Category: космос

2019

Кизомба и космос aka кизомба-сутра

Вчера Сергей Худоногов и Виктория Майорова провели в средней кизомба-группе занятие с интригующим названием "Секреты «космоса». Как выйти на орбиту? Как произвести стыковку? Что делать дальше?" (https://vk.com/wall-19224713_9386). Я на этом занятии был.

Под "космосом" в кизомба-сообществе называют особо острое ощущение connection, связи с партнёром, специфического медитативного изменённого состояния сознания. Я уже писал про connection в своём первом большом тексте о кизомбе ("мои три месяца кизомбы", http://ailev.livejournal.com/1312598.html), и ещё был текст про связь изучения техники танца с получением этого ощущения ("кизомба, экзотело и бейсик для танцующего интеллекта", https://ailev.livejournal.com/1315064.html). Но тема connection неисчерпаема, и я хочу дать ещё несколько штрихов к этой картине.

Понятие кизомбического "космоса" потихоньку начало отходить от общепринятого в танцевальном мире понимания connection. Появилась музыка -- "космическая кизомба" (медленная и медитативная, вот свежая подборка: https://vk.com/wall-153657148_106), появилось обыгрывание космического мотива в видео (например, https://youtu.be/C04H_jPlA30), в рекламах вечеринок (скажем, все графические рекламки Посада-пати, https://vk.com/angelparty8). То, что фестиваль KizzAfro проводится в в Москве в гостинице "Космос", это, конечно же, просто совпадение -- но в каждой шутке есть доля шутки.

"Космосу" теперь учат как "контактной импровизации", но под контактной импровизацией понимают не общеизвестную https://ru.wikipedia.org/wiki/Контактная_импровизация, а совсем другую: медленно выполняющуюся tarraxo (new urban tarraxa=tarraxo), и tarraxinha с их нестандартным для европейцев ведением не всего тела по танцполу, а точки контакта по телу. Разнообразно и изощрённо, но медленно и абсолютно немасштабно (чтобы резкими быстрыми движениями не вывалиться из медитативного состояния), да ещё и плохоразличимо снаружи пары -- вы вряд ли увидите, как точка контакта медленно катится от колена к груди по одному боку, а потом, сделав пару кругов вместе грудью (не пробовали вращать грудью, изолировав бёдра и плечи?) катится по другому боку к другому колену. И всё это в абсолютной синхронизации друг с другом и с музыкой.

Я писал год назад: "Это connection социальных парных (т.е. с "партнёрством", partnering) танцев как психотехническая цель существенно отличается от других целей различных парных традиционных психопрактик типа тантры (там единение не столько друг с другом, сколько с Абсолютом) или парного совершенствования у даосов (впочем, довольно давно там победило одиночное совершенствование -- партнёр для тамошних психопрактик опционален, и цель отнюдь не состояние connection)" -- https://ailev.livejournal.com/1315064.html.

Эту связь между социальными танцами и традиционными психопрактиками потихоньку находят и начинают даже задаваться вопросом: а точно ли в этих практиках отличается психотехническая цель?

Вот, например, задаются вопросом связи практик тантры и кизомбы: https://blackkizomba.com/2017/05/09/tantra-vs-kizomba/. Очень смешное и дилетантское обсуждение, но всё про то же -- двигательную медитацию и connection. С намёком (да что там намёком! прямо говорят!), что и секс как практика тоже может рассматриваться как "физкультура vs connection". У нас там (кизомба, тантра, секс) физкультура, или эмоциональная связь партнёров? Можно ли этому научиться? Как привнести культуру в эмоционально-телесную работу? Насколько отличается "бейсик" в тантре, кизомбе, сексе в этой части "ухода в космос"? Понятно, что содержание урока "космоса" и "кама-сутры" существенно разное -- но так ли это принципиально?

И что там было у даосов, когда у них в битве между "парным совершенствованием" и "одиночным совершенствованием" победило одиночное совершенствование? Танцы ведь и сольными бывают, и сольный транс в танце достигнуть едва ли не проще, чем вдвоём. Может ли такое произойти в кизомбе? В погоне за "космосом" исчезнет партнёр, а связь ловить с Абсолютом, "как все, много тысяч лет"?

В каждой шутке есть только доля шутки: год назад танцоры кизомбы, танцующие её "стайлинг" в одиночку были редкостью, а сейчас таких "одиночных" роликов пруд пруди -- вот, например, Андрей Левин вот буквально сегодня уже второй такой выложил: https://vk.com/wall15255340_10147. Причём тут кизомба в показанном там типичном иллюзорном стиле с паппингом и глайдами? Не скажите: поглядите там на тэги: #kizomba, #urban, #tarraxo, #urbankiz.

Кизомба, тантра, секс, как одна линия культурной (с паттернированием движений, каким-то каноном и традицией) эмоционально-телесной парной работы -- вот достойная тема для диплома в высшем танцевальном образовании.

Напомню, что высшее танцевальное образование для меня -- это умение телесной работы в разных стилях (в отличие от уровня танцевального училища, где и одного вида танцев хватит), подробней о нём в https://ailev.livejournal.com/1375140.html, а примеры разных стилевых движков в кизомбе см. в https://ailev.livejournal.com/1373388.html.

Дальше можно порассуждать, добавлять ли в программу высшего танцевального образования "космические" практики, включая кизомбу (по факту -- уже), тантру с даосским парным совершенствованием (ведь много стилей!) и секс (в котором образованные выпускники высших танцевальных учебных заведений быстро заведут множество подстилей, а на вечеринках социальных танцев скоро будут писать "четыре зала -- сальса и бачата, кизомба, тантра, секс"). И повторю, что в каждой шутке есть доля шутки.
2019

SpaceX и подрыв военной системной инженерии

Александр Кудрявцев указал, что SpaceX своими действиями подрывает устои системной инженерии, сложившейся в госсекторе авиакосмоса -- и указывает, что классикам ракетостроения трудно признать, что жизнь изменилась, и их когда-то прорывные технологии становятся тормозами в развитии отрасли: https://www.facebook.com/permalink.php?story_fbid=1887814108137774&id=100007276098500 (пост там "только для френдов", но я попросил его открыть, так что ждём).

