Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học

ội, hướng vào việc tìm kiếm những điều mà khoa học chưa biết, hoặc là phát hiện bản chất sự vật, phát triển nhận thức khoa học về thế giới; hoặc là sáng tạo phương pháp mới và phương tiện kĩ thuật mới để cải tạo thế giới” [9]. Từ quan niệm về NCKH của Vũ Cao Đàm và quan niệm về nội dung khoa học của Phạm Viết Vượng đã nêu ở trên, cho thấy NCKH có phạm vi vô cùng rộng lớn trong nhận thức và cải tạo thế giới. Nhưng điều đó không phải chỉ dành cho những nhà NCKH "chính hiệu”. 3. Phương pháp luận sáng tạo khoa học: Bill Gates là người giàu nhất và có lẽ, quyền lực nhất trong làng công nghệ. Trong 3 thập kỷ qua, ông đã có rất nhiều diễn văn, bình luận về kinh doanh, y tế toàn cầu và sự tiến hóa của ngành công nghiệp máy tính... Có một câu nói đáng nhớ của "ông vua" đế chế Microsoft này. Đó là: “Tôi nghĩ sẽ không ngoa khi nói rằng máy tính cá nhân là công cụ mạnh nhất mà con người từng tạo ra. Chúng là công cụ thông tin liên lạc, là công cụ sáng tạo và có thể do người dùng mặc sức tùy biến”. (Phát biểu tại Đại học Illinois, tháng 2/2004). Hoạt động sáng tạo gắn liền với lịch sử tồn tại và phát triển của xã hội loài người. Từ việc tìm ra lửa, chế tạo công cụ bằng đá thô sơ... đến việc sử dụng năng lượng nguyên tử, chinh phục vũ trụ..., hoạt động sáng tạo của loài người không ngừng được thúc đẩy. Sáng tạo không thể tách rời khỏi tư duy - hoạt động bộ não của con người. Chính quá trình tư duy sáng tạo với chủ thể là con người đã tạo các giá trị vật chất, tinh thần, các thành tựu vĩ đại về mọi mặt trong cuộc sống và tạo ra nền văn minh nhân loại. Ý định "khoa học hóa tư duy sáng tạo" có từ lâu. Nhà toán học Hy Lạp Pappos, sống vào thế kỷ III, gọi khoa học này là Ơristic (Heuristics). Theo quan niệm lúc bấy giờ, Ơristic là khoa học về các phương pháp và quy tắc làm sáng chế, phát minh trong mọi lĩnh vực khoa học, kỹ thuật, văn học, nghệ thuật, chính trị, triết học, toán, quân sự... Do cách tiếp cận quá chung và không có nhu cầu xã hội cấp bách, Ơristic bị quên lãng cho đến thời gian gần đây. Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 4 Cùng với cuộc cách mạng KHKT, số lượng bài toán phức tạp mà loài người cần giải quyết tăng nhanh, đồng thời yêu cầu thời gian phải giải được chúng rút ngắn lại. Trong khi đó không thể tăng mãi phương tiện và số lượng người tham gia giải bài toán. Thêm nữa, cho đến nay và trong tương lai khá xa sẽ không có công cụ nào thay thế được bộ óc tư duy sáng tạo. Ngưòi ta đã nhớ lại Ơristic và phát triển tiếp để tìm ra cách tổ chức hợp lý, nâng cao năng suất, hiệu quả quá trình tư duy sáng tạo - quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định trong mọi lĩnh vực không riêng gì khoa học kỹ thuật. Nói một cách ngắn gọn, "Phương pháp luận sáng tạo" (Creativity Methodologies) là bộ môn khoa học có mục đích xây dựng và trang bị cho mọi người hệ thống các phương pháp, các kỹ năng thực hành tiên tiến về suy nghĩ để giải quyết vấn đề và ra quyết định một cách sáng tạo, về lâu dài, tiến tới điều khiển được tư duy. 4. Ý nghĩa, ích lợi của các thủ thuật sáng tạo cơ bản: Edison tìm cái kim trong đống rơm: cho đến nay Edison vẫn là người có nhiều sáng chế nhất: hơn 1000 sáng chế. Ông không làm việc một mình mà cả một tập thể lớn làm việc cho ông. Phương pháp tư duy sáng tạo của ông là phương pháp thử-sai (trial–and–error method), nghĩa là lựa chọn lần lượt các phương án giải một cách mò mẫn và dùng số lượng lớn các phép thử để bù khả năng định hướng. Để sáng tác ra ắc quy kiềm, Edison đã làm hơn 50000 thí nghiệm. Nhà sáng chế Nikolai Tesla, có thời gian làm việc chung với Edison đã viết: “Nếu như Edison cần tìm cái kim rớt trong đống rơm, ông ta sẽ không mất thời gian để suy nghĩ xem khả năng lớn nhất cái kim sẽ nằm ở đâu. Không chậm trễ, với sự siêng năng vội vã của con ong, ông ta sẽ xem xét từng cọng rơm một cho tới khi tìm thấy cây kim thì thôi. Cách làm việc của ông rất kém hiệu quả: ông có thể bỏ ra rất nhiều thời gian và sức lực mà không thu được kết quả gì”. Trong bất kỳ lĩnh vực nào, thông qua việc giải thành công nhiều bài toán, người ta đều có thể rút ra được các kinh nghiệm, “bí quyết”, “mẹo” giúp giải quyết các vần đề trong lĩnh vực đó nhanh hơn, hiệu quả hơn so với phương pháp thử và sai. Những kinh nghiệm, “bí quyết”, “mẹo” như vậy được gọi là các thủ thuật (thủ pháp) sáng tạo (Heuristic Technique), hay gọi tắt là các thủ thuật. Nói cách khác, các thủ thuật có thể được coi là các phương pháp nhỏ, đơn giản nhất. Trong quyển “Các thủ thuật sáng tạo cơ bản, Phần 1”, GS. Phan Dũng tập trung trình bày hệ thống các thủ thật sáng tạo cơ bản của G.S Altshuller. Đây là bộ sưu tập các thủ thuật được đánh giá rất cao trong lĩnh vực sáng tạo và đổi mới hiện nay, do đã khắc phục một cách đáng kể các hạn chế và có nhiều ưu việt hơn các bộ sưu tập khác. Từ năm 1946, GS. Altshuller bắt đầu sưu tập các thủ thuật nhằm mục đích giúp cá nhân mình làm các sáng chế với năng suất và hiệu quả cao hơn. Đến năm 1948, ông đặt mục đích rộng hơn: Xây dựng lý thuyết và hệ thống các phương pháp giải các bài toán sáng tạo sáng chế (TRIZ) cho đông đảo mọi người. Ngày từ thời kỳ đó, ông đã nhận ra rằng, sáng tạo sáng chế chính là Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 5 giải quyết các mâu thuẫn kỹ thuật, tạo ra sự phát triển. Do vậy, tiêu chuẩn lựa chọn các thủ thuật được GS. Altshuller xác định là: Chúng phải có khả năng giải quyết các mâu thuẫn kỹ thuật có trong các bài toán sáng tạo sáng chế. Kể từ năm 1946, số lượng các thủ thuật được GS. Altshuller tìm ra tăng dần theo thời gian. Đến đầu những năm 1970, sau nhiều lần bổ sung, chỉnh sửa, hoàn thiện nội dung và lời phát biểu các thủ thuật, phương án được chọn dùng từ đó đến nay là hệ thống 40 thủ thuật sáng tạo cơ bản. Mỗi thủ thuật cung cấp cho người sử dụng một (hoặc vài) các xem xét đối tượng cho trước. Như vậy, 40 thủ thuật sáng tạo cung cấp cho bạn hệ thống các cách xem xét sự vật. Các xem xét này giúp bạn khắc phục tính ì tâm lý, tạo những đường suy nghĩ giúp tăng tính nhạy bén tư duy, giúp phát hiện và sử dụng các