Tài liệu Những nguyên lý sáng tạo trong ứng dụng google maps

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI THU HOẠCH PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC ĐỀ TÀI: NHỮNG NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO TRONG ỨNG DỤNG GOOGLE MAPS Giảng viên hướng dẫn: GS. TSKH. Hoàng Kiếm Học viên thực hiện: Lê Trần Quang MSHV: CH1101032 - Lớp: CH6 TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 04/2012 PHẦN MỞ ĐẦU Trong hơn một thập kỷ qua, công nghệ thông tin và truyền thông đã làm nên những thay đổi kỳ diệu trong cách con người sống, làm việc, tương tác, tiếp thu kiến thức cũng như nghiên cứu khoa học. Việc tiếp nhận kiến thức và nghiên cứu khoa học ngày nay còn có sự tham gia tác động mới rất mạnh mẽ với sự hỗ trợ của các công cụ và dịch vụ trên Internet. Cùng với nghiên cứu khoa học hiện đại, mọi người đang chú ý đến phương pháp nhận thức khoa học, coi đó là nhân tố quan trọng để phát triển khoa học. Trong nội dung bài thu hoạch môn học này, tôi xin trình bày khái quát một ứng dụng nổi tiếng của Google được hàng tỷ người trên thế giới sử dụng hàng ngày, hàng giờ và cảm thấy bất an khi thiếu nó như chính trang tìm kiếm google.com. Đó là ứng dụng Google Maps. Bên cạnh đó, tôi xin được nêu ra và phân tích - theo ý kiến và nhận thức chủ quan của mình những nguyên lý sáng tạo đã được áp dụng một cách tuyệt vời trong ứng dụng trên. Tôi xin chân thành cảm ơn Giáo sư, Tiến sĩ khoa học Hoàng Văn Kiếm, giảng viên môn học “Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học”, đã truyền đạt những kiến thức quý báu về các phương pháp nghiên cứu trong khoa học máy tính cũng như những hướng nghiên cứu chính trên thế giới hiện nay; đã hướng dẫn và chỉ bảo để hoàn thành chuyên đề nghiên cứu rất bổ ích và lý thú này. Nội dung của bài thu hoạch ngoài phần mở đầu và kết luận, có hai chương sau: Chương 1: Giới thiệu ứng dụng Google Maps. Chương 2: Những nguyên lý sáng tạo ứng dụng trong Google Maps. CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ỨNG DỤNG GOOGLE MAPS 1. Giới thiệu về Google và một số ứng dụng quan trọng 1.1. Giới thiệu về Google Khi nói đến Google, David Vise và Mark Malseed – tác giả cuốn “Google – Câu chuyện thần kỳ” – đã viết: “Đó là câu chuyện về sự thành công thật sự kỳ lạ của hai chàng trai trẻ Larry Page và Sergey Brin - những người sáng lập Google. Chỉ với khối óc của mình, trong vỏn vẹn sáu năm họ đã trở thành tỉ phú. Thành công của Google là thành công kỳ diệu của những ý tưởng và sự sáng tạo. “Hãy quan tâm tới điều không thể, hãy thử làm những gì mà hầu hết mọi người chưa nghĩ tới” - phương châm đó của những người sáng lập Google đã đưa ra những định hướng tương lai của Google: góp phần biến đổi thế giới.” Google là một công ty Internet có trụ sở tại Mỹ, được thành lập vào năm 1998. Sản phẩm chính của công ty này là công cụ tìm kiếm Google, được mọi người đánh giá là công cụ tìm kiếm hữu ích và mạnh mẽ nhất trên Internet. Trụ sở của Google tên là “Googleplex” tại Mountain View, California. Giám đốc là Tiến sĩ Eric Schmidt, trước đây là giám đốc công ty Novell. Tên “Google” là một lối chơi chữ của từ googol, bằng 10100. Google chọn tên này để thể hiện sứ mệnh của công ty nhằm sắp xếp số lượng thông tin khổng lồ trên mạng Internet. Googleplex, tên của trụ sở Google, có nghĩa là 10 googol. Đầu năm 2012, Google đứng đầu trong danh sách 100 công ty có môi trường làm việc tốt nhất ở Mỹ do tạp chí Fortune bình chọn với tỷ lệ tăng trưởng việc làm trong năm 2011 là 33%. Đầu tiên (năm 1996), Google là một công trình nghiên cứu của Larry Page và Sergey Brin, hai nghiên cứu sinh tại trường Đại học Stanford. Họ có giả thuyết cho rằng một công cụ tìm kiếm dựa vào phân tích các liên hệ giữa các website sẽ đem lại kết quả tốt hơn cách đang được tiến hành lúc bấy giờ. Đầu tiên nó được gọi là BackRub (Gãi lưng) vì hệ thống này dùng các liên kết đến để ước tính tầm quan trọng của một trang web. Page và Brin tin rằng những trang có nhiều liên kết đến nhất từ các trang khác sẽ là những trang thích hợp nhất. Họ đã quyết định thử nghiệm giả thuyết trong nghiên cứu của họ, tạo nền móng cho công cụ Google hiện đại bây giờ. Tên miền www.google.com được đăng ký vào ngày 15 tháng 9 năm 1997. Họ chính thức thành lập công ty Google, Inc. vào ngày 7 tháng 9 năm 1998 trong một gara tại nhà của Esther Wojcicki (cũng là nhân