Phương pháp Nghiên cứu khoa học (SCIENTIFIC RESEARCH METHODOLOGY) Ts. Lê Mạnh Hải Khoa CNTT, ĐH Kỹ thuật Công nghệ TP HCM

Bài 2: Phương pháp nghiên cứu Mục tiêu: Các bước chi tiết khi triển khai một NCKH Thiết lập/định hướng một NCKH Xây dựng đề cương chi tiết và kế hoạch hoàn thành luận văn

Các bước chi tiết khi triển khai một NCKH Phương pháp nghiên cứu: Là chuỗi các bước thực hiện/hành động nghiên cứu nhằm đạt được kết quả mong muốn. Nếu nghiên cứu không đúng phương pháp: Kết quả không khách quan Khả năng lặp lại / kiểm thử thấp Mất các yếu tố / dữ liệu quan trọng So với xây dựng chẳng hạn: quy hoạch sai, thiết kế sai, xây dựng sai.

Các phương pháp NCKH Đặt vấn đề Quan sát Giả thuyết Thực nghiệm Phương pháp kinh điển . Đặt vấn đề Quan sát Giả thuyết Thực nghiệm Kiểm chứng Phân tích kết quả Công bố .

Các phương pháp NCKH Phương pháp kinh điển .

Các biến thể (wikipedia) http://en.wikipedia.org/wiki/Scientific_method#Elements_of_the_scientific_method Các biến thể (wikipedia)

Các biến thể

Các biến thể

Bài giảng nổi tiếng: Feynman (dự án Manhattan bom nguyên tử, giải Nobel vật lý 1965) http://www.youtube.com/watch?v=EYPapE-3FRw

Nghiên cứu khoa học trên thực tế

Các kết luận vui "Computers in the future may weigh no more than 1.5 tons." Popular Mechanics, forecasting the relentless march of science, 1949 "I think there is a world market for maybe five computers." Thomas Watson, chairman of IBM, 1943 "Airplanes are interesting toys but of no military value." Marechal Ferdinand Foch, Professor of Strategy, Ecole Superieure de Guerre. "Louis Pasteur's theory of germs is ridiculous fiction". Pierre Pachet, Professor of Physiology at Toulouse, 1872 "Heavier-than-air flying machines are impossible.“ Lord Kelvin, president, Royal Society, 1895.

Bước 1: Đặt câu hỏi/vấn đề Là khâu quan trọng nhất! – ý tưởng Giới hạn vấn đề và mục tiêu nghiên cứu Đặt ra các ý tưởng – bài toán cho toàn bộ hoạt động còn lại. Câu hỏi nào bắt đầu cho một NCKH Làm thế nào để người Việt nam cao thêm 10 cm trong 10 năm tới? Có cách nào di chuyển vượt vận tốc ánh sáng? Làm thế nào để có bằng thạc sĩ CNTT? Thế giới sẽ dùng năng lượng gì khi khai thác hết dầu – than (năng lượng hóa thạch)? Ngày mai chứng khoán sẽ tăng hay giảm điểm?

Tiêu chí đánh giá một ý tưởng hay Ý tưởng phải có khả năng thực hiện Ý tưởng phải dẫn đến một phát biểu tổng quát (theorem) Ý tưởng phải có dạng công nhận hoặc phủ định

Thiên tài hay Điên rồ? Mặc dù không ai chứng minh được mối liên hệ giữa thiên tài và sự điên rồ, nhưng đã có rất nhiều bằng chứng thể hiện điều này. Dẫu sao, các nhà khoa học cũng tìm ra được sự khác nhau giữa một người bình thường và một thiên tài. Một người bình thường thì cố gắng xếp những điều mà họ thấy vào những điều mà họ biết cho dù những điều đó có thể phức tạp hơn khả năng nhận thức của họ. Trong khi một thiên tài luôn có cái nhìn rất mở tới cả những điều không thể. Khi một người làm được điều mà người khác không thể-anh ta là thiên tài. Định nghĩa về kẻ điên rồ? Cũng vậy!

