Ch¬ng 13 - Mét sè lÜnh vùc nghiªn cøu trong tin häc
CH NG 13. M T S LĨNH V C NGHN C UƯƠ
TRONG TIN H C
M c này li t kê m t s lĩnh v c nghiên c u chính trong Tin h c. Các lĩnh v c này
không hoàn toàn đ c l p v i nhau. Ph n l n nh ng v n đ nêu đây là n i dung
các giáo trình chuyên ngành sinh viên s đ c h c sau này. v y đây ượ
chúng ta ch t s l c n i dung, v i m c đích hoàn ch nh b c tranh t ng th ơ ượ
v Tin h c - ngành khoa h c v x thông tin t đ ng. đây, các nghiên c u
liên quan đ n ph n c ng cũng không đ c bàn đ n .ế ượ ế
13.1. C U TRÚC D LI U VÀ GI I THU T
Lĩnh v c nghiên c u này m c đích đ a ra các gi i pháp l p trình hi u qu . ư
Ngoài vi c đ xu t cách t ch c d li u các gi i thu t phù h p v i nh ng l p
bài toán c th , ng i ta còn quan tâm đ n nh ng chi n l c l p trình cách ườ ế ế ượ
đánh giá đ ph c t p c a gi i thu t.
13.2. NGÔN NG L P TRÌNH, PH NG PHÁP L P TRÌNH CH NG ƯƠ ƯƠ
TRÌNH D CH
Đã m t th i kỳ r t sôi đ ng trong su t th p k 60 đ u th p k 70 c a th ế
k 20 khi ng i ta quan tâm đ n kh năng hi u qu c a các ngôn ng l p ườ ế
trình nh kh năng mô t d li u, s giàu có v ch c năng.ư
M t khía c nh đ c quan tâm nhi u h n các ph ng pháp lu n trong l p trình ượ ơ ươ
(ví d l p trình c u trúc, l p trình logic, l p trình h ng đ i t ng, l p trình ướ ượ
theo m u, l p trình tr c quan). Các ph ng pháp lu n đ c th hi n trong nh ng ươ ượ
ngôn ng l p trình c th .
Song song v i v n đ ngôn ng l p trình v n đ cài đ t, đi u này liên quan
đ n vi c xây d ng các ch ng trình d ch. Các phu ng pháp phân tích pháp,ế ươ ơ
phân tích t v ng, sinh mã, t i u mã là nh ng v n đ c a ch ng trình d ch . ư ươ
13.3. H ĐI U HÀNH
Trong Ch ng 10, chúng ta đã nói nhi u v h đi u hành và ti n tri n c a các hươ ế
đi u hành. Nh ng v n đ chung đ t ra cho h đi u hành ít thay đ i: tăng c ng ườ
hi u qu s d ng máy tính, tăng đ tin c y, cung c p môi tr ng giao ti p thu n ườ ế
ti n gi a ng i s d ng và máy tính. ườ
13.4. C S D LI U (DATABASE) VÀ CÁC H QU N TR C S D LI UƠ Ơ
C s d li u (CSDL) là m t b s u t p d li u trong m t lĩnh v c ng d ng nàoơ ư
đó đ c qu n m t cách nh t quán đ c l p v i các ng d ng. Tính đ c l pượ
v i ng d ng mu n nói, các d li u đu c t ch c theo b n ch t c a chúng ch
không ph i đ gi i quy t nh ng bài toán c th . Nh v y v n đ c n nghiên ế ư
c u đ u tiên các hình t ch c d li u. M c tiêu c a công vi c này xây
d ng các mô hình sao cho:
c ch tìm ki m d li u hi u qu (các gi i pháp t ch c tìm ki mơ ế ế ế
thông tin)
Đ m b o tính nh t quán và không d th a thông tin c nghiên c u qua ư ượ
các c ch chu n hoá)ơ ế
116
Ch¬ng 13 - Mét sè lÜnh vùc nghiªn cøu trong tin häc
Ph n m m đ m b o các ch c năng qu n tr c s d li u g i h qu n tr ơ
CSDL. H qu n tr CSDL ph i cung c p các ph ng ti n cho phép ươ
T o l p CSDL (v m t ki n trúc) ế
C p nh t d li u (thêm b t, s a d li u)
Tìm ki m d li u (qua các ngôn ng h i - query language)ế
Đ m b o tính toàn v n d li u (tính h p lý, nh t quán c a d li u)
Kh năng dùng chung d li u đ ng th i (ví d qu n các giao d ch -
transaction)
Đ m b o an toàn d li u
Các hình CSDL đ c xây d ng trong th i gian qua th chia làm hai nhóm:ượ
nhóm liên quan đ n c u trúc d li u (nh hình phân c p, hình m ng, ế ư
hình quan h ) m t nhóm không nh ng liên quan đ n c u trúc d li u còn ế
c ph ng pháp lu n trong phát tri n h th ng (nh hình CSDL h ng đ i ươ ư ướ
t ng, mô hình CSDL suy di n, mô hình CSDL phân tán, ...)ượ
13.5. M NG MÁY TÍNH VÀ TRUY N THÔNG
Trong Ch ng 11, chúng ta đã nói nhi u v m ng máy tính. th nói, m ngươ
máy tính, đ c bi t Internet đã làm bi n đ i h n hình nh ng d ng máy tính ế
trong m t th p k qua.
