Як думають одні з головних будівельників сучасного світу? Коротко про основи системного мислення і способи знаходити оптимальні рішення для реальних життєвих проблем.
Ми захоплюємося досягненнями науки, але легко забуваємо про тих, хто безпосередньо змінює наші життя - винахідників та інженерів. Мистецтво інженера полягає в тому, щоб бути непомітним: зазвичай ми згадуємо про нього тільки коли щось зламалося або пішло не так.
Саме люди з інженерним мисленням проектують нашу сьогоднішню повсякденність. Все технологічне оточення - від транспортних систем до медичного обладнання та інтернет-сервісів - створено завдяки застосуванню методів інженерного мислення.
Якщо для Галілея або Ньютона балістика була «математичним спортзалом», в якому можна було відточувати способи опису дійсності, то для інженерів математика має значення лише як спосіб відповісти на цілком практичні запитання: як позбутися дорожніх заторів? Як відстежувати рух поїздів? Як прискорити доставку пошти, не підвищуючи витрати на її обслуговування?
Нові винаходи дуже часто виявляються марними, тому ми майже нічого про них не знаємо.
В основі прикладного складу розуму лежить те, що я називаю модульним системним мисленням. Це не якийсь надталант, а поєднання методів і принципів. Мислення на рівні систем - не просто систематичний підхід; тут більше значення має розуміння того, що в життєвих перипетіях немає нічого постійного і все взаємопов'язане. Відносини між модулями будь-якої системи породжують ціле, яке неможливо зрозуміти шляхом аналізу його складових частин.
Наприклад, один з певних методів модульного системного мислення включає функціональне поєднання (поділ великої системи на додатки) і (зведення цих додатків воєдино). При цьому головне завдання - визначити сильні і слабкі ланки (як ці модулі працюють, не працюють або могли б працювати) і застосувати ці знання для досягнення корисних результатів.
Це може бути цікаво:
Чому курси програмування можуть навчити звичайну школу?
Пов'язана з цим концепція проектування, що використовується особливо інженерами-програмістами, - це. Кожна наступна зміна, що вноситься ними в продукт або послугу, неминуче сприяє поліпшенню результату або розробці альтернативних рішень.
Тут застосовується стратегія проектування «зверху вниз» (її ще можна назвати «розділяй і володарюй»), при якій кожна підзавдання виконується окремо в ході просування до кінцевої мети. Протилежний підхід - проектування «знизу вгору», коли складові знову збираються разом.
Рут Девід, експерт з національної безпеки і колишній заступник директора з питань науки і технологій в ЦРУ, формулює це питання так:
Інженерія - синонім не тільки системного мислення, а й побудови систем. Це вміння всебічно аналізувати проблему. Потрібно не тільки розбиратися в елементах і їх взаємозалежності, але і повною мірою розуміти їх сукупність і її сенс.
Це одна з причин, чому інженерне мислення виявляється корисним у багатьох сферах життя суспільства і ефективно як для окремих людей, так і для груп. Модульне системне мислення варіюється залежно від обставин, оскільки не існує одного загальновизнаного «інженерного методу».
Проектування і зведення хмарочоса Бурдж-Халіфа в Дубаї відрізняється від написання коду для Microsoft Office Suite.
Прояви інженерії досить різноманітні - від випробувань м'ячів в аеродинамічній трубі для чемпіонату світу з футболу до створення ракети, здатної збити іншу ракету в польоті. Методи можуть різнитися навіть у межах однієї галузі. Проектування такого виробу, як турбовентиляторний двигун, відрізняється від складання такої мегасистеми, як повітряне судно, і, продовжуючи цю думку, - від формування системи систем, наприклад мережі повітряних шляхів сполучення. Навколишня нас дійсність змінюється, а з нею - і характер інженерії.
Але інженерія до того ж - ще й надійний двигун економічного зростання. Наприклад, у США, за недавніми оцінками, інженери становлять менше 4% від загальної чисельності населення, але при цьому допомагають створювати робочі місця для інших. Слід визнати, що деякі технічні новинки взагалі відібрали у людей роботу, якою ті раніше заробляли собі на життя; тим не менш, інженерні інновації постійно відкривають нові можливості та шляхи розвитку.
Інженерне мислення має три основні властивості. Наш світ - від хайку до висотних будівель - заснований на структурах. І подібно до того, як талановитий композитор «чує» звуки до того, як запише їх у вигляді нот, грамотний інженер здатний візуалізувати і втілити структури за допомогою поєднання правил, моделей та інтуїції. Інженерне мислення тяжіє до тієї частини айсберга, яка знаходиться під водою, а не над її поверхнею. Важливо не тільки те, що помітно; невидиме теж має значення.
