Đề tài Vận dụng các nguyên lý sáng tạo giải quyết một số vấn đề - Bài toán trong tin học

TIN HỌC 1. Ứng dụng các nguyên lý sáng tạo trong Ubuntu : a. Sơ lược quá trình phát triển của Ubuntu: UBUNTU ver 4.10 – Warty Warthog: là phiên bản đầu tiên của Ubuntu. Một đặc điểm nữa của phiên bản này đó là chỉ có phiên bản LiveCD. Sử dụng nhân Linux 2.6.7, xfree86 4.3.0.1, Gnome 2.8. UBUNTU ver 5.04 – Hoary Hedgehog: Sáu tháng sau, như đã hẹn trước, phiên bản Hoary Hedgehog ra mắt. Màu sắc có thay đổi đôi chút nhưng nhìn chung vẫn sậm như trước. Phiên bản LiveCD được mở rộng để hỗ trợ cho cả các máy tính 64-bit và PowerPC (của Apple sản xuất). Đây cũng là thời điểm mà một bản phân phối mới ra đời: Kubuntu. Kubuntu thực chất là phiên bản xây PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 8 dựng trên nền Ubuntu nhưng thay môi trường giao diện Gnome bằng KDE. Sử dụng nhân Linux 2.6.10, X.Org 6.8.2, Gnome 2.10, KDE 3.4. UBUNTU ver 5.10 – Breezy Badger: ra đời với sự góp mặt thêm của Edubuntu, phiên bản hướng tới giáo dục đào tạo. Cũng từ phiên bản này, Ubuntu đã có thể cài lên máy nhờ một đĩa CD cài đặt đi kèm. Sử dụng nhân Linux 2.6.12, X.Org 6.8.2, Gnome 2.12.1, KDE 3.5.2. UBUNTU ver 6.04 - Dapper Draker: ra đời tr hẹn 2 tháng, nhưng bù lại những gì thu được thật tuyệt vời. Đây cũng là phiên bản đầu tiên có LTS (Long Term Support). Các phiên bản có LTS sẽ được hỗ trợ kĩ thuật lên đến 3 năm cho phiên bản máy để bàn, và 5 năm cho phiên bản dành cho máy chủ. Phiên bản này đem đến hàng loạt tính năng mới, như khởi động nhanh hơn, công cụ nâng cấp hệ thống, khả năng trình chiếu video tốt hơn, khả năng cài lên USB… Sử dụng nhân Linux 2.6.15, X.Org 7.0, Gnome 2.14, KDE 3.5.4, Xfce 4.3.90.1. UBUNTU ver 6.10 – Edgy Eft: Khởi động và tắt nhanh, tích hợp Tomboy và F-Spot, phiên bản Ubuntu Eft ra mắt như là một bước đệm cho Dapper và phiên bản sắp tới là Feisty Fawn 7.04. Hình ảnh trong Ubuntu trở nên sáng và d chịu hơn. Kubuntu có thêm trình quản lý ảnh, một cửa sổ điều khiển được thiết kế lại và hỗ trợ tốt hơn cho máy xách tay. Sử dụng nhân Linux 2.6.17, X.Org 7.1, Gnome 2.16, KDE 3.5.5, Xfce 4.3.99 RC1. UBUNTU ver 7.04 – Feisty Fawn: Phiên bản này có một loạt những cải tiến mới so với UBUNTU ver 6.10 – Edgy Eft, giúp người dùng cảm thấy thật sự thoải mái khi làm việc với Linux. Trình cài đặt hoạt động tốt hơn với công cụ giúp chuyển thiết lập từ phân vùng Windows sang. Sử dụng nhân Linux 2.6.20, X.Org 7.2, Gnome 2.18, KDE 3.5.6, Xfce 4.4. UBUNTU ver 7.10 – Gusty Gibbon: Phiên bản Ubuntu này có thêm một số tính năng mới. Cụ thể là việc hỗ trợ “phần cứng” đã được cải thiện. Ngoài cấu hình plug-and-play tốt hơn cho các máy in c n có tính năng cài đặt firmware tự động cho các card Wi-Fi Broadcom. Sử dụng nhân Linux 2.6.20, X.Org 7.2, Gnome 2.20, KDE 3.5.7, Xfce 4.4. UBUNTU ver 8.04 – Hardy Heron: Màn hình giao diện của bản 8.04 vẫn là màu nâu cam quen thuộc. Tuy nhiên, với kernel mới và phiên bản mới của giao diện GNOME, các cửa sổ và các lớp đồ họa hoạt động mượt mà hơn rất nhiều, PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 9 việc truy xuất ổ đĩa nhanh hơn, thời gian khởi động máy và các chương trình ứng dụng cũng giảm đáng kể. Thêm vào đó Wubi sẽ chạy như là ứng dụng Windows và cài đặt toàn bộ hệ thống Ubuntu vào thành 1 file nằm trên đĩa dữ liệu theo chu n Windows. Sau này, nếu bạn thấy mình không hợp với Linux, bạn có thể d dàng gỡ bỏ Hardy Heron giống như gỡ bỏ 1 ứng dụng Windows vậy. UBUNTU ver 8.10 – Intrepid Ibex: Như thường lệ, các “phiên bản tháng 10” (x.10) của HĐH Ubuntu là bản nâng cấp của “phiên bản tháng 4” (x.04). So với Ubuntu 8.04, bản nâng cấp lần này sử dụng nhân Linux phiên bản mới (Kernel 2.6.27-4); giao diện GNome cũng được nâng lên phiên bản 2.24 với một số cải tiến như: Hỗ trợ duyệt file theo thẻ (tab), mở rộng hỗ trợ các định dạng file nén, thư viện X11 cũng được nâng cấp lên phiên bản 7.4 hỗ trợ khả năng “cắm nóng” (hot-pluggable) các thiết bị nhập như: bàn phím, chuột, bảng vẽ... Ngoài ra, Ubuntu 8.10 c n có một số nâng cấp quan trọng khác như: Cho phép mã hóa thư mục cá nhân thông qua gói tiện ích ecryptfs-utils; nâng cấp lên Network Manager 0.7 (hỗ trợ cả mạng 3G và wifi); Apache 2.2, PostgreSQL 8.3, PHP 5.2.6, LTSP 5.1, GCC 4.3.2, glibc 2.8, Python 2. Tự động sao lưu phần l i (kernel) của hệ thống sau mỗi lần hoàn tất khởi động. Hơn nữa, phiên bản lần này cho phép bạn có thể d dàng sử dụng trên USB để có thể sử dụng mọi lúc mọi nơi khi cần thiết. Sử dụng Linux 2.6.27.4, X.Org 7.4, X.Org Server 1.5, Gnome 2.18. UBUNTU ver 9.04 – Jaunty Jackalope: Hiệu năng làm việc chính là mục tiêu quan trọng hàng đầu mà các nhà phát triển Ubuntu 9.04 nhắm đến. Nên ngoài việc nâng cấp 1 loạt các tính năng đồ họa, bảo mật, giao diện người dùng... điểm gây chú ý nhiều nhất là Ubuntu 9.04 chỉ mất chưa tới 25 giây để hoàn tất quá trình khởi động (theo thử nghiệm và công bố của Canonical), hỗ trợ mạng di động 3G cũng như có thể chuyển đổi một cách thông minh giữa mạng 3G và Wifi mà không gây ảnh hưởng đến công việc, đồng thời nâng cấp bộ quản lý năng lượng để làm việc hiệu quả hơn. Hỗ trợ định dạng tập tin Ext4 cho phép quản lý dung lượng của mỗi Volume đĩa cứng lên đến 1 Exabyte (1 tỉ tỉ byte) cũng như cho phép bạn lưu tập tin có dung lượng cực lớn lên đến 16 terabyte (1 PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 10 ngàn tỉ byte). Sử dụng nhân Linux 2.6.28, X.Org Server 1.6, X.Org 7.4, Gnome 2.26. UBUNTU ver 9.10 - Karmic Koala: không giống như các hệ điều hành thương mại khác, Ubuntu được cung cấp hoàn toàn mi n phí. Cùng với sự khởi chạy của Windows 7 của Microsoft và Snow Leopard của Apple vào cuối năm 2009, Ubuntu được nâng cấp thành GNOME 2.28. Nâng cấp này mang đến cho người dùng nhiều cải thiện và nhiều tính năng mới, Modul Bluetooth của GNOME lần đầu tiên xuất hiện trước công chúng, Empathy Instant Messenger cũng được cải thiện tiến, cùng với đó là nhiều cải thiện và nhiều bản vá lỗi cũng được đưa ra. UBUNTU ver 10.04 - Lucid