viên thứ 16 của Google, Phó Chủ tịch cấp cao, phụ trách bộ phận quảng cáo) ở Menlo Park, California. Trong tháng 2 năm 1999, trụ sở dọn đến Palo Alto, là thành phố có nhiều trụ sở công ty công nghệ. Sau khi đổi chỗ hai lần nữa vì công ty phát triển quá nhanh, trụ sở nay được đặt tại Mountain View, California ở 1600 Amphitheater Parkway vào năm 2003. Công cụ tìm kiếm Google được nhiều người ủng hộ và sử dụng vì nó có cách trình bày gọn và đơn giản cũng như đem lại kết quả thích hợp và nâng cao. Trong năm 2000, Google đã bắt đầu bán quảng cáo bằng từ khóa để đem lại kết quả thích hợp hơn cho người dùng. Những quảng cáo này chỉ dùng chữ chứ không dùng hình ảnh để giữ tính chất đơn giản của trang, tránh sự lộn xộn và đồng thời để trang được hiển thị nhanh hơn. Google nhận được bằng sáng chế cho kỹ thuật sắp xếp trang web PageRank ngày 04 tháng 9 năm 2001. Bằng sáng chế này trao quyền cho Đại học Stanford và ghi nhận Larry Page là người sáng chế. Trong tháng 2 năm 2003, Google mua được Pyra Labs - công ty chủ của Blogger - một trong những website xuất bản weblog lớn nhất. Đầu năm 2004, khi đã đạt đỉnh cao, Google đã xử lý trên 80% số lượng tìm kiếm trên Internet thông qua website của họ và các website của khách hàng như Yahoo!, AOL và CNN. Phương châm của Google là "Không làm điều ác" (Don't be evil). Biểu trưng của họ có khi được sửa đổi một cách dí dỏm vào dịp những ngày đặc biệt như ngày lễ hay sinh nhật của một nhân vật quan trọng. Giao diện của Google gồm trên 100 ngôn ngữ, kể cả tiếng Việt và một số ngôn ngữ dí dỏm như tiếng Klingon và tiếng Leet. Vào ngày Cá tháng tư (April Fool's Day), Google thường tung ra nhiều tin hài hước về công ty. Ví dụ như ngày 01 tháng 4 năm nay, Google cho thấy khả năng kỹ thuật bậc cao của mình, khi “phủ sóng” tới máy điện tử băng từ, hay còn gọi là hệ máy NES, thể nghiệm tính năng bản đồ số 8-bit. Nhiều người dùng rất thích tính năng này. Họ cho rằng “Tính năng Street View 8-bit là phát minh lớn nhất trong lịch sử nhân loại”, người khác thì mong rằng nó sẽ là ứng dụng chỉ đường trên Android và chờ đợi ngày Google ra mắt nó. Các chức năng như tìm kiếm địa điểm, tìm kiếm đường đi, Street View đều được giới thiệu trên Google Maps 8-bit. Và dĩ nhiên, các tính năng thú vị này dành riêng cho một ngày đặc biệt trong tháng 4 năm 2012. 1.2. Một số ứng dụng quan trọng Google nổi tiếng bởi dịch vụ tìm kiếm của nó - nhân tố chính dẫn đến thành công của Google. Vào tháng 12 năm 2006, Google là công cụ tìm kiếm được sử dụng nhiều nhất trên mạng chiếm 50,8% thị phần, vượt xa so với Yahoo! (23,6%) và Window Live Search (8,4%). Google liên kết với hàng tỷ trang web, vì thế người sử dụng có thể tìm kiếm thông tin mà họ muốn thông qua các từ khóa và các toán tử. Google cũng tận dụng công nghệ tìm kiếm của mình vào nhiều dịch vụ tìm kiếm khác, bao gồm Image Search (tìm kiếm ảnh), Google News, cộng đồng tương tác Google Groups, Google Maps và các ứng dụng khác. Năm 2004, Google ra mắt dịch vụ email trên nền web, gọi là Gmail. Gmail hỗ trợ công nghệ lọc thư rác và khả năng sử dụng công nghệ tìm kiếm của Google để tìm kiếm thư. Dịch vụ này tạo ra thu nhập bằng cách hiển thị quảng cáo từ dịch vụ AdWords phù hợp với nội dung của email hiển thị trên màn hình. Đầu năm 2006, Google ra mắt dịch vụ Google Video, dịch vụ không chỉ cho phép người dùng tìm kiếm và xem miễn phí các video có sẵn mà còn cho người sử dụng hay các nhà phát hành khả năng phát hành nội dung mà họ muốn, kể cả các chương trình truyền hình trên CBS, NBA và các video ca nhạc. Nhưng đến tháng 8 năm 2007, Google đã đóng cửa trang web này trước sự cạnh tranh của đối thủ Youtube cũng thuộc sở hữu của công ty. Google cũng phát triển một số ứng dụng nhỏ gọn, bao gồm cả Google Earth, một chương trình tương tác sử dụng ảnh vệ tinh. Ngoài ra công ty còn phát triển nhiều gói phần mềm văn phòng trên môi trường web tên là Google Docs nhằm cạnh tranh thị phần với Microsoft Office. Nhiều ứng dụng khác nữa có tại Google Labs, một bộ sưu tập những phần mềm chưa hoàn chỉnh. Chúng đang được thử nghiệm để có thể đưa ra sử dụng trong cộng đồng. Google đẩy mạnh quảng bá sản phẩm của họ bằng nhiều cách khác nhau. Ở London, Google Space được cài đặt tại sân bay Healthrow, ra mắt nhiều sản phẩm mới bao gồm Gmail, Google Earth và Picasa. Ngoài ra, một trang web tương tự cũng được ra mắt cho sinh viên Mỹ dưới cái tên College Life. Vào ngày 2 tháng 9 năm 2008, Google đã thông báo sự xuất hiện của Google Chrome, một trình duyệt mã nguồn mở. Trình duyệt này được giới phân tích đánh giá sẽ là đối thủ cạnh tranh thị phần của Internet Explorer và Firefox. Cũng vào khoảng thời gian này Google Translate đã bổ sung thêm tiếng Việt trong dịch vụ dịch tự động của mình và tích hợp ngay trong công cụ tìm kiếm, giúp người sử dụng nhanh chóng hiểu được cơ bản nội dung trang web trình bày bằng tiếng nước ngoài. Có thể liệt kê một số dịch vụ và ứng dụng chính của Google như sau:  Gmail: Dịch vụ thư điện tử.  