Tuy nhiên còn r t nhi u v n đ đ t ra đ i v i ngành m ng máy tính truy n
thông nh các môi tr ng v t đ truy n tin t c đ cao, các giao th c truy nư ườ
thông t c đ cao, truy n thông không dây, m ng di đ ng, xây d ng các ng d ng
trên m ng, qu n tr m ng, an ninh trên m ng.
Lĩnh v c m ng máy tính và truy n thông còn đang phát tri n m nh.
13.6. TRÍ TU NHÂN T O (ARTIFICIAL INTELLIGENCE)
Câu h i máy tính có th thông minh đ c nh con ng i không luôn luôn ám nh ượ ư ườ
nh ng nhà làm toán và tin h c. Ng i ta b t đ u th y v n đ có tri n v ng khi Mc ườ
Carthy H c vi n Công ngh Massachuset (MIT) sáng t o ra ngôn ng LISP
(1960) cho phép tính không ph i b ng s tính toán hình th c trên hi u
d tính tích phân b t đ nh. Thu t ng trí tu nhân t o l n đ u tiên đ c Marvin ượ
Minsky (cũng MIT) đ a ra vào năm 1961. Các ch ng trình ch i c đ u tiên ư ươ ơ
(1964) đã mang l i nh ng ni m tin ban đ u v kh năng tìm ki m gi i pháp thông ế
minh c a máy tính. Năm 1970 ng i ta đã b t đ u xây d ng các h chuyên gia, ườ
các h mang tri th c chuyên gia. M t trong nh ng h nh th h ch n ư ế
đoán b nh MYCIN đ c th c hi n t i đ i h c Stanford. Năm 1981 Nh t b n đ a ượ ư
ra d án ch t o y tính th h th 5 - máy tính thông minh, ch n Prolog làm ế ế
ngôn ng làm vi c. T đó ngành trí tu nhân t o đã th c s kh i s c.
Nh ng v n đ đ c quan tâm đ n trong trí tu nhân t o là : ượ ế
C ch tìm ki m gi i pháp ho c tri th c (các chi n l c tìm ki m l i gi i,ơ ế ế ế ượ ế
các ph ng pháp phát hi n tri th c trong m t t p d li u h n đ n).ươ
C ch l p lu n và ch ng minh ( các h logic hình th c).ơ ế
C ch nh n th c, h c máy (m ng neuron, nh n d ng, x nh).ơ ế
117
Ch¬ng 13 - Mét sè lÜnh vùc nghiªn cøu trong tin häc
Tính b t đ nh và logic m .
Ngôn ng t nhiên (hi u ngôn ng t nhiên, nh n d ng ti ng nói, t ng h p ế
ti ng nói).ế
H chuyên gia (các h th ng tri th c chuyên gia th cho các gi i
pháp gi ng nh các chuyên gia). ư
Ng i máy.ườ
Nh ng k t qu đ t đ c trong lĩnh v c này ch a đ c nh mong mu n. ế ượ ư ượ ư
nh ng khó khăn r t khó v t qua, đ c bi t đ ph c t p trong tính toán. ượ
13.7. T NG TÁC NG I MÁY (HUMAN COMPUTER INTERACTION- HCI)ƯƠ ƯỜ
T ng tác ng i máy lĩnh v c nghiên c u các quá trình, ph ng pháp, nh nươ ườ ươ
th c, thi t k cài đ t giao ti p gi a ng i máy tính cũng nh các h th ng ế ế ế ườ ư
có dùng máy tính.