Lynx: hệ điều hành Ubuntu 10.04 LTS đã chính thức ra mắt là ngày mong đợi của biết bao thần dân CNTT. Lucid Lynx - “mèo rừng minh mẫn” được xây dựng trên nhân Linux 2.6.32.11, trang bị môi trường desktop GNOME 2.30. Lucid Lynx c n có tốc độ khởi động nhanh hơn, khả năng tích hợp tốt với mạng xã hội, và các ứng dụng như OpenOffice.org 3.2, Mozilla Firefox 3.6, Pidgin 2.6.6, Transmission 1.92, The GIMP 2.6.8… đều được tích hợp đầy đủ trong phiên bản lần này. Riêng với Ubuntu 10.04 Server Edition, còn tích hợp Ubuntu Enterprise Cloudmột môi trường điện toán đám mây mã nguồn mở dựa trên ứng dụng của Eucalyptus System. UBUNTU ver 10.10 - Maverick Meerkat: Ubuntu 10.10 chạy “cực” nhanh. Thậm chí phiên bản beta cũng có thể khởi động chỉ trong v ng 7 giây. Với tên mã Maverick Meerkat, Ubuntu 10.10 có quá trình xây dựng qua 3 bản Alpha, 1 bản Beta và 1 bản RC. Nhiều tính năng mới đã được thử nghiệm liên tục, và dần đi đến ổn định. Người dùng có thể d dàng nhận thấy những thay đổi của Ubuntu 10.10 so với Ubuntu 10.04, cả về hình thức lẫn tính năng, ứng dụng: Linux 2.6.35 và môi trường desktop GNOME 2.32.0. Ubuntu Software Centre bổ sung: trình di n tính năng của ứng dụng, cải tiến trong bố trí, tăng cường cho giao diện tổng thể và "Where is it?", tính năng cho phép theo d i vị trí của ứng dụng sau khi cài. Software Centre cũng là nơi bạn tha hồ lựa chọn ứng dụng theo sở thích và công việc của mình. Chọn Google Chrome để duyệt web thay cho Firefox, chọn ứng dụng để nghe nhạc, chơi PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 11 game, học tập,... Với Software Centre, Ubuntu giờ đây giống như iPhone, bạn có thể d dàng chọn ứng dụng mình cần. Ubuntu One lưu trữ theo mô hình điện toán đám mây giúp bạn d dàng đồng bộ dữ liệu của mình và truy cập nó từ bất cứ nơi đâu; đồng bộ văn bản, tài liệu giữa máy tính với thiết bị di động. Chia sẻ dữ liệu an toàn, tin cậy với bạn bè, đồng nghiệp.Tương thích tốt hơn với Nautilus, cho phép xuất bản thư mục, tập tin. Rhythmbox cũng có thể chia sẻ liên kết âm nhạc trong Ubuntu One Music Store thông qua nút "share this". Ubuntu 10.10 Netbook Edition có giao diện Unity hoàn toàn mới, được thiết kế đặc biệt cho thiết bị có màn hình nhỏ. Một trình đơn chung nằm phía trên desktop (liên tưởng Mac OS X) thay thế trình đơn chu n trong hầu hết các ứng dụng. UBUNTU ver 11.4 - Natty Narwhal: Natty Narwhal– tên của một loại cá voi sống quanh năm ở Bắc Cực, biểu hiện cho sự chuyển mình lớn của Ubuntu thoát ra khỏi giao diện GNOME tồn tại trong suốt thời gian qua. Natty Narwhal ra đời với rất nhiều cải tiến mạnh mẽ như hệ thống giao diện Unity, bộ ứng dụng văn ph ng LibreOffice, tiện ích quản lý file Compiz, trình nghe nhạc Banshee, trình duyệt Firefox 4,… Unity sử dụng trình quản lý cửa sổ Compiz, thanh Launcher mới hỗ trợ kéo thả để sắp xếp lại các biểu tượng, điều hướng bằng bàn phím, kích hoạt ứng dụng bằng phím tắt, chuyển qua lại nhanh chóng giữa các ứng dụng đang hoạt động.Software Center là một trong những điểm nổi bật của Ubuntu với cách thức hoạt động tương tự như Mac Store của Apple. UBUNTU ver 11.10 - Oneiric Ocelot: được xây dựng trên cái móng của Ubuntu 11.04. Giao diện Unity đã thực sự “trưởng thành” với giao diện trực quan và hoạt động tốt hơn. Một điểm d nhận thấy là màn hình đăng nhập đã được “sửa sang” cho tiệp hơn với giao diện Unity hơn. Biểu tượng tìm kiếm không c n ở trên góc trái của thanh Panel mà trở thành 1 icon trên thanh Launcher chứa các phần mềm yêu thích. Màu nền của Dash (khung hiển thị tìm kiếm cũng như danh sách phần mềm, file) sẽ dung h a với màu của ảnh nền. Thời gian tải nhanh hơn, mượt hơn, tìm kiếm thông minh hơn và có tùy chọn cho bộ lọc – tất cả những thay đổi nhằm giúp việc tìm kiếm phần mềm và file d dàng, hiệu quả hơn. PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 12 Có thêm các Lens (có thể hiểu là các tab), đặc biệt “Music Lens” có thể xem các danh mục nhạc có trên máy và duyệt, mua nhạc trên qua Ubuntu One Music Store. Giao diện Nautilus (trình quản lí file) thay đổi & cải tiến: Các themes mặc định của Ubuntu bao gồm gam tối “Ambiance” và gam sáng “Radiance” được chuyển sang GTK 3 rất tốt và những thay đổi rất đáng hoan nghênh như các danh mục xếp hợp lý hơn (khá giống Elementary), Breadcum đẹp hơn… UBUNTU ver 12.04 - Precise Pangolin: dự kiến sẽ phát hành vào tháng 4 năm 2012. Sau tuần l phát triển Ubuntu kết thúc thì người ta đã đúc kết được những thay đổi ở “chú tê tê” này. Màn hình đăng nhập, Ubuntu Software Center, là LightDM sẽ dùng hình nền do người dùng thiết lập, được dùng khi người dùng khóa màn hình. Ngoài ra, tiện ích quản lý chủ đề, hộp đăng nhập có kiểu dáng thấu kính, cải thiện quản lý phiên làm việc/đổi mật kh u vài cải thiện về thiết kế cũng là những cải thiện mới trong phiên bản lần này. Thời gian khởi chạy được rút ngắn từ 11,2 giây xuống c n dưới 2 giây.Thêm chuyên mục mới: sách điện tử, tiện ích chỉ thị, lens và scopes; Unity sẽ tích hợp với nhiều ứng dụng tốt hơn bao gồm badges, quicklist…; Bạn có thể kéo thả các chuyên mục (lenses) vào thanh khởi chạy, … b. Các nguyên tắc sáng tạo đƣợc ứng dụng trong Ubuntu Qua quan sát, thử nghiệm và phân tích sự đổi mới trong quá trình phát triển hệ điều hành Ubuntu ta thấy Ubuntu đã vận dụng các nguyên tắc sáng tạo như sau: - Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắc”: Ubuntu do các lập trình viên say mê và có quyết tâm với nó sáng tạo ra, các ứng dụng trên Ubuntu được các lập trình viên viết mà không phải mua bản quyền . Vì XFCE sử dụng rất ít tài nguyên nền Xubuntu rất hợp cho những máy tính cấu hình thấp, máy cũ hoặc những máy xách tay có sức mạnh hạn chế. - Nguyên tắc tác động theo chu kỳ: Ubuntu phát hành phiên bản mới theo chu kỳ 6 tháng một lần, tạo ra một hệ điều hành được cập nhật thường xuyên hơn. Mỗi phiên bản Ubuntu thông thường được hỗ trợ trong v ng 18 tháng, và việc nâng cấp lên phiên bản mới hoàn toàn mi n phí. PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 13 - Nguyên tắc sao chép (copy): Tuy các phiên bản của Ubuntu có nhiều sự cải tiến trong giao diện và các phần mềm ứng dụng nhưng l i (kernel ) của hệ điều hành ít thay đổi. Nguyên tắc dự phòng: Tự động sao lưu phần l i (kernel) của hệ thống sau mỗi lần hoàn tất khởi động;... - Nguyên tắc “chứa trong”: Hệ điều hành Ubuntu sau khi được cài đặt vào máy tự bản thân nó đã chứa một số phần mềm chuyên dụng cho người dùng. Do đó, người dùng có thể trải nghiệm ngay. - Nguyên tắc tách khỏi: Trong quá trình đổi mới để phù hợp hoá yêu cầu của người dùng bộ 4 phần mềm: trình sửa video Pitivi, trình quản lí gói Synaptic, Tomboy và Gbrany được tách khỏi. Me Menu (thông tin cá nhân) cũng đã được tách khỏi trong menu Indicators (nơi hiện thỉ các thông báo phần mềm, hệ thống…) do yêu cầu phát triển của hệ thống. - Nguyên tắc chuyển sang chiều khác: Wubi sẽ chạy như là ứng dụng Windows và cài đặt toàn bộ hệ thống Ubuntu vào thành 1 file nằm trên đĩa dữ liệu theo chu n Windows. Người dùng không cần phải chia lại ổ đĩa và tất nhiên khả năng đánh mất dữ liệu từ việc này cũng sẽ không c n. Khi khởi động vào Ubuntu, hệ thống đọc và ghi file nói trên như là một ổ đĩa độc lập. Sau này, nếu bạn thấy mình không hợp với Linux, bạn có thể d dàng gỡ bỏ Hardy Heron giống như gỡ bỏ 1 ứng dụng Windows vậy. Unity sử dụng trình quản lý cửa sổ Compiz thay vì Mutter mà nhiều người sử dụng thường than phiền là chậm chạp và chứa nhiều lỗi.Nguyên tắc quan hệ phản hồi: Là hệ điều hành giao tiếp với người dùng nên Ubuntu có khả năng phản hồi lại yêu cầu của người dùng thông qua giao diện đồ hoạ thân thiện với người dùng. Sau khi phản hồi thì Ubuntu sẽ chờ hành động tiếp theo của người dùng và dựa vào đó để thực thi các tiến trình tiếp theo. Như vậy quá trình xử lý tiếp tục cho đến khi mọi nhu cầu của người sử dụng được đáp ứng. - Nguyên tắc vạn năng: Tương tự như Windows, Ubuntu cũng có khả năng xử lý đa luồng. Ubuntu có thể chạy nhiều ứng dụng cùng lúc tại một thời điểm. Nâng cao khả năng truy xuất, sử dụng máy tính tại một lúc. - Nguyên tắc kết hợp: Các phiên bản sau được kết hợp thêm Shotwell(Trình quản lí ảnh cho phép bạn chỉnh sửa ảnh rất nhanh và đơn giản, hỗ trợ tải ảnh lên PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 14 các dịch vụ Flickr, Facebook và nhiều trang mạng xã hội khác), Phần mềm Gwibber ( phần mềm mạng xã hội đã được tân trang mới, nhẹ hơn và hiệu quả hơn cho việc đọc Tweet cũng như cập nhật Facebook status), Phần mềm hỗ trợ sao lưu Deja Dup’ được đưa vào sử dụng mặc định lần đầu trong Ubuntu 11.10; Trình quản lí nhạc Banshee với “đám mây nhạc” được tích hợp: Ubuntu One Music Store và Tomboy notes cũng đồng bộ hóa với Ubuntu One. Đặc biệt, có thêm các Lens (có thể hiểu là các tab), đặc biệt “Music Lens” có thể xem các danh mục nhạc có trên máy và duyệt, mua nhạc trên qua Ubuntu One Music Store. Bên cạnh đó, Zeitgeist Activity Log Manager sẽ được tích hợp vào Control Center để bạn lưu sổ đen những thư mục, ứng dụng hay xóa lịch sử Zeitgeist vì tính riêng tư của bạn. Bên cạnh đó, thanh cuộn Overlay sẽ được tích hợp xul(Firefox, Thunderbird), vcl(OpenOffice), swing (Java) and nux. - Nguyên tắc linh động: Hệ điều hành thay đổi biểu tượng(chim cánh cụt, cá voi, mèo xanh, tê tê) cũng như có thêm “Clear All” trong “Messaging Menu”; “User Menu” được thiết kế lại, “Power Indicator” cho phép truy cập nhanh đến các thiết bị ngoại vi, phiên làm việc và thiết lập hệ thống System Menu. Biểu tượng tìm kiếm không c n ở trên góc trái của thanh Panel mà trở thành 1 icon trên thanh Launcher chứa các phần mềm yêu thích. Thanh Launcher mới hỗ trợ kéo thả để sắp xếp lại các biểu tượng, điều hướng bằng bàn phím, kích hoạt ứng dụng bằng phím tắt, chuyển qua lại nhanh chóng giữa các ứng dụng đang hoạt động. Ngoài ra các applet, tương tự như các widget trong Windows 7 giúp người dùng truy cập nhanh các thông tin như hoạt động của CPU, thời tiết, giá cả, .. Ubuntu One lưu trữ theo mô hình điện toán đám mây giúp bạn d dàng đồng bộ dữ liệu của mình và truy cập nó từ bất cứ nơi đâu; đồng bộ văn bản, tài liệu giữa máy tính với thiết bị di động. Chia sẻ dữ liệu an toàn, tin cậy với bạn bè, đồng nghiệp. - Nguyên tắc thay đổi màu sắc: Màu sắc trong Ubuntu , cũng như nhiều hiệu ứng màu cho các cửa sổ giúp cho giao diện Ubuntu càng ngày càng bắt mắt, còn giúp cho người dùng d dàng phân biệt được các cảnh báo hay các báo động của hệ thống. Dựa vào đó, khi hệ thống có cảnh báo hay báo động người dùng dựa vào các hình ảnh mà có thể hiểu được từ đó có các cách xử lý khác nhau để khắc phục lỗi. Dựa trên cùng nguyên tắc này các ứng dụng trong Ubuntu thông qua thay đổi PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 15 trên giao diện giúp cho người dùng có thể nhận biết tiến trình làm việc của ứng dụng, hay sự khác biệt của từng ứng dụng trong Ubuntu. 2. Ứng dụng nguyên tắc chuyển sang hệ khác và nguyên tắc sử dụng các vật liệu hợp thành( Composite) trong Truyền thông không dây với các thiết bị Nano a. Giới thiệu: Hai lựa chọn thay thế cho thông tin với kích thước nano, cụ thể là phân tử truyền thông và Điện- nano truyền thông:  Phân tử truyền thông : được định nghĩa như là truyền tải và tiếp nhận thông tin mã hóa trong các phân tử . Phân tử thu phát dự kiến sẽ được tích hợp d dàng trong các thiết bị nano do kích thước của chúng và lĩnh vực hoạt động. Những máy thu phát có thể phản ứng với các phân tử cụ thể, và những lĩnh vực khác liên quan như một phản ứng với một lệnh nội bộ hoặc sau khi thực hiện một số loại xử lý.  