Bước 2: Tổng quan các nghiên cứu Các nghiên cứu trước đó về cùng vấn đề? Các nghiên cứu liên quan? Các công bố trên tạp chí, hội thảo, triển lãm khoa học kỹ thuật. Làm rõ: Sự khác biệt của ý tưởng mới với các công trình khác Tầm ảnh hưởng – hiệu quả của NC mới

Độ xác thực /tính mới của nguồn tài liệu

4 bước tổng quan tài liệu Vấn đề được giới khoa học, kỹ nghệ quan tâm như thế nào? Các tài liệu chính thống đề cập/đánh giá ở mức độ nào (tần suất xuất hiện, mức độ khó…)? Các kết quả nghiên cứu mới nhất? Kết luận sơ bộ về thực trạng/tầm ảnh hưởng/hiệu quả của vấn đề được nghiên cứu

Bước 3: Thiết lập giả thuyết/bài toán Nêu mục tiêu/động cơ Dạng văn viết (declarative form). Ngắn gọn Chú ý: Một giả thuyết (hypothesis) sau khi được kiểm tra sẽ trở thành một luận thuyết (thesis) cần bảo vệ.

Tiêu chí đánh giá một giả thuyết tốt Giả thuyết phải đơn giản, cụ thể và có ý niệm rõ ràng Có khả năng kiểm chứng Dựa trên các thành tựu khoa học đương đại Có khả năng định lượng – đo đạc – tính toán Ví dụ: - Người Việt nam thông minh hơn người Do thái (???) Nếu muốn tăng chiều cao của người Việt thì phải đưa sữa tươi vào bữa ăn của trẻ em vị thành niên (<13 tuổi). Hiệu suất mạng sẽ tăng khi sử dụng kỹ thuật cân bằng tải. Giải thuật DES không đảm bảo bảo mật thông tin.

Hai loại biến tham gia giả thuyết Biến tự do Biến tự do (tham số đầu vào ) được dùng để đặt các trạng thái xuất phát Biến phụ thuộc Dùng để đo – thay đổi theo từng bộ giá trị biến tự do “If skin cancer is related to ultraviolet light, then people with a high exposure to UV light wil have a higher frequency of skin cancer.” “If temperature affects leaf color change, then exposing the plant to low temperatures will result in changes in leaf color.”

Bước 4: Thiết kế thực nghiệm Thiết kế mẫu (prototype), lấy mẫu (sampling) Xác định các biến cần thay đổi và các biến cần đo. Thực nghiệm cần thiết phải có khả năng lặp lại Nếu kế hoạch của bạn bị vỡ - bạn sẽ bị vỡ kế hoạch!

Bước 5: Kiểm chứng giả thuyết/ Thu thập dữ liệu Thực hiện kế hoạch Bắt đầu từ mẫu nhỏ (pilot) Chỉnh thực nghiệm cho sát điều kiện thực tế (từ phòng thí nghiệm – thực tế) Lặp lại thực nghiệm – đánh giá sự ổn định

Thí nghiệm nổi tiếng dù chỉ một lần. Không thể lặp lại! Một trong những thí nghiệm nổi tiếng nhất là của giáo sư Georg Richmann tại Saint Petersburg, Nga. Ông đã đặt một quả bóng thủy tinh lên một vòng kim loại gần như hoàn hảo cho một hệ thống thu lôi thời đó nhưng lại quên gắn dây nối đất, kết quả theo báo cáo là khi sét đánh và chạy vào vòng kim loại và bao lấy quả cầu thủy tinh nó tạo ra một cục sét hòn (do không thể chạy xuống đất một cách trực tiếp) đã văng trúng đầu Georg Richmann và giết ông ngay lập tức. Kết luận cuối cùng của ông: sét chính là dòng điện! Bạn nên viết di chúc trước khi kiểm tra lại thí nghiệm này

Bước 6: Diễn giải – phân tích dữ liệu Một số NCKH được phân loại theo phương pháp phân tích dữ liệu: Phân tích chất lượng hay số lượng? Phân tích chất lượng: đánh giá ý nghĩa dữ liệu Phân tích số lượng: xác suất thống kê

Bước 7: Công bố kết quả Kết quả nghiên cứu khoa học là vô ích nếu không ai biết và sử dụng nó. Phương pháp đơn giản nhất là công bố trên tạp chí. Trước đây là các cuộc hội họp (do các quý tộc tài trợ). Nên chọn tạp chí công bố kỹ lưỡng Viết luận văn (thesis) – Không phải để lấy bằng MS!

Nghiên cứu Kỹ thuật

Câu hỏi ôn tập Nêu các bước NCKH chuẩn Hãy nêu các tiêu chí đánh giá một ý tưởng hay? Các bước tổng quan tài liệu? Các tiêu chí đánh giá giả thuyết Liệt kê các tạp chí được hội đồng học hàm CNTT công nhận.