V n đ t ng tác ng i máy đ c đ t ra đ i v i b t kỳ m t h th ng nào s ươ ườ ượ
d ng máy tính, đ c bi t trong tình hình hi n nay khi kh năng c a máy tính
truy n thông đã đ m nh cho phép th c hi n nh ng x r t ph c t p trong giao
ti p m t cách tr c ti p (online) trong th i gian th c (real time) t c đ m b oế ế
đ c v đ tr . HCI có liên quan r t nhi u đ n trí tu nhân t o. Nhi u v n đ khóượ ế
khăn tr c đây nay đã tr thành hi n th c ví d giao ti p tr c ti p b ng ngôn ngướ ế ế
t nhiên (thông qua âm thanh ho c hình nh), giao ti p qua th giác máy tính, sinh ế
tr c h c (xác th c qua vân tay, gi ng nói, võng m c).
V i s xu t hi n c a các m ng máy tính đ c bi t v i m ng Internet các
m ng di đ ng, t ng tác ng i-máy nh ng c h i m i. R t nhi u ng d ng ươ ườ ơ
d a trên các giao ti p t xa qua m ng Internet nh đào t o t xa, th ng m i ế ư ươ
đi n t , đi u khi n t xa, c ch t tr có t ng tác Agent. ơ ế ươ
m t lĩnh v c nghiên c u khác cũng r t quan tr ng v i t ng tác ng i máy là ươ ườ
các h h tr quy t đ nh (Decision Support System - DSS), nghiên c u các c ế ơ
ch ra quy t đ nh.ế ế
13.8. K NGH PH N M M (SOFTWARE ENGINEERING)
Th c ti n phát tri n ph n m m cho th y, đ đ t đ c m c đích phát tri n ph n ượ
m m ch t l ng thì k năng l p trình ch m t khâu trong c m t ti n trình ượ ế
t ng th nhi u khâu. K ngh ph n m m nghiên c u toàn b các v n đ liên
quan đ n phát tri n ph n m m bao g m: quy trình làm ph n m m, ph ng phápế ươ
làm ph n m m và công c làm ph n m m.
K ngh ph n m m quan tâm t i các v n đ sau:
Qu n tr các d án ph n m m (l p k ho ch, qu n tr ti n đ , qu n tr ch t ế ế
l ng, qu n tr c u hình, qu n tr chi phí, qu n lý r i ro, ...)ượ
Phân tích và thi t k h th ngế ế
Ki m th h th ng
Mô hình hoá h th ng
Các ph ng pháp hình th c (các hình toán h c đ xác đ nh s n ph mươ
ph n m m ng i ta g i đ c t hình th c, ki m tra các tính ch t c a ườ
118
Ch¬ng 13 - Mét sè lÜnh vùc nghiªn cøu trong tin häc
ph n m m không c n ph i ch y chu ng trình, th m chí ch a ch ng ơ ư ươ
trình ch y đ c g i là ki m ch ng hình th c) ượ
Các công ngh quan tr ng trong phát tri n ph n m m: công ngh h ng ướ
đ i t ng, công ngh client-server, công ngh WEB, công ngh ph n m m ượ
v i s h tr c a máy tính CASE.
Câu h i và bài t p
1. Anh/Ch đã đang ng d ng Công ngh Thông tin vào nh ng công vi c gì?
2. Hãy nêu các lĩnh v c ng d ng Công ngh Thông tin.
3. Hãy lý gi isao nói Công ngh Thông tin đang làm m t cu c cách m ng
l n trong lĩnh v c giáo d c và đào t o.
4. Hãy nêu 5 lĩnh v c nghiên c u c a Công ngh Thông tin Anh/Ch cho
là quan tr ng nh t. Vì sao?
Bài đ c thêm: Computing Curricula 2001
ACM (Association for Computing Machinery) IEEE (Institut for Electrical and Electronics
Engineers) là nh ng t ch c ngh nghi p r t n i ti ng. Năm 1991, hai t ch c này đã m t ế
khuy n cáo v ch ng trình đào t o tin h c. Sau 10 năm tin h c đã nh ng phát tri n m i đòiế ươ
h i ch ng trình đào t o c n thay đ i. Computing curricula 2001 b n ti p theo c a Computing ươ ế
curricula 1991. So v i Computing curricula 1991, s lĩnh v c chuyên ngành c a Computing
curricula 2001 đã thay đ i t 8 lên t i 14 lĩnh v c. N i dung các lĩnh v c đó ph n nào cho th y
m t s n i dung nghiên c u c a CNTT.