Điện- nano truyền thông: đây được định nghĩa như là việc truyền và nhận điện từ (EM) bức xạ từ các thành phần dựa trên sự mới lạ của vật liệu nano. Các đặc tính độc đáo chứa đựng trong các vật liệu này sẽ quyết định trên băng thông cụ thể cho việc phát xạ các bức xạ điện từ, thời gian tr của phát xạ, hoặc cường độ của năng lượng được phát ra từ một một năng lượng đầu vào. Qua đây em xin trình bày kiến trúc tham khảo về Truyền thông không dây với các vi thiết bị, nghiên cứu sóng terahertz cho Điện- nano truyền thông và phác thảo các ý chính nghiên cứu những thách thức về các mô hình kênh, điều chế thông tin và kết nối mạng giao thức cho các thiết bị nano. b. Mạng kiến trúc Ở đây, em xin được giới thiệu kiến trúc Truyền thông không dây với các vi thiết bị thông qua hai ứng dụng khác nhau: mạng nano trong nội tại cơ thể cho chăm sóc sức khỏe từ xa, và văn ph ng kết nối với nhau trong tương lai: PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 16 Hình 1.Kiến trúc mạng Truyền thông không dây với các vi thiết bị: a)mạng nano trong nội tại cơ thể cho các ứng dụng y tế, b) văn phòng kết nối với nhau.  Các mạng trong nội tại cơ thể, máy nano được ví như nano cảm biến và các thiết bị truyền động nano được triển khai bên trong cơ thể con người được điều khiển từ xa với quy mô lớn và thông qua mạng internet bởi một người sử dụng bên ngoài như một nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe. Các kích thước nano là các phân tử, protein, DNA, cơ quan tế bào và các thành phần chính của các tế bào.  Trong một số lĩnh vực khác, tồn tại các bộ cảm biến nano sinh học và thiết bị truyền động nano cung cấp một giao diện giữa các hiện tượng sinh học và thiết bị điện tử nano, mà có thể được khai thác thông qua mô hình mạng mới này.  Trong văn ph ng kết nối với nhau, tất cả các yếu tố duy nhất thường được tìm thấy trong một văn ph ng và thậm chí các thành phần bên trong của một một bộ thu phát nano cho phép họ luôn luôn được kết nối với Internet. Kết quả là, người dùng có thể theo d i vị trí và trạng thái của tất cả các cái có liên quan một cách cực kỳ d dàng. Nếu không quan tâm đến các ứng dụng cuối cùng, các thành phần trong mạng kiến trúc của Internet Truyền thông không dây với các thiết bị nano bao gồm: + Các nút Nano: Là nhỏ nhất và đơn giản nhất của cổ máy nano. Chúng có thể thực hiện tính toán đơn giản, có bộ nhớ hạn chế, và chỉ có thể truyền trên một khoảng cách rất ngắn, chủ yếu là do năng lượng giảm và hạn chế khả năng truyền thông sinh học của các nút cảm biến nano bên trong “ cơ thể con người” và cổ máy nano với khả năng truyền tin tích hợp trong tất cả các PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 17 loại của mọi thứ (như sách, phim, hoặc thư mục là những ví dụ tiêu biểu các nút nano). + Thiết bị định tuyến Nano: những thiết bị nano có lớn hơn so với nguồn tài nguyên tính toán của các nút nano và phù hợp cho tổng hợp thông tin chuyển đến từ cổ máy nano. Ngoài ra, thiết bị định tuyến nano cũng có thể kiểm soát hành vi của các nút nano bằng các lệnh điều khiển (bật/tắt, ngủ, đọc giá trị, ...).Tuy nhiên, sự gia tăng khả năng liên quan đến sự gia tăng kích thước của chúng làm chúng triển khai lan tràn hơn. + Nano- giao diện thiết bị nhỏ: Nano- giao diện thiết bị nhỏ tổng hợp các thông tin đến từ Thiết bị định tuyến Nano để truyền đạt nó với quy mô vĩ mô và ngược lại. Giao diện nano tương tự như các thiết bị lai có thể cả hai giao tiếp bằng cách sử dụng kỷ thuật truyền tin nano nói trên và sử dụng mẫu truyền thông cổ điển trong mạng truyền thông. + Cổng vào: thiết bị này cho phép điều khiển từ xa toàn bộ hệ thống qua Internet. Ví dụ, trong một kịch bản mạng trong nội bộ cơ thể, một điện thoại di động tiên tiến có thể chuyển tiếp thông tin nó nhận được từ một giao diện thiết bị nhỏ nano trong cổ tay của con người đến nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe cho con người. Trong các kết nối văn ph ng, bộ định tuyến modem-có thể cung cấp chức năng này. c. Thách thức truyền tin của mạng điện tử Nano Truyền thông không dây với các vi thiết bị đầu tiên là từ mạng làm việc của một số máy nano. Mạng nano không chỉ giảm quy mô mạng lưới, còn có một số đặc tính xuất phát từ mô hình nano yêu cầu,cần suy nghĩ lại hoàn toàn và thành lập mạng khái niệm. d. Băng tần hoạt động của Nano Thu – Phát Các cơ hội và thách thức truyền tin ở cấp độ nano được xác định mạnh mẽ dải tần số hoạt động của tương lai nano thu - phát và đặc biệt là nano ăng-ten. Hiện nay, nano ăng-ten dựa trên công nghệ graphene được đề xuất cho truyền thông có kích thước nano. PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 18 Vậy Graphene là gì? Bạn hãy tưởng tượng một loại vật liệu chỉ có một nguyên tử dày nhưng siêu bền, dẫn điện cao, gần như trong suốt . Đó chính là graphene – vật liệu mỏng nhất thế giới hiện nay. Nó là một mạng nguyên tử dạng tổ ong được tạo thành từ các nguyên tử Carbon. Thật vậy, vận tốc làn sóng lan truyền trong graphene có thể lên tới gần 100 lần tốc độ của ánh sáng trong chân không. Dẫn đến, tần số cộng hưởng của ăng ten nano dựa trên graphene có thể lên đến hai bậc về cường độ của nano ăng-ten dưới đây và được xây dựng với vật liệu không carbon. Đặc biệt, 1 mm độ dài ăng-ten nano graphene được xác định dựa trên dải graphene nano (Guns N 'Roses) hoặc ống nano carbon (CNT) có thể chỉ có hiệu quả trong phạm vi sóng Terahertz . Điều khá thú vị, điều này phù hợp với dự đoán ban đầu cho tần số hoạt động của các bóng bán dẫn graphene-RF. Ngoài ra, nó đã được chứng minh có thể tiếp nhận và hoàn thiện một làn sóng điện bằng cách sử dụng cổ máy của một ống nano carbon duy nhất tạo ra tiếng vang ở tần số sóng . Trong trường hợp này, các cổ máy ăng-ten tích hợp bởi một CNT có một kết nối kết thúc với một nguồn điện áp rất cao và có sự thay đổi ở điểm kết thúc bên trái c n lại. Khi các ống nano chiếu xạ bởi một làn sóng EM, các điện tử tại mỗi điểm rung động tự do. Nếu tần số của sóng EM phù hợp với tần số tự Hình 2.Cách tiếp cận từ dưới lên với thiết kế của mạng nano PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 19 nhiên cộng hưởng của các CNT, các rung động này trở nên quan trọng và ống nano có thể để hoàn thiện đến tín hiệu. Ví dụ, ống nano dài 1 micromet máy móc có thể cộng hưởng ở tần số xung quanh một số hàng trăm của Megahertz. Việc sử dụng sóng EM trong phạm vi Megahertz ban đầu có thể kh n thiết hơn so với bức xạ trong dải tần số Terahertz, bằng cách truyền phát ở tần số thấp hơn, nano có thể giao tiếp trên một khoảng cách dài hơn. Tuy nhiên, hiệu