Гуру Мадхаван - Думай как инженер. Как превращать проблемы в возможности (2015): "способ говорить" для технаря


«Разум человека способен не только дарить чудеса инженерной мысли, но и находить новые способы решения различных проблем повседневной жизни и бизнеса. В этой книге описывается философия инженерного мышления, которая стоит за проектированием решений, основанных на системности, ограничениях и компромиссах.»

Правильное определение понятий - залог успеха в любом начинании. Но что значит правильное? 

В школьном курсе физики для решения задач используется форма записи состоящая из столбцов: дано, найти, формулы, решение. Именно такая запись позволяет быстро решать задачи или  своевременно выявить нехватку информации.

В общем случае при решении математических задач, эта форма становится избыточной и преобразуется в связку "дано + найти". Такая форма записи сильно уступает предыдущей и без контекста в виде формул вызывает массу затруднений. С другой стороны, в высшей математике  этот контекст содержится в самой форме записи и такой проблемы уже не имеет.

Всё это - "способ говорить" о задачах. Но как быть за пределами точных наук? Ведь проблемы, есть вообще везде. Книга рассказывает про один из таких "способов говорить" - системный подход. Приписывая его складу ума инженеров, читателю предлагаются десятки примеров, в которых именно такой подход помог решить задачу.

Далее приведён конспект, понравившиеся и/или полезные идеи.

Конспект

Пролог

«Умение скрупулезно и упорядоченно решать проблемы — вот что отличает инженеров от других людей, которые в своем отношении к жизни, возможно, больше склонны философствовать, дискутировать или витать в облаках. По-моему, это — одна из причин, почему инженеры обычно процветают не только в своей профессии, но и за ее пределами»

«инженеры — это интеграторы, которые сводят воедино идеи из многочисленных потоков знаний. Они действуют на стыке осуществимого, перспективного и желательного»


Подбор и комбинирование

В основе прикладного склада ума лежит то, что я называю модульным системным мышлением. Это не какой-то сверхталант, а сочетание методов и принципов. Мышление на уровне систем — не просто систематический подход; здесь большее значение имеет понимание того, что в жизненных перипетиях нет ничего постоянного и все взаимосвязано. Отношения между модулями какой-либо системы порождают целое, которое невозможно понять путем анализа его составных частей.

Один из конкретных методов в модульном системном мышлении включает функциональное сочетание деконструктивизма (разделение крупной системы на модули) и реконструкционизма (сведение этих модулей воедино). При этом главная задача — определить сильные и слабые звенья (как эти модули работают, не работают или могли бы работать) и применить эти знания для достижения полезных результатов. Связанная с этим концепция проектирования, используемая в особенности инженерами-программистами, — это пошаговое приближение. Каждое последующее изменение, вносимое ими в продукт или услугу, неизбежно способствует улучшению результата или разработке альтернативных решений. Тут применяется стратегия проектирования «сверху вниз» (ее еще можно назвать «разделяй и властвуй»), при которой каждая подзадача выполняется отдельно в ходе продвижения к конечной цели. Противоположный подход — проектирование «снизу вверх», когда составляющие снова собираются вместе.

У инженерного мышления есть три основных свойства: 
  1. способность «увидеть» структуру там, где ее нет;
  2. способность эффективно проектировать в условиях ограничений;
  3. умением давать продуманные оценки решениям и альтернативам.
Если ядро науки — открытия, то суть инженерии — создание. 

«Наука — это инструмент инженерии; никто ведь не утверждает, что скульптуру создает резец, и равным образом нельзя заявлять, будто ракету создает наука, — пишет историк инженерии Генри Петроски. — Если при выработке инженерного решения не опираться ни на что, кроме научных знаний, это вызовет в лучшем случае разочарование, а в худшем — провал».

Нас учат, что ценность науки — в ее объективности. В идеале наука избегает ожидаемых результатов. Инженерия часто противоречит этой идее: в своих лучших проявлениях она берет себе в союзники субъективность. Но объективность может быть особенно полезной для инженеров при попытках предотвращать или анализировать неудачи. Наука и инженерия действительно образуют симбиоз в том смысле, что они помогают друг другу выявить свои внутренние противоречия и недостатки. 

В науке нет «чистового экземпляра» знаний, в отличие, например, от чертежа Бруклинского моста. Наши гипотезы могут повести нас в любом направлении.

Оптимизация

Оптимизация состоит из двух основных компонентов. Первый — это цель, направленная на максимизацию или минимизацию выходной переменной, которая обычно зависит от чего-либо еще. Оптимизация также включает какое-нибудь ограничение, состоящее из лимитирующих факторов, воздействию которых подвергается цель.

