằng cách sử dụng màng linh động hoặc màng mỏng VD : để tránh hơi nước bốc bay ra khỏi lá cây, người ta tưới một lớp nhựa tổng hợp. Sau một thời gian lớp nhựa đó cứng lại và cây phát triển tốt hơn vì màng nhựa cho phép ô xi lưu thông qua tôt hơn hơi nước 31) Nguyên tắc dùng vật liệu xốp Dùng vật thể xốp hoặc các yếu tố xốp (chèn, phủ, …) Nếu một vật thể đã xốp thì làm đầy các lỗ chân lông trước bằng một vài chất liệu VD : để tránh bơm chất lỏng làm nguội vào máy một số bộ phận của máy được nhét đầy các vật liệu xốp thấm hết các chất lỏng đó. Hơi làm nguội khi máy làm việc làm cho máy nguội đồng nhất trong thời hạn ngắn PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 15 32) Nguyên tắc đổi màu Đổi màu của vật thể hoặc những thứ quanh nó Đổi độ trong suốt của vật thể hoặc quá trình mà khó có quan sát Dùng bổ sung màu để quan sát các vật thể hoặc quá trình khó quan sát Nếu đã dùng bổ sung màu thì dùng các yếu tố khác để theo dõi VD : Một miếng gạc trong suốt cho phép theo dõi vết thương mà không cần tháo ra - Màn chắn nước để bảo vệ công nhân máy cán thép khỏi bị bỏng nhưng màn đó cung không cản trở việc quan sát thép nóng chảy. Người ta làm cho nước có màu để tạo một hiệu ứng lọc (để giảm bớp cường độ ánh sáng) trong khi vẫn giữ tính trong suốt của nước 33) Nguyên tắc tính đồng nhất Làm các vật thể tương tác với vật thể đầu tiên bằng cùng loại vật liệu hoặc vật liệu rất gần với vật thể đầu tiên đó VD : bề mặt của máng chuyển vật thể cứng được làm cùng loại vật liệu với vật thể chạy trên đó cho phép phục hồi liên tục bề mặt của máng 34) Nguyên tắc những phần loại bỏ và tái sinh Một yếu tố của vật thể sau khi hoàn thành chức năng hoặc trở nên vô dụng thì hãy loại bỏ hoặc thay đổi nó (vứt bỏ, phân hủy, làm bay hơi, …) Loại bỏ ngay lập tức những phần của vật thể không còn tác dụng VD : - ca tút của viên đạn được lấy ra ngay sau khi súng bắn - Phần thân của tên lửa tách ra sau khi làm hết chức năng của nó 35) Nguyên tắc chuyển pha lí hóa của vật thể Thay đổi trạng thái kết tập, phân bố mật độ, độ linh động, nhiệt độ của vật thể VD : trong một hệ có những vật liệu dễ vỡ, bề mặt của cái vẵn xoáy trôn ốc được tạo thành từ vật liệu dẻo với hai lò xo xoáy ốc. Để điều khiển quá trình, bước của đinh ốc có thể thay đổi từ xa 36) Nguyên tắc chuyển pha Ứng dụng các hiệu ứng trong quá trình chuyển pha của vật liệu. Ví dụ trong khi thay đổi thể tích, bậc tự do hay hấp thụ nhiệt VD : ứng dụng trong tủ lạnh để hạ nhiệt độ xuống thấp 37) Nguyên tắc giãn nở nhiệt Dùng vật liệu có thể co giãn theo nhiệt độ Sử dụng các vật liệu khác nhau với các hệ số giãn nở nhiệt khác nhau VD : để điều khiển đóng mở cửa sổ trong nhà kính, một tấm gồm hai kim loại được nối với cửa sổ. Khi nhiệt độ thay đổi thì sẽ làm cho tấm cong lên hoặc cong xuống làm cho cửa sổ đóng mở 38) Nguyên tắc sử dụng chất ô xi hóa mạnh PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 16 Thay không khí thường bằng môi trường nhiều không khí Thay môi trường giàu không khí bằng ô xi Xử lí vật thể trong môi trường giàu không khí hoặc ô xi bằng phóng xạ ion hóa Sử dụng ô xi ion hóa VD : để thu nhiều nhiệt hơn từ ngọn lửa, ô xi được cung cấp thay cho không khí thường 39) Nguyên tắc môi trường khí trơ Thay môi trường thường bằng môi trường khí trơ Thực hiện quá trình trong chân không VD : để tránh bông khỏi bắt lửa trong kho hàng, người ta dùng khí trơ khi vận chuyển tới khu tập kết 40) Nguyên tắc vật liệu composite Thay vật liệu