quả năng lượng của máy móc trong quá trình tạo ra sóng EM trong một thiết bị nano dự đoán là rất thấp. Ngoài ra, một nguồn năng lượng rất cao là cần thiết để kích thích CNT. Bởi vì điều này, kỷ thuật đó không có vẻ khả thi để có hiệu quả tỏa trên một vài micromet bằng cách sử dụng một máy cộng hưởng CNT, trong tương lai mạng nano điện sẽ hoạt động trong sóng Terahertz. Tuy nhiên, vẫn có thể sử dụng nano cơ bản nhận CNT để kiểm soát nano từ vĩ mô đến vi mô. Ví dụ, một máy phát thông thường AM / FM có thể được sử dụng đồng thời kích hoạt hoặc tắt hàng ngàn các thiết bị nano.Tập trung vào các sóng Terahertz, chúng ta nên nhấn mạnh rằng trong khi vùng tần số trực tiếp dưới đây và trên băng tần như (sóng cực nhắn và hồng ngoại xa, tương ứng) đã được mở rộng nghiên cứu, đây là một trong thăm d tần số khu vực ít nhất trong EM quang phổ. Do đó, thách thức nghiên cứu đầu tiên cho mạng điện nano là để phát triển mô hình kênh mới cho sóng Terahertz. Lượng năng lượng này có đủ để vận hành cảm biến điện nhỏ được đặt vào nước hoặc các chất lỏng khác và bơm xuống giếng dầu, theo Koratkar. Khi cảm biến di chuyển, đồng thời nước cũng sẽ được tiêm qua các vết nứt xuất hiện tự nhiên và các đường nứt sâu trong l ng đất, các thiết bị cảm biến phát hiện sự hiện diện của hydrocarbon và giúp phát hiện ra túi n (của dầu và khí tự nhiên). Khi nước chảy qua thiết bị cảm biến phủ graphene, lớp phủ này sẽ hoạt động như một Lớp phủ Graphene vật liệu nano trên thiết bị cảm biến, cho phép biến chuyển động của nước, thành năng lượng điện. PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 20 máy phát điện nano để cung cấp nguồn điện cần thiết duy trì hoạt động của cảm biến. Nguồn năng lượng này cần thiết giúp các cảm biến thu thập dữ liệu và chuyển tiếp thông tin trở lại mặt đất. Nguyên tắc sử dụng vật liệu hợp thành thấy rất rõ: "Không thể cung cấp năng lượng cho các vi cảm biến này bằng loại pin thông thường, bởi thiết bị cảm biến quá nhỏ. Cho nên, chúng ta tạo ra lớp phủ graphene vật liệu nano trên thiết bị cảm biến, cho phép biến chuyển động của nước, thành năng lượng điện," theo Koratkar, giáo sư trong phân ban cơ khí, ngành hàng không vũ trụ, và kỹ thuật hạt nhân và phân ban khoa học vật liệu và Kỹ thuật, trường Kỹ thuật Rensselaer. "Trong khi ảnh hưởng tương tự đã được theo d i cho ống nano carbon, thì đây là một trong những nghiên cứu đầu tiên với lớp phủ graphene vật liệu nano. Lớp phủ graphene vật liệu nano có khả năng tạo ra lượng năng lượng ít nhất là dưới dạng luỹ thừa 10 nhiều hơn so với ống nano carbon. Hơn nữa, có thể thấy lợi thế của lớp phủ graphene vật liệu nano là tính linh hoạt, có thể quấn quanh hầu hết các hình học hay hình dạng bất kỳ." e. Mô hình kênh Hướng áp dụng của mạng lưới nano trong truyền thông không dây với các vi thiết bị cần hiểu và mô phỏng dựa trên kênh Terahertz trong một phạm vi ngắn, ví dụ các khoảng cách giữa chúng thấp hơn nhiều so với 1m. Thông qua điều tra các đặc tính của dãy băng tần Terahertz về tổn hao đường truyền, nhi u, băng thông và dung lượng kênh mà chúng có các mô hình kênh sau: Path-loss (tổn hao đường truyền) (Path-loss (PL) là một hàm (PL=f(d)) của khoảng cách d từ MS tới BS) – Tổng tổn hao đường truyền này dành cho việc dịch chuyển của các sóng trong dải tần số Terahertz được xây dựng bởi hao hụt lan truyền và quá trình hấp thụ phân tử. Sự hao hụt lan truyền là do sự mở rộng của sóng khi truyền qua môi trường và chỉ phụ thuộc vào tần số tín hiệu và khoảng cách truyền dẫn. Sự tổn hao hấp thụ là do sự suy giảm khi một sóng lan truyền sẽ bị ảnh hưởng vì sự hấp thụ phân tử. Hiện tượng này phụ thuộc vào mật độ và đặc biệt là trạng thái hỗn hợp của các phân tử gặp phải trên suốt đường truyền này. Các dạng khác nhau của phân tử có tần số cộng hưởng khác nhau và ngoài ra , sự hấp thụ tại PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 21 mỗi điểm cộng hưởng là không giới hạn ở một tần số trung tâm duy nhất mà lại trải rộng trên một dải tần số nào đó. Do đó, kênh Terahertz có tần số mang tính chọn lọc cao. Thêm vào đó, tán xạ hạt từ nano và nhiều đường truyền có thể ảnh hưởng đến độ mạnh yếu tín hiệu đối với người nhận. Noise (Nhi u) – Trạng thái nhi u xung quanh trong kênh Terahertz chủ yếu là xuất phát từ hiện tượng nhi u của các phân tử. Sự hấp thụ phân tử không chỉ làm giảm tín hiệu truyền đi, mà c n làm xuất hiện sự nhi u xạ này. Đương lượng nhiệt nhi u xạ của người nhận được xác định chủ yếu bởi các con số và hỗn hợp các phân tử riêng biệt được tìm thấy dọc đường truyền. Nhi u xạ phân tử không phải màu trắng mà có màu. Thật vậy, bởi vì có sự khác nhau về các tần số cộng hưởng mỗi loại phân tử, năng lượng của mật độ phổ của nhi u xạ đôi khi lại đạt đỉnh. Hơn nữa, loại nhi u xạ này chỉ xuất hiện khi có sự truyền tín hiệu, ví dụ như hiện tượng này sẽ không tồn tại nếu như các kênh không được đưa vào sử dụng. Băng thông và Dung lƣợng kênh – Sự hấp thụ phân tử xác định khả năng sử dụng của băng thông các kệnh Terahertz. Do đó, việc có sẵn băng thông phụ thuộc vào thành phần phân tử các kênh và khoảng cách truyền tin. Đối với phạm vi rất ngắn, băng thông sẵn có chiếm hầu như toàn bộ, từ một vài trăm GHz đến gần 10 Terahertz. Kết quả là dung lượng kênh tiềm năng của mạng lưới nano điện từ trong các băng tần Terahertz với hứa hẹn rất lớn ,một vài terabit/giây. Tuy nhiên, rất hạn chế là khả năng của mỗi thiết bị nano riêng biệt với câu hỏi về tính lập lại của nhiều kết quả trong việc triển khai hiện thực. Nói cách khác, khả năng truyền thông chủ yếu bị giới hạn bởi tính năng của hệ thống nano hơn là do nội tại các kênh. Tuy nhiên, một băng thông lớn cho phép các kỹ thuật điều chế thông mới và các kênh chia sẻ, đặc biệt phù hợp cho thiết bị nano đơn giản. f. Điều chế thông tin Hoạt động của hệ thống nano đ i hỏi một kỹ thuật mới đơn giản về những kỹ thuật điều chế thích hợp với sự hạn chế của phần cứng. Lấy cảm hứng từ nguồn băng thông lớn của kênh Terahertz, chúng em đưa ra một mô hình truyền thông mới dựa trên sự trao đổi