Google Reader: Trình đọc tin trực tuyến.  iGoogle: Trang chủ Google cá nhân tùy biến.  Google Docs: Soạn thảo văn bản, bảng tính và trình chiếu trực tuyến.  Google Buzz: Mạng xã hội  Google Code: Phát triển mã nguồn và lưu trữ các dự án mã nguồn mở.  Google Calendar: Ứng dụng lịch trực tuyến.  YouTube: Đăng tải video và ứng dụng xã hội với video.  Google Alerts: Nhận tin tức và kết quả tìm kiếm qua thư điện tử.  Google Blog Search: Tìm kiếm trên các blog.  Google Directory: Thư mục lấy từ Open Directory Project.  Google Products: Tìm hàng hóa để mua.  Google Groups: Diễn đàn.  Google Images Search: Tìm kiếm hình ảnh.  Google Labs: Thử nghiệm các ứng dụng và công cụ mới.  Google Maps: Bản đồ, chỉ hướng, hình ảnh từ vệ tinh toàn thế giới. Dịch vụ này cho phép tạo bản đồ cá nhân và yêu cầu có một tài khoản Google.  Google Mobile: Sử dụng Google trên điện thoại di động.  Google News: Tin tức.  Google Scholar: Tìm kiếm kho học liệu.  Google Apps: Kho ứng dụng dành cho doanh nghiệp.  Google Sites: Ứng dụng làm trang web miễn phí.  Google+: Mạng xã hội.  Blogger: Dịch vụ blog miễn phí của Google.  Webmaster Tools: Công cụ quản lý trang web trên máy chủ tìm kiếm.  Google Adwords: Chương trình quảng cáo dành cho các doanh nghiệp muốn quảng cáo trên Google và các trang đối tác.  Google Adsense: Dịch vụ dành cho đối tác muốn đưa quảng cáo Google lên trang web của mình.  Google Chrome: Trình duyệt web. 2. Ứng dụng Google Maps và lịch sử phát triển 2.1. Google Maps Google Maps (trước đây là Google Local) là một công nghệ và dịch vụ ứng dụng bản đồ trên web được phát triển bởi Google, cung cấp nhiều dịch vụ dựa trên bản đồ, bao gồm cả trang web Google Maps (maps.google.com), Google Ride Finder, Google Transit và bản đồ nhúng của bên thứ ba thông qua Google Maps API1. Nó cung cấp bản đồ đường phố, các tuyến đường phục vụ du lịch như đi bộ, xe hơi, xe đạp, giao thông công cộng hoặc các địa điểm kinh doanh cho nhiều quốc gia trên khắp thế giới. Hình ảnh vệ tinh của Google Maps không được cập nhật theo thời gian thực, tần suất cập nhật là khoảng vài tháng. Hệ quy chiếu trong Google Maps sử dụng một biến thể của phép chiếu Mercator2, vì vậy nó không thể hiển thị các khu vực xung quanh hai cực Trái đất. Một sản phẩm liên quan là Google Earth, một chương trình độc lập cung cấp tính năng xem toàn cầu, hiển thị cả các vùng cực. 1 Giao diện lập trình ứng dụng (API) là một giao diện mà một hệ thống máy tính hay ứng dụng cung cấp cho phép các yêu cầu dịch vụ có thể được tạo ra từ các chương trình máy tính khác, và/hoặc cho phép dữ liệu có thể được trao đổi qua lại giữa chúng. Một API có thể bao gồm các khai báo chi tiết hàm, cấu trúc dữ liệu, các lớp đối tượng và các biến. Google Maps cung cấp rất nhiều API cho phép người dùng nhúng các chức năng mạnh mẽ và hữu ích của Google Maps vào trang web và các ứng dụng, đáp ứng mọi mục đích xử lý bản đồ của người dùng. 2 Phép chiếu Mercator là một phép chiếu bản đồ hình trụ được trình bày bởi nhà địa lý học Flemish và nhà thiết kế bản đồ hàng hải Gerardus Mercator vào năm 1569. Nó trở thành tiêu chuẩn cho phép chiếu bản đồ dùng trong hàng hải và hàng không. Hình 1. Ảnh chụp màn hình của Google Maps hiển thị các quốc gia 2.2. Lịch sử phát triển của Google Maps Google Maps ban đầu là chương trình viết bằng ngôn ngữ C++ được thiết kế bởi hai anh em người Đan Mạch là Lars và Jens Rasmussen tại một công ty có trụ sở ở Sydney, Australia tên là Where 2 Technologies. Phiên bản đầu tiên được thiết kế để người sử dụng tải về một cách riêng rẽ nhưng sau đó công ty thiết kế lại thành một sản phẩm hoàn toàn dựa trên web do Google quản lý và thay đổi phương pháp phân phối. Tháng 10 năm 2004, công ty được Google mua lại và chuyển thành các trang web ứng dụng Google