đồng nhất bằng vật liệu composite VD : cánh của máy bay làm bằng vật liệu composite cho khỏe và nhẹ hơn 3. Giải bài toán bằng thuyết sáng tạo Triz a- Xác định bài tóan cần giải b- Xác định cách tiếp cận bài tóan, liên quan đến bài tóan cần giải. Phân tích các mâu thuẩn nảy sinh trong vấn đề. Có hai loại mâu thuẩn : Mâu thuẩn kỹ thuật : Hòan thiện các thông số của hệ thống này sẽ gây hại cho các thông số của hệ thống khác. Thí dụ : Để đập thủy điện có dự trữ nước lớn, tốn nhiều diện tích gây hại cho môi trường Mâu thuẩn vật lý : Khi hòan thiện một thông số này sẽ nảy sinh hoặc không nảy sinh một thông số mới nào đó. Thí dụ : giảm nhiệt độ thì thể tích khối chất lỏng có thể tăng hoặc giảm c- Vận dụng 40 nguyên tắc để tìm ý tưởng giải bài tóan. Có 2 cách cơ bản để tiếp cận hướng giải quyết mâu thuẩn : Cách 1 : Cách đơn giản nhất, liệt kê các nguyên tắc, thử và lựa chọn các nguyên tắc phù hợp. Cách 2 : Liệt kê các mâu thuẩn kỹ thuật, sử dụng ma trận mâu thuẩn Altsuller (contradiction matrix) để tuyển chọn một số nguyên tắc cần dùng. d- Phát triển các ý tưởng thành các giải pháp và kết cấu kỹ thuật. e- Áp dụng thực tế. 4. Một số ví dụ Nguyên tắc đẳng thế (12) Làm thế nào để con người có thể thuận tiện mang hành lý mà không tốn sức ? PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 17 Giải : Ứng dụng nguyên tắc đẳng thế (nguyên tắc 12) : Khi chuyển động trên một mặt đẳng thế, công tiêu hao ít nhất. Nguyên tắc phân nhỏ (1) Vấn đề : Một người vừa muốn sơn thang và sơn trần nhà. Nếu sơn thang trước thì phải chờ thang khô, mới sơn trần nhà. Nếu sơn trần nhà trước rồi sơn thang thì mất nhiều thời gian. Mâu thuẩn kỹ thuật cần giải quyết : Làm thế nào giải quyết hai việc cùng một lúc? Phương án giải quyết : ứng dụng nguyên tắc 1 (phân chia) Sơn xen kẽ một số bậc thang. Đứng trên các bậc thang chưa sơn để sơn trần nhà. Sau khi các bậc thang sơn đã khô, tiếp tục sơn các bậc còn lại. Nguyên tắc tự phục vụ (25) Vấn đề : Làm thế nào để hạn chế các cọc sau khi đóng xong được ổn định lâu dài, khó lún xuống được. Mâu thuẩn kỹ thuật cần giải quyết : Để cọc không bị lún thì đầu cọc phải tà. Nhưng nếu đầu cọc tà thì khó đóng cọc. Phương án giải quyết : ứng dụng nguyên tắc 25 (tự phục vụ) gắn đầu nhọn để đóng cọc. Sau khi đóng cọc xong, sẽ nở ra hoặc tự phân hủy để làm tăng diện tích chân đế. Lần lượt sử dụng nhiều nguyên tắc khác nhau Cánh quạt thường hay gây tổn thương nếu chạm vào cách. Làm thế nào để khắc phục ? Cách 1 : Nguyên tắc tách khỏi (nguyên tắc 2), cô lập cách quạt bằng lưới bảo vệ phía trước. Nhược điểm : lưới càng dày thì gió thổi càng yếu, lưới thưa thì chưa hòan tòan cách ly cánh quạt, vẫn gây nguy hiểm. Cách 2 : Nguyên tắc sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng (nguyên tắc 30) : Thay cánh quạt kim loại bằng loại chất dẻo vừa cứng để đẩy được gió, vừa mềm để không gây tổn thương khi chạm vào (quạt tai voi). Nhược điểm : Khi chạm vào, quạt dừng đột ngột có thể gây cháy quạt, vẫn có thể gây ra tổn thương nếu chạm tay vào, không thể chế tạo quạt với công suất lớn. Cách 3 : Nguyên tắc sử dụng kết cấu khí và lỏng (29) : dùng quạt mà không có cánh quạt Ứng dụng nguyên tắc đảo ngược (13) trong các lĩnh vực a) Thay vì hành động như yêu cầu bài toán, hành động ngược lại (ví dụ, không làm nóng mà làm lạnh đối tượng). b) Làm phần chuyển động của đối tượng (hay môi trường bên ngoài) thành đứng yên và ngược lại, phần đứng yên thành chuyển động. Có một thành ngữ cổ để