Да, SpaceX осуществляет классический подрыв (disruption) сложившегося рынка. И как всегда, инженеры предыдущего поколения технологий крайне скептичны к этому и недовольны. Ну ровно как спецы по фотобумагам и фотоплёнкам крайне скептичны были к кремниевым матрицам цифровых фотоаппаратов: и зерно у них не то, и стоят они дорого, и в фотографии те ничего не понимают, и художественный эффект не тот. В дискуссии по ссылке есть примечательный коммент Сергея Симакова: "Самое прикольное, что куча советских по духу инженеров ставит конкурентные преимущества Маска как его недостатки. Причем в их рядах весьма компетентные товарищи оказываются. Он рушит их духовный сад". Всё так, ничто не ново под луной. Бояться нужно не лучших продуктов на рынке, а худших -- лучшие продукты обычно уже быстро не развиваются, ибо "от добра добра не ищут", а вот худшие стремительно развиваются.

Тут ещё важно, что речь идёт об авиакосмосе, существенно государственном и военном. Я всегда в своих курсах оговариваю, что системную инженерию ни в коем случае нельзя копировать из военных и государственных проектов, хотя именно там она и процветает больше всего. Именно там она из лекарства становится болезнью: вместо целей недопущения превышения бюджета она позволяет легко обосновывать бюджет любой величины, услужливо предоставляя аргументацию -- ведь идёт борьба с рисками, что святое.

Я не удержался, и встрял.
-- Очень правильный пост! Хотя конкретно в этом случае с Маском и прочими военными инженерами есть и нюансы. При ценообразовании "затраты плюс" нужно быть идиотом, чтобы каждый следующий проект делать дешевле и проще -- нужно было аккуратно процентов на десять в год повышать цены, и так много лет. В кулуарах это всё обсуждается, включая тщательно выбираемую аргументацию. А потом приходит человек, которому нужно не просто бюджет прокачивать (хотя до бюджета этот человек более чем охоч), а реально послать оранжерею на Марс. И понеслась, все навороченные идеологические завалы разбираются, включая появление фразы "человечество разучилось рисковать".

-- Я клиентам не рекомендую использовать впрямую стандарт ISO 15288, я его характеризую как "посмотрите, сколько всего можно было бы сделать в инженерном проекте, что можно было бы легко обосновать! Поэтому стандарт хорош только для военных и государственных контрактов, можно обосновать по нему любой бюджет -- но затраты явно будут завышены".

[ В ряде контрактов на разработку просто ставится требование заказчика - ничего не придумывать нового.]
-- Это называется "референсные решения": если хотя бы где-то решение не использовалось уже, его нельзя использовать. Именно это требование приводит к стагнации в строительстве и конструировании атомных электростанций.

[Маск говорил про системную инженерию на базе физики]
-- Там двухходовка: Маск говорил про физику и инженерную мысль (которая должна работать от первых принципов). Что же касается системного мышления, то Маск понабрал спецов из NASA, а уж с ними пришли системные инженеры -- и дальше он уже от них нахватывался. Так что у него отдельно физика и инженерное мышление, и отдельно нахлобучка системности сверху этого. Системность сама по себе не про физику, она отдельным слоем.

[если всё так быстро меняется, то нужно менять образование для "собирателей из кубиков"]
-- Что же касается образования, то у проектантов и конструкторов разные образования -- но софт там стремительно сближается, и становится очевидным, что это по большому счёту всё одно и то же. Конструирование (формирование сложной формы неразборных детальков, включая изготавливаемые на 3D-принтерах сверхсложной формы) и проектирование (сборка нестандартного из стандартных детальков) пока изучается в разных ВУЗах, но дисциплины стремительно сближаются. И системная инженерия там по большому счёту одна и та же. Так что я бы не делал тут особых акцентов. Напомню, что разница между "сборкой из кубиков" и "творением формы" обсуждалась недавно отдельной темой в треде по очередному изобретению системной инженерии в робототехнике http://ailev.livejournal.com/1356445.html

[создание нестандартных деталей в интересах нестандартной сборки]
-- Нет! Нестандартных деталей как раз полно, и на этом неплохо зарабатывают (вписывают интерфейс в условия контракта вместо того чтобы брать интерфейс из открытого стандарта -- т.е. не используют принцип "открытой архитектуры", с этим очень трудно бороться и это серьёзно удорожает контракт. Скажем, сделать дырку не стандартного размера 100, а размера 97 и балку в неё не стандартного размера 100, а нестандартного размера 97 будет в разы дороже в изготовлении -- на этом и зарабатывают). Но вот конструктивное решение будет именно "опробованное", разве что все размеры и интерфейсы нестандартные. Если сталь какой-то марки, то только она, и никаких таких композитов. Если насос какого-то древнего типа, то никаких других новых типов не предлагать. Или там быстро будет цена испытаний стоимостью клинических испытаний, но вместо потом миллионных тиражей как в медицине тираж в десяток штук для какой-то серии атомных станций -- если сильно свезёт попасть в аж целый десяток проектов.

UPDATE: дискуссия в фейсбуке -- https://www.facebook.com/ailevenchuk/posts/10210691091887496
2019

Переиспользуемый космический корабль: ещё раз done.

Вчера успешно был переиспользован космический корабль Dragon -- первый раз он побывал в космосе в сентябре 2014 года (http://www.spacex.com/news/2017/06/03/first-dragon-reflight). Заодно первая ступень Falcon 9 "как обычно" (уже было сделано 11 раз) вернулась на землю, но не на баржу, а на мыс Канаверал.