Maps. Ứng dụng này lần đầu tiên được công bố trên Blog của Google vào ngày 08 tháng 02 năm 2005. Ban đầu, nó chỉ hỗ trợ người sử dụng trình duyệt Internet Explorer và Mozilla, sau đó bổ sung cho Opera và Safari vào ngày 25 tháng 02 năm 2005, nhưng hiện nay Opera không còn được hỗ trợ nữa. Phiên bản beta này kéo dài sáu tháng trước khi trở thành một phần của Google Local vào ngày 06 tháng 10 năm 2005. Trong tháng 4 năm 2005, Google đã tạo ra Google Ride Finder bằng cách sử dụng Google Maps. Tháng 6, Google phát hành Google Maps API. Trong tháng 7, Google bắt đầu các dịch vụ Google Maps và Google Local cho Nhật Bản, bao gồm cả bản đồ đường phố. Ngày 22 tháng 7, Google phát hành phiên bản "Hybrid View". Cùng với sự thay đổi này, các dữ liệu hình ảnh vệ tinh đã được chuyển đổi từ hệ quy chiếu Plate Carrée sang Mercator3, có tác dụng làm bớt đi hình ảnh bị méo ở các vĩ độ nơi có khí hậu ôn đới. Cũng trong tháng 7, trong lễ kỷ niệm 36 năm ngày phi thuyền Apollo hạ cánh xuống Mặt trăng, Google Moon được phát hành. Trong tháng 9, từ hậu quả của cơn bão Katrina, Google Maps cập nhật nhanh chóng các hình ảnh vệ tinh của bang New Orleans cho phép người dùng xem mức độ lũ lụt ở các nơi bị ảnh hưởng. Từ tháng 01 năm 2006, Google Maps cung cấp bản đồ đường phố cho Mỹ, Puerto Rico, Canada, Vương quốc Anh, Nhật Bản và một số thành phố ở Cộng hòa Ireland. Khu vực xung quanh thành phố Turin, Ý cũng được bổ sung trong thời gian Thế vận hội mùa Đông năm 2006. Ngày 23 tháng 01, Google Maps được nâng cấp để sử dụng cùng một cơ sở dữ liệu hình ảnh vệ tinh với Google Earth. Ngày 12 tháng 3, Google Mars được phát hành với tính năng kéo thả bản đồ và hình ảnh vệ tinh của sao Hỏa. Trong tháng 4, Google Local được sát nhập 3 Hệ quy chiếu trong Google Maps: Phép chiếu trong Google Maps được dựa trên một biến thể gần với phép chiếu Mercator. Do Trái đất hơi dẹt ở 2 cực, nên phép chiếu này cần có một số thay đổi để phù hợp. Google Maps sử dụng các công thức của phép chiếu Mercator hình cầu, nhưng các tọa độ sử dụng trên Google Maps là tọa độ GPS dựa trên chuẩn 84 WGS datum. Sự khác biệt giữa một hình cầu và một ellipsoid làm kết quả phép chiếu không được chính xác tuyệt đối. Có một sự chênh lệch rất nhỏ. Tuy khoản chênh lệch này có thể bỏ qua ở quy mô toàn cầu nhưng cũng làm cho các bản đồ địa phương (ở tỷ lệ nhỏ hơn) chệch đi một chút so với bản đồ Mercator ở quy mô tương tự. Giả sử rằng và là các thành phần của các tọa độ địa phương (theo hệ quy chiếu từng quốc gia), chiều rộng và chiều dài của chúng chiếu trên bản đồ được Google mô tả như sau: Với là vĩ độ trắc địa, là độ lệch tâm thứ nhất, Google Maps sử dụng công thức: là bán kính trục lớn, và là tỷ lệ của bản đồ. Vì Mercator chiếu 2 cực Trái đất ở vô cực, do đó Google Maps không thể hiển thị hai cực Trái đất. Nó chỉ bao phủ đến vĩ độ 85° bắc và nam. Với một ứng dụng như Google Maps thì điều này không được xem là một giới hạn bởi vì không có đường giao thông nào ở những vĩ độ đó. vào các trang web chính của Google Maps. Ngày 03 tháng 4, phiên bản thứ 2 của Google Maps API đã được phát hành. Ngày 11 tháng 6, Google đã bổ sung thêm khả năng mã hóa địa lý cho API, đáp ứng hầu hết các tính năng theo yêu cầu của các nhà phát triển. Ngày 14 tháng 6, “Google Maps for Enterprise” chính thức ra mắt, là một dịch vụ thương mại, có tính năng mạng nội bộ và không có quảng cáo. Ngày 19 tháng 12, Google có thêm tính năng cho phép đánh dấu nhiều điểm đến trên lộ trình lái xe của người dùng. Bắt đầu từ tháng 2 năm 2007, các tòa nhà và trạm xe điện ngầm được hiển thị trong Google Maps cho các thành phố New York, Washington DC, London, San Francisco và một số khác thành phố. Ngày 28 tháng 2, Google Traffic Info chính thức được tung ra, nó thông báo tự động theo thời gian thực tình trạng giao thông của 30 thành phố lớn ở Mỹ. Ngày 18 tháng 5, Google thêm khả năng tìm kiếm khu vực. Ngày 29 tháng 5, phần hỗ trợ hướng dẫn lái xe đã được thêm vào Google Maps API. Ngày 29 tháng 5, Street View đã được bổ sung, đưa ra một cách xem toàn cảnh 360 độ các đường phố tại một số thành phố lớn ở Mỹ. Đây được xem là một tính năng bổ sung quan trọng và mang tính đột phá. Ngày 28 tháng 6, hỗ trợ hướng dẫn lái xe có thể kéo thả được giới thiệu. Ngày 21 tháng 8, Google công bố một cách đơn giản để nhúng Google Maps vào các trang web khác. Ngày 13 tháng 9, 54 quốc gia và vùng lãnh thổ ở Mỹ Latinh và châu Á đã được thêm vào Google Maps. Ngày 03 tháng 10, Google Transit đã được tích hợp vào Google Maps làm cho các tuyến giao thông công cộng có thể xem được dễ dàng trên Google Maps. Ngày 27 tháng 10, Google Maps bắt đầu lập bản đồ geoweb4 và hiển thị kết quả trong Google Maps. Ngày 27 tháng 11, kiểu xem "Terrain" hiển thị các tính năng địa hình cơ bản đã được bổ sung. Nút xem "Hybrid" đã được gỡ bỏ và thay thế bằng một checkbox "Show labels" dưới nút "Satellite" để chuyển đổi giữa cách xem "Hybrid" và "Satellite". 