của các xung rất ngắn, chỉ vào khoảng vài femto giây(10-15 giây). Sức mạnh thật sự của các xung này bao gồm trong cả băng tần kênh Terahertz và do đó chúng có thể được phát ra bởi một graphene-based nanoantenna. PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 22 Bằng phương thức truyền các xung được phân phối theo thời gian chứ không phải là một gói tin đơn hoặc khối, việc đáp ứng đ i hỏi về nguồn cung cấp của hệ thống nano là điều không quá lo lắng. Điểm lưu ý là việc truyền các xung ngắn này cũng là cơ sở cho hoạt động của hệ thống Đài phát thanh Ultra-Wide-Band (IRUWB). Trong trường hợp đó, các biểu hiện nhỏ bất chợt của quá trình chuyển động các xung với khoảng thời gian tương quan trong trật tự hàng trăm nano giây đã được biết đến. Khoảng thời gian trực giao của các trình tự mang tính liên tục được sử dụng để tạo sự đan xen về mặt người sử dụng theo cách dồng bộ hóa. Đối với mạng lưới nano thì sự phức tạp của các hệ thống hiện đại như vậy là hoàn toàn không thể kiểm soát. Trong phạm vi thông tin dựa trên chuyển động của các xung thì thông tin có thể vừa được điều chỉnh biên bộ xung truyền, vị trí tạm thời, khoảng thời gian và thời gian giữa các xung hay là tỷ lệ các xung được truyền đi.Với định hướng đơn giản hóa, chúng em nghĩ rằng hệ thống nano có thể truyền đi một cách d dàng 1 xung - mã hóa một thuật toán logic và duy trì trạng thái im lặng trong quá trình truyền một số không logic, tức là, làm theo 1 chương trình tương tự thời gian của sự biến điệu có hay không. Việc phát hiện một xung năng lượng thấp rất ngắn yêu cầu các mẫu được lấy phải chính xác và đồng bộ hóa. Tuy nhiên, vấn đề này có thể được cải thiện bằng cách truyền đi một số lượng lớn các xung trong một khoảng khắc tốt hơn so với việc truyền các xung đơn lẻ trong số những xung khác nhau. Những thông số như năng lượng mỗi xung, số lượng xung trong một thời điểm hay khoảng thời gian giữa các xung liên tiếp cần phải được tối ưu hóa trong một mạng lưới đan chéo bắt đầu từ những hạn chế phần cứng và hình dáng các kênh. Trên hết, điều cần thiết là phải xác định gói thông tin nào và thời gian truyền đi là bao lâu. Đó là gói thông tin bao gồm các ký tự được tạo lập thành các con số (xung hoặc tĩnh) về khoảng cách thời gian với khoảng thời gian giữa các biểu tượng đó lớn hơn rất nhiều so với thời gian tồn tại của từng biểu tượng. Nguyên nhân được xác đinh một lần nữa xuất phát từ những tùy chọn năng lượng giới hạn cho hoạt động của hệ thống nano. g. Giao thức cho hệ thống Nano Trong khi vẫn c n đó những vấn đề mở lớn trong mối tương tác của phương thức truyền tin giữa hai thiết bị nanno, những ý tưởng đầu tiên cho hệ thống này: PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 23 Kênh chia sẻ - Cơ chế truy cập các kênh khác nhau của mạng nano cần được xác định tùy thuộc vào việc mã hóa thông tin như thế nào. Ví dụ như nhà cung cấp dịch vụ Medium Access Control (MAC) đã dựa trên các giao thức (như CSMA và tất cả các biến thể của chúng) không thể được sử dụng trong phương thức truyền tin bằng xung bởi vì các yếu tố này không mang tín hiệu cảm nhận. Thêm vào đó, việc đạt được sự đồng bộ hóa giữa các node nano có vẻ khó thực hiện. Hơn nữa, các quy trình phức tạp, tỉ mĩ không thể thực hiện được đối với thiết bị nano đơn giản. Hướng về việc truyền thông tin dựa trên các xung trong mạng nano thực tế được truyền đi bởi các xung rất ngắn nhằm giảm khả năng xung đột giữa các nút nano khác nhau cùng lúc truy cập vào các kênh cùng một thời điểm. Bởi vậy, chúng em nghĩ về các giao thức MAC không đồng bộ, trong đó, một node nano đã chu n bị sẵn để gửi một gói thông tin chỉ có thể truyền đi và đợi một số báo nhận. Ngoài ra, nếu chúng ta để cho thời gian giữa các xung quá lớn so với thời gian xung thì chúng có thể đan xen với các nguồn xung khác, từ đó giúp cho thiết bị nano theo số lượng người sử dụng tại cùng một thời điểm, điều đó mang tính khả thi với khả năng tính toán của thiết bị đó. Nói một cách đơn giản, một thiết bị nano có thể bắt đầu gửi một xung mã hóa khi khi thiết bị này cảm thấy cần thiết. Các node trong chuỗi phạm vi truyền tải có thể phát hiện xung đầu tiên này với một xác xuất nhất định. Nếu thời gian giữa các xung là cố định và được xác định bởi tất cả các yếu tố cấu thành của hệ thống thì sau khi phát hiện ra xung đầu tiên, các hợp phần nano có thể dự đoán khi xó sự xuất hiện của xung thứ hai. Trong khi đó, chúng có thể quyết định phương thức truyền tải cho riêng mình hoặc thậm chí thực hiện theo các luồng xung khác nhau từ người sử dụng. Ngay cả nếu không thể, sự va chạm giữa các xung trong vài nghìn nano giây của các xung có thể xảy ra. Đối với hiên tượng này, những cách phát hiện va chạm ở người nhận và để ghi nhận nhằm truyền đi cần được phát triển. Cuối cùng, chúng em muốn nhấn mạnh rằng cho dù số lượng các thiết bị nano có thể rất lớn, số lượng các node nano tích hợp song hành có nhiều nhưng việc có thể can thiệp vào hoạt động của người dùng đặc hiệu nào đó sẽ không thể lớn bằng, chủ yếu bởi vì những hạn chế về khả năng truyền tải với tần số cao. Ngoài ra, số lượng lớn thông tin phân chia cũng có số lượng không đáng kể.Tất cả những khái niệm này nên được sử dụng PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 24 như là điểm khởi đầu cho sự phát triển của cái gọi là các quy trình điều khiển truy cập bắt buộc (MAC) dành cho hệ thống nano. Địa chỉ h a thiết bị nano – Trong hệ thống internet, mọi thành phần đều cần một địa chỉ ID duy nhất. Trong hệ thống nano và mạng lưới internet nano, việc chỉ định một địa chỉ khác cho mỗi node nano không phải là một nhiệm vụ đơn giản, chủ yếu do thực tế điều này đ i hỏi có sự phối hợp và đồng bộ hóa một cách phức tạp trong hoạt động của các thiết bị nano và hệ thống liên mạng này cũng đ i hỏi phải sử dụng các địa chỉ rất dài. Tuy nhiên sẽ có những cách đơn giản và thay thế khả thi hơn rất nhiều. Ví dụ, tính đến kiến trúc hệ thống phân cấp trong bảng 1, chúng ta có thể giải quyết các yêu cầu trước đó và chỉ tập trung vào việc điều phối các node nano của cùng bộ chỉ dẫn nano để có những địa chỉ khác nhau. Ví dụ, một địa chỉ như là {G8.I3.R1.N4} có thể được sử dụng để chỉ dẫn node nano 4, trong miền điều phối 1, đã kết nối các với các hạt micro nano giao diện 3 và liên kết với cổng 8. Thú vị hơn nữa là chúng em có thể nghĩ đến những ứng dụng cụ thể, theo đó việc để có thông tin từ thiết bị nano là điều không cần thiết nữa. Cá biệt, các thành phần khác nhau có thể có những địa chỉ khác nhau, nhưng giống như thiết bị nano về cách tương tự trong phương thức truyền tin. Điều này rất hữu ích khi chỉ có những hiểu biết về sự có mặt hay vắng mặt của những dạng đặc hiệu được yêu cầu. Một ví dụ khác có thể tính đến đó là hệ thống cảm biến nano. Trong trường hợp này, các node khác nhau sẽ tương tác trong cùng cách tùy thuộc vào thông tin cảm nhận được và trạng thái nội tại. Điều này có thể giảm nhẹ những yêu cầu về sự phối hợp giữa các thiết bị nano, trong khi vẫn hỗ trợ các ứng dụng đáng quan tâm. Ngoài ra, những khái niệm tương tự có thể được sử dụng để phát triển mạng lưới tìm kiếm phát hiện mới và các giao thức liên kết mạng cho thiết bị nano. Thông tin định tuyến – thiết bị nano có thể đáp ứng cho một truy vấn cụ thể từ trung tâm điều khiển hoặc có thể cần phải ghi nhận những sự kiện mới theo kiểu PUSHBASHED (Trong cách push-based, controller thực hiện các xử lý cần thiết, rồi đ y dữ liệu – model – đến cho các view hiển thị dữ liệu ấy.) . Lưu lượng của thông tin đ i hỏi việc thiết lập các bộ định tuyến. Do phạm vi truyền dẫn hạn chế của thiết bị nano nên kiểu kiên lạc nhiều bước (đa chặng) sẽ được làm chu n cho phương thức giao tiếp. Chúng ta có thể thậm chí không quan tâm xem xét có phải mọi node nano có thể truyền trực tiếp cho các phân tử nano gần đó. Mặt khác, do PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 25 hạn chế từ các nguồn của thiết bị nano, cũng có thể do sự thiếu định hướng và kiến thức, chúng ta không thể giả định rằng các đường dẫn thông tin có thể được lưu trữ hay ghi nhớ giữa các đường truyền. Tuy nhiên, nếu một hệ thống truyền thông truyền đi dựa trên các xung được sử dụng, chúng ta có thể giả định rằng các node nano có thể có một lưu ý nào đó về khoảng cách giữa chúng với nhau. Giống trong các hệ thống khác như IR – UWB, việc sắp xếp này có thể thực hiện bằng sự phối hợp trao đổi các xung giữa 2 node. Từ đó, một đường dẫn nano có thể ấn định một vị trí ID thấp hơn các node ở gần nhau hơn. Ngoài ra, trong một số những ứng dụng sẽ không cần phải thiết lập các ID khác nhau cho các node khác nhau nữa, nhưng mà các node khác nhau có cùng khoảng cách so với nanorouter sẽ có chung địa chỉ ID. Các node lân cận của chúng không thể bắt gặp nanorouter sẽ đơn giản là có địa chỉ ID và băng tần cao hơn. Do đó các node xa hơn sẽ có các địa chỉ ID cao hơn nữa. Chức năng định tuyến cũng kết hợp với hệ thống tìm kiếm và dịch vụ tương thích. Độ tin cậy – Mục đích cuối cùng về độ tin cậy trong mạng lưới nano và hệ thống internet nano là phải bảo đảm cả về các thông điệp đi từ một trung tâm điều khiển đến các node nano cũng như đối với các gói tin từ bộ máy nano đến bộ chứa chung. Các khía cạnh khác nhau có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy của hệ thống bao gồm cả những sai lầm của bộ máy nano và các phân tử nhất thời gây nhi u cho các kênh.Thật vậy, ngoài các lỗi không mong muốn của các node nano, những xung đột bất ngờ của các phân tử có thể hình thành khoảng thời gian không hoạt động và kết nối được của cả mạng lưới ở những điểm khác nhau. Nếu điều này chỉ là một ảnh hưởng mang tính tại chỗ của các thiết bị nano thì một giao thức định tuyến có thể xác định một sự thay thế về đường dẫn. Ngược lại, nếu như điều này ảnh hưởng đến toàn bộ mạng lưới thì chỉ có một số ít các hoạt động được thực hiện. Đối với 1 vài ứng dụng cụ thể, một lựa chọn đơn giản có thể làm gia tăng số lượng thiết bị nano trong toàn bộ mạng lưới như nhau. Tuy nhiên, sự gia tăng mật độ các node có thể mang lại những thách thức về phương thức truy cập kênh hoặc là việc định tuyến cho lượng thông tin của mạng lưới hệ thống. Khi có sự can thiệp của các phân tử tạm thời thì các giải pháp phức tạp hơn là điều cần thiết. Ví dụ như các phân tử hấp thụ sẽ hình thành những đỉnh giảm dần nhưng một vài giao thức chuyển dịch có mang path-loss vẫn có thể c n hiệu dụng. Dựa trên những điều này, chúng ta có thể PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 26 nghĩ về các giao thức cảm biến nhận thức trong đó các thiết bị nano có thể phát hiện được thông qua các phương tiện có sẵn trong hệ thống sensornano hóa học. h. Mạng lưới liên kết và khám phá dịch vụ Trong hệ thống internet nano, mọi node nano được mong chờ có thể kết nối với mạng lưới liên tục đồng thời truyền tin cho nhau về sự hiện diện của mình. Việc xem xét số lượng lớn phân tử nano có thể hiện diện trong hệ thống như vậy và sự phối hợp giữa các hệ thống và phương thức tìm kiếm được xem là điều cần thiết. Đối với tầm nhìn của chúng em, hệ thống phân cấp mạng được định nghĩa trước đó đã góp phần đơn giản vấn đề này. Thật vậy, trong phần lớn các ứng dụng, việc cảnh báo cho toàn bộ hệ thống mạng khi có một node nano xuất hiện trong hệ thống là điều không cần thiết, nhưng chỉ cần đóng lại thiết bị định tuyến nano hoặc hầu hết trong các vi thiết bị. Phương diện này tương thích với ý tưởng khi xuất phát từ hệ thống mạng siêu nhỏ đến hệ thống nano, chúng ta không thực sự có thể kiểm soát bao trùm một khu vực bề mặt lớn như vậy, nhưng việc có được nhiều thông tin hơn từ cùng đối tượng hay các thực thể nhỏ như các thành phần cấu tạo hoặc trạng thái nội tại của hệ thống và cũng có thể là một trong số đó. Xuất phát từ quan điểm hệ thống mạng, những phương thức khác nhau nhằm thông báo hay kiểm soát trực tiếp một lượng lớn các thiết bị nano trên quy mô lớn có thể được sử dụng theo cách khai thác sự khác nhau về các tùy chọn truyền thông đã được mô tả như trên. Ví dụ bộ điều khiển mạng lưới có kích thước vĩ mô định kỳ có thể phát sóng một số thông