Понятно, что корабль существенно был доработан, в том числе там новый тепловой щит, тем не менее. In six decades of spaceflight, only NASA's five space shuttles, two X-37B space planes flown by the US Air Force, and a single Soviet VA spacecraft have made two or more orbital flights. No private company has ever achieved this feat -- https://arstechnica.com/science/2017/06/watch-live-despite-iffy-weather-spacex-will-try-to-re-fly-a-dragon/

При этом конкуренция на этом будущем рынке космического туризма и всего сопутствующего нарастает: о низких ценах за счёт переиспользования ракет и кораблей говорят ещё несколько компаний. Blue Origin с метановой линейкой New Glenn уже дышит в затылок SpaceX, при этом Jeff Bezos не менее безумен как инженер, чем Elon Musk, и у него тоже всё получится -- http://www.space.com/35954-blue-origin-new-glenn-rocket-video.html

Чтобы два раза не вставать -- вот частично успешный запуск ракеты от Rocket Lab в Новой Зеландии: http://www.abc.net.au/news/2017-05-26/new-zealand-launches-first-rocket-into-space/8561958. Особо отметим сроки: The Electron rocket is built of carbon composite, designed and manufactured in New Zealand in under four years. Меньше четырёх лет -- и ты в космосе.

Это и есть работа системных инженеров: критики жужжат, а они потихоньку делают.

Зачем это нужно -- тут другой вопрос, пока ответ тут только в туризме (и ещё ответ военный, но это не ответ -- тем не менее значительная часть регулирования космического бизнеса именно от военных, тут как с атомной энергетикой). Космические предприниматели сегодня берут отнюдь не только деньги налогоплательщиков (хотя и этим не брезгуют, чего уж там). Они это всё разрабатывают с большим участием частного капитала, то есть играют в космическую рулетку в том числе и на свои, а не только на "законно отобранные".
2019

Будничный космос

Что SpaceX опять успешно запускает спутники, это все новостные агенства уже написали. А что первая ступень опять села на Just Read the Instructions -- это уже будни, этого никто не написал (пока не написал, или уже не написал?). А она таки села, строго по центру баржи: https://twitter.com/spacex

Вот она, системная инженерия. При этом нужно было только чуть-чуть отклеиться от государства. Совсем чуть-чуть. Ибо SpaceX всё-таки не совсем частная системная инженерия. Это ж "межконтинентальные средства доставки" с их лицензионными ограничениями, госконтракты как основной источник финансирования с их правилами, а также прочие отягощения нормального инженерного процесса. Как я понимаю, разница с традиционными госконтракторами только в бешеном и безумном главном акционере. Он ведь действительно хочет закинуть на Марс оранжерею, и сделать это первым -- именно он хочет реализовать утопию из песни, где "и на Марсе будут яблони цвести". Так что получение и выполнение госконтрактов для него не цель, а ограничение. А цель -- дешёвый запуск больших ракет. Отсюда и различие его космической инженерии и инженерии традиционных космических контракторов. Ну, а дальше конкуренция по частным запускам (пока операторы связи прежде всего. Наука нынешняя это тоже главным образом госконтракторы, военные -- тем более. А космический туризм -- у тех свои инженерные попытки прорваться в "дешёвый космос"). Так потихоньку и пойдёт-поедет, инженерные чудеса станут будничными.
2019

Глубина (скрытое измерение) в языке

Ещё одна работа, объясняющая успех RNN в понимании естественного языка (и неуспех марковских цепей) по линии "физичности": "Critical Behavior from Deep Dynamics: A Hidden Dimension in Natural Language", http://arxiv.org/abs/1606.06737

Основная идея -- что в языке отдельные элементы коррелируют друг с другом, и эти корреляции убывают в степенной зависимости. Рекурсивные грамматики и глубокие сети ухватывают эти "дальние" зависимости, предоставляя возможность срезать путь через скрытое измерение: глубину. А всякие попытки считать статистики и корреляции "по линейке" в один уровень без иерархий грамматик или уровней абстракции в нейросетях тут не работают, ибо для таких попыток предел -- последовательности с экспоненциальным убыванием зависимостей. Далее в статье делаются предложения, что именно можно улучшить в архитектурах нейронных сетей, работающих с естественным языком (куда относят заодно музыку Баха, человеческий геном и тексты из википедии).

В статье много интересного, крайне рекомендую. Вот ещё ряд ссылок на предыдущие материалы по пониманию "почему оно всё работает":
-- DARPA Fun LoL (запрос на математическую меру пределов обучения, типа шенноновской меры информации для пределов передачи информации): https://www.fbo.gov/utils/view?id=933e5aa90007234da5cc8c38615b8cc3. Это может быть интересно, ибо в работе про Critical Behavior говорится "How can we know when machines are bad or good? The old answer is to compute the loss function. The new answer is to also compute the mutual information as a function of separation, which can immediately show how well the model is doing at capturing correlations on different scales". Мне кажется, что это заход на то, что спрашивается в Fun LoL.
-- http://ailev.livejournal.com/1197148.html -- там много ссылок на связь математики для физики и глубокого обучения, в том числе математика спиновых стёкол (в статье как раз приводится "The measured curves are seen to be qualitatively similar to that of a famous critical system in physics: a 1D slice through a critical 2D Ising model, where the slope is -1/2").
-- пересказ лекции Yoshua Bengio по теоретическому обоснованию их выразительной силы: http://rinuboney.github.io/2015/10/18/theoretical-motivations-deep-learning.html.
-- подборка "объяснительных" по работе глубоких сетей: https://vk.com/topic-44016343_33675473 (там залежи литературы).
-- совместное рассмотрение рекурсивных грамматик и уровней абстракции слоёв нейронной сетки для меня затрагивает и тему связи локальных символических представлений и распределённых (коннекционистского и символического подходов), вот тут разнообразные ссылки на эту тему: http://ailev.livejournal.com/1238045.html, вот тут ещё http://ailev.livejournal.com/1236426.html и дубль части этих ссылок с добавлением ещё кое-чего в http://ailev.livejournal.com/1266905.html

В любом случае, всё больше и больше объяснений необходимости глубины: абстракции нужны для того, чтобы сокращать путь между далёким -- сопоставления делаются не "по горизонтали", а "через верх", через скрытое измерение. Это верно, думаю, и не для последовательностей: глубина абстракций может быть и для картин, и для объемов, для чего угодно. А рекурсивные грамматики позволяют рассуждать об абстракциях в терминах паттернов. Продолжая "космические" аналогии, поминаемые в статье, мышление-понимание-коммуникация строится на "проколах" семантического пространства-времени, через искажение его абстракциями. Звездолёты мысли летают через порталы абстракций.