4 Geospatial Web hoặc Geoweb là một thuật ngữ tương đối mới, ngụ ý sự kết hợp giữa thông tin địa lý (dựa trên địa điểm) với các thông tin thuộc tính hiện có trên Internet. Điều này có thể tạo ra một môi trường tìm kiếm mới dựa trên vị trí thay vì trên từ khóa. Khái niệm Geospatial Web được giới thiệu bởi Tiến sĩ Charles Herring thuộc Phòng nghiên cứu xây dựng công trình quân đội Mỹ vào năm 1994. Tiến sĩ Herring đề xuất rằng vấn đề xác định vị trí vật lý thông qua một máy tính hoặc mạng cơ sở hạ tầng theo thời gian thực và độ chính xác thích hợp, yêu cầu một tham chiếu không gian mạng hoặc một chỉ số kết hợp cả địa chỉ Internet và địa chỉ không gian. Như vậy, Geoweb sẽ được đặc trưng bởi sự tự đồng bộ của địa chỉ mạng, thời gian và vị trí. Geoweb sẽ cho phép vị trí được sử dụng để tự tổ chức và tham chiếu đến tất cả các dữ liệu không gian có sẵn thông qua Internet. Ngày 18 tháng 3 năm 2008, Google Maps cho phép người sử dụng chỉnh sửa danh sách doanh nghiệp và thêm địa điểm mới. Trong tháng 5, Google đã bổ sung một số chức năng cho phép truy cập hình ảnh địa lý liên quan đến Panoramio và bài viết trên Wikipedia. Ngày 15 tháng 5, Google Maps đã được chuyển sang Flash và ActionScript 3 như là một nền tảng cho các ứng dụng Internet phong phú hơn. Ngày 04 tháng 8, Street View được đưa ra tại Nhật Bản và Australia. Ngày 05 tháng 8, giao diện người dùng được thiết kế lại. Ngày 29 tháng 8, Google đã ký một thỏa thuận để GeoEye cung cấp hình ảnh vệ tinh và giới thiệu các công cụ Map Maker cho phép người dùng cải thiện các dữ liệu bản đồ. Ngày 23 tháng 11, tính năng “Maps API for Flash” được bổ sung. Ngày 25 tháng 11, Street View có giao diện mới. Tháng 5 năm 2009, Google Maps đã có logo mới cho riêng mình. Đầu tháng 10, Google thay thế Tele Atlas - nhà cung cấp chính dữ liệu không gian địa lý tại Mỹ - và sử dụng dữ liệu của chính Google. Trong tháng 10, một số cập nhật quan trọng về hiển thị bản đồ được thực hiện. Ngày 11 tháng 2 năm 2010, Google Maps Labs đã được bổ sung. Ngày 11 tháng 3, Street View ra mắt tại Anh, Hong Kong, Macau và nhiều địa điểm ở Nhật Bản. Ngày 25 tháng 5, giao thông công cộng ở Đan Mạch được bổ sung bằng cách tích hợp với trang rejseplanen.dk. Ngày 19 tháng 4 năm 2011, Map Maker đã được thêm vào Google Maps tại Mỹ, cho phép người xem chỉnh sửa và thêm các thay đổi đối với Google Maps. Điều này cho thấy Open Street Maps được cập nhật rất thành công. Về cơ bản, các bản đồ địa phương trên Google Maps có thể được cập nhật tức thời và giá rẻ hơn rất nhiều so với việc chờ đợi các bản cập nhật hàng tháng từ các công ty dữ liệu bản đồ kỹ thuật số. Google thực hiện được việc tiết kiệm chi phí này là bởi vì họ có nguồn nhân công giá rẻ ở Ấn Độ để kiểm tra dữ liệu được cập nhật, và thứ hai, họ chỉ trả một chi phí rất nhỏ cho người dùng thực hiện việc chỉnh sửa và cuối cùng là các dữ liệu này có bản quyền và thuộc sở hữu của Google một khi đã được kiểm tra và bổ sung vào cơ sở dữ liệu GIS (Geographic Information System) của họ. CHƯƠNG 2 NHỮNG NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO ỨNG DỤNG TRONG GOOGLE MAPS 1. Sơ lược về phương pháp luận sáng tạo Phương pháp luận sáng tạo (Creativity methodologies) là một ngành nghiên cứu về quá trình sáng tạo của con người. Hiện nay có nhiều phương pháp thông dụng như: trí tuệ tập thể (Brainstorming), Synetics… tuy nhiên TRIZ vẫn được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành khác nhau. TRIZ là từ viết tắt của Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch (tiếng Nga). Tên tiếng Anh của TRIZ là Theory of Inventive Problem Solving. TRIZ được xây dựng đầu tiên bởi Genrich Altshuller và được xây dựng dần dần những năm sau đó tại Liên Xô cho đến năm 1991, rồi lan sang các nước Âu, Mỹ, Nhật những năm gần đây. TRIZ về thực chất là tổng kết ngắn gọn