nói về nguyên tắc này : “Ta không đến được với Mohamed thì làm cho Mohamed đến với ta” Việt nam cũng có một thành ngữ tương tự: “Ta không đến được với núi non thì làm cho núi non đến với ta” PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 18 Ví dụ 1: Các cửa kính thường bám bụi ở bên ngoài. Việc lau chùi rất khó khăn nguy hiểm vì phải có hệ thống thang dây phức tạp. Giải pháp : thiết kế cửa sổ có thể xoay được, khi cần lau chùi thì xoay mặt ngoài vào trong. Ví dụ 2: Làm thế nào để chạy mà không có sân bãi. Giải pháp : biến mặt đường chuyển động, người chạy đứng yên. Đó là nguyên tắc của máy chạy bộ. người chạy đứng yên trên tấm thảm chuyển động ra sau. Ví dụ 3: Người mang vác đồ đạc thật mệt nhọc, nhất là tại các siêu thị, sân bay. Giải pháp : người đứng yên, mặt đường chuyên động. Đó là nguyên tắc hoạt động dây truyền, băng tải. Ví dụ 4: Làm thế nào trong phòng thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của luồng không khí lên máy bay đang bay ? Giải pháp : cho máy bay đứng yên, làm cho luồn không khí chuyển động. III. ỨNG DỤNG THUYẾT SÁNG TẠO TRONG CÔNG NGHỆ CPU 1. Cấu tạo của CPU CPU được cấu tạo bởi nhiều bộ phận khác nhau và mỗi bộ phận có chức năng chuyên biệt gồm: Control Unit (CU): Điều khiển các hoạt động bên trong CPU. Đơn vị xử lý logic (ALU): Tính toán số nguyên và các phép toán logic (And, Or, Not, Xor). Đơn vị xử lý số học (FPU): Tính toán số thực. Bộ giải mã lệnh (IDU): Chuyển đổi các lệnh của chương trình thành các yêu cầu cụ thể. Bộ nhớ đệm (Cache): Lưu trữ dữ liệu tạm thời trong quá trình xử lý. Thanh ghi (Register): Chứa thông tin trước và sau khi xử lý. Các bus vào - ra (I/O Bus): Hệ thống đường dẫn tín hiệu kết nối các thành phần của CPU với nhau và với bo mạch chủ (MB). 2. Lịch sử phát triển của CPU PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 19 PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 20 PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 21 PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 22 3. Công nghệ của CPU Hyper Threading Technology (HTT): Là công nghệ siêu phân luồng cho phép giả lập thêm CPU luận lý trong cùng một CPU vật lý, giúp CPU có thể xử lý được nhiều thông tin hơn. Hình 1: Mô tả xử lý HTT Multi Core (đa nhân) Công nghệ chế tạo CPU có hai hay nhiều nhân, xử lý vật lý hoạt động song song với nhau, mỗi nhân đảm nhận những công việc riêng biệt nhau. Hình 2: Mô tả xử lý Multi Core Intel® Turbo Boost Là công nghệ nâng hiệu suất máy tính lên thêm 20%, giúp hệ thống hoạt động nhanh hơn và kéo dài thời lượng pin, bằng cách tự động điều chỉnh xung nhịp của từng nhân độc lập cho phù hợp với nhu cầu xử lý. Turbo Boost được điều khiển hoàn toàn tự động bởi bios máy tính và chipset trên bo mạch chủ do đó có thể nói nó an toàn tuyệt đối. CPU sẽ tự động thay đổi xung nhịp tùy theo tải, khi làm việc nặng sẽ tự nâng xung nhịp lên và ngược lại, hạ xuống thấp nhất khi ở trạng thái nghỉ. Thí dụ Core i7 720QM có tốc độ mặc định 1,6GHz tuy nhiên khi cần có thể tự nâng lên tối đa đến 2,8GHz, hoặc mức 1,2GHz khi ở trạng thái nghỉ. Hình 3: Mô hình Turbo boost PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 23 4. Các nguyên tắc sáng tạo trong công nghệ CPU Nguyên tắc sáng tạo trong công nghệ Hyper Threading Technology (HTT) Nguyên tắc chia nhỏ: Công nghệ siêu phân luồng cho phép một CPU vật lí hoạt động trên hệ điều hành như hai CPU mà hệ điều hành không phân biệt được. Các chuỗi lệnh khi được gửi tới