Під час структурованого процесу мислення на рівні систем потрібно враховувати, як пов'язані елементи системи за логікою, у часі, послідовності, функціями, а також в яких умовах вони працюють і не працюють. Історику можна застосовувати подібну структурну логіку через десятиліття після події, а інженеру потрібно робити це превентивно, про що б не йшлося - найдрібніших деталях або абстракціях високого рівня.
Саме це - одна з основних причин, чому інженери створюють моделі: щоб можна було проводити структуровані обговорення, виходячи з реальності. І, уявляючи собі якусь структуру, принципово важливо володіти достатньою розважливістю, щоб зрозуміти, коли вона має цінність, а коли - ні.
При розробці чогось нового потрібно бути максимально послідовним і не забігати вперед.
Розгляньмо, наприклад, наступний питальник, автор якого - Джордж Хайлмаєр, колишній директор Управління перспективних досліджень і розробок Міністерства оборони США, а також один з творців рідкокристалічних дисплеїв, що стали частиною сьогоднішніх технологій відтворення зображень. Його підхід до новаторства полягає у використанні списку контрольних питань, що прийнятне для проекту з чітко визначеними цілями і клієнтами.
- Що ви намагаєтеся зробити? Чітко сформулюйте свої цілі, повністю виключивши жаргон.
- Як це реалізується сьогодні і який діапазон можливих обмежень?
- Що нового у вашому підході і чому ви вважаєте, що він буде успішним?
- Для кого це має значення? Якщо ви досягнете успіху, на що він вплине?
- Які ваші ризики і вигоди?
- У скільки це обійдеться? Скільки часу на це піде?
- Які проміжні та підсумкові перевірки потрібно провести, щоб дізнатися, чи досягли ви успіху?
По суті, така структура допомагає ставити потрібні питання в логічному порядку.
У реальному світі вони присутні завжди і визначають потенційний успіх або провал нашої діяльності. Враховуючи властивий інженерії практичний характер, труднощів і напруги в ній набагато більше порівняно з іншими професіями. Обмеження будь-якого походження - накладені природою або людьми - не дозволяють інженерам чекати, поки всі явища будуть повною мірою пояснені і зрозумілі.
Передбачається, що інженери повинні домагатися максимально можливих результатів у наявних умовах. Але, навіть якщо обмежень немає, грамотні інженери знають, як застосовувати обмеження для досягнення своїх цілей. Тимчасові обмеження стимулюють креативність і винахідливість інженерів. Фінансові труднощі та явні фізичні обмеження, що залежать від законів природи, також широко поширені поряд з таким непередбачуваним обмеженням, як поведінка людей.
"Уявіть ситуацію, в якій кожна чергова версія Macintosh Operating System або Windows являла б собою абсолютно нову операційну систему, розроблену" з нуля ". Це паралізувало б сферу використання персональних комп'ютерів ", - вказують Олів'є де Век і його колеги-дослідники з Массачусетського технологічного інституту.
Технології повинні поєднуватися один з одним, інакше користі від них буде небагато.
Інженери часто допрацьовують свої програмні продукти, поступально враховуючи переваги клієнтів і потреби бізнесу, - адже це не що інше, як обмеження. "Зміни, які спочатку здаються незначними, часто призводять до необхідності інших змін, а ті, в свою чергу, обумовлюють подальші зміни... Потрібно примудритися зробити так, щоб старе продовжувало працювати, і при цьому створювати щось нове ". Цим труднощам немає кінця.
Інженери визначають пріоритети в проектуванні і розподіляють ресурси, вишукуючи менш важливі цілі серед більш вагомих. Наприклад, при проектуванні літаків типовим компромісом може стати збалансованість витрат, ваги, розмаху крила і габаритів туалету в рамках обмежень, які накладаються конкретними вимогами до льотно-технічних характеристик. Труднощі такого вибору відносяться навіть до питання про те, чи подобається пасажирам літак, в якому вони летять.
Йде боротьба між тим, що є в розпорядженні; тим, що можливо; тим, що бажано, і допустимими межами.
Нехай наука, філософія і релігія прагнуть правди в тому вигляді, в якому вона їм представляється; інженерія ж знаходиться в центрі забезпечення корисності в умовах обмежень. Структура, обмеження і компроміси - ось «три кити» інженерного мислення. Для інженера вони мають таке ж значення, як для музиканта - такт, темп і ритм.