tin cụ thể với tần số cố định trong phạm vị megahertz nào đó có thể được nhận vởi các thiết bị nanno kết hợp dựa trên bộ tiếp nhận cơ học CNT. Điều này không cần thiết phải kết hợp với nhau. i. Kết luận và hướng nghiên cứu trong tương lai Sự phát triển của hệ thống thiết bị nano với các phương thức truyền tin thích hợp và sự phối hợp liên kết với các thiết bị có quy mô nhỏ lớn khác nhau có thể sẽ tạo nên cái gọi là hệ thống mạng lưới internet nano. Mô hình mạng lưới mới này sẽ có tác động ảnh hưởng lớn đến hầu hết các lĩnh vực trong xã hội chúng ta, từ chăm sóc sức khỏe cho đến hoạt động bảo vệ nhà cửa hay các yếu tố môi trường. Trên đây, chúng em đã giới thiệu về cấu trúc của mô hình truyền thông không dây với các thiết bị Nano và cùng thảo luận cách tốt nhất trong nghiên cứu thiết bị hệ thống nano điện tử. Nhiều nhà nghiên cứu hiện đang tham gia nghiên cứu PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 27 nhằm phát triển những vấn đề cơ bản về phần cứng cho hệ thống nano trong tương lai. Những đặc tính chuyên biệt độc đáo ở cấp độ nano và bản chất của hệ thống nano này cần những giải pháp mới trong phương thức truyền tin rộng khắp xã hội. Những mẫu thiết kế nano-antenna mới lạ, các mô hình kênh nano, thông tin được mã hóa, điều biến mạng lưới ở quy mô nano và giao thức cho mạng lưới nano là những vấn đề được mong đợi từ lĩnh vực ICT. Các nguyên tắc chuyển sang hệ khác cũng như nguyên tắc sử dụng vật liệu hợp thành đã được phân tích khá r ở trên. Song, tồn tại thêm một số nguyên tắc khác : - Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: Các node nano có thể thực hiện tính toán đơn giản, có bộ nhớ hạn chế, và chỉ có thể truyền trên một khoảng cách rất ngắn, chủ yếu là do năng lượng giảm và hạn chế khả năng truyền thông sinh học của các nút cảm biến nano bên trong “ cơ thể con người”. Do phạm vi truyền dẫn hạn chế của thiết bị nano nên kiểu kiên lạc nhiều bước (đa chặng) sẽ được làm chu n cho phương thức giao tiếp. - Nguyên tắc kết hợp: các cổ máy ăng-ten tích hợp bởi một CNT có một kết nối kết thúc với một nguồn điện áp rất cao và có sự thay đổi ở điểm kết thúc bên trái c n lại. Khi các ống nano chiếu xạ bởi một làn sóng EM, các điện tử tại mỗi điểm rung động tự do. - Nguyên tắc vạn năng: Giao diện nano tương tự như các thiết bị lai có thể cả hai giao tiếp bằng cách sử dụng kỷ thuật truyền tin nano nói trên và sử dụng mẫu truyền thông cổ điển trong mạng truyền thông. - Nguyên tắc linh động: Bằng phương thức truyền các xung được phân phối theo thời gian chứ không phải là một gói tin đơn hoặc khối, việc đáp ứng đ i hỏi về nguồn cung cấp của hệ thống nano là điều không quá lo lắng. - Nguyên tắc thay đổi các thông số hoá lý: sự gia tăng mật độ các node có thể mang lại những thách thức về phương thức truy cập kênh hoặc là việc định tuyến cho lượng thông tin của mạng lưới hệ thống. Khi có sự can thiệp của các phân tử tạm thời thì các giải pháp phức tạp hơn là điều cần thiết. PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 28 KẾT LUẬN Tóm lại, vai tr của 40 nguyên tắc sáng tạo trong hình thành tư duy sáng tạo của con người để giải quyết vấn đề nào đó là hết sức quan trọng. Vấn đề ở đây có thể là vấn đề trong lĩnh vực tin học, lĩnh vực kinh tế, nông nghiệp, công nghiệp, … thậm chí trong đời sống con người. Thực tế, có nhiều cách để giải quyết một vấn đề nhưng giải quyết như thế nào? Làm theo thứ tự nào? Làm như thế nào mới tối ưu?, .. Để trả lời các câu hỏi đó, con đường ngắn nhất và nhanh nhất là chúng ta nên biết cách vận dụng linh hoạt 40 nguyên tắc sáng tạo ở vấn đề được nêu ra. Hiện nay, với chính sách mở cửa và phát triển kinh tế đúng đắn của chính phủ, đội ngũ các nhà khoa học, nghiên cứu viên và sinh viên trong nước cần tích cực học tập, nghiên cứu để nâng cao tư duy khoa học và đáp ứng các yêu cầu phát triển. Do đó, việc nắm vững 40 nguyên tắc sáng tạo có thể coi là chìa khoá để mở cánh cửa thành công. Đôi khi chỉ cần giải quyết được một vấn đề nào đó cũng có thể làm nên cuộc cách mạng công nghệ mới. Hiện tại, khả năng sáng tạo trong nước c n rất hạn chế hoặc có thì không phục vụ nhiều cho đời sống thực tế. Đây là cơ hội và thách thức cho tất cả mọi người để phát huy khả năng sáng tạo của chính bản thân mình. Một lần nữa, em xin cảm ơn Thầy Hoàng Kiếm và Thầy Phan Dũng. Cũng qua bài thu hoạch này, em đã thay đổi rất nhiều về cách suy nghĩ cũng như tư duy về mọi vấn đề không chỉ là những vấn đề trong tin học, tránh được tính ì tâm lý và cách suy nghĩ theo lối m n thiếu sáng tạo. Mặc dù, em đã rất cố gắng trong quá trình đọc, dịch các bài báo liên quan về công nghệ nano trong truyền thông không dây, cũng như tìm hiểu thêm các tư liệu khác để trình bày trong bài viết này. Song, cũng không tránh khỏi sai sót, kính mong Thầy đánh giá và góp ý thêm. PPL Nghiên cứu khoa học trong Tin học GVHD: GS. TSKH Hoàng Văn Kiếm HVTH: Phạm Ngọc Giàu - CH1101080 Trang 29 MỘT SỐ TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Bài giảng môn học “Phương pháp nhiên cứu khoa học trong tin học” .GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm, Trung tâm phát triển CNTT ĐH Quốc gia TP.HCM - 2005. 2) Giải một bài toán trên máy tính như thế nào ?( tập 1, 2, 3), GS. TSKH Hoàng Kiếm, Nhà xuất bản giáo dục – 2003. 3) Phương pháp luận sáng tạo khoa học – kỹ thuật, Thầy Phan Dũng, Trung tâm sáng tạo khoa học – kỹ thuật, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TP.HCM – 2002. 4) Y. M. Lin et al., “100-GHz Transistors from Wafer-Scale Epitaxial Graphene,” Science, vol. 327, no. 5966, Feb.2010, p. 662. 5) J. M. Jornet and I. F. Akyildiz, “Graphene-Based Nano-Antennas for Electromagnetic Nanocommunications in the Terahertz Band,” Proc. 4th European Conf. Anten-nas and Propagation, EUCAP, Apr. 2010, pp. 1–5. 6) I. F. Akyildiz and J. M. Jornet, “Electromagnetic Wireless Nanosensor Networks,” Nano Communication Net-works (Elsevier) J., vol. 1, no. 1, Mar. 2010, pp. 3–19. 7) Một số trang web: - - - - nghe-tu-dong-hoa-trong-thoi-dai-moi-p2.html -