CPU sẽ được chia thành các luồng xử lí khác nhau để các ứng dụng có thể được sử dụng ở cùng một thời điểm. Nguyên tắc kết hợp: Với bộ vi xử lí đơn luồng, tại một thời điểm nhất định chỉ có một luồng xử lí được thực hiện, nếu có nhiều luồng muốn xử lí thì phải thực hiện tuần tự luồng sau nối tiếp luồng trước thực hiện xong một luồng mới thực hiện luồng tiếp theo. Với bộ xử lí siêu phân luồng, thay vì xử lí chỉ một luồng dữ liệu tại một thời điểm thì kĩ thuật siêu phân luồng giúp CPU có thế xử lí được nhiều luồng dữ liệu. Nguyên tắc linh động: Về mặt lí thuyết khi khi CPU chỉ có một nhân thì dù xử lí song songbao nhiêu luồng cũng không thể tăng tốc độ xử lí lên được. Tuy nhiên trong thực tế , khi xử lí chỉ một luồng thì không phải bất kì thành phần nào của CPU cũng được sử dụng đến, và nếu sử dụng các thành phần này để xử lí các luồng khác thì sẽ làm tăng tốc độ xử lí tận dụng tối đa tài nguyên hệ thống. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: Trong quá trình làm việc với nhiều luồng dữ liệu CPU sẽ phãi mất thời gian để chuyển từ luồng này sang luồng khác. Tuy quá trình này diễn ra rất nhanh chóng và liên tục nhưng cũng rất mất thời gian, công nghệ siêu phân luồng giúp cho CPU làm việc hiệu quả hơn bằng cách giảm bớt số lần CPU phải chuyển qua chuyển lại giữa các luồng song song, chính điều này giúp CPU có thể tận dụng tối đa tài nguyên cho việc xử lí các luồng. Nguyên tắc sáng tạo trong công nghệ Multi Core Nguyên tắc kết hợp: Kết hợp nhiều bộ vi xử lý thành một bô vi xử lý duy nhất,như thế sẽ tăng hiệu xuất của cpu lên rất nhiều lần, trước đây chúng ta chỉ có cpu 1 nhân, nhưng sau này có công nghệ 2 nhân : dual core, core 2 duo, rồi công nghệ 4 nhân : core 2 quad…, và còn core i3, i5, i7 tăng số nhân lên 8 và tất nhiên tương lai sẽ còn có nhiều nhân hơn nữa. Điều này cũng giúp tiết kiệm diện tích trên mainboard, tiết kiệm chi phí sản xuất. Nguyên tắc phân nhỏ: PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 24 Một cpu nếu cùng hiệu suất như vậy mà đơn nhân thì sẽ chiếm rất nhiều diện tích và chi phí nếu như ta tăng số lượng transitor lên theo nguyên tắc moore trước đây, như vậy khi cpu đa nhân ra đời sẽ giải quyết được vấn đề này vì nó đã chia nhỏ cpu ra thành nhiều vi xử lý và được ghép bên trong 1 vi xử lý. Nguyên tắc chứa trong: Cũng từ phân tích trên rõ ràng rằng khi một vi xử lý mà chứa nhiều vi xử lý khác thì đây là một nguyên tắc chứa trong, ta thấy rằng đây là một điều rất sáng tạo trong sự phát triển của cpu. Khi đó thì các vi xử lý này đều có thể hoạt động độc lập hoặc cùng xử lý một tác vụ nào đó. Nguyên tắc đảo ngược: Thay vì hành động như lối suy nghĩ là tăng số lượng transitor lên thật nhiều thì sẽ tăng được tốc độ xử lý lên cao, người ta đã suy nghĩ ngược hẳn lại đó là không tăng số lượng transitor mà họ đã làm tăng số lượng vi xử lý bên trong 1 vi xử lý. Nguyên tắc linh động: Ở đây người sản xuất đã thay đổi đặc trưng bộ vi xử lý, và phân chia đối tượng thành từng phần, khi đó công việc cũng sẽ được chia thành nhiều phần và cho các nhân con xử lý song song với nhau, điều này hoàn toàn tăng hiệu suất và khiến cho công việc hoàn toàn được xử lý nhanh chóng hơn. Nguyên tắc liên tục tác động có ích: Công việc khi được chia nhỏ thành nhiều phần sẽ được chia nhỏ ra để xử lý ở các vi xử lý con, khi đó công việc được thực hiện một cách liên tục ở tất cả các phần của một đối tượng công việc. Nguyên tắc sáng tạo trong công nghệ Turbo Boost Nguyên