Есть два основных вида моделей: имплицитные и эксплицитные. В имплицитных моделях «предположения скрыты, внутренняя согласованность не проверена, их логические последствия неизвестны, как и их соответствие данным». В связи с этим, «когда вы закрываете глаза и представляете себе распространение эпидемии или какой-либо другой динамический процесс в обществе, то применяете ту или иную модель. Просто это имплицитная модель, которую вы не записали». В эксплицитных же моделях предположения, эмпирические оговорки и уравнения четко представлены для анализа и проверки. При одном наборе предположений «происходит одно; а когда вы их меняете —другое».

Модели выявляют области, требующие больше данных, и показывают, какую нужно выполнить работу. 

Модели — это вспомогательные системы, которые способствуют принятию решений, но сами окончательными решениями не являются. Проливая свет на плюсы и минусы, связанные с конечной целью, хорошие модели позволяют проверить реальное положение вещей при оптимизации.

Ориентация на данные — предварительное условие оптимизации.

Но ориентация на данные — лишь часть оптимизации; понимание потребностей пользователей — еще один ее существенный компонент. 

Повышение эффективности и надёжности

Если острая необходимость — мать изобретений, то кто тогда отец? Объясняя характер озарений, приводящих к прорывам в какой-то области, некоторые специалисты по когнитивной психологии применяют замысловатый термин «оппортунистическая ассимиляция». Готовность ума к исследованию какой-то возможности — важная предпосылка к ее обнаружению.

Для инженеров типа Шепарда-Баррона особенно полезно такое эффективное понятие, как конструирование от обратного, то есть способность заранее представить желаемый результат и проектировать, отталкиваясь от него. Тогда озарение на самом деле — итог осознанного, методического планирования, лежащего в основе сочетания идей, опыта и возможностей.

Ученый Брайан Артур из Института Санта-Фе называет ее глубоким мастерством; это способность основательно разбираться в различных функциональных возможностях и уметь эффективно их сочетать. «Суть глубокого мастерства состоит в знании того, что вряд ли сработает, какие методы применять, с кем общаться, какие теории учитывать и, самое главное, — как обращаться с явлениями, которые недавно обнаружены и еще плохо изучены», — пишет Артур.

В системном мышлении есть аксиома: каждое воздействие — это одновременно и причина, и следствие. Не бывает так, чтобы какое-то воздействие шло исключительно в одном направлении

Одно из предварительных условий повышения эффективности — обнаружить явные и скрытые пути в процессах, их схемы и отношения внутри системы.

Надежность решения так же существенна, как само решение, и наряду с эффективностью она — основной ингредиент в доверии общества к инженерии.

Гибкая стандартизация

Изготовить что-то в одном экземпляре легко.

Области, лежащие за пределами узких знаний и опыта конкретного человека, специалисты по системной инженерии называют смежными областями.

Идеальных технологий не существует; эта цель несбыточна и представляет собой предубеждение, которое иногда называется заблуждением нирваны. Зачастую отличные технические проекты — враги разумных субоптимальных проектов.


Эффективность других независимо развивающихся технологий была бы ограниченной, если бы они применялись по отдельности. Только их продуманное взаимодействие воплотило на практике инфраструктуру безопасности. Этот процесс очень напоминает биологический процесс рекомбинации — один из древнейших приемов, используемых природой, чтобы добиться изменчивости на основе существующих систем. Полученная в результате система может породить дополнительные полезные стандарты, которые раньше было невозможно даже представить.

Инженерная практика рекомбинации положила начало бесчисленным комбинированным технологиям, в которых стандартизированные производственные платформы задействуются для самых разнообразных целей.

Понятие стандартов имеет отношение к принципу привычности интерпретации. Мы относим вещи и явления к конкретным категориям и раскладываем их по отдельным «ящикам». 

Мы применяем структуру к вещам, явлениям и понятиям — от кухни разных стран, мира моды и результатов университетских вступительных тестов до медицинских диагнозов, — чтобы наполнить содержанием синтаксис нашего разума. Стандарты играют для продукции ту же роль, что грамматика — для языка.

Стандарты позволяют системам работать совместно

Адаптация — одна из высших форм созидания, хотя она редко получает признание аналогичного уровня.

Еще одно сравнение из области эволюционной биологии, которое полезно учитывать при размышлениях о творческой адаптации, — трансдукция. Этот термин означает процесс, в ходе которого генетические элементы одного организма напрямую передаются другому, создавая новые свойства — подобно тому как вирусы заимствуют свойства одного своего хозяина и наделяют ими другого.

Решения в условиях ограничений

Мир инженерии полон ограничений. Отрицательные ограничения налагаются физическими пределами вещества.

Противоположная концепция — положительные ограничения: самоорганизующиеся ситуации, которые допускают новые возможности, не устанавливая пределов, как при отрицательных ограничениях.