các nguyên lý đằng sau một số lượng khổng lồ các sáng chế. Mục tiêu chính của TRIZ là tìm ra những quy luật chung nhất nhằm giải quyết các bài toán sáng chế, giúp những người đi sau có thể áp dụng để phát minh ra những sản phẩm mới. Tuy nhiên, cho đến hiện nay, TRIZ mới chủ yếu áp dụng tốt cho các bài toán trong các ngành kỹ nghệ truyền thống và chưa được chưa áp dụng nhiều cho các ngành mới như Công nghệ thông tin. Nguyên lý sáng tạo (Inventive principle) thực chất là các cách giải quyết mâu thuẫn kỹ thuật (technical contradiction). Mâu thuẫn kỹ thuật xảy ra khi ta muốn cải thiện một khía cạnh này, nhưng việc đó lại làm cho khía cạnh kia kém đi. Chẳng hạn, nếu ta gắn thêm động cơ vào xe ô tô để tăng công suất thì kích thước chiếc xe trở lên cồng kềnh và nặng hơn. Về mặt kích thước và độ tiện dụng như thế đã bị giảm đi. Trong khi đó khối lượng lớn lại làm tăng tải của chiếc xe và làm giảm tốc độ thiết kế. Một ví dụ quen thuộc khác là chúng ta đều muốn vừa học tốt, lại vừa được giải trí nhiều. Tuy nhiên nếu ta dành thêm nhiều thời gian vào việc học thì thời gian giải trí sẽ tự nhiên ít đi và ngược lại. Sử dụng nguyên lý sáng tạo là các phương án giúp ta tránh được các nghịch lý đó, giúp ta có thể cải thiện đồng thời cả hai khía cạnh có tính chất trái ngược nhau. Chẳng hạn, nguyên lý tròn hóa gợi ý ta có thể chuyển chuyển động tịnh tiến của pit-tông sang chuyển động quay của rô-to. Như vậy, có một giải pháp kỹ thuật tránh được kích thước cồng kềnh và tăng công suất là sử dụng động cơ phản lực, thay vì động cơ đốt trong truyền thống. Giải pháp này tuy phức tạp về mặt kỹ thuật chế tạo, nhưng về nguyên tắc loại bỏ được các thì lãng phí, không sinh công trong động cơ đốt trong. Giải pháp cũng đồng thời loại bỏ cần trục chuyển từ chuyển động tịnh tiến sang chuyển động tròn. Khi các lãng phí này được loại bỏ thì đồng thời công suất được tăng lên và kích thước, khối lượng cũng giảm đi. Altshuller đã tổng kết được 40 nguyên lý sáng tạo cơ bản như sau: 1. Nguyên lý phân nhỏ a. Chia đối tượng thành những phần độc lập. b. Tạo một đối tượng lắp ghép. c. Tăng mức độ phân chia của đối tượng. 2. Nguyên lý tách riêng a. Trích bỏ hoặc tách khỏi các thành phần hoặc tính chất gây nhiễu ra khỏi đối tượng hoặc b. Chỉ trích các thành phần hoặc tính chất cần thiết. 3. Nguyên lý phẩm chất cục bộ a. Chuyển cấu trúc (của đối tượng hoặc môi trường) từ đồng nhất sang không đồng nhất (để khai thác tối đa hiệu suất từng phần tử). b. Làm cho những bộ phận khác nhau thực hiện những chức năng khác nhau. c. Đặt mỗi bộ phận của đối tượng dưới các điều kiện thích hợp cho các hoạt động của đối tượng. 4. Nguyên lý phản đối xứng a. Thay một hình đối xứng thành một hình không đối xứng. b. Nếu đối tượng đã bất đối xứng rồi thì tăng độ bất đối xứng. 5. Nguyên lý kết hợp a. Kết hợp về không gian những đối tượng đồng nhất hoặc những đối tượng có những thao tác kề nhau. b. Kết hợp về thời gian những thao tác đồng nhất hoặc kề nhau. 6. Nguyên lý vạn năng Cho một đối tượng hoạt động đa chức năng do đó có thể loại bỏ một số đối tượng khác. 7. Nguyên lý chứa trong a. Để một đối tượng trong lòng một đối tượng khác, đối tượng khác này lại để trong lòng một đối tượng thứ ba. b. Đưa một đối tượng qua một khoảng trống của một đối tượng khác. 8. Nguyên lý phản trọng lượng a. Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng cách nối với một đối tượng khác có sức đẩy. b. Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng cách tương tác với môi trường có sức đẩy khí hoặc thủy động lực. 9. Nguyên lý gây ứng suất sơ bộ a. Thực hiện phản hoạt động trước tiên. b. Nếu vật thể chịu áp lực thì cung cấp một phản áp lực trước đó. 10. Nguyên lý thực hiện sơ bộ a. Thực hiện tất cả hoặc một phần các thao tác cần thiết trước khi thực hiện. b. Sắp xếp các đối tượng sao cho chúng có thể đi vào hoạt động trong một khoảng thời gian hợp lý và từ một vị trí thích hợp. 11. Nguyên lý dự phòng Dự trù cho tính không tin cậy của đối tượng bằng biện pháp phòng chống. 12. Nguyên lý đẳng thế Thay đổi điều kiện làm việc sao cho không phải nâng lên hoặc hạ xuống. 13. Nguyên lý đảo ngược a. Thay cho một hành động được chỉ định trước, áp dụng một hành động ngược lại. b. Làm cho phần chuyển động của đối tượng hoặc môi trường bên ngoài của đối tượng thành bất động và những phần bất động thành chuyển động. c. Lật úp đối tượng. 