nguồn dự trữ có sẵn trong đối tượng (hệ thống). Các thủ thuật giúp người sử dụng phát các ý tưởng sáng tạo, đưa ra cái mới mà đối tượng tiền thân hiện tại chưa có. Ngoài ra, GS. Phan Dũng muốn nhấn mạnh loại ích lợi do các thủ thuật đem lại cho người sử dụng, nếu người sử dụng có ý thức coi chính mình cũng là đối tượng cần cải tiến, hoàn thiện, phát triển. Phương pháp luận sáng tạo và đổi mới nói chung không chỉ dùng để cải tiến những gì bên ngoài con người mà người sử dụng có thể và cần dùng chúng một cách có ý thức để cải tiến, hoàn thiện, phát triển chính bản thân mình. Sau đây là tập hợp một cách tóm tắt các lợi ích của các thủ thuật sáng tạo nói riêng, phương pháp luận sáng tạo và đổi mới nói chung: - Cung cấp hệ thống các cách xem xét sự vật. - Tăng óc quan sát, tò mò sáng tạo. - Phân tích, lý giải một cách logich những giải pháp sáng tạo đã có. - Tăng tính nhanh nhạy của việc tiếp thu và đánh giá giá trị của thông tin. - Thấy được sự tương tự, thống nhất giữa các hệ thống tưởng chừng rất khác xa nhau. - Khắc phục tính ì tâm lý. - Giúp phát hiện các nguồn dự trữ có sẵn trong hệ, đặc biệt các nguồn dự trữ trời cho không mất tiền sử dụng. - Đưa ra và lựa chọn các cách tiếp cận thích hợp để giải bài toán. - Giải quyết các mâu thuẫn có trong bài toán. - Phát các ý tưởng cải tiến hệ thống cho trước. - Dự báo khuynh hướng phát triển của hệ thống cho trước trong tương lai, xây dựng cơ chế định hướng trong dư duy sáng tạo. - Giúp phát hiện, đặt và lựa chọn bài toán cần giải. - Dùng để luyện tập phát triển trí tưởng tượng sáng tạo. Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 6 - Dùng để cải tiến, hoàn thiện, phát triển chính bản thân, xây dựng tác phong, suy nghĩ và làm việc một cách khoa học, sáng tạo. - Góp phần xây dựng tư duy biện chứng – hệ thống. - Làm giảm thiểu số lượng các bài toán không đáng nảy sinh. Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 7 II. Các nguyên tắc (thủ thuật) sáng tạo và ứng dụng trong các bài toán tin học. 1. Nguyên tắc phân nhỏ: Nội dung: - Chia các đối tượng thành các phần độc lập. - Làm đối tượng trở nên tháo lắp được. - Tăng mức độ phân nhỏ của đối tượng. Ứng dụng trong tin học: - Ứng dụng nguyên tắc trên (trong tin học) vào việc sắp xếp dãy (Quick Sort), hay tìm kiếm nhị phân, mỗi lần tìm kiếm ta chia đôi dãy phần tử, khi đó ta chỉ tìm trên nữa dãy. Nguyên tắc này sẽ cải thiện tốc độ tìm kiếm và độ phức tạp thuận toán sẽ được cải thiện đáng kể. - Ứng dụng quen thuộc nhất chính là chia chương trình thành nhiều chức năng nhỏ, còn được gọi là “hàm” hay “thủ tục”. - Đưa các hàm và thuộc tính tương tự về mặt chức năng vào một mô-đun độc lập. - Tăng độ mịn của các thành phần chương trình (code, data) cho đến khi đạt được ngưỡng nguyên tử. (Ngưỡng nguyên tử là đơn vị cấu trúc nhỏ nhất của một đối tượng hay thành phần, ví dụ: bit có thể xem là ngưỡng nguyên tử trong một sơ đồ mã hóa). 2. Nguyên tắc “tách khỏi”: Nội dung: - Tách phần gây “phiền phức” (tính chất “phiền phức”) hay ngược lại, tách phần duy nhất “cần thiết” (tính chất “cần thiết”) ra khỏi đối tượng. Ứng dụng trong tin học: - Hệ thống ERP cũng áp dụng nguyên tắc trên: Do hệ thống bao gồm nhiều Module (phân hệ), mỗi phân hệ có thể sử dụng riêng cho từng yêu cầu như : Phân hệ Kế toán có thể dùng riêng cho lãnh vực kế toán, phân hệ nguồn nhân lực, phân hệ sản xuất … Khi đó công ty có thể dùng toàn bộ hệ thống cho công việc của mình, nhưng cũng có thể dùng một hay một vài module nào đó cần thiết cho công việc của mình thôi để giảm bớt chi phí. - Trích văn bản trong hình ảnh. Giải thuật khi họat động không biết trước hướng, kích thước, phông chữ. Do đó cần phải lọai bỏ phần ảnh nền và phân lập vùng ảnh có chứa văn bản. - Phân tích cú pháp là quá trình trong đó dữ liệu vào được tách ra thành từng phần nhỏ, các phần nhỏ càng tách biệt càng dễ cho quá trình biên dịch. Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 8 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: Nội dung: - Chuyển đối tượng (hay môi trường bên ngoài, tác động bên ngoài) có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất. - Các phần khác nhau của đối tượng phải có những chức năng khác nhau. - Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất đối với công việc. Ứng dụng trong tin học: - Trong lập trình, trong một đoạn chương trình cần phân biệt phẩm chất cục bộ : ở đâu là phần lỏi của chương trình, phần khác là những thao tác phụ. Ví dụ : In tất cả các số chia hết cho 9 trong phạm vi [1..10000], với hình thức in ra: Mỗi hàng có 10 số, mỗi trang có 20 hàng, tạm dừng chờ nhấn phím liệt tiếp trang sau (nếu hơn trang). Như vậy nếu chương có lỗi thì lỗi thì lỗi của chương trình (phẩm chất cục bộ) là phần kiểm tra một số chia hết cho 9, chứ không phải là phần in ra. - Trong lập trình hướng đối tượng , chúng ta có các phương thức, mà mỗi phương thức có những tính năng khác nhau. - Phương pháp lấy mẫu không đồng nhất trong việc nhận dạng ký tự: Trong việc nhận dạng các mẫu, người ta lấy mẫu theo hướng vuông góc với hướng cho trước theo khỏang cách không đồng nhất để tránh nhận dạng sai 2 dòng gần nhau như là 1 dòng. - Trong việc truyền không dây, thông tin được phát sóng lên các kênh truyền thông đến các máy nhận sử dụng năng lượng hạn chế (pin..). Để tiết kiệm năng lượng, thông tin truyền đi phải được tổ chức sao cho các máy nhận có thể tự chọn lọc tiếp nhận trong một chu lỳ bất kỳ của quá trình phát. Hầu hết các kỹ thuật hiện nay dùng cách phát sóng đồng nhất. Tuy nhiên, thông thường một lượng nhỏ thông tin lại được rất nhiều máy thu tiếp nhận trong khi một lượng lớn còn lại rất ít được sử dụng. Do đó người ta sủ dụng giải pháp phát không đồng nhất tùy theo tính chất của hệ thống. 