结构深化

“内部替换”部分地解释了技术为什么会随着发展而变得越加复杂。我们可以将之理解为，替换构件平均来讲要比它们所取代的部件复杂。但那不是重点，真正起作用的另有原因。我将其称为结构深化（structural deepening）⁶。

开发人员可以围绕着技术障碍去寻找更好的部件或更好的材料。他们也可以通过加入新的零部件或是添加进一步的零件系统去消除障碍。这时，解决障碍的方法不是调换旧零件，旧零件实际上已经被保留下来了。在极限圈定的范围内，会有其他零件或集成件被添加进来，以辅助已有的旧零件完成工作。因此，当喷气式发动机被要求在更高的温度下运行而导致涡轮叶片开始在极限温度软化时，开发者采取了在叶片旁边添加通风系统冷却叶片，或者在叶片内部添加循环冷却系统的方法。当早期雷达系统接收的回声信号与发射信号因同步而被淹没时，开发人员加入了一组零件（双工器），这可以使发射器有零点几秒的短时关闭，这样回声就可以被清晰地接收到了。

为了突破局限而不断加入次级系统，技术因此发展得越来越精致。技术结构就是这样不断被“加深”或者不断地被设计得更为复杂的。

技术从而变成了重重叠叠的复合体。

驱动技术复杂化的动因不仅在于为完成目标功能而被迫去克服技术限制的尝试。一项技术不仅需要自身运行良好，还需要在外部环境发生变化时也可以应付自如。也就是说，它应该可以安全可靠地应对一系列任务。而在这个过程中，极限无处不在。所以我们可以说，为了克服各种极限，一个技术还需要主动增加次级系统或次级模块以完成如下目的：（1）加强基本性能。（2）对改变或异常进行监视并作出反应。（3）去适应更广泛的任务范围。（4）增强安全性和可靠性。

这一观点不仅限于技术的统筹层级。由于它的次级系统或集成模块本身也是技术，也需要发展，需要被促逼着加强技术总体的性能，所以， 通过递归性过程，主动改进过程也会发生。设计者会寻求打破极限的方法，根据上面（1）–（4）的原理加入次级系统从而加强性能、对环境的改变作出反应、适应更广泛的任务范围、增强可靠性。新加入的集成块或子系统反过来也会被促逼着趋近它们自己的操作极限。设计者将进一步加入次次级系统（sub-subsystem）来打破这些极限。这个过程持续进行着，集成模块围绕提高主模块的工作性能工作，其他次级模块又围绕着集成模块工作，还有其他模块再围绕着这些次级模块工作。性能在系统的所有层级上被提高，技术结构的所有级别都将变得更为复杂。

我们可以从燃气涡轮飞机发动机这个例子来看这个递归性的结构深化过程。弗兰克·惠特尔的发动机原型是用独体压缩机来供应压缩空气进行燃料燃烧的。这是一个径向流动（radial-flow）压缩机：它吸入空气，然后通过快速“旋转”进行压缩。惠特尔熟悉这种压缩方式，之所以选择这种技术，是因为它是达到目的的最简单的设计。但是随着对更好性能的需求，设计师被要求采用更好的组件，即轴流式压缩机来替换径向流动压缩机。它是一个巨大的风扇，其空气流动方向平行于传动轴。但在单轴压缩机阶段，增加压力供应比的极限也只能达到大约1.2:1。为了达到更优越的性能，设计师同时使用几个压缩机，并最终将它们按顺序排列组装在一起。但是这个压缩系统的操作需要既能适应高纬度的稀薄空气，又能适应低纬度的高密度空气，并且还要适应不同风速的操作环境，因而设计师增添了导叶（guide-vane）系统来控制吸入的空气。系统因而被精致化了。反过来，导叶系统现在又需要一个可控集成块来感知环境条件，从而对叶片进行相应的调整。这是进一步的精致化。但是现在输出的高压空气会以意想不到的冲击波回冲到压缩机中，这又成了另一个主要的障碍。所以压缩机又需要安装防喘振放压阀这一次级系统对此加以控制，并且要对该系统进行更进一步的精致化。防喘振系统又需要更灵敏的传感、控制系统。此外，还要有更多的精致化过程。

以这样的方式，一项技术（例如，压缩机）在性能和使用范围上得到了极大改善，但这是要付出代价的。随着时间的推移，它只能背负着越来越多的老旧的子系统和次级子系统才能正常运转，它要不断处理各种异常情况、被迫扩大应用范围、为防止或应付失败而进一步提供大量冗余设计。

在喷气发动机的案例中，当技术被促逼时，也会发生为提高性能而主动进行改进的情况。例如，为了提供空战条件下要求的额外的推动力，特意添加了补燃室这个集成件；为了防止发动机起火，特意加入了复杂的烟火警探测系统；为了防止通风口结冰，特意加入了除冰组件。此外，专门的燃油系统、润滑系统、可变尾喷系统、启动系统也都是因此被加入进来的。所有这些反过来又需要控制、传感、仪表测量系统及其子系统。如此一来，飞机性能确实被提高了，现代飞机的发动机动力比惠特尔最初的喷气发动机要至少高30～50倍，但它们也更复杂了，惠特尔1936年的发动机包括一个移动的涡轮增压机以及几百个零件，而它的现代版已包括22 000个零部件了。

通过结构深化来改进技术的过程是缓慢的，飞机涡轮增压汽油发动机的改进前后共用了几十年。原因在于，改进过程中不仅要识别新的集成模块及其问题，还必须对它们加以实验、论证，以及对即将涵盖它们的新系统进行重新平衡和优化，而这些都需要时间。

经济因素也在这个过程中帮助控制改进的时机。如果竞争激烈， 改进就会加速，如果缺乏竞争，改进就会慢下来。开发人员即使意识到明显的技术进步，也不一定会予以采用。不论竞争压力是否出现，任何时候发生的技术改进都会被认真进行选择，某个技术上可行的新改进必须是在经济上进行考量，认为值得进行整体的重新设计后，才可能被采用。

就这样，随着新的改进被选择性地采用，技术一点一点向前蹒跚发展。如果遇到某个限制性的阻碍，发展会缓慢下来，致使整个过程显得时断时续。总之，技术的发展深深依赖于结构的深化。

结构深化对技术进步的作用往往是巨大的。但是，随着时间的推移，通过不断加入系统、子系统而获得更高的性能之后，新技术也会遭遇硬壳化（encrust）。硬壳化对于一个方法和设备可能不算什么，一旦开发成本、费用已完成分摊，导致的结果可能仅仅是材料或空间使用成本的提高或权重的增加。但对于所谓“非技术性的”目的系统，负担则可能相当沉重，如军事组织、法律制度、高校管理以及文字处理系统都需要通过不断加入子系统或子零件来赢得性能上的改进。只需设想一下税法的复杂性逐步增加的过程就可见一斑，而它只不过是法律制度体系中的一个小分支。这些以复杂性和官僚主义的形式表现出来的“改进”成本是无法分摊的，即使环境已经不再需要它们了，它们还将继续存在并且很难消除。