## OF TECHNOLOGY 技术思想前沿 | 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“脊柱”,用这个组合体来执行基本的原理。这个“脊柱”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”(main)。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译到工作构架中去的。