Думай как инженер - Гуру Мадхаван

Гуру Мадхаван

Думай как инженер. Как превращать проблемы в возможности

Guru Madhavan

Applied Minds: How Engineers Think

Научный редактор Эдуард Крайников

Издано с разрешения Tessler Literary Agency и литературного агентства Andrew Nurnberg

Правовую поддержку издательства обеспечивает юридическая фирма «Вегас-Лекс».

© Guruprasad Madhavan, 2015

© Перевод на русский язык, издание на русском языке, оформление. ООО «Манн, Иванов и Фербер», 2016

Эту книгу хорошо дополняют:

Удовольствие от x

Стивен Строгац

Теория игр

Авинаш Диксит, Барри Нейлбафф

Красота в квадрате

Алекс Беллос

Интерстеллар

Кип Торн

Системность во всем

Сэм Карпентер

Посвящается моим родителям, бабушкам и дедушкам, а также покойному Чаку Весту, благодаря которому я начал работу над этой книгой

Мы вкушаем пряности Аравии, при этом никогда не ощущая палящего солнца, благодаря которому они произрастают.

Пролог

Невидимые мосты

Никто не знал, откуда она взялась.

Стоял ясный апрельский день 1980 года, и Бостонский марафон был в самом разгаре. Вдоль улиц выстроились десятки конных полицейских и сотни медиков, готовых прийти на помощь бегунам. Небольшой самолет оставил на лазурном небе надпись: «Веселого состязания!»

На 42-километровой марафонской дистанции было четыре существенных подъема, среди которых самым изматывающим считался холм Хартбрейк, находящийся примерно за 9,5 км от финиша. На этом отрезке длиной 800 м с дистанции обычно сходило несколько сотен из пяти с лишним тысяч участников забега.

Примерно в 14:30 первым – уже третий год подряд – финишную черту пересек легендарный Билл Роджерс; его результат составил 2 ч 12 мин. Под одобрительные крики оживленных зрителей через несколько минут финишную линию, сделав рывок, пересекла девушка лет двадцати пяти в бело-желтом спортивном костюме Adidas. Она оказалась первой среди участниц марафона, показавшей результат 2 ч 31 мин.

Ее звали Рози Руис, и она установила новый рекорд Бостонского марафона, став третьей самой быстрой женщиной в истории марафонов. Зрители продолжали подбадривать криками других участников забега, которые приближались к финишу. Один тележурналист сразу же объявил, что результат Руис – «новый американский рекорд», и взял у нее интервью.

РЕПОРТЕР. За какое время вы пробежали свой первый марафон и где это было?

РУИС. 2 ч 56 мин. 33 с, в прошлом году, в Нью-Йорке.

РЕПОРТЕР. То есть вы улучшили время с 2 ч 56 мин. до 2 ч 31 мин.?

РУИС. Ну, видимо, да.

РЕПОРТЕР. И чем вы объясняете такой прогресс?

РУИС. Не знаю.

РЕПОРТЕР. У вас было много интенсивных интервальных тренировок?

РУИС. Меня уже об этом спрашивали, но я не совсем поняла. Что такое интервальные тренировки?

РЕПОРТЕР. Это беговые тренировки, цель которых – резко улучшить вашу скорость. Вы перешли от 2 ч 56 мин. к 2 ч 31 мин.; обычно это предполагает усиленную работу над скоростью. У вас есть тренер или, может, кто-то вам дает советы?

РУИС. Нет, я сама себе советчик.

РЕПОРТЕР. Потрясающие результаты, Рози! Поздравляю! Рози Руис – таинственная победительница!

Но организаторы забега отнеслись к девушке с недоверием. Руис не выглядела усталой и даже не вспотела, да и по физическим данным мало напоминала марафонца. Ее не видели на шести контрольных пунктах, расположенных на дистанции. Более того, никто не смог найти ее на видеозаписях ни в один момент марафона, который смотрели 1,5 млн человек и освещали более 600 репортеров.

Один из свидетелей заявил: «Я видел, как из толпы передо мной выскочила женщина – на другой стороне Коммонуэлс-авеню, метров за 800 до финиша. Она была в спортивном костюме с номером, но я подумал, что, может, она немного не в себе и решила просто пробежаться». Это подтвердили еще несколько зрителей.

Быстрая проверка анкетных данных Руис показала, что она – иммигрант с Кубы и работает секретарем-референтом в фирме по продаже металлопродукции на Манхэттене. А вскоре организаторы марафона выяснили, что до этого Руис участвовала всего в одном марафоне – в Нью-Йоркском 1979 года – и благодаря продемонстрированным там результатам была допущена к участию в Бостонском. Но потом один фотокорреспондент вспомнил, что на Нью-Йоркском марафоне Руис схитрила: проехала на метро до Колумбус-Серкл, а оттуда пробежала до финиша в Центральном парке.