4. Nguyên tắc phản (bất) đối xứng: Nội dung: - Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng (nói chung, làm giảm bậc đối xứng của đối tượng). - Nếu đối tượng phản đối xứng, tăng mức độ phản đối xứng (giảm bậc đối xứng). Ứng dụng trong tin học: Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 9 - Kiểu biến số nguyên (byte, word, unsigned int) chỉ bao gồm các số nguyên dương, không có tính đối xứng (có cả âm lẫn dương,như dùng kiểu integer hay longint), nhưng trong thực tế rất nhiều lúc ta chỉ làm việc trên những số dương, rõ ràng khai báo kiểu này ta đã tiết kiệm được bộ nhớ và làm cho chương trình trong sáng và linh động hơn. - Thay đổi tính đối xứng của hệ thống để tạo ra hiệu ứng không đồng nhất cho kết quả tính tóan. 5. Nguyên tắc kết hợp: Nội dung: - Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dành cho các đối tượng kế cận. - Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận. Ứng dụng trong tin học: - Trong lập trình cổ điển (lập trình theo dạng cấu trúc), khi đó dữ liệu và chức năng là những thành phần riêng biệt. Khi chuyển sang lập trình hướng đối tượng thì dữ liệu và chức năng (phương thức,sự kiện) gộp chung trong một đối tượng, đây chính là khái niệm Class. - Các ngôn ngữ cấp cao thường cho phép kết hợp với mã nguồn Assembly. - Hệ điều hành : Kết hợp thời gian rãnh của CPU, tận dụng thời gian để cho ra hệ điều hành đa nhiệm. Schedule task trong Linux tổng hợp các tác vụ và gán CPU cho từng tác vụ theo một phương thức cho trước. - Máy vi tính cho phép chạy nhiều HĐH trên cùng một máy (Multi boot, Máy ảo “Pc Virtual,VMware”). 6. Nguyên tắc vạn năng: Nội dung: - Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó là không cần sự tham gia của đối tượng khác. Ứng dụng trong tin học: - Máy vi tính ngày càng có nhiều chức năng ngoài việc đáp ứng công việc hàng ngày, nó còn có thể là trung tâm giải trí như : Nghe nhạc, xem phim, xem tivi, chơi game, truy cập Internet… - Điện thoại di động : Ngoài chức năng nghe và nhận cuộc gọi, nó còn có thể nghe nhạc MP3, chơi game, nghe FM, chụp hình, quay phim và truy cập Wap… - Ổ USP ngòai việc lưu trử dữ liệu nó còn có thể nghe nhạc, ghi âm, học ngoại ngữ… Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 10 - Dựa trên lý lịch của người đăng nhập hệ thống, một ngữ cảnh hành vi thích hợp sẽ được thiết lập, và phụ thuộc vào ngữ cảnh, hệ thống sẽ đáp ứng theo cách thích hợp. 7. Nguyên tắc chứa trong: Nội dung: - Một đối tượng được đặt bên trong đối tượng khác và bản thân nó lại có thể chứa những đối tượng khác… - Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác. Ứng dụng trong tin học: - Folder: Folder này có thể chứa những Folder con khác và tiếp tục như vậy những Folder khác lại chứa những Folder con khác nữa. Việc thiết kế theo nguyên tắc chứa trong này làm cho việc lưu trữ trong sáng,gọn gàng, dễ dùng và dễ quản lý. - Trong lập trình hướng đối tượng thì tính chất kế thừa cũng áp dụng nguyên tắc chứa trong. Phương thức, dữ liệu của đối tượng được kế thừa sẽ có trong (“chứa trong”) đối tượng kế thừa và đối tượng kế thừa có thể có thêm những thuộc tính, phương thức mới của riêng mình, điều này sẽ làm cho đối tượng có thêm nhiều tính năng hơn, linh động hơn và tiết kiệm được chi phí vì không phải tạo lại những phương thức, thuộc tính đã có sẳn… 8. Nguyên tắc phản trọng lượng: Nội dung: - Bù trù trọng lượng của đối tượng bằng cách gắn nó với đối tượng khác, có trọng lực nâng. - Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng tương tác với mội trường như sử dụng các lực thủy động, khí động… Ứng dụng trong tin học: - Sử dụng cách chia sẻ trong một hệ thống có nhiều đối tượng nhỏ sẽ giúp hiệu quả hơn cho việc nạp tải động hệ thống. Ví dụ: Một đối tượng dùng chung có thể sử dụng trong nhiều ngữ cảnh khác nhau một cách đồng thời, nó đóng vai trò đối tượng độc lập trong các ngữ cảnh. 9. Nguyên tắc gây ứng xuất sơ bộ: Nội dung: - Gây ứng suất trước đối với đối tượng để chống lại ứng suất không cho phép hoặc không mong muốn khi đối tượng làm việc (hoặc gây ứng suất trước để khi làm việc sẽ dùng ứng suất ngược lại). Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 11 Ứng dụng trong tin học: - Trước khi là lập trình viên: Cấn phải nghiên cứu ngôn ngữ và học giải thuật lập trình trước đã. Có nghĩa phải học và đào tạo trước khi làm việc. - Thực hiện thao tác tiền xử lý trong hệ thống để nâng cao hiệu quả xử lý các bước tiếp theo. 10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ: Nội dung: - Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần đối với đối tượng. - Cấn sắp xếp đối tượng trước, sao cho chúng có thể hoạt động từ vị trí thuận lợi nhất, không mất thời gian dịch chuyển. Ứng dụng trong tin học: - Trong máy dịch: Trước khi dịch ta phải phân tích ngữ nghĩa của đoạn văn hay văn bản trước… - Trong viện phân loại văn bản dạng Html : ta phải xóa các Tag Html của văn bản trước khi phân loại. Điều sẽ tránh khỏi nhầm lẫn trong việc phân loại do thông tin trong các Tag Html (“những thông tin không cần thiết”) và sẽ làm giảm thới gian khi phân loại do chỉ phân loại trên nội dung chính… - Trong lãnh vực khai khoáng dữ liệu, ta cần áp dụng thuật toán Apriori-Tid, chúng ta biến dữ liệu sang dạng (O,I,R) để làm dữ liệu đầu vào cho thuật toán. (ví dụ áp dụng trong phân tích dữ liệu của siêu thị). - Máy ảo Java biên dịch các mã nguồn thành dạng trung gian trước khi thực thi. 11. Nguyên tắc dự phòng: Nội dung: - Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị các phuơng tiện báo động, ứng cứu, an toàn. Ứng dụng trong tin học: - UPS: Dùng cho việc dự phòng khi cúp điện đột ngột, thì lúc đó máy vẫn làm việc bình thường trong một khoảng thời gian nhật định nào đó đủ để chúng ta có những thao tác : Như lưu dữ liệu, tắt máy đúng qui trình … tránh những lỗi gây ra do tắt máy đột ngột. - Trong lập trình: Cần Backup các version đã chạy tốt trước khi nâng cấp thêm những yếu cấu mới, để tránh khi sai sót gì còn có bản dự phòng để sửa chữa… Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 12 - Trong Quản trị CSDL: cần Backup dữ liệu (“Database”) thường xuyên theo định kỳ nào đó. để lỡ CSDL hư hay bị Virus phát hoại còn có bản backup mới nhất để phục hồi lạI, tránh mất mát ở mức thấp nhất nếu có thể. 12. Nguyên tắc đẳng thế: Nội dung: - Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng. Ứng dụng trong tin học: - Hệ thống cân bằng tải máy chủ Load balancer giúp khách hàng xây dựng các hệ thống phân tải giữa các máy chủ web, máy chủ database, máy chủ mail, máy