Первое, что мне стало любопытно, так это попробовать помыслить не про семантическое пространство, а про семантическое пространство-время. В физике такой ход оказался очень продуктивен, чего б его и тут не использовать? Понятия тем самым становятся такими многомерными объектами (все эти "семантические протяжённости", семантическая мереология и т.д.), да ещё и иерархия абстракций тут может участвовать. Так сказать, коннективистский семантический пространственно-временной экстенсионализм.

Второе, что мне стало любопытно, вообще не связанно с deep learning. Я бы сравнил естественные языки и языки программирования/моделирования по предложенной метрике. В статье говорится, что степень у всех естественных языков где-то -1/2, и это уже само по себе интересно: степень-то может быть в разных языках абсолютно разной! Вопрос: а в искусственных языках какая степень? А связана ли эта степень с успешностью/популярностью языка хоть как-то? Это ж какой был бы критерий "похожести" искусственного и естественного языка, подстраиваемый к естественным языкам! У кого-то есть развёрнутые корпуса текстов и удобная считалка? Может, кто-то сосредоточится и посчитает?
2019

А также в области балета мы впереди планеты всей

В бальных танцах есть поговорка, что "хороший танцор танцует не на паркете, а над паркетом". Уже прошло 15% от 21 века. Так что эту поговорку воплотили в жизнь буквально, на уровне международных соревнований: танцуют теперь между полом и потолком, прямо в воздухе. Чемпион мира (http://www.windoor-realfly.com/en/windgames/2016/results#section_freestyle) в свободном стиле -- Лев Волков (https://youtu.be/AggXA3qj_Qo):


Так и представляешь: через пару лет завезут вентиляторы в Большой театр, через три года откроют отделения в балетных училищах, через пять лет на конкурсе балета с большим отрывом победит робот.
2019

Ура, первые ступени уже возвращаются на Землю своим ходом

SpaceX таки посадил первую ступень, перед этим выведя в космос 11 спутников. При этом пресса такая пресса: вот тут, например, перед текстом про достижение компании Elon Mask приводится огромное видео про посадку первой ступени компанией Jeff Bezos (нужно при этом помнить, что там никто никого на орбиту не выводил -- просто подпрыгнул и сел): http://money.cnn.com/2015/12/21/news/companies/spacex-launch-rocket-landing/ -- хотя там и приводится подборка твитов Маска.

Второй раз эта ступень в космос не полетит, останется для экспериментов и испытаний: всё ли там оказалось в порядке -- http://www.theverge.com/2015/12/21/10642028/spacex-falcon-9-landing-elon-musk-wont-fly. Так что до настоящей повторноиспользуемости ещё некоторое время.

Вот хитрое фото с экспозицией 11 минут (ночью, диафрагма 22 на ISO 100, Canon 50D), где слева запуск ракеты, а справа сверху штрих выравнивания ракеты для спуска, а потом и сама посадка модуля (http://www.theverge.com/2015/12/21/10641938/spacex-falcon-9-launch-landing-photo):
Вот тут это фото в высоком разрешении, захватывающее зрелище: https://cdn3.vox-cdn.com/uploads/chorus_asset/file/5846131/23815832891_e0a3684824_o.0.jpg

Всё это и есть системная инженерия. Метод работы, который позволяет делать сложные успешные системы. Инженерия с системным подходом в головах инженеров.
2019

Keynote "Systems Engineering Thinking" -- now in English

Выступил сегодня с keynote "Systems Engineering Thinking" на сколтеховской аспирантской конференции SkoltechOn (http://on.skoltech.ru/). Ничего особо нового не рассказывал, но сам рассказ был на английском -- поэтому и слайды пришлось перевести (http://www.slideshare.net/ailev/alevenchuk-systems-engineering-thinking):


Если кто интересуется, как про это говорят, напомню, что короткий английский текст на тему этих слайдов (увы, не всех и с некоторым перекосом в Essence) можно найти тут: http://arxiv.org/abs/1502.00121 (Towards Systems Engineering Essence).

Конференция была организована "снизу", самими аспирантами. И выступали главным образом аспиранты, всё на английском языке (хотя многие аспиранты вполне говорят по русски, но не все, да и преподавательский состав там англоговорящий, поэтому русская речь была только в кулуарах -- специфика Сколтеха).

Системная инженерия на космической секции в воздухе присутствовала, но я бы не сказал что она была ярко выражена. Хотя практики демонстрировались, в частности, моделирование на OPM и SysML. Заодно посмотрел тамошнюю лабораторию collaborative engineering с 36 местами и огромными тач-скринами (её почему-то называют лабораторией concurrent engineering, хотя пока там главным образом системноинженерная работа с SysML идёт на ранних стадиях ЖЦ, но может потом какая-то параллель стадий ЖЦ и появится). Мой учебник там уже читают, но Modelica и Julia пока не используются (вместо них старинные Python и MATLAB). Про PLM по факту не знают, хотя тамошний декан и сказал мне, что его любимую PLM производит фирма PTC. В любом случае, у космических инженеров Сколтеха системной инженерией хотя бы пахнет (главным образом ранние стадии архитектурной работы, но там уж по полной -- с использованием моделеров структуры системы). В других инженерных местах и этого нет.