1. DS. Các c u trúc r i r c (Hàm , quan h , t p h p; Logic c s ; K thu t ch ng minh; Đ th ơ
và c u trúc cây)
2. PF. C s l p trình (Gi i thu t và gi i quy t v n đ ; L p trình; C u trúc d li u; Đ quy; L pơ ế
trình có c u trúc; L p trình h ng s ki n; S d ng các giao di n l p trình hi n đ i) ướ
3. AL. Gi i thu t đ ph c t p (Phân tích các gi i thu t c b n; Chi n l c l p trình; Các gi i ơ ế ượ
thu t c b n; Các gi i thu t phân tán; Lý thuy t tính toán; Đ ph c t p P và NP; Lý thuy t ôtômat; ơ ế ế
Phân tích các gi i thu t tiên ti n; Các gi i thu t mã hoá; Các gi i thu t hình h c) ế
4. PL. Ngôn ng l p trình (L ch s ; Máy o; Ch ng trình d ch; Ki u d li u; Mô hình đi u khi n ươ
th c hi n; Qu n b nh , đun hoá t ; Ng nghĩa ch ng trình; L p trình ch c năng; ươ
L p trình h ng đ i t ng; Ngôn ng l p trình song song) ướ ượ
5. AR. Ki n trúc (Ki n trúc các h x s , bi u di n d li u trong máy, h p ng ; T ch c bế ế
nh ; Truy n thông; T ch c tính toán CPU)
6. OS. H đi u hành (Các nguyên lý c a h đi u hành; T ng tranh; Đi u ph i l ch trình cho các ươ
ti n trình; B nh o; Qu n tr thi t b ; An toànb o v ; H th ng qu n file; Các h th i gianế ế
th c)
7. HC. Giao ti p ng i máy (Các nguyên giao ti p ng i máy;Mô hình ng i s d ng; T ngế ườ ế ườ ườ ươ
tác; Thi t k các h qu ntheo ki u window; Các h tr giúp; K thu t đánh giá; Các công vi cế ế
c ng tác v i s tr giúp c a máy tính)
8. GR. Đ ho máy tính, đa ph ng ti n (Các h đ ho ; Các k thu t c b n trong đ ho . ươ ơ
Các hình hình h c; Th hi n tr c quan; Hi n th c o; Trình di n nh máy tính; Các công
ngh đa ph ng ti n; Nén d li u; Các ng d ng đa ph ng ti n; Đa ph ng ti n trong môi ươ ươ ươ
tr ng phân tán)ườ
9. IS. Các h th ng thông minh (Các h thông minh; Các ph ng pháp t i u các ph ng ươ ư ươ
pháp tìm ki m; Bi u di n tri th c l p lu n; H c máy; Tác t ; Nhìn b ng máy tính; X ngônế
ng t nhiên; Nh n d ng; Ng i máy; Các h th ng d a trên tri th c; M ng neural; Gi i thu t di ườ
truy n)
119
Ch¬ng 13 - Mét sè lÜnh vùc nghiªn cøu trong tin häc
10. IM. Qu n tr thông tin (Các h c s d li u; nh d li u mô hình quan h ; Ngôn ng ơ
truy v n; Thi t k các h c s d li u quan h ; X lý các giao d ch; C s d li u phân tán; Thi t ế ế ơ ơ ế
k c s d li u v t lý.ế ơ
11. NC. Tính toán trên m ng (Tính toán t p trung trên m ng; tính toán khách - ch ; Xây d ng ng
d ng WEB; truy n thông n i m ng; Các đ i t ng phân tán; Làm vi c nhóm công ngh ượ
c ng tác; H đi u hành phân tán; Các h phân tán).
12. SE. K ngh ph n m m (Quá trình làm ph n m m và đ đo ph n m m; Đ c t ph n m m và
nhu c u; Thi t k cài đ t; Ki m ch ng h p th c hoá; Công c môi tr ng ph n m m; ế ế ườ
Ph ng pháp lu n và d án ph n m m).ươ
13. CN. Khoa h c tính toán (Gi i tích s ; Các công c tr c quan; C u trúc nh toán khoa h c;
Tính toán song song; M t s lo i ng d ng).
14. SP. nh h ng h i ngh nghi p c a CNTT (L ch s k thu t tính toán; Hoàn c nh ưở
h i c a tính toán b ng máy tính; Ph ng pháp và công c phân tích; Trách nhi m v đ o đ c ươ
và ngh nghi p; R i ro d phòng r i ro; S h u trí tu ; Tính riêng t và quy n t do công ư
dân; Internet và nh h ng c a Internet; T i ác máy tính; Các gi i pháp kính t trong tính toán ưở ế
b ng máy tính; Các v n đ có tính tri t h c liên quan đ n CNTT). ế ế
120