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技术结构的形成

现在我想回到我在第1章末尾抛出的那个问题,各种技术之间的逻辑是共通的吗?它们在组成方式上有相同的结构吗?

如我所说,答案看起来并不乐观。虽然如此,我们还是能看到技术确实分享了一种解剖学意义上的结构。技术在这方面就像某类动物——比如,脊椎动物。脊椎动物无论在结构样式还是外观上都相当不同。非洲河马和一条蛇看起来毫无相像之处,但是它们都有分节、相互连接的柱状结构,以及心脏、肝脏、肾脏和神经系统;它们都左右对称,且全都建立在细胞基础之上。技术的共同结构当然不在于拥有共同的器官。但是无论共同拥有的是什么,它都将是我们讨论的核心,因为它涉及技术怎样被放到一起,是怎样形成的。就像俳句 ,其结构过程一定就是指音节是如何被放到一起并最终呈现出俳句形式的。

那么,这些结构在解剖学意义上有什么共同之处呢?

一开始,我们可以说技术是由各组成部分或元器件放置或组合(联结)在一起的。因此技术是为达到某种目的的一种组合。这一组合的原理是我在第1章提到的三个原理之一。一台水力发电机集中了几种主要的构件:一个用于储水的蓄水池,一个带有控制阀门和被称为水渠的进水管组成的进水系统,由高位能水流驱动的涡轮机,由涡轮机驱动的发电机,将输出能量转换为高压电的变压器以及排水用的泄流系统或尾水渠。类似的构件或者子系统、子技术(或对于过程技术来说的阶段)是一组能够独立的,可以与其他构件相分离的构件。当然,一些非常基础的技术,例如一个铆钉,可能只有一个部件。我们也可以认为,如此基础的技术也是一种“组合”,就如同数学家允许一个集合里只有一个数一样。再进一步,我们甚至可以承认拥有0个部件且没有目的的技术。为了配合正确的数学表达,就像数学里存在空集一样,我们应该承认拥有0个部件且没有目的的技术。毫无疑问早就有人这样想过了。

结构首先是指技术是由零部件构成的。如果我们观察到技术总是围绕着一个中心概念或原理,如“事物的方法”或者一个可行的核心理念来组建的话,我们就能看到更多的结构。钟的原理就是依据某个固定频率的节拍来计数。雷达的原理(核心理念)就是发送高频无线电波,然后通过分析来自物体表面的反射信号来探察远处的物体。激光打印机的原理是用计算机控制的激光在硒鼓上“写”映像,再应用基本的电子照相法,使墨粉微粒以静电书写方式粘到硒鼓上,之后再熔融到纸上。

技术的最基本结构,包含一个用来执行基本功能的主集成和一套支持这一集成的次集成。

为了能够成为物理实在,一个原理需要以物理部件的形式被表达出来。在实践中,这就意味着一项技术包括一个主要组合体,即一个装置或者方法的基础或支柱,用这个组合体来执行基本的原理。这个支柱由另外一些组合体来支持,这些组合体被用来支持主要组合体的运转,调节它的功能、提供动力以及执行其他次一级的任务。所以,技术的最基本结构,包含一个用来执行基本功能的主集成和一套支持这一集成的次集成。

让我们用这种方式来看一下喷气式发动机。它的原理很简单:在稳定的压缩空气流中燃烧燃料,产生高速气体向后排出。根据牛顿第三定律,这会产生一个等效反作用力。为完成任务,机器会采用一个主集成,包括五个主要的系统,进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管。空气由进气道进入,流进由一系列大风扇组成的压气机加压,高压气流进入到燃烧室中,和燃料混合并被点燃,之后高温气体驱动涡轮运转,涡轮驱动增压机,高温气体从尾喷管高速喷出,进而产生推力。(现代的涡轮风扇发动机前面有一个巨大的风扇,也是由涡轮增压机驱动的,也能产生很大的推力。)

这些元器件形成了核心集成,围绕在它周围的是支持这一主功能的许多非常复杂的子系统,主要包括:燃料输送系统、压缩机反熄火系统、涡轮叶片冷却系统、发动机仪表系统、电气系统等。所有这些集成件和子系统互相配合:燃料供应系统的输出变成了燃烧系统的输入,并通过仪表系统把压气机的表现表征出来。为了支撑这些功能,集成件之间通过复杂得像迷宫似的管道和电线相互连接来传递功能,以便让其他的系统得以应用。

这一建构过程和计算机编程没什么不同。都是要应用一个基本原理,即核心概念或者逻辑,作为编程背后的支撑。完成这个原理需要一套具有积木一样结构的支撑程序和子程序系统。这在计算机中,常恰如其分地被称为“主程序”。接下来,“主程序”又需要其子功能或子程序的支持。要在计算机屏幕上建立一个图文视窗程序,需要一系列的功能去完成,如规定尺寸、确定位置、展示题头、发表内容、将其放在其他窗口的前面、删除完成的任务等。子功能之间互相需要,以使彼此相互契合。各个子程序就处于不断的相互联系之中,它们不停地“对话”,就如同喷气发动机那样。

实际看来,一台喷气式发动机和一台计算机是很不同的东西。一个是一套物质零件,另一个是一套逻辑指令。但是它们的结构却是相同的:都是由集成块结构起来,集成块之间相互联系,共同服务于一个执行某一个基本原理的核心集成,再辅之以其他的互动的集成子系统或组件系统的支撑。

不论是在喷气式发动机还是在计算机程序里,所有的组件之间必须小心地保持平衡。每个部分都必须能够在一个由其他相关部分设定的约束范围内运行,包括温度、流速、荷载、电压、数据类型以及协议等。并且反过来,每部分又都要为依赖于它们的那些组件建立一个适合的工作环境。这意味着在实践中进行权衡一定非常困难。

每个模块或者内容一定要提供刚好正确的动力、尺寸、强度、重量、措施或数据结构来适应其他模块。因而,每个部分都要被设计得与其他部分能够平衡地匹配。

这些不同的模块和它们之间的联系共同形成了一个工作构架(working architecture)。理解技术意味着理解它的原理,以及它是如何将这种原理转化到工作构架中去的。 Ki5XJQZRksuvicPcEzgkDHm5XiPGXTSt1l615VtpJjqHUbg4iCGMrgGM06r0/9vX

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