Я остался на vision talks. Там запомнился ответ представителя реформированного Роскосмоса про использование там практик системной инженерии: "используются практики интуитивной системной инженерии". Понятно, что в этой "интуитивной системной" инженерии ген интуитивности доминантный. Хотя сейчас в Роскосмос практики системной инженерии въезжают мимо всяких советских идеологий вместе с западным софтом, так что их освоят скорее рано, чем поздно (если, конечно, не будут "импортзамещать" CAD/PLM и архитектурные моделеры). Ещё из интересного -- Василий Сартаков выдал доклад, в котором подробно проговорил, что будет происходить, если заменить оперативную память non-volatile памятью: "придётся переделать всё -- от архитектуры самих компьютеров и архитектуры операционных систем до переписки вообще всего софта, начинать придётся с изобретения способов запуска и остановки программы". Приятно, что об этом кто-то уже думает: это ведь чистая правда, кто был никем тот станет всем -- и наоборот.
2019

Очередной запуск SpaceX -- в 23:33MSK

Трансляция очередной попытки вернуть первую ступень на землю у SpaceX начнётся прямо сейчас, 13 апреля 2015, в 23:15MSK, а запуск в 23:33MSK (если не остановят отсчёт, как это бывало уже неоднократно), трансляция тут: http://www.spacex.com/webcast/

Несмотря на все заверения, что основная миссия это доставка грузов в спускаемом космическом корабле Dragon, у меня (и судя по комментам, практически у всех-всех) чёткое понимание, что не в этой порции груза фишка. Фишка в барже-космодроме, имеющей волшебное имя Just Read the Instructions. Если всё пойдёт хорошо, то через девять минут после взлёта туда прибаржится (не приземлится -- откуда там земля?) первая ступень. Это вторая попытка (в первой попытке в январе 2015 ракета попала в баржу, но посадка была не мягкой. Ракету не спасли, баржу пришлось чинить).

Напомню: про системную инженерию в SpaceX можно посмотреть в презентации https://www.aiaa.org/uploadedFiles/Events/Conferences/2012_Conferences/2012-Complex-Aerospace-Systems-Exchange-Event/Detailed_Program/CASE2012_2-4_Muratore_presentation.pdf

Главная там фраза -- focus on tools, not rules. А потом test rigorously and often.
2019

Системная инженерия

Системноинженерное мышление — это использование системного подхода в инженерии. Чтобы понять, где и зачем используется системноинженерное мышление, нужно сначала разобраться с тем, что такое системная инженерия и зачем она нужна.

Определения системной инженерии

Самое современное определение системной инженерии дано в Guide to the Systems Engineering Body of Knowledge (руководство по корпусу знаний системной инженерии, http://www.sebokwiki.org/wiki/Guide_to_the_Systems_Engineering_Body_of_Knowledge_%28SEBoK%29, текущая версия 1.3.1 от 5 декабря 2014г.).

Короткое определение: системная инженерия — это междисциплинарный подход и способы обеспечения воплощения успешной системы (Systems engineering is an interdisciplinary approach and means to enable the realization of successful systems — http://sebokwiki.org/wiki/Systems_Engineering_%28glossary%29). В этом определении можно подчеркнуть:
  • Успешные системы — это то, чем занимается системная инженерия. Слово “успешные” тут крайне важно и означает, что система должна удовлетворить нужды заказчиков, пользователей и других стейкхолдеров (стейкхолдеры — это те, кто затрагивается системой, или кто затрагивает систему). Успех — это когда системой все довольны.
  • Слово “системы” используется в очень специальном значении: это “системы” из системного подхода. Для системной инженерии слово “система” примерно то же, что “физическое тело” для ньютоновской механики — если вы сказали про компьютер “физическое тело”, то это автоматически влечёт за собой разговор про массу, потенциальную энергию, модуль упругости, температуру и т.д.. Если вы сказали “система” про компьютер, то это автоматически влечёт за собой разговор про стейкхолдеров и их интересы, требования и архитектуру, жизненный цикл и т.д..
  • Междисциплинарный подход — системная инженерия претендует на то, что она работает со всеми остальными инженерными специальностями (впрочем, не только инженерными). “Подход” обычно означает какие-то наработки в одной предметной области, которые можно перенести на другие предметные области. Междисциплинарность — это очень сильное заявление, оно означает, что системная инженерия может в одну упряжку впрячь коня и трепетную лань (например, инженеров-механиков, баллистиков, криогенщиков, психологов, медиков, астрономов, программистов и т.д. в проектах пилотируемой космонавтики).
  • Слово “воплощение” (realization, “перевод в реальность”) означает буквально это: создание материальной (из вещества и полей) успешной системы.
По-английски “системная инженерия” — systems engineering, хотя более ранние написания были как system engineering. Правильная интерпретация (и правильный перевод) — именно “системная” (подразумевающая использование системного подхода) инженерия, а не “инженерия систем” (engineering of systems) — когда любой “объект” обзывается “системой”, но не используется системный подход во всей его полноте.

Дискуссия о значении термина в переводе "с английского на английский" тоже существует, поэтому есть чёткие сформулированные ответы на эту тему. В этой дискуссии про "systems engineering vs. engineering of systems" сами системные инженеры (в отличие от разных других инженеров -- механиков, электриков, программистов и т.д.) заняли чёткую и согласованную коллективную позицию. Она, например, выражена в материале профессора Derek Hitchins "Systems Engineering vs. Engineering of Systems – Semantics?": http://www.hitchins.net/profs-stuff/profs-blog/systems-engineering-vs.html.

Почитайте, в тексте по ссылке рассказана очень любопытная история, включая экскурс в английскую грамматику для данного случая. Грубо говоря, под "инженерией систем" (например, control systems engineering, manufacturing systems engineering) понимается что ни попадя: легко выкинуть слово "система", которое лишь обозначает некий "научный лоск". Инженеры легко любой объект называют "системой", не задумываясь об осознанном использовании при этом системного мышления, не используя системный подход, “инженерия управляющей системы” это просто “инженерия управляющего объекта”. Никакого специального мышления при этом не предусматривается, слова “система” и “объект” взаимозаменяемы. В самом лучшем случае про систему скажут, что “она состоит из взаимодействующих частей” — на этом обычно разговор про “систему” и “системность” заканчивается, он не длится больше двадцати секунд.