Разработчики программного обеспечения предлагают еще один взгляд на ограничения, используя особую парадигму — программирование в ограничениях. Если программист может прийти к необходимому решению, не следуя установленному набору правил или алгоритму — как в джазовом концерте, где есть место для импровизации, — то это открытое, или декларативное, ограничение. Если же для решений программиста установлены жесткие правила и четкие рамки — как в классической музыке,— то это закрытое, или императивное, ограничение.

Аналогичным образом компьютерные инженеры применяют концепцию под названием «денормализация», суть которой — думать об ограничениях в обратном направлении. «Вы как будто начинаете с идеального мира занимающейся разработкой программного обеспечения и консалтингом, — и проектируете систему так, будто никаких ограничений нет. А потом, шаг за шагом, начинаете их вводить и идти на компромиссы». 

Знакомство с неизведанным и адаптация

Идеалы эффективности, которые хорошо подходят для инженерии, могут оказаться бессильными в мыльной опере под названием политика. Возможно, причина в том, что политика — это искусство компромиссов, а инженерия — искусство поиска оптимальных решений.

Разум инженера — это машина логического вывода. Инженеры находят подсказки в природе и применяют их в работе.

Представьте, что вам нужно выбрать между скучным и надежным человеком или творчески мыслящим, но по большей части ненадежным, — решение за вами». Это и есть компромисс.

Но политика тем и сложна, что люди нацелены на разные вещи и формулируют свои желания с помощью разных слов; результатом становится такое когнитивное искажение, как несоответствие фреймов

Уметь слушать — особый дар. «Мы беремся решать проблемы в жизни людей как инженеры. Мы знаем, как работает какая-нибудь производственная система, но понятия не имеем, что происходит в личной жизни людей»

Многие инженеры склонны придавать больше значения утилитарным конечным результатам, чем социальному взаимодействию, хотя каждый инженер согласился бы, что важны оба аспекта. 

Рождение прототипов

Внесение поправок и создание прототипов — присущие людям привычки, которые знакомы любому, кто готовит еду. Они также являются эффективными профессиональными инструментами, применяемыми инженерами.

Работа Стива Сэссона строилась на постоянных пошаговых корректировках и доработках. Последовательные улучшения осуществлялись с осознанием того, что с этой «луковицы» предстоит снять еще не один «слой шелухи». Данный процесс представлял собой создание функционального прототипа.


Купер изобрел мобильный телефон при создании концептуального прототипа. Все началось с конкретного представления и потребовало рассуждений с прицелом на перспективу. Куперу, как скульптору, нужно было воплотить концепцию DynaTAC, отсекая бесполезные элементы и отбрасывая хрупкие идеи.

При создании эстетического прототипа функциональные возможности продукта порой отступают на второй план по сравнению с тем, какое воздействие он окажет на органы чувств зрителя. Какие эмоции у вас вызывает

Особенностью, объединяющей создание функционального , концептуального и эстетического прототипов, является применение принципа разработки через тестирование. Тестирование опирается на данные, а также позволяет их получать. Но нужные данные бывают не всегда доступны, а решения все равно приходится принимать. Вероятно, поэтому инженеры опираются на прототипы в качестве приемлемого заменителя данных.

Прототипы создают новые функциональные возможности. Они способствуют адаптации к новым формам, новым ожиданиям и новым ответвлениям технологий. Прототип — это отправная точка на пути к желаемому результату.

Учиться у других

Извлечение уроков из чужого опыта должно быть не дополнением к инженерным разработкам, а основной технической необходимостью — аналогично тому, как музыка становится популярной не в воображении композитора, а только когда она распространяется по всему миру, когда люди слушают ее, любят, поют и танцуют под нее.

Разница между подходами типичного инженера и антрополога проста: инженеры в первую очередь сосредотачиваются на продукте, а потом — на его пользователях. У антрополога же все наоборот: сначала — люди, потом — продукт. 

Сущность хорошей технологии — в том, что она интуитивно понятна и развивается. В идеале вам даже не нужно знать о ее существовании. Освоить многие из современных интерактивных технологий стало настолько просто, что дети учатся перемещать, уменьшать и увеличивать объекты на экранах планшетов еще до того, как начинают ходить, говорить и писать. 

Жизнь в ее привычном течении — череда решений, которые приводят к последствиям. Последствия, намеренные или непредвиденные, иногда можно осознать лишь десятилетия спустя. Не всегда удается предвидеть реальные возможности наших разработок; философы называют это заблуждением разработчика

«Когда у тебя в руках молоток, все задачи кажутся гвоздями» 

Гибкое мышление

Инженерный тип мышления — не панацея, а устойчивая модель познания и прочная практическая концепция жизни. 

Даже если бы мечта о «массовой генерации» инженерного мышления осуществилась, смогли бы мы преодолеть все свои трудности? Я сомневаюсь. А самое главное — кто захотел бы жить в мире, где все мыслят как инженеры?

0 коммент.: