Авиаинженер и бывший президент Индии Абдул Калам любит рассказывать одну историю, приключившуюся с ним на третьем курсе колледжа. Для курсовой Каламу и еще шести студентам дали задание спроектировать легкий самолет-штурмовик. «Я отвечал за аэродинамическую схему и проектирование конструкции проекта. Остальные пять участников моей команды занимались разработкой силовой установки, управления, наведения, бортового радиоэлектронного и приборного оборудования самолета», – вспоминает Калам.
Проект нужно было сдать в понедельник утром, но до пятницы группа Калама мало в чем продвинулась, а ведь оставалось всего три дня. Преподаватель предупредил Калама, что, если курсовая не будет успешно защищена, он потеряет стипендию, чего Калам – выходец из бедной семьи – не мог себе позволить. «Так что у меня не оставалось другого выхода, как успеть в срок», – поясняет Калам. Подобный ультиматум сыграл ключевую роль, и работа была выполнена вовремя и качественно.
Сейчас, по прошествии десятилетий, Калам считает этот опыт уроком разработки, интеграции систем и управления ими, который он усвоил в условиях ограничений. «Если на карту поставлено что-то важное, это подстегивает мыслительные процессы, и работоспособность вырастает в разы», – говорит Калам. Его рассуждения перекликаются со словами британского эссеиста XVIII века Сэмюэла Джонсона, который как-то заметил: «Когда человек знает, что через две недели его повесят, это прекрасно стимулирует умственную сосредоточенность». Жесткие сроки и ограничения не подавляют новаторство, а направляют его в нужное русло и при правильном использовании могут открыть дорогу к новым возможностям.
* * *
Мир инженерии полон ограничений. Отрицательные ограничения налагаются физическими пределами вещества. Смысл этих слов поймут все, кто работал в четко определенном пространстве: от разработчиков аппаратного обеспечения до поваров авиалиний, от теннисистов до уборщиц. Но даже в рамках явных ограничений, наложенных природой, инженеры внедряют новые характеристики и функциональные возможности, не выходя за физические границы технологии.
Противоположная концепция – положительные ограничения: самоорганизующиеся ситуации, которые допускают новые возможности, не устанавливая пределов, как при отрицательных ограничениях. Соучредитель журнала Wired Кевин Келли освещает эти понятия в своей познавательной книге What Technology Wants («Чего хочет технология»), добавляя, что «эти две силы дают эволюции толчок в определенном направлении». Хотя Келли говорит о биологической эволюции, идея верна и для инженерного проектирования.
Отрицательные ограничения, с которыми сталкивался Мишра, проистекали в основном из политики, корыстных интересов и поведения людей, которые продолжали подрывать здоровье Ганга. В той ситуации существовало три ограничения: первое – физическое, связанное с прокладкой перехватывающего коллектора, который, возможно, создал бы дополнительную нагрузку на уже ветхую инфраструктуру; второе – экономическое, обусловленное финансированием этих проектов, а третье – психологическое ограничение людей, которым не нравится использовать в своих религиозных ритуалах очищенные сточные воды. Традиции часто перевешивают логику.
У Сэндфорда Флеминга ограничения были положительными. Его идея о поясном времени возникла, когда он занимался решением другой задачи: разведкой пересеченной местности для будущей железнодорожной инфраструктуры. Его ограничением была совершенно новая архитектура времени, реализация которой стала возможной благодаря политике – проведению Международной меридианной конференции. Как ведущий инженер сети железных дорог Канады, Флеминг, по-видимому, сталкивался со множеством отрицательных ограничений в других своих проектах. В нашей жизни присутствуют такие очевидные и неизбежные отрицательные ограничения, как время и деньги, которые обычно заявляют о себе более решительно. Но в случае Флеминга они рассматривались как относительно мягкие положительные ограничения, и результатом стало упорядочение системы исчисления времени, что помогло людям экономить деньги.
Возьмем другой пример – Олимпийские игры. В столь крупномасштабном проекте системной инженерии отрицательных ограничений чрезвычайно много, и они перевешивают положительные. Перед сэром Джоном Армиттом, главой Управления по строительству олимпийских объектов для летних Олимпийских игр 2012 года в Лондоне, стояла непростая задача: завершить проект вовремя и предпочтительно в рамках бюджета, руководя тысячами субподрядчиков. С точки зрения Армитта, Олимпийские игры больше напоминали организацию полета на Луну, чем, предположим, управление автомобильной компанией. «В первом случае президент сказал, что за десять лет мы высадим человека на Луну. У нас получилось нечто похожее: нам сообщили, что через пять лет будут проведены Олимпийские игры 2012 года. В такой ситуации вы направляете все умственные усилия на то, чтобы успеть к этой дате возвести все необходимые физические объекты», – заявил Армитт. Возможно, время и было главным отрицательным ограничением для Армитта, но всплыло и нечто другое – материальная инфраструктура Лондона; здесь можно провести аналогию с планировкой Стокгольма, создававшей трудности для IBM при разработке подходов к оптимизации в условиях ограничений. Кроме того, свободу действий сдерживало и то, что к тому времени Олимпийские игры уже стали известным брендом, обладающим определенными эстетическими особенностями.
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, – поясняет Нараяна Мурти, основатель фирмы Infosys, 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». Мурти объяснил этот прием – рассуждения в обратном порядке – с точки зрения разработки нового ПО, в процессе которой часто присутствуют неизбежные ограничения, связанные с памятью, производительностью и конечными требованиями. В своем исходном состоянии проект может напоминать необъятные просторы Великих равнин, но, когда добавляются уровни ограничений, пейзаж сжимается до обыденных реалий Пятой авеню на Манхэттене.
8
Джозеф Уильям Базэлджет был инженером-строителем в викторианскую эпоху. Он не имел медицинского образования, но, как считает британский историк Гордон Кук, «возможно, сделал для здоровья лондонцев в середине XIX столетия больше, чем кто-либо до или после него».
Базэлджет проложил систему перехватывающих коллекторов, которая помогла вырвать Лондон из когтей эпидемии холеры в 1850-е годы. Его проект насосных станций и систем очистки сточных вод предотвратил будущее загрязнение Темзы. Благодаря Базэлджету набережная Виктории сегодня – излюбленное место туристов, а не край сточной канавы.
Канализационные трубы стали неотъемлемой частью планирования и роста промышленно развитых стран и входят в число наиболее значительных, но при этом малозаметных технологий в области охраны здоровья. Благодаря инженерному типу мышления Базэлджет смог преодолеть бюрократические препоны, финансовые ограничения и одержать победу над эпидемией, которая могла иметь катастрофические последствия. В конечном итоге результатом идей Базэлджета стала новая, никогда раньше не существовавшая, расширяемая коммунальная инфраструктура.
Можно считать, что Темза и Ганг представляли опасность для здоровья в разные периоды времени. Чтобы сравнить работу Базэлджета и Мишры, давайте рассмотрим те отрицательные ограничения, с которыми они сталкивались. От Базэлджета требовались в основном результаты в виде конструкций. Он был очень практичным и методичным человеком. Возглавляя Столичное управление строительных работ, Базэлджет стремился к одобренной политиками цели. Он руководил установкой насосов системы очистки сточных вод и расширением подземных сетей канализации.
Мишре для достижения своей цели необходимо было изменить отношение общества, а эта миссия в любом случае крайне непроста. Не менее сложной оказалась и задача повысить экологическую грамотность людей в местности, где доминируют вера и религия. И хотя Базэлджет и Мишра подходили к своим целям по-разному, оба стремились создать инфраструктурную систему, улучшающую здоровье населения.