А вот из системной инженерии квалификатор "системный" без изменения смысла понятия выкинуть нельзя -- системная инженерия это инженерия с системным мышлением в голове (а не любая инженерия, занимающаяся объектами, торжественно поименованными системами просто для "добавления сложности и научности").

Поэтому желающие заниматься "инженерией систем" -- не трогайте их, пусть делают своё частное узкое специальное инженерное дело, они очень полезны и нужны, но они не системные инженеры.

В последние годы увеличилось количество перводов инженерной литературы, и слово engineering не удосуживаются перевести как “инженерия”, так и оставляют “инжинирингом”. Перевод “системный инжиниринг” уже начинает побеждать — это легко отследить по результатам сравнения в интернет-поисковых системах. Можно считать, что “системная инженерия” и “системный инжиниринг” синонимы, но есть маленькая проблема: в России почему-то в тех местах, где занимаются инженерным менеджментом, а не инженерией, называют его “системным инжинирингом”. Так что будем считать “инженерию” и “инжиниринг” синонимами, но в случае “инжиниринга” проверять на всякий случай, не менеджмент ли имеется ввиду вместо чисто инженерной работы.

Более длинное определение включает ещё одну фразу: “Она фокусируется на целостном и одновременном/параллельном понимании нужд стейкхолдеров; исследовании возможностей; документировании требований; и синтезировании, проверке, приёмке и постепенном появлении инженерных решений, в то время как в расчёт принимается полная проблема, от исследования концепции системы до вывода системы из эксплуатации” (It focuses on holistically and concurrently understanding stakeholder needs; exploring opportunities; documenting requirements; and synthesizing, verifying, validating, and evolving solutions while considering the complete problem, from system concept exploration through system disposal). Тут нужно подчеркнуть:
  • Целокупность, которая подчёркнута многократно — от “междисциплинарности” в первой половине определения до целостности всех действий по созданию системы во второй половине определения, до целостности/полноты проблемы, до охвата всего жизненного цикла системы “от рождения до смерти”. Целостность (полнота охвата всех частей целевой системы согласованным их целым), междисциплинарность (полнота охвата всех дисциплин) — это ключевое, что отличает системную инженерию от всех остальных инженерных дисциплин.
  • Параллельность выполнения самых разных практик (а не последовательное выполнение их во времени, как можно было бы подумать, прочитав перечисление практик)
  • Много особенностей, которые будут понятны позднее (различение нужд пользователей и требований, проверки и приёмки, упор на синтез для противопоставления “аналитическим” дисциплинам и т.д.).
Упражнение: посмотрите разные определения системной инженерии и найдите их сходство и различия (http://www.sebokwiki.org/wiki/Systems_Engineering_%28glossary%29, http://www.sie.arizona.edu/sysengr/whatis/whatis.html, http://syse.pdx.edu/program/about.php и так далее — погуглите, чтобы найти больше определений). Обратите внимание на разнообразие используемой в этих определениях терминологии.

Ответственность за целокупность и междисциплинарность

Ответственность за всю систему как целое (whole system) и связанная c этим межпредметность/междисциплинарность (interdisciplinary) подхода к другим инженериям (механической, электрической, программной, предприятия и т.д.) отличают системную инженерию от все других инженерных дисциплин. Представим себе ледовую буровую платформу:

platform

Сотни тысяч тонн металла, бетона, пластмассы, необходимых расходных материалов, обученная вахта должны собраться вместе далеко в море среди льда и в строго определённый момент эта огромная конструкция должна начать согласованно работать — и не просто работать, а приносить прибыль и обеспечивать безопасность в части загрязнения окружающей среды и здоровья находящейся на платформе вахты. Какая инженерная дисциплина должна учесть результаты работ всех других инженерных дисциплин — собрать в единое целое данные ледовой обстановки, санитарных норм в помещениях для обслуживающего персонала, обеспечение электричеством попавших туда компьютерных серверов, характеристики этих серверов и программное обеспечение? Кто озаботится учётом в конструкции платформы изменений в длине металлоконструкций за счёт разницы суточных температур и одновременно установкой акустических датчиков на трубах, которые прослушивают шорох песка, чтобы по этому шороху можно было определить износ труб?

Системная инженерия как раз и является той дисциплиной, которая ответственна за обеспечение целостности в инженерном проекте: именно системные инженеры проектируют нефтяную платформу как успешное (безопасное, надёжное, прибыльное, ремонтопригодное и т.д. — разным людям нужно от этой платформы разное) целое, потом раздают части работы инженерам по специальностям (инженерам-строителям, машиностроителям, инженерам-электрикам, компьютерщикам/айтишникам и т.д.), а затем собирают результаты их работ так, чтобы получить работоспособную и надёжную систему.

Это главный признак, отличающий системных инженеров от всех других инженеров: они отвечают за проект в целом, сразу во всех его деталях как в части деталей-частей, так и в части использования детальных знаний отдельных дисциплин. Они ответственны за то, чтобы не было пропущено какой-нибудь мелочи, ведущей к провалу.

Самолёт — это много-много кусков металла и пластика, синхронно летящих на скорости 900км/час (0.85 от скорости звука, это типовая скорость Boeing 787 Dreamliner) на высоте 10км. Системный инженер — это тот, кто придумал, как обеспечить их надёжный и экономичный совместный полёт, увязав самые разные требования (грузоподъемность, расход топлива, дальность полёта, шум при взлёте и посадке, требования к длине разбега и посадки, необходимость лёгкого обслуживания на земле, отсутствие обледенения, безопасность людей на борту, и т.д. и т.п.), при этом требования выдвигались самыми разными людьми, представляющими самые разные профессиональные и общественные группы. Пара-тройка миллионов деталей изготавливается и собирается в одно изделие — и самолёт летит, обеспечивая комфорт пассажирам и прибыль владельцам!

Для чего нужна системная инженерия: победить сложность
Системная инженерия решает задачу преодоления инженерной сложности (которая определяется главным образом как число различных элементов, которые должны провзаимодействовать друг с другом, чтобы получить целевую систему — и сложные системы не помещаются ни в какую самую умную голову, требуется специальная дисциплина, чтобы собирать результаты деятельности самых разных инженеров в одно работоспособное целое).
Микроволновка содержала в 2006 году 212 частей (http://www.cadenas.de/news/en/reader/items/out-of-many-one-a-surprisingly-large-number-of-parts), но если взять системы посложней, то счёт легко переходит на миллионы частей -- и во многих крупных системах ошибки в любой из частей могут приводить к катастрофам.

numberofparts
(картинка из материалов Dassault Systemes)
На самом деле картинка эта приукрашивает ситуацию со сложностью. Вот более точная информация по самолётам Boeing (http://787updates.newairplane.com/787-Suppliers/World-Class-Supplier-Quality):

boeingparts

В современных системах число отдельных элементов, которые нужно согласовать между собой (в проектировании), а часто и создать с нуля (в конструировании) достигает десятков миллионов в “железных” системах (а на одном серийно выпускаемом электронном чипе FPGA Xilinx Virtex-Ultrascale XCVU440 число отдельных транзисторов оценивается на 2014 год более чем в 20 миллиардов — http://en.wikipedia.org/wiki/Transistor_count).

Согласно легенде системная инженерия впервые появилась как метод ведения работ в военной отрасли США, когда нужно было скрестить два сверхсложных инженерных проекта: атомный проект по созданию ядерного оружия и проект создания баллистических ракет, необходимых для доставки этого оружия. Не было никаких голов “генеральных конструкторов”, которые могли были бы справиться с решением этой задачи, и пришлось изобретать методы совладания со сложностью подобного сверхпроекта.

Системная инженерия делает невозможное возможным: прежде всего это относится к тому, что сверхсложные системы работают так, как задумано. Системные инженеры больше всего работают на этапах, когда самой системы ещё нет, и их задача представить правильный проект, в котором разные части системы разные свойства, которыми занимаются разные инженерные дисциплины, влияют друг на друга так, чтобы не было неожиданностей от этих влияний. Системный инженер ответственен за то, чтобы риска неудачи, связанного с плохой конструкцией, не было. Системный инженер ответственен за то, чтобы невозможно сложные системы за невозможно короткое время (это означает прежде всего отказ от тупого метода проб и ошибок, тем более что в сверхсложных системах нельзя сделать всех возможных “проб”, чтобы получить все возможные ошибки) создаются, и работают как от них ожидается.

Раньше люди боролись со сложностью тем, что инженерными проектами занимались гении. Сейчас на гениальность не надеются: проекты должны получаться независимо от гениальности “генерального конструктора”, проекты должы получаться успешными на основе метода — гениальность при этом позволяет дополнительно поднимать планку сложности, уже высоко поднятую использованием системноинженерного мышления и практик системной инженерии.

Классический пример, показывающий работоспособность системной инженерии — это “аэрокосмос” (aerospace), авиационная и космическая промышленности. Как известно, обеспечить надёжные космические полёты очень трудно, до сих пор. Много лет бытует поговорка про самые трудные дела — что это “rocket science”. Именно в “аэрокосмосе” без использования системной инженерии не удавалось добиться успехов. Основа конструирования космических кораблей в NASA и европейском космическом агентстве — это системная инженерия. Ещё в 1969-1972 годах в рамках программы Apollo (вдумайтесь: это более 40 лет назад!) на лунной орбите побывало 24 человека (из них трое -- дважды!), а на Луне гуляло 12 космонавтов, они привезли на Землю 382 кг лунного грунта (http://en.wikipedia.org/wiki/Apollo_program).

apollo
(места посадки миссий Apollo).
В программе Apollo использовались двухместные автомобили-планетоходы аж в трёх экспедициях из шести, и в экспедиции Apollo-16 даже был поставлен рекорд скорости передвижения по Луне на автомобиле: 18 км/час (такая скорость на Луне огромна: ведь там сила тяжести вшестеро меньше, и дороги отнюдь не асфальтовые, так что автомобиль на такой скорости ощутимо подбрасывало). На автомобиле американцы проехали почти 36км только в экспедиции Appolo-17, удаляясь от лунного модуля на расстояние до 7.6км.

Марсоход Opportunity прошёл за десять лет службы более 40 км, но уже не по Луне, а по Марсу -- с 2004г. (http://en.wikipedia.org/wiki/Apollo_Lunar_Roving_Vehicle, там выразительная картинка).

Но это всё достижения далёкого уже прошлого. Нынешние инженеры ставят принципиально другие задачи. В 2014 году Индия стала страной, чей космический зонд достиг орбиты Марса с первой попытки (кстати, это один из лозунгов системной инженерии: “С первого раза правильно!” — и тут нужно учесть, что из 40 полётов на Марс меньше половины оказались успешными) раза, и при этом запуск обошёлся всего в US$73 млн., самый дешёвый полёт на Марс на сегодня (http://en.wikipedia.org/wiki/Mars_Orbiter_Mission). Кто это делал? Системные инженеры. Например системный инженер Minal Sampath возглавляла команду, создавшую три прибора для этого марсианского спутника (http://www.bbc.com/news/world-asia-25989262):

sampath

Системные инженеры из европейского космического агентства в 2014 году успешно выполнили миссию Rosetta — посадили спускаемый аппарат Philae c 12 измерительными приборами на комету диаметром примерно 4км. Чтобы попасть точно в назначенную точку и в точно назначенное время Rosetta стартовала с Земли в 2004г., а в 2012 Rosetta удалялась от Земли на миллиард километров (и на 0.8млрд. Километров от Солнца) — http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta/Frequently_asked_questions. В момент встречи с кометой Rosetta была на расстоянии 405млн.км и они летели по направлению к Солнцу со скоростью примерно 55тыс.км/час (http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Rosetta/Rosetta_arrives_at_comet_destination). Вот фотография спуска модуля Philae, сделанная камерой Rosetta (в этот момент Rosetta была на высоте примерно 15.5км над поверхностью кометы, выделенные квадраты имеют сторону 17м -- http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2014/11/OSIRIS_spots_Philae_drifting_across_the_comet):

rosettaphilaelanding

Основатель космической фирмы SpaceX (http://www.spacex.com/) Элон Маск поставил цель снизить стоимость запуска в 10 раз за счёт повторного использования первой ступени ракеты — чтобы затраты на запуск приходились в основном на топливо, как сегодня у самолётов. Посадочная площадка у него — платформа, которая плавает в море: http://www.spacex.com/news/2014/12/16/x-marks-spot-falcon-9-attempts-ocean-platform-landing. В 2015 году Элон Маск обещал раскрыть планы по подготовке его фирмы к колонизации Марса. Какой метод работы? Такой же, как в NASA — системная инженерия.