tắc dự phòng: Khi cpu hoạt động với khối lượng công việc ít hoặc không dùng thì cpu tự động giảm xung thấp nhất để tiết kiệm điện, tuy nhiên khi hoạt động với cường độ cao hoặc công việc khá lớn thì cpu tự động nâng xung nhịp lên rất cao( ép xung tự động) và khi đó cpu có thể tăng hiệu xuất lên gấp nhiều lần. Như vậy là cpu luôn dự phòng được các tình huống phù hợp với nhu cầu xử lý. Nguyên tắc linh động: Đặc trưng của cpu được thay đổi khiến cho công việc được thực hiện một cách tối ưu trong từng giai đoạn của công việc: khi cần có thể nâng xung nhịp cpu lên rất cao, khi ít cần PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 25 thì cpu có thể hoạt động ở xung nhịp rất thấp khiến cho công việc được thực hiện một cách tốt nhất mà đảm bảo tiết kiệm điện năng. Nguyên tắc kết hợp: Bên cạnh việc tự động điều chỉnh xung nhịp của cpu thì mạch điều khiển bộ nhớ tích hợp( integrated memory contronller) cũng được Intel cho vào chip, giúp việc trao đổi dữ liệu giữa nhân điện toán và bộ nhớ nhanh hơn so với khi các thành tố nằm tách biệt trên bản mạch. IV. KẾT LUẬN Có người đưa ra định nghĩa về đời người như sau : Cuộc đời là chuôỗi các vấn đề cần phải giải quyết và chuỗi các quyết định cần phải ra. Quả thật, mỗi người chúng ta trong cuộc đời của mình gặp biết bao vấn đề, từ chuyện mua sắm, học hành,quan hệ giao tiếp đến chọn nghành nghề, nơi ở, thu nhập, xã hội.. phải suy nghĩ để giải quyết và ra quyết định xem phải làm gì và làm như thế nào. Nói như vậy để thấy tuy phương pháp luận sáng tạo còn lạ đối với nhiều người nhưng đối tượng và mục đích của bộ môn khoa học này lại hết sức gần gũi với mỗi người. Nếu như trước đây, ngay cả đối với các nhà nghiên cứu, sáng tạo được coi là huyền bí, mang tính thiên phú, may mắn, ngẫu hứng... thì ngày nay với những phát hiện mới, người ta cho rằng có thể khoa học hoá được lĩnh vực sáng tạo và sáng tạo có thể dạy và học được. Không những thế, còn cần phải quản lý sự sáng tạo như là lâu nay người ta vẫn quản lý một cách có kết quả nhiều lĩnh vực khác. Ví dụ, hiện nay, một tạp chí khoa học quốc tế, trụ sở đặt tại Manchester, nước Anh, có tên gọi rõ ràng về mục đích ấy “Quản lý sự sáng tạo và đổi mới “ (Creativity and Innovation Management ) mà số đầu tiên của nó mới ra đời năm 1992. Thế kỷ 21, theo các nhà dự báo là thế kỷ trí tuệ. Sự cạnh tranh trên thế giới, càng ngày càng sẽ là cạnh tranh chất xám sáng tạo chứ không phải theo lối chụp giựt, trả lương rẻ hay do có được nhiều tài nguyên thiên nhiên, có được vị trí địa lý thuận tiện...Dưới cách nhìn hiện đại, sáng tạo là nguồn tài nguyên cơ bản của con người, nguồn tài nguyên đặt biệt mà theo như nhà khoa học Mỹ George Kozmetsky : bạn càng sử dụng nó nhiều thì bạn càng có nó nhiều hơn. Từ đây, chúng ta thấy, giáo dục và rèn luyện tính sáng tạo sẽ ngày càng đóng vai trò quan trọng như John Dewey nhận xét: ”Mục đích giáo dục trẻ em không phải là thông tin về những giá trị của quá khứ, mà là sáng tạo những giá trị mới của tương lai” PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GS. TSKH HOÀNG KIẾM TRỊNH DUY SÂM 26 V. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. GS.TSKH Hoàng Kiếm, “Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học”, ĐHQGTP HCM, 2005 [2]. Kevin C, “TRIZ and Software - 40 Principle Analogies”, [3].Glenn Mazur, “Theory of Inventive Problem Solving (TRIZ)”, [4]. Darrell Mann, “TRIZ For Software?”, www.triz- journal.com/archives/2004/10/04.pdf [5]. [6]. [7].