14. Nguyên lý cầu (tròn) hóa a. Thay những đối tượng thẳng hoặc bề mặt bằng phẳng thành những mặt cong; thay thể hình lập phương thành hình cầu. b. Sử dụng con lăn, vật hình xoắn ốc. c. Thay thế chuyển động thẳng bằng chuyển động quay; tận dụng lực ly tâm. 15. Nguyên lý năng động a. Làm cho đối tượng hay môi trường của nó tự động điều chỉnh tới chế độ tối ưu tại mỗi trạng thái hoạt động. b. Chia vật thể thành những phần nhỏ mà có thể thay đổi vị trí tương đối với nhau. c. Nếu vật thể bất động thì làm cho nó chuyển động và có thể trao đổi được. 16. Nguyên lý tác động bộ phận và dư thừa Nếu không có thể đạt 100% hiệu quả mong muốn thì cố đạt đến cái đơn giản nhất. 17. Nguyên lý chuyển sang chiều khác a. Loại bỏ các bài toán bằng cách dịch chuyển một đối tượng trong một chuyển động hai chiều (tức là dọc theo mặt phẳng). b. Sắp xếp các đối tượng trên nhiều lớp thay cho một lớp. c. Làm nghiêng đối tượng hoặc quay nó lên cạnh của nó. 18. Sự dao động cơ học a. Đặt đối tượng vào thế rung động. b. Nếu đã rung động rồi thì tăng tần số, thậm chí đến tận tần số sóng siêu âm. c. Sử dụng tần số cộng hưởng. d. Thay áp rung cho rung cơ học. e. Dùng rung động siêu âm với từ trường. 19. Nguyên lý tác động theo chu kỳ a. Thay một hành động liên tục thành một hành động tuần hoàn (xung). b. Nếu một hành động đã tuần hoàn rồi thì thay đổi tần số. c. Sử dụng xung giữa các xung lực để cung cấp hành động bổ sung. 20. Nguyên lý tác động liên tục hữu hiệu a. Thực hiện một hành động liên tục (không nghỉ) trong đó tất cả các phần của đối tượng hoạt động hết công suất. b. Loại bỏ các hành động không hiệu quả và trung gian. 21. Nguyên lý vượt nhanh Thực hành các thao tác có hại hoặc mạo hiểm với tốc độ thật nhanh. 22. Nguyên lý chuyển bại thành thắng a. Sử dụng những yếu tố có hại hoặc các tác động môi trường để thu những hiệu quả tích cực. b. Loại bỏ những yếu tố có hại bằng việc kết hợp nó với một yếu tố có hại khác. c. Tăng tác động có hại đến khi nó tự triệt tiêu tính có hại của nó. 23. Nguyên lý quan hệ phản hồi a. Sử dụng thông tin phản hồi. b. Nếu đã có thông tin phản hồi thì đảo ngược nó. 24. Nguyên lý sử dụng trung gian a. Dùng một vật thể trung gian để truyền hay thực hiện một hành động. b. Tạm thời nối một vật thể với một vật thể khác mà nó dễ dàng được tháo bỏ đi. 25. Nguyên lý tự phục vụ a. Làm cho vật thể tự phục vụ và thực hiện những thao tác bổ sung, sửa chữa b. Tận dụng vật liệu và năng lượng bỏ đi. 26. Nguyên lý sao chép (copy) a. Dùng một bản sao đơn giản và rẻ tiền thay cho một vật thể phức tạp, đắt tiền, dễ vỡ hay bất tiện. b. Thay thế một vật thể bằng bản sao hoặc hình ảnh của nó, có thể dùng thước để tăng hoặc giảm kích thước. c. Nếu các bản sao quang học đã được dùng, thay chúng bằng những bản sao hồng ngoại hoặc tử ngoại. 27. Nguyên lý rẻ thay cho đắt Thay một vật thể đắt tiền bằng nhiều những vật thể rẻ tiền có ít ưu điểm hơn (ví dụ tuổi thọ kém đi). 28. Nguyên lý thay thế sơ đồ cơ học a. Thay thế hệ cơ học bằng hệ quang, âm hoặc khứu giác (mùi). b. Dùng điện, từ, điện từ trường để tương tác với vật thể. c. Thay thế các trường: - Trường tĩnh bằng các trường động. - Trường cố định bằng trường thay đổi theo thời gian. - Trường ngẫu nhiên bằng trường cấu trúc. - Dùng một trường kết hợp với các hạt sắt từ. 29. Nguyên lý sử dụng các kết cấu thủy và khí Thay thế các phần cứng rắn của đối tượng bằng khí hoặc chất lỏng. Các phần này có thể dùng không khí hoặc nước để phồng lên hoặc dùng đệm hơi hay đệm thủy tĩnh. 30. Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng a. Thay cấu trúc truyền thống bằng cấu trúc làm từ màng linh động hoặc màng mỏng. b. Cô lập đối tượng ra khỏi môi trường xung quanh bằng cách sử dụng màng linh động hoặc màng mỏng. 31. Sử dụng vật liệu nhiều lỗ a. Dùng vật thể xốp hoặc các yếu tố xốp (chèn, phủ, …). b. Nếu một vật thể đã xốp thì làm đầy các lỗ chân lông trước bằng một vài chất liệu. 32. Nguyên lý đổi màu a. Đổi màu của đối tượng hoặc những thứ quanh nó. b. Đổi độ trong suốt của đối tượng hoặc quá trình mà khó có quan sát. c. Dùng bổ sung màu để quan sát các đối tượng hoặc quá trình khó quan sát. d. Nếu đã dùng bổ sung màu thì dùng các yếu tố khác để theo dõi. 33. Nguyên lý đồng nhất Làm các vật thể tương tác với vật thể đầu tiên bằng cùng loại vật liệu hoặc vật liệu rất gần với vật thể đầu tiên đó. 34. Nguyên lý loại bỏ và tái sinh từng phần a. Một yếu tố của đối tượng sau khi hoàn thành chức năng hoặc trở nên vô dụng thì hãy loại bỏ hoặc thay đổi nó (vứt bỏ, phân hủy, làm bay hơi, …). b. Loại bỏ ngay lập tức những phần của đối tượng không còn tác dụng. 35. Đổi các thông số hóa lý của đối tượng Thay đổi trạng thái kết tập, phân bố mật độ, độ linh động, nhiệt độ của đối tượng. 36. Sử dụng chuyển pha Ứng dụng các hiệu ứng trong quá trình chuyển pha của vật liệu. Ví dụ trong khi thay đổi thể tích, bậc tự do hay hấp thụ nhiệt. 37. Sử dụng nở nhiệt a. Dùng vật liệu có thể co giãn theo nhiệt độ. b. Sử dụng các vật liệu khác nhau với các hệ số giãn nở nhiệt khác nhau. 38. Sử dụng các chất oxy hóa a. Thay không khí thường bằng môi trường nhiều không khí. b. Thay môi trường giàu không khí bằng ôxy. c. Xử lí vật thể trong môi trường giàu không khí hoặc ôxy bằng phóng xạ ion hóa. d. Sử dụng ôxy ion hóa. 39. Sử dụng môi trường trơ a. Thay môi trường thường bằng môi trường khí trơ. b. Thực hiện quá trình trong chân không. 40. Sử dụng vật liệu tổng hợp (composit) Thay vật liệu đồng nhất bằng vật liệu composite. 2. Một số công nghệ và kỹ thuật trong Google Maps Giống như nhiều ứng dụng web khác của Google, Google Maps sử dụng JavaScript mở rộng. Khi người dùng kéo thả trên bản đồ, các lưới vuông (tiles) được tải về từ máy chủ và chèn vào trang web. Hoặc khi người dùng tìm kiếm một địa điểm, kết quả tải về được chèn vào các bảng bên cạnh bản đồ - quá trình tải được thực hiện dưới chế độ chạy nền – và toàn bộ trang web không được nạp lại. Một IFrame ẩn được sử dụng để lưu giữ lịch sử trên trình duyệt. Trang web này sử dụng JSON5 để truyền dữ liệu thay vì XML để tăng hiệu suất xử lý. Những kỹ thuật này đều dựa trên kỹ thuật AJAX. Thử duyệt Google Maps và chắc chắn chúng ta sẽ không khỏi bất ngờ trước những gì mà JSON có thể làm được: phóng to, thu nhỏ, di chuyển quanh bản đồ trong Google Maps - gần như không phải đợi chút xíu nào, hình ảnh cứ xuất hiện thành chuỗi liên tục như đang xem bản đồ trên máy trạm. Đến đây chúng ta sẽ tự hỏi làm thế nào mà Google lại có cách đưa lên và tải xuống dữ liệu GIS trên web nhanh như vậy? Hãy thử tưởng tượng một ảnh vệ tinh nếu mở bằng ArcGIS hay một phần mềm GIS Desktop nào đó và rồi nhấn nút “Zoom in” chắc hẳn ta sẽ không có thời gian ngồi chờ, có khi là sẽ “out of memories” cũng nên. Đầu tiên ta không thể vẽ ra (render) một ảnh từ dữ liệu và đưa trực tiếp lên web. Công việc này tốn một khoảng thời gian không nhỏ. Vả lại mỗi lần Zoom hay Pan thì phải tạo ra một ảnh mới. Cách này không khả thi nếu phải truyền dữ liệu trên môi trường Internet vì mất nhiều thời gian (quá chậm). Vậy muốn nhanh thì phải làm như thế nào? Chắc chắn là phải tạo ra ảnh trước đó và khi zoom, pan thì chỉ việc đưa ảnh ra thôi. Thế thì tạo bao nhiêu ảnh cho đủ? Cách nghĩ đơn giản là tạo ra tấm ảnh khổng lồ và chỉ việc zoom và pan nó. Làm sao để tạo ra được những tấm ảnh khổng lồ như vậy? Có phần mềm GIS nào làm được không? Ta thử coding để tạo ra một bitmap với kích thước 13.800x13.800 pixel là đủ biết thế nào. Thêm vào đó giả sử nếu ta tạo ra được những tấm ảnh khổng lồ thì liệu website có load liên tục được không? Câu trả lời là tốc độ load rất chậm và tốn rất nhiều tài nguyên máy tính. Và đây là cách nghĩ của những người vĩ đại: Google Maps cắt nhỏ ảnh ra rồi ráp nó lại theo đúng thứ tự! Đầu tiên ta cắt bản đồ theo từng độ phóng to, thu nhỏ (độ zoom) khác nhau. Mỗi mức độ như vậy sẽ cắt ảnh ra thành những tấm có 5 JSON (JavaScript Object Notation) là một tiêu chuẩn mở dựa trên văn bản, được thiết kế để trao đổi dữ liệu. Nó có nguồn gốc từ ngôn ngữ kịch bản JavaScript đại diện cho cấu trúc dữ liệu đơn giản và các mảng kết hợp, được gọi là các đối tượng. Mặc dù có mối quan hệ với JavaScript nhưng nó là ngôn ngữ độc lập, với trình phân tích cú pháp có sẵn cho nhiều ngôn ngữ. kích thước 256x256 pixel (tile). Như vậy ở mỗi độ zoom khác nhau số lượng ảnh sẽ khác nhau. Và để đơn giản ta chọn tỉ lệ zoom lớn bằng 2 lần tỉ lệ zoom nhỏ hơn. Ví dụ, khi bản đồ ở kích thước 1:50.000 thì khi zoom in (phóng to hơn một mức) tỉ lệ sẽ là 1:25.000. Hình 2. Google Maps Zoom level 0 Giả sử tấm ảnh toàn thế giới có kích thước 256x256 pixel (tức là ta có 1 tấm ảnh kích thước 256x256 pixel chứa hình ảnh bản đồ toàn thế giới). Vậy khi zoom in (phóng to lên một mức nữa) thì ảnh sẽ to gấp đôi (tức là kích thước 512x512 pixel).