Фирма Virgin Galactic (http://en.wikipedia.org/wiki/Virgin_Galactic) планирует осуществлять через год-два относительно недорогие экскурсии в космос (без выхода на орбиту, но по баллистической траектории с шестью минутами невесомости), за год после начала деятельности планируя удвоить число космонавтов (поднимавшихся на высоту более 100км над поверхностью Земли) — на 8 июня 2013г. на Земле было 532 космонавта из 36 стран.

Подводная лодка класса Astute (Великобритания) имеет более миллиона комплектующих (http://gregornot.wordpress.com/2008/10/22/one-of-the-most-complex-engineering-projects-in-world%E2%80%99/), атомные электростанции имеют порядка 4 млн. комплектующих (только число их крупных подсистем ГИПы оценивают в 400-700), а гражданские пассаржирские суда класса Oasis лишь немного уступают авианосцам в их размерах (http://en.wikipedia.org/wiki/Oasis_class_cruise_ship).

Поезд со скоростью 200км в час чудо только в России (рекорд скорости железной дороги 210км/час был достигнут ещё в октябре 1903г. — http://en.wikipedia.org/wiki/High-speed_rail), но в 2008 Китай открыл линию "Wuhan – Guangzhou", штатная скорость на которой до июля 2011 года былаt 350 км/час, после чего была снижена до всего 300км/час. Начата системноинженерная работа по проекту Hyperloop, где вагончики будут двигаться со скоростями, близкими к 1000км/ч в трубах с пониженным давлением воздуха (http://en.wikipedia.org/wiki/Hyperloop).

Небоскрёбы уже строят высотой более 1км (Kingdom Tower, Jeddah Saudi Arabia, начало строительства в 2013 году, окончание в 2019, 167 этажей, высота 1007 метров, http://skyscraperpage.com/diagrams/?searchID=202). Уже построено здание высотой 828 метров (Burj Khalifa, Dubai Unated Arab Emirates, построено в 2010 году, http://skyscraperpage.com/diagrams/?searchID=200).

Кто ответственен за правильность проекта, правильность выбранного решения, соблюдение всех сложнейших практик, дающих на выходе “правильно с первого раза”? Системные инженеры: именно они должны придумать такие технические решения, чтобы не было неприятных (впрочем, и приятных тоже) неожиданностей при изготовлении, эксплуатации и последующем выводе из эксплуатации систем, создаваемых во всех этих сложнейших проектах. И эти системные инженеры справляются — каждый год сверхсложные проекты прошлых лет становятся просто сложными, а сложные проекты — типовыми. Это не значит, что такие проекты, как полёт на луну или создание атомной станции становятся более простыми. Нет, не становятся: наоборот. Сложность этих проектов год от года растёт за счёт опережающего роста требований, прежде всего требований безопасности.

Создавать такие сложные системы могут только большие многодисциплинарные коллективы, которые требуют какой-то междисциплинарной организации в разделении умственного труда. Именно вопросы удержания междисциплинарной целостности и организации междисциплинарных работ и решает системная инженерия. Она:
  • удерживает целое всего инженерного решения для самых разных затрагиваемых инженерным проектом людей (стейкхолдеров). Это основной предмет нашей книги.
  • Использует практики системной инженерии для создания успешного инженерного решения — наша книга не рассказывает подробно об этих практиках, но даёт ссылки на дополнительную литературу.
Можно ли системную инженерию применять в простых проектах? Да, “кашу маслом не испортишь”, хорошее мышление и хорошие инструменты помогают везде. В том числе для небольших проектов использование системной инженерии снижает требования к гениальности инженеров: думать помогает метод (и компьютеры — в силу понимания, что они должны делать), а не “общая гениальность”. Нужно ли “просто инженерам” быть знакомым с системной инженерией? Да, они будут лучше понимать, как им взаимодействовать с многочисленными стейкхолдерами и как обеспечить успешность своей системы. Впрочем, “просто инженеров” часто уже учат основным практикам системной инженерии, хотя и неявно и без опоры на системное мышление. Нужно ли быть знакомым с системноинженерным мышлением менеджерам? Да, если они хотят понимать самых разных инженеров и сотрудничать с ними.

Но почему системную инженерию назвали именно системной, а не какой-то другой инженерией? Потому как на сегодняшний день единственным способом удержать сверхсложное целое в междисциплинарных проектах является использование системного подхода, в котором термин “система” используется в специальном смысле, и который подразумевает специальное устройство мышления для применяющих системный подход людей. Этому мышлению и посвящена наша книга.

Упражнение: оцените, сколько частей в разрабатываемой в вашем проекте системе. Слышали ли вы, что в проекте явно используется какой-то метод работы (необязательно “системная инженерия”, но хоть какой-то, о котором написан учебник, который преподаётся в ВУЗе)? Как вы считаете, почему при всех разговорах о лидерстве советской космонавтики ей не удалось при практически неограниченных ресурсах послать космонавтов на Луну в начале 70-х?
* * *
Это я потихоньку продолжаю апдейтить текст книжки "Системноинженерное мышление", которая лежит в её первой версии тут: http://techinvestlab.ru/files/systems_engineering_thinking/systems_engineering_thinking--TechInvestLab_2014.pdf.