Потрясающее своей наглостью мошенничество Руис в 1979 году помогло ей «выиграть» Бостонский марафон, где она пробежала всего полтора последних километра или около того. Руис отстаивала свою позицию, принимая вид оскорбленной невинности, и даже выразила готовность пройти ряд проверок на детекторе лжи. Но после почти недельного расследования Бостонская легкоатлетическая ассоциация аннулировала результат Руис и дисквалифицировала ее за обман при участии в марафоне.

А потом ее арестовали.

Скандал с Руис дал богатый материал СМИ. В комедийной передаче «Пятница» на телеканале ABC шутили: «Организаторы заподозрили неладное, когда после 42 км марафона Руис пересекла финишную черту в сандалиях и с сигаретой в зубах». Один из знакомых Руис сказал журналистам: «Если вы попросите ее пролить пять слезинок, то она ровно столько и прольет». Имя Руис стало синонимом мошенничества в марафонах. Как выразился журналист New York Times: «Ее дурная слава продолжает жить, как хрупкая фарфоровая статуэтка, которую разбили, но потом склеили».

Случай с Рози Руис заставил организаторов марафона серьезно задуматься. Ее обман был очевиден, но он подчеркнул тот факт, что следить за соблюдением правил в забеге с тысячами участников – задача не из простых. Как предотвращать подобные инциденты в будущем? Решение предоставила инженерия в виде комбинации изобретений, которые первоначально предназначались для двух других, причем совершенно разных целей.

В 1959 году железнодорожные компании в США столкнулись с весьма досадной и неподатливой проблемой. В системе железных дорог насчитывалось почти 1,6 млн товарных вагонов, и компаниям нужно было знать точное местонахождение каждого вагона ежедневно в полночь, поскольку это влияло на доходы, но никакого способа отслеживания не было. Требовалось автоматизированное средство поиска и идентификации вагонов.

Примерно в то же время Дэвид Коллинз устроился на работу в отдел исследования операций в Sylvania, компанию по производству электротоваров. Коллинз, окончивший Массачусетский технологический институт со степенью магистра, обожал профессию инженера и даже в шутку говорил жене, что в следующей жизни писал бы сценарии для телевидения и кино, где инженеры были бы супергероями.

Коллинз узнал о проблеме с товарными вагонами от коллеги. В студенчестве Коллинз проходил стажировку на Пенсильванской железной дороге и разбирался в этой системе. «Задача меня увлекла, – вспоминал он. – И я начал подумывать об идее этого проекта».

На каждом вагоне обычно указывался горизонтальный серийный номер, представлявший собой сочетание кода компании (шесть цифр) и кода вагона (четыре цифры). Подобно традиции клеймения скота на западных ранчо, эти коды были разных цветов, отражающих свет – красный, голубой и белый – на неотражающем черном фоне. Кроме того, у кодов не было единой принятой ширины, шрифта и стандартного места размещения на вагонах. Сами же вагоны различались по размерам: вагоны-цистерны, крытые вагоны, вагоны-платформы, причем на последних иногда перевозились полуприцепы высотой 2,7 м. Из-за этих расхождений любые попытки считывать коды с вагонов были сопряжены с трудностями. К тому же поезда двигались с разной скоростью: то развивали ее до 96 км/ч, то ползли на взвешивание. Для решения этих проблем явно требовалась технология динамического сканирования.

«Итак, хотя система маркировки применялась уже 50 лет, не было способа собрать эту информацию и привести ее в форму, пригодную для машинного считывания», – вспоминал Коллинз. Он начал работать над проектом в свободное время и в итоге заручился поддержкой начальника. Коллинз описывал ситуацию так: «Я как будто мастерил что-то в сарае на задворках фермы, и никому не было до этого особого дела».

У Коллинза возник замысел разработать систему оптических датчиков, которая бы посылала луч белого света к удаленному коду и расшифровывала отраженный при этом сигнал. Коллинз сосредоточился на главных элементах конструкции: размере участка с кодом (место, куда падает и откуда отражается свет), частоте сканирования (сколько раз в секунду код должен считываться, чтобы считаться точно) и глубине резкости (дальний предел считывания сканера). Первые эксперименты стали чередой досадных неудач. Один из коллег-инженеров Коллинза, Фрэнк Стайтс, тоже тщетно пытался решить эту проблему, и тут на помощь пришла интуиция. Стайтс натолкнул Коллинза на мысль: «А почему бы не развернуть таблички с кодом набок?» Мысль оказалась удачной.