chủ DNS hoặc bất kể dịch vụ nào ở tầng giao thức thứ 4 (layer 4) hoặc thứ 7 ( layer 7) giúp hệ thống dịch vụ luôn ổn định trước hàng triệu yêu cầu (request) trong cùng một thời điểm. Nhờ những tính năng ưu việt này mà Load Balancer đảm bảo rằng tất cả các server hoạt động ở mức tối đa, không có server nào rỗi trong khi server khác quá tải cũng như việc không có dữ liệu nào đi đến các server hỏng. Load Balancer giúp tách ứng dụng ra khỏi server nên người quản trị có thể sửa chữa server mà không cần ngừng dịch vụ. Ngoài ra quản trị hệ thống có thể theo dõi trạng thái của server để từ đó quyết định thêm hoặc bớt server khi cần hay trang bị server dự phòng để dịch vụ không bị ngừng chạy trong mọi trường hợp. 13. Nguyên tắc đảo ngược: Nội dung: - Thay vì hành động theo nhu cầu của bài toán, hành động ngược lại (ví dụ không làm nóng mà làm lạnh đối tượng). - Làm phần chuyển động của đối tượng (hay mội trường bên ngoài) thành đứng yên và ngược lại phần đứng yên thành chuyển động. - Lật ngược đối tượng. Ứng dụng trong tin học: - Trong lãnh vực đồ thị, khi yêu cầu chứng minh hai đồ thị liên thông nhau, ta thường giả sử ngược lại là chúng không liên thông và ta đi chứng minh điều này vô lý (hay không thể xảy ra). Đây cách chứng minh phản chứng rất thường dùng trong Toán và Tin. - Trong bài toán mật mã, nội dung của văn ban thật thường bị ảm hóa thành những ký tự khác trước khi lưu trữ, Một trong những cách này là đảo ngược ký tự này thành ký tự khác bằng bảng tổng quát để định nghĩa sự thay thế được tạo ra. 14. Nguyên tắc cầu (tròn) hóa: Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 13 Nội dung: - Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong, mặt phẳng thành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu. - Sử dụng các con lăn, viên bi, hình xoắn. - Chuyển sang chuyển động quay, sử dụng lực ly tâm. Ứng dụng trong tin học: - Đĩa CD, DVD,VCD…, đĩa cứng, mềm: chính là ứng dụng nguyên tắc này để ghi dữ liệu, vì cách lưu của nó trên từng track (vòng tròn) trên đĩa. 15. Nguyên tắc năng động: Nội dung: - Cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho chúng tối ưu trên từng giai đoạn công việc. - Phân chia đối tượng thành từng phần có khả năng dịch chuyển đối với nhau. Ứng dụng trong tin học: - Kiểu đối tượng trong lập trình hướng đối tượng : Nó có thể chứa được mọi kiểu dữ liệu, tức tại thời điểm này nó có thể là Integer, nhưng ở thời điểm khác nó có thể là string … - Máy tính xách tay : Có thể sử dụng ở nhà hay di chuyển khỏi nhà , cơ quan … - Mạng máy tính : Cho phép truy cập dữ liệu không cần phải nối dây (theo cách hiểu nối dây vật lý) Wireless khi cần như đi xa, công tác cũng như cho phép kết nối dùng dây (theo nghĩa vật lý) khi cần. Tính linh động rất cao. - ERP : Có thể dùng từng Module (Phân hệ) hay toàn bộ tùy theo yêu cầu hay mục đích của từng doanh nghiệp. - Thư viện liên kết động (tiếng anh: Dynamic Link Library - viết tắt: DLL) là một thành phần của các phần mềm. Đặc điểm của nó là có tính khả chuyển cao, nhờ đó mà một DLL có thể được gắn vào một hoặc nhiều phần mềm khác nhau. 16. Nguyên tắc tác động bộ phận và dư thừa: Nội dung: - Nếu như khó nhận 100% hiệu quả cần thiết, nên nhận ít hơn hay nhiều hơn “một chút”. Lúc đó bài toán có thể trở nên đơn giản hơn. Ứng dụng vào tin học: Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 14 - Khi việc đo đạc được thực hiện bởi các thao tác lập trình thì kết quả thực có thể bị nhiễu. Ví dụ trong việc đo đạc các quá trình đồng bộ thì việc sử dụng các đối tượng đồng bộ (semaphore, atom..) có thể gây ra kết quả không chính xác lắm. Do đó sử dụng phép phân tích nhiễu lọan người ta có thể thực hiện nhiều hơn hoặc ít hơn một chút mà vẫn đạt được kết quả tốt. 17. Nguyên tắc bộ xung chiều khác: Nội dung: - Những khó khăn do chuyển động (hay sắp xếp) đối tượng theo đường (một chiều) sẽ được khắc phục nếu cho đối tượng có khả năng di chuyển trên mặt phẳng (hai chiều), tương tự những bài toán liên quan đến những chuyển động (hay sắp xếp) các đối tượng trên mặt phẳng sẽ đơn giản hóa khi chuyển sang không gian (ba chiều). - Chuyển các đối tượng có kết cấu một tầng thành đa tầng - Đặt đối tượng nằm nghiêng - Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước - Sử dụng các luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc tới mặt sau của diện tích cho trước. Ứng dụng trong tin học: - Phần mềm Autocad 3D: Áp dụng “chuyển chiều” từ 2D (bản vẽ tay trên giấy, trên máy tính 2D) đã cải thiện đáng kể cho công việc thiết kế của các kiến trúc sư, kỹ sư xây dựng do họ có thể quan sát ở mọi góc độ như thực tế và rất dễ chỉnh sửa… - Phần mềm dựng phim: Như Maya, 3DMax… cũng được chuyển sang 3D từ 2D. 18. Nguyên tắc sự dao động cơ học: Nội dung: - Làm cho đối tượng giao động. - Nếu đã có giao động tăng tần suất giao động. - Sử dụng tần số cộng hưởng. - Thay vì sử dụng các bộ phận rung cơ học, dùng các bộ rung áp điện. - Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ. Ứng dụng trong tin học: - Người ta thay đổi tốc độ thực hiện giải thuật của một chương trình trong hệ thống cho đến khi đạt đến một sự “cộng hưởng”, ở đó hệ thống sẽ họat động tối ưu. Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 15 19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ: Nội dung: - Chuyển tác động liên tục thành tác động chu kỳ (xung). - Nếu đã có tác động chu kỳ, hãy thay đổi chu kỳ. - Sử dụng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác. Ứng dụng trong tin học: - Lấy thời gian khi CPU rãnh, để cho phép chạy multitask (hay đa tiến trình “multi proceses”). - Các giải thuật định thời như cơ chế cảnh báo, tácvụ dọn dẹp trong Linux (cron-jobs). 20. Nguyên tắc tác động hữu hiệu: Nội dung: - Thực hiện công việc một cách liên tục (tất cả các phần của đối tượng cần luôn làm việc ở chế độ đủ tải). - Khắc phục vận hành không tải và trung gian. - Chuyển chuyển động tịnh tiến sang chuyển động quay. Ứng dụng trong tin học: - Dùng cơ chế Grid Computing : Tận dụng tài nguyên của các máy trong hệ thống rãnh rỗi, để thực hiện một công việc nào đó. - Thiết kế máy tính Server cho phép chạy liên tục 24/24 ngày này sang ngày khác. - Xây dựng các giải thuật họat động đồng thời để khai thác tối đa họat động của CPU. 21. Nguyên tắc vượt nhanh: Nội dung: - Vượt qua những giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn. - Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết. Ứng dụng trong tin học: - Trong máy tính khi chúng ta khởi động máy, máy sẽ kiểm tra bộ nhớ Ram, chúng ta muốn vượt nhanh qua việc kiểm tra này thì nhấn phím “ECS”. - Trong ngôn ngữ lập trình cấu trúc rẽ nhánh (if .. then ..else ..,case ..of,..) giúp cho chương trìng hoạt động hiệu quả và 2 nhanh hơn, do vượt qua các điều kiện không thỏa. Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 16 - Trong vòng lập ta có dùng các lệnh như break,last, continue để vượt nhanh… - Việc sử dụng sơ đồ ưu tiên cho chế độ khối cho các dịch vụ truyền dẫn nhanh trong mạng ATM. 22. Nguyên tắc chuyển hại thành lợi: Nội dung: - Sử dụng các tác nhân có hại (ví dụ tác động có hại của môi trường) để thu được hiệu ứng có lợi. - khắc phục tác nhân có hại bằng cách kết hợp với tác nhân có hại khác. - Tăng cường tác nhân có hại đến khi nó không còn có hại nữa. Ứng dụng trong tin học: - Biến việc tràn số, tràn bộ đệm (có hại) để phát hiện ra các lỗ hổng trong các phần mềm, để khắc phục các lỗi này (thành cái có lợi). - Virus là có hại nhưng ta cũng dựa vào những Viris này để phát hiện ra các lổ hổng của phần mềm, rồi khắc phục chúng vậy tức là ta đã biến Virus có hại thành tác nhân kiểm lỗi cho phần mềm của chúng ta (thành cái có lợi). - Hầu hết các cuộc tấn công DDos nhằm vào việc chiếm dụng băng thông (bandwidth) gây nghẽn mạch hệ thống dẫn đến hệ thống ngưng hoạt động. Để thực hiện kẻ tấn công tìm cách chiếm dụng và điều khiển nhiều máy tính/mạng máy tính trung gian (đóng vai trò zombie) từ nhiều nơi để đồng loạt gửi ào ạt các gói tin (packet) với số lượng rất lớn nhằm chiếm dụng tài nguyên và làm tràn ngập đường truyền của một mục tiêu xác định nào đó. - Áp dụng Lý thuyết giải các bài toán sáng chế (TRIZ) người ta chuyển việc có hại (tạo thêm tải trên các máy tính) thành việc có lợi (giảm ảnh hưởng của các máy zombie) bằng cách trước khi cho phép một máy kết nối vào máy chủ máy kết nối phải vuợt qua một bài tóan kiểm tra nhỏ. 23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi: Nội dung: - Thiết lập quan hệ phản hồi. - Nếu có quan hệ phản hồI, hãy thay đổi nó. Ứng dụng trong tin học: - Ứng dụng trong việc gửi mail : Khi gửi mail đi, cần thông tin phản hồi trở ngược lại nơi gửi xem mail có đi tới đích không, hay dọc đường đã bị rớt …, Cao cấp hơn cho phép người gửi mail biết được mail của mình có được đọc hay chưa, đọc khi nào … Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 17 - Cơ chế hồi tiếp dựa trên tốc độ (rate-based feedback) trong các hệ thống ATM. Sơ đồ điều chỉnh tốc độ chu trình đóng có vai trò lớn trong trong việc xây dựng tầng dịch vụ Available Bit Rate (ABR) của hệ thống ATM. Ngòai ra bằng cách mô phỏng quá trình hồi tiếp như là quá trình Quasi-Birth-Death (QBD), người ta đã giải quyết vấn đề hệ thống có nhiều kết nối. 24. Nguyên tắc sử dụng trung gian: Nội dung: - Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp. Ứng dụng trong tin học: - Trong lập trình : Biến Tmp (dùng trong hoán vị, lưu trữ dữ liệu tạm thời). - Trong CSDL: Table Temp (bảng được xây dựng tạm thời để chứa dữ liệu và sẽ tự mất đi khi hệ thống kết thúc). Cũng như View cũng là một hình thức bảng ảo (tạm) rất có ích trong việc dùng nó để báo cáo do không phải truy cập trện Table thực sự (thường là rất nhiều dữ liệu) sẽ làm chậm chương trình… Các trình điều khiển truy xuất dữ liệu ODBC. Các chương trình khách có thể sử dụng cùng một giao diện để truy xuất nhiều lọai cơ sở dữ liệu khác nhau. - Hay trong HĐH Windows : luôn có folder Tmp dùng để chứa các file tạm thời (cũng có khi là file rác sinh ra trong quá trình chạy các ứng dụng..), nếu không có các file này đôi lúc hệ thống không thể làm việc được. 25. Nguyên tắc tự phục vụ: Nội dung: - Đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa. - Sử dụng phế liệu, chất thải, năng lượng dư. Ứng dụng trong tin học: - Phần mềm diệt Virus thông minh có khả năng tự tìm và diệt Virus mới mà không cần phải có mẫu Virus đó trước (Theo cách thông thường hiện nay là phải có mẫu Virus trước rối chỉnh sửa chương trình để nhận dạnh Virus này. Tóm lại chương trình luôn đi sau Virus). Nhưng hiện nay có một số hãng phần mềm đang viết ra phần mềm thông minh có khả tự điều chỉnh hoàn thiện để nhận dạng Virus mới mà không cần có mẫu Virus đó trước. - Các chuơng trình tự động cập nhật của Symantec.. Các chương trình này theo định kỳ sẽ tự động kiểm tra và cập nhật các thay đổi cần thiết. 26. Nguyên tắc sao chép: Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 18 Nội dung: - Thay vì sử dụng cái không được phép, phức tạp đắt tiền, không tiện lợi dễ vỡ, sử dụng bản sao. - Thay thế đối tượng hay hệ các đối tượng bằng các bản sao quang học (ảnh, hình vẽ) với các tỉ lệ cần thiết. - Nếu không thể sử dụng bản sao quang học ở vùng biểu kiến (vùng ánh sáng nhìn thấy được bằng mắt thường), chuyển sang sử dụng bản sao hồng ngoại hoặc tử ngoại. Ứng dụng trong tin học: - Phần mềm tìm đường đi ngắn nhất được thực hiện trên trên bản đồ (sao chép theo tỉ lệ xích phù hợp) sẽ dễ dàng hơn nhiều nếu nghiên cứu thực tế trên thực tế. - Các phần mềm giả lập các mô hình thực tế như mô hình lái máy bay, các dây chuyền sản xuất - Các phần mềm giả lập chỉ cách cài đặt phần mềm như : Windows 2000… - Trong lập trình hướng đối tượng, Shallow copy là một đối tượng trong đó có chứa tham chiếu đến đối tượng cần sử dụng mà không cần tạo thêm mốt đối tượng nữa. 27. Nguyên tắc rẽ thay cho đắt: Nội dung: - Thay thế đối tượng đắt tiền bằng bộ các đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn. Nhận xét: - Có nhiều nguyên nhân để ta phải thay thế đối tượng đắt tiền bởi đối tượng rẻ tiền, ví dụ : dùng một lần để khỏi mất thời gian bảo hành, sửa chữa …. Đáp ứng được nhu cầu nhiều người sử dụng (vừa túi tiền)… Ứng dụng trong tin học: - Các phần mềm dùng thử, Shareware hay phần mềm không mất tiền (freeware), mặc dù những phần mềm này có thể hạn chế về mặt chức năng nhưng đáp ứng được nhu cầu : không mất tiền và cũng đáp ứng được tương đối công việc. - Các phần mềm có nhiều phiên bản : Tùy theo chức năng của từng phiên bản sẽ có giá tiền khác nhau , ví dụ : bản basic sẽ có ít chức năng hơn các bản khác, nhưng bù lại sẽ có giá rẻ hợp lý với đa số người tiêu dùng. - Thay vì xây dựng phần mềm hoàn thiện ngay bước đầu tiên, người ta sử dụng phương pháp phát triển nhanh theo đường xoáy (RAD). Ứng dụng được xây dựng một cách nhanh chóng chưa cần cài đặt một cách chính xác các yêu cầu. Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 19 28. Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học: Nội dung: - Thay thế sơ đồ cơ học bằng điện, quang, nhiệt, âm hoặc mùi vị. - Sử dụng điện trường, từ trường và điện từ trường trong tương tác đối với đối tượng. - Chuyển các trường đứng yên sang chuyển động, các trường cố định sang thay đổi theo thời gian, các trường đồng nhất sang có cấu trúc nhất định. - Sử dụng các trường kết hợp với các hạt sắt từ. Ứng dụng trong tin học: - Thay thế các máy đánh chữ theo cơ học thành máy vi tính kết hợp máy in ngày nay. - Thay thế việc lưu giữ liệu bằng cách ghi chép thông thường trên giấy bằng lưu trữ trên băng đĩa (cdrom, đĩa mềm, ổ cứng…). - Thay thế việc tính toán bốn phép tính bởi bàn tính bằng máy vi tính. 29. Nguyên tắc sử dụng các kết cấu thủy và khí: Nội dung: - Thay cho các phần đối tượng ở thể rắn, sử dụng các chất khí và lỏng : nạp khí, nạp chất lỏng, đệm không khí, thủy tĩnh, thủy phản lực. Ứng dụng trong tin học: - Nếu sở hữu một chiếc PC có vi xử lí mạnh và phải hoạt động với công suất lớn, người sử dụng có thể nghĩ đến giải pháp làm mát PC bằng nước. Hệ thống này có ưu điểm không gây tiếng ồn. 30. Nguyên tắc sử dụng bao mềm dẻo và mềm mỏng: Nội dung: - Sử dụng các vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối. - Cách ly đối tượng với môi trường ngoài bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng mỏng. Ứng dụng trong tin học: - Thay thế việc Case (thùng chứa CPU) bằng sắt bởi bằng nhựa, như thế có nhiều mặt lợi như: rẻ tiền, nhẹ, không sét, dể tháo lắp… - Tạo các đối tương bao gói để cách ly đối tượng với môi trường bên ngòai giúp cho việc kiểm tra thông số đầu vào, cũng như tăng tính tương thích của hệ thống. 31. Nguyên tắc sử dụng vật liệu nhiều lỗ: Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 20 Nội dung: - Làm cho đối tượng có nhiều lỗ hoặc sử dụng thêm những chi tiết nhiều lỗ (miếng đệm, tấm phủ …) - Nếu đối tượng đã có nhiều lỗ, sơ bộ tẩm nó bằng chất nào. Ứng dụng trong tin học: - Case của CPU: Thường có nhiều lỗ để thoát khí, làm cho nhiệt độ trong thùng hạ xuống. - Chiếc máy tính Portege R600 màn hình 12,1 inch của Toshiba nặng có 950 gram, đó là nhờ bộ khung magiê được làm rỗ tổ ong để giảm trọng lượng máy. 32. Nguyên tắc đổi màu: Nội dung: - Thay đổi màu sắc của đối tượng hay mội trường bên ngoài. - Thay đổi độ trong suốt của đối tượng hay môi trường bên ngoài. - Để có thể quan sát được những đối tượng hay những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, huỳnh quang. - Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu. - Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp. Ứng dụng trong tin học: - Trong các chương trình máy tính thường có các thông báo như : Thông báo màu đỏ ý cảnh báo một điều gì đó cần thận trọng, thông báo về hỏi điều gì đó thường có dấu biểu tượng “?” trong thông báo đó… - Trong các Form nhập liệu những phần cho phép nhập thì sẽ có màu khác với những phần không được phép nhập, điều này tạo cho người sử dụng dễ thao tác hơn … 33. Nguyên tắc đồng nhất: Nội dung: - Những đối tượng, tương tác với các đối tượng cho trước, phải được làm từ cùng vật liệu (hoặc từ vật liệu gần về các tính chất) với các vật liệu để tạo đối tượng cho trước. Ứng dụng trong tin học: - Trong phần mềm các form nhập liệu phải có giao diện chuẩn như : màu sắc, cách bố cục các nút, textbox, label … phải giống nhau. Các form thông báo phải đống nhất như: Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 21 Thông báo cần chú ý phải có màu đỏ, các form hỏi đáp phải có các biểu tượng như dấu “?” phải giống nhau… - Trong Phần cứng: Tốc độ xung nhịp nên đồng bộ với nhau như : CPU bus 800 thì nên dùng Ram BUS 400 2 thanh chạy chế độ Dual để có băng thông tương ứng, Main dùng cùng Bus 800 và cùng hãng … nói chung ta nên dùng các thành phần cùng đồng bộ với nhau thì khi đó sẽ đạt được kết quả cao nhất. - Các đối tượng container (array, collection..) phải chứa các phần tử cùng kiểu để đảm bảo các thao tác đồng nhất trên đó. 34. Nguyên tắc loại bỏ và tái sinh từng phần: Nội dung: - Phần đối tượng đã hoàn thành nhiệm vụ hoặc trở nên không cần thiết phải tự phân hủy (hoà tan,bay hơi…). - Các phần mất mát của đối tượng phải được phục hồi trực tiếp trong quá trình làm việc. Ứng dụng trong tin học: - Trong lập trình CSDL : Table temp được tạo ra khi cần thiết để chứa dữ liệu và khi không cần thiết nữa nó sẽ tự mất đi khi hệ thống kết thúc. - Biến cục bộ trong module (hàm hay thủ tục) sẽ tạo ra khi cần thiết để lưu giữ dữ liệu và mất khi kết thúc module. - Tiến trình dọn rác trong ngôn ngữ lập trình Java định kỳ dọn dẹp bộ nhớ để lọai bỏ các đối tượng đã hết chu kỳ sống. 35. Nguyên tắc đổi các thông số hóa lý của đối tượng: Nội dung: - Thay đổi trạng thái của đối tượng. - Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc. - Thay đổi độ dẻo. - Thay đổi nhiệt độ, thể tích. Ứng dụng trong tin học: - Các đối tượng trong phần mềm ứng dụng có thể tự thay đổi các dịch vụ mà nó cung cấp theo sự thay đổi giá trị thuộc tính của nó. Điều này giúp cho đối tượng có thể tự đóng nhiều vai trò hơn trong ứng dụng. Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 22 36. Nguyên tắc sử dụng chuyển pha: Nội dung: - Sử dụng các hiện tượng, nảy sinh trong các quá trình chuyển pha như thay đổi thể tích, tỏa hay hấp thu nhiệt lượng… Ứng dụng trong tin học: - Nếu người dùng đăng nhập vào tài khoản của mình trên một trang web thành công thì sẽ chuyển người dùng đến trang cá nhân của người dùng, nếu đăng nhập không thành công thì chuyển người dùng đến trang đăng nhập không hợp lệ. 37. Nguyên tắc sử dụng nở nhiệt: Nội dung: - Sử dụng sự nở hay co nhiệt của các vật liệu. - Nếu đã sử dụng nở nhiệt, sử dụng vài vật liệu có các hệ số nở nhiệt khác nhau. Ứng dụng trong tin học: - Murata Manufacturing đã khiến cả Triển lãm CEATEC Nhật Bản 2008 phải sửng sốt bằng một công nghệ có thể biến nhiệt lượng tỏa ra từ máy tính xách tay (laptop) thành điện năng. Không chỉ là giới thiệu mà Murata còn trình diễn mẫu sản phẩm thử nghiệm công nghệ nhiệt điện mới này. Trong màn trình diễn, “chiếc máy nhiệt điện Murata” đã có thể tạo ra một dòng điện có công suất lên tới 38 miliwatts trên mỗi centimeter vuông khi được đặt vào môi trường có nhiệt độ khoảng 360 độ C. Các chuyên gia của Murata cho biết sẽ phải mất ít nhất 10 năm nữa công nghệ này mới có thể hoàn thiện và bắt đầu được thương mại hóa. Khi đó thiết bị nhiệt điện này sẽ có thể được ứng dụng trên điện thoại di động, máy quay, máy tính xách tay… Nhiệt độ tạo ra trong quá trình những thiết bị điện tử này hoạt động sẽ có thể được dùng để xạc pin. 38. Nguyên tắc sử dụng các chất Oxy hóa: Nội dung: - Thay không khí thường bằng không khí giàu Oxy. - Thay không khí giàu Oxy bằng chính Oxy. - Dùng các bức xạ ion hóa tác động lên không khí hoặc oxy. - Thay oxy giàu Ôzôn (hoặc ôxy bị ion hoá) bằng chính ôzôn. Ứng dụng trong tin học: Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 23 - Vỏ máy tính được làm bằng gỗ là một giải pháp giúp laptop thân thiện hơn với môi trường và đồng thời gỗ cũng là một nguồn nguyên liệu phổ biến trong môi trường. - Các bộ nạp năng lượng mặt trời di động thích hợp đối với máy tính xách tay hiện đã có mặt. Một công ty có tên là MSI Computer thậm chí đã thiết kế ra một chiếc laptop nguyên bản với bộ pin quang điện được gắn trực tiếp vào vỏ máy tính. Hãng Fujitsu cũng đang sử dụng các chất dẻo sinh học để sản xuất các sản phẩm thân thiện hơn với môi trường. Nhờ đó mà chúng ta có thể tận dụng nguồn năng lượng dồi dào trong tự nhiên vào trong máy tính. 39. Nguyên tắc sử dụng môi trường trơ: Nội dung: - Thay môi trường thông thường bằng môi trường trung hòa. - Đưa thêm vào đối tượng các phần, các chất phụ gia trung hòa… - Thực hiện quá trình trong chân không. Ứng dụng trong tin học: - Hệ thống máy tính trong môi trường có máy lạnh sẽ tốt hơn vì sẽ giúp trung hòa nhiệt độ nóng của máy tính, đàm bảo cho máy tính hoạt động hiệu quả hơn, đồng thời trong môi trường này, bụi bẩn cũng được hạn chế cho máy tính, giúp máy tính bền hơn. 40. Nguyên tắc sử dụng vật liệu tổng hợp: Nội dung: - Chuyển từ các vật liệu đồng nhất sang sử dụng các vật liệu hợp thành (composite). Hay nói chung, sử dụng các loại vật liệu mới. Ứng dụng trong tin học: - Các mẫu thiết kế trong lập trình hướng đối tượng. Mẫu composite (đối tựơng phức hợp) giúp tổng quát hóa trong mã nguồn của chương trình giúp cho dễ phát triển, nâng cấp, bảo trì. - Bên cạnh đó, các thông số kỹ thuật sử dụng trong các ngành kỹ thuất phải được sửa đổi cho thích hợp với các tính chất của phần mềm. Bảng sau đây liệt kê các thông số kỹ thuật của phần mềm, và đối chiếu với các thông số trong các nghành kỹ thuật. Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 24 III. Những sáng tạo trong công nghệ máy tính của tương lai. Ðịnh hướng kinh tế và sự thịnh vượng của mọi quốc gia phụ thuộc rất nhiều vào câu hỏi: Liệu công nghệ máy tính trên cơ sở silicon theo luật Moore có tồn tại đến năm 2020? Luật Moore chính là động lực thúc đẩy của ngành công nghiệp hàng ngàn tỷ USD này. Bí mật đằng sau luật Moore là các nhà chế tạo chip sẽ tăng gấp đôi số transistors (bóng bán dẫn) trên một đĩa silicon cỡ bằng móng tay cứ sau 18 tháng. Nhưng các định luật vật lý cho thấy việc nhân đôi này không thể kéo dài mãi. Năm 99, kỹ sư Paul Packan của Intel đã cảnh báo trên tạp chí Science rằng luật Moore sẽ đi đến chỗ bế tắc. Cho tới lúc ấy, các nhà vật lý đang chạy đua để tạo ra một thứ "silicon" mới cho thế kỷ tới. Sau đây là một những sáng tạo trong công nghệ máy tính của tương lai đang được chấp nhận về lý thuyết. 1. Máy tính quang học: Máy tính này sẽ thay thế điện tử bằng các chùm tia laser. Không giống như dây dẫn, các chùm tia có thể xuyên qua một vật liệu khác, tạo nên những bộ vi xử lý 3 chiều. Một transistor quang học đã được tạo ra, tuy nhiên các linh kiện còn khá lớn và rườm rà. Nếu lắp thành máy tính, nó sẽ có kích thước bằng một chiếc ôtô. 2. Máy tính ADN: Một trong những ý tưởng táo bạo nhất là máy tính sử dụng ADN, khai thác các cặp phân tử như một chương trình máy tính sinh học (thay vì lập mã các số 0 và 1 trong phép nhị nguyên, nó sử dụng 4 axit nucleic ký hiệu A,T,C,G), ứng dụng này hứa hẹn ghi được một số lượng không giới hạn mã số. Tuy nhiên, một máy tính ADN sẽ là một sản phẩm khá kỳ quặc với một mớ hỗn độn các ống chất lỏng hữu cơ, khó có thể thay thế máy tính dể bàn trong tương lai gần. 3. Máy tính nano: Các nhà khoa học đang dùng công nghệ nano để sản xuất ra chip, chất dẫn điện và cổng logic siêu nhỏ. Theo đó, chip có thể được xây dựng dựa trên một nguyên tử vào mỗi lần hoạt động và do đó không tốn diện tích, giảm kích thước. Còn các cổng logic (xử lý cấp độ logic đúng/sai, cao/thấp, đóng/mở...) sẽ được tạo ra từ một số nguyên tử và chất dẫn điện (còn gọi là dây nano) sẽ chỉ lớn bằng một nguyên tử, còn bit dữ liệu được thể hiện bằng trạng thái xuất hiện/biến mất của electron. Máy tính nano bao gồm 4 loại: điện tử; hóa học và sinh-hóa học; cơ học; lượng tử. Máy tính nano điện tử: được tạo ra bằng các mạch điện siêu nhỏ dùng phương pháp dựng mô hình nano (nanolithography). Máy tính nano hóa học và sinh-hóa học: Sự tương tác giữa các chất hóa học khác nhau với các cấu trúc khác nhau được dùng để lưu trữ và xử lý thông tin trong loại máy tính này. Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 25 Muốn tạo ra được máy tính nano hóa học, các kỹ sư cần phải kiểm soát được các nguyên tử đơn lẻ và phân tử để chúng thực hiện được những phép tính và lưu dữ liệu. Máy tính nano cơ học: dùng những thành tố di động nhỏ xíu gọi là "bánh răng nano" (nanogear) để mã hóa thông tin. Một số nhà khoa học dự đoán loại máy tính này sẽ được dùng để điều khiển robot nano. Máy tính nano lượng tử: lưu dữ liệu dưới hình thức là trạng thái/vòng quay lượng tử của nguyên tử. Bộ nhớ electron đơn và các điểm lượng tử chính là ví dụ của công nghệ này. Máy tính nano y tế: Ngoài các loại máy tính kể trên, các nhà khoa học còn muốn dùng công nghệ nano để tạo ra robot nano với chức năng của một kháng thể. Thiết bị này sẽ bảo vệ con người trước bệnh tật, virus... bằng cách lập trình chọn lọc để phá hủy mầm bệnh. 4. Máy tính phân tử và chấm: Các thiết kế đặc biệt khác là máy tính phân tử và máy tính chấm lượng tử, thay thế transistor silicon bằng một phân tử duy nhất và một electron duy nhất. Nhưng các ứng dụng này phải đương đầu với các vấn đề kỹ thuật nan giải như dây dẫn nguyên tử và lớp cách điện dày đặc. Ðây mới chỉ là các ý tưởng chưa thể thực hiện. 5. Máy tính lượng tử: Sản phẩm hứa hẹn nhất trong cuộc chạy đua là máy tính lượng tử.Các cơ quan an ninh của Mỹ rất quan tâm đến những mô hình mới này. Máy tính lượng tử có sức mạnh đủ để trong một ngày khám phá toàn bộ mọi mã số mà Cụctình báo trung ương Mỹ (CIA) bó tay. Không loại trừ khả năng các siêu máy tính lượng tử đang hoàn thiện trong các phòng thí nghiệm và sớm phục vụ cho CIA. Sự thách thức lớn nhất đối với các nhà chế tạo là khả năng tính toán. Hiện tại, máy tính lượng tử mới thực hiện được trên hoạt động của 5 nguyên tử. trong khi để có thể hoàn thiện cần sự tính toán của hàng triệu nguyên tử. Rõ ràng, không phải tất cả các ý tưởng đều đã ở giai đoạn thực hành, dù cách thức hoạt động của chúng thực sự đáng gờm đối với loại máy tính hiện nay. Nếu luật Moore vẫn phát huy tác dụng, đến năm 2050, máy tính sẽ thực hiện được 500 ngàn tỷ phép tính 1 giây, thậm chí còn thông minh hơn cả con người. Bởi vậy, những ý tưởng mới vừa là hy vọng, vừa là mối lo ngại chung của loài người. 6. Máy tính tích hợp trí thông minh nhân tạo: Thuật ngữ "trí thông minh nhân tạo" được John McCarthy (Viện Công nghệ Massachusetts, Mỹ) đưa ra lần đầu tiên vào năm 1956. Đây là một nhánh của ngành khoa học máy tính với mục đích khiến cho PC hành xử như con người. Trí thông minh nhân tạo bao gồm các chương trình có thể ra quyết định trong các tình huống thực tế, ví dụ: hiểu Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 26 ngôn ngữ con người, chơi game, nghe-nhìn-phản ứng (thường dùng để chế tạo robot), tái tạo các kết nối vật lý giữa những tế bào thần kinh trên não người... Hướng đi này đã được triển khai, thử nghiệm và thu được nhiều kết quả khả quan, nhất là khi kỹ thuật nano phát triển giúp thiết bị mang vi xử lý nhỏ xíu đến mọi nơi trên cơ thể người hoặc đặt trong các không gian hẹp. Ngoài ra, sự thành công của mạng không dây sẽ giúp các chip đó kết nối với nhau và tạo ra môi trường thực sự thú vị mô phỏng thực tế của con người. Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 27 Kết Luận. Các thủ thuật sáng tạo là các công cụ dùng để suy nghĩ giải quyết vấn đề và ra quyết định. Cuộc đời mỗi người lại là chuỗi các vấn đề cần giải quyết, chuỗi các quyết định cần phải ra. Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo giúp nâng cao năng suất và hiệu quả, về lâu dài tiến tới điều khiển quá trình tư duy sáng tạo, quá trình suy nghĩ và ra quyết định của con người, từ đó giúp con người tránh được tính ì tâm lý và cách suy nghĩ theo lối mòn thiếu sáng tạo. Bài luận chủ yếu tập trung giới thiệu lời phát biểu, lời nhận xét đồng thời đưa ra những ví dụ áp dụng của các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học và những sáng tạo trong công nghệ máy tính của tương lai nhằm để minh họa các thủ thuật, giúp người đọc thay đổi cách suy nghĩ cũng như tư duy về mọi vấn đề, không chỉ là những vấn đề trong tin học. Tóm lại, để kết thúc bài luận này, em xin đề xuất một số nguyên tắc cần có trong tư duy sáng tạo, đồng thời đề xuất những phương pháp để rèn luyện bản thân có thể thành công trong tương lai: Nguyên tắc tư duy sáng tạo: - Sáng tạo phải mang tính khách quan và trung thực. - Có phương pháp để xây dựng và hệ thống hóa mô hình nghiên cứu của mình. - Phải có óc sáng tạo và vượt khó, nói chung là phải linh động mềm dẻo. - Đừng nên chỉ dựa trên lối mòn là những lối đi mà mọi người phải theo và ta cũng phải theo. - Phải có đam mê, hoài bão và ước mơ. - Phải có tri thức khá đầy đủ về những nghành mình nghiên cứu. Phương pháp rèn luyện: - Về trí tuệ: phải chịu khó học tập để vừa có trình độ chuyên môn sâu vừa hiểu biết rộng. Tuỳ nghề nghiệp còn phải hiểu sâu sắc về con người, biết góp nhặt, tích luỹ kinh nghiệm và có niềm tin sâu sắc. - Về tích cách: xây dựng cho mình một tính cách riêng, và phải có nghị lực. Đặc biệt phải có gan chịu đựng vì trong khoa học và kỹ thuật cũng như trong sáng tạo... đôi lúc và cũng có khi nhiều trường hợp bị thất bại… - Về khả năng: phải biết vận dụng lý luận gắn với thực tiễn, biết chọn lọc “đãi cát tìm vàng” duy trì khả năng tập trung cao và định hướng đúng. Ứng dụng các thủ thuật sáng tạo trong các bài toán tin học Trang 28 Tài liệu tham khảo. [1] GS. Phan Dũng – “Các thủ thuật (nguyên tắc) sáng tạo cơ bản: Phần 1”. [2] Một số bài thu hoạch của chuyên đề Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học, Chương trình đào tạo Thạc Sĩ CNTT qua mạng, ĐHQG TpHCM do GS.TSKH Hoàng Kiếm giảng dạy. [3] Nguyễn Sinh Huy, Trần Trọng Thuỷ (1999), Phương pháp nghiên cứu khoa học giáo dục, Hà Nội. [4] Nguyễn Văn Lê (2000), Phương pháp luận nghiên cứu khoa học, NXB Trẻ. [5] Phạm Viết Vượng (1997), Phương pháp luận nghiên cứu khoa học (Giáo trình dành cho học viên cao học và nghiên cứu sinh). NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội. [6] Tư duy sáng tạo – [7] Từ điển Bách khoa Việt Nam tập 1 (1995), Trung tâm biên soạn từ điển bách khoa Việt Nam, Hà Nội. [8] Từ điển tiếng Việt (1988), NXB. Khoa học xã hội, Hà Nội. [9] Vũ Cao Đàm (2000), Phương pháp luận nghiên cứu khoa học, NXB Khoa học - Kỹ thuật, Hà Nội. [10] www.echip.com.vn, Mô hình máy tính tương lai. [11] www.luyenkim.net, Những công nghệ máy tính của tương lai.