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本字幕由TME AI技术生成
今天我要给你讲的是一本名为人人都懂工程学的书
本书作者娜塔莎
麦卡锡是英国皇家工程学院政策顾问
同时也是英国皇家学会高级政策领导小组成员
同时也是伦敦大学科技工程和公共政策跨学科荣誉讲师
这本书是工程学中少有的一本关于工程学和工程师的书
可以说是工程学的百科全书
他详细的介绍了工程学的历史
介绍了工程学的各个分支
在解读本书之前
我将分成两部分
从中挑选出两个你最关心的问题
让你对工程学和工程师有更多的了解
第一部分
我们向外看
看看工程师们在做什么
回答第一个问题
工程师们正在解决什么问题
在第二部分中
我们向内看
看看工程师们的想法
及回答第二个问题
工程师思考的问题有什么不同
大家提到的工程师思维有什么独到之处
嗯
我还将结合自己的工程师经历史给您解读
为您补充更鲜活的案例
首先
让我们看看工程师们正在解决的问题是什么
如果你上网搜索一下工程学
就会发现工程学的分支很多
比如土木工程
机械工程
电气工程
材料工程
生物工程
计算机等等
让人眼花缭乱
就算把所有的分支都搞清楚了
也不可能把工程师们的共同点都搞清楚
那么
工程学究竟解决了什么问题
这个问题三言两语很难解释清楚
人们一直试图用清晰的定义来概括工程学
比如英国土木工程师协会
世界上最早的工程师协会起草了一份章程
把工程学定义为引导自然中巨大的能源
以方便人类使用
这句话太笼统了
听了之后
你对工程学的了解并不多
既然工程学不是那么好概括的
那就换一个角度来看工程师
能不能用一句话来解释一下
美国前总统胡佛曾在一次演讲中介绍工程师
这是一项令人着迷的伟大职业
通过这项计划
利用石头
金属或者能源为人们创造就业机会
帮助人们安家
提高生活质量
改善生活质量
这是工程师们最大的荣誉
如果你把这种定义交给一个工程师
他肯定会说这是对的
可是外人听了这些定义
却不知道工程师有什么特别的地方
看来工程师们的工工作并不是一件容易的事情
其实
我们也可以逆向思考
如果很难分辨出什么东西
那么我们可以通过分辨它是否存在来描述它的轮廓
下一步
我将选择其他三个职业与工程师进行比较
这三个职业看起来和工程师很像
但又有很大的不同
通过比较
我们可以看到整个工程的全貌
首先
让我们来比较工程师与科学家之间的差异
在外人看来
工程师与科学家
尤其是从事自然科学研究的科学家有着特殊的相似之处
我们经常把理工科放在一起
理科和工科
就是自然科学和工程学总能相提并论
如果你看看工程师和科学家
就会发现
他们的成长道路和知识结构非常相似
一名科学家和工程师在大学期间
特别是在前几年所学的课程中
所受的训练几乎相同
所以
在外人看来
科学家和工程师就是一群掌握了大量科学知识
经常摆弄仪器的人
但如果你问一个科学家
你是工程师吗
他肯定会拒绝
甚至会觉得这是在贬低他
如果你看过一部名为生活大爆炸的美国电视连续剧
里面的天才科学家希尔顿经常会看不起霍华德这个朋友
他总是说霍华德的工作平淡无奇
毫无创造性
这当然是偏见
是的 对的
不过希尔顿说的也没错
科学家确实比工程师强
不过这并不是因为科学家的智商有多高
而是因为工程学的特殊性
工程师的专长不在于发现
而在于实践
科学家的主要任务是探索什么
工程师们则思考另一个问题
即在自然规律和其他因素的限制下
他们能做些什么
去探索那些能给人类带来实际意义的东西
一位物理学家曾经说过一句话
我认为这是科学家与工程师之间最大的不同
自然
科学家发现了未知的东西
工程师创造了未知的东西
你会发现
这个世界的进步来自于发现未知事物和创造未知事物
这两者缺一不可
举个例子
你对青霉素的历史一定很熟悉
很多科普书里都有这个故事
一九二八年
英国生理学家弗莱明在培养葡萄球菌时
发现培养皿中混入了一种绿色霉菌
他敏锐的察觉到
这种绿色霉菌对其他细菌的杀伤力很大
经过试验
是的 对的
他发现这是真的
于是
一九二九年
他发表了一篇论文
发表了他的研究成果
青霉素是从这种绿色霉菌中提炼出来的物质
青霉素的出现改变了世界
然而
真实的历史远比这个故事复杂的多
弗莱明发现了青霉素的杀伤力
但是他认为青霉素很难提取
而且不能大量生产
而且他稳定
不能保存也不能运输
所以他对青霉素的研究并不抱太大的希希望
一九二九年发表的论文并没有引起科学界的注意
直到十多年前
弗莱明发表了他的论文
牛津大学三位科学家联合研究了一种培养和纯化青霉素的方法
之后
他们与英国
美国等多家制药厂取得联系
并与制药厂合作改进青霉素提取与储存技术
解决了青霉素提取困难
储存困难的难题
那时候政值二战
大量青霉素运往前线
挽救了无数盟军士兵的生命
人们开始意识到青霉素的伟大
而弗莱明这个名不见经传的人
也因为青霉素的发现而成为了人们心目中的英雄
发现与实现缺一不可
才能拥有改变世界的力量
关于青霉素
有三名来自牛津大学的科学家
也有来自英国
美国制药厂的工程师
一句话
科学家们发现了真实的世界
工程师们创造了可能的世界
正因为目标不同
虽然科学家家和工程师们都是以科学为出发点
但是他们对知识的理解和对这个世界的看法却是不同的
我曾经和一位从事科学研究的朋友聊过这个问题
我们学知识有什么意义
认识现实世界还是解决实际问题
我俩的答案正好相反
作为一名科学家
他认为学习知识是为了了解现实世界
解决现实中的问题
作为一个工程师
我认为学习知识主要是为了解决实际问题
同时也是为了了解现实世界
你看
最终发现与实现是不同的
既然工程师的任务是创造一个可能的世界
那么很容易让人联想到另一类人
发明家
接下来
让我们来比较工程师和发明家的区别
最大的区别就是
在现代
工程师是真实存在的
发明家几乎已经绝迹了
对于发明家
我们总是有一种刻板的印象
认为发明家应该是一个人在自己的实验室里设计出来的东西
真是太可惜了
因为这样的发明家只存在于我们的想象之中
如果要说世界上最有名的发明家
你一定会想到爱迪生
爱迪生名下有一千多项发明专利
但爱迪生并没有像我们想象的那样把自己关在实验室里
用百分之九十九的努力和百分之九十九的灵感创造出了一千多项发明
爱迪生创建了门洛帕克实验室
把许多优秀的工程师都聚集在一起
建立了他自己的发明工厂
他甚至为他的团队设定了科赫公司的KPI
每十天就要交付一项小发明
每半年就要交付一项重大发明
正是这座发明工厂
使爱迪生成为人们心目中的发明天才
要知道
二百多年前
爱迪生就已经开始依靠工程师团队来完成发明了
而现在更是如此
新技术
新产品不断涌现
从iphone手机到特斯拉汽车
再到现在
再也没有人敢说自己是这玩意儿的发明者了
这是怎么回事啊
由于新产品
新技术越来越复杂
工作重心也随之发生变化
我们想象中的发发明家专注于发明
今天的工程师则专注于创新
创新与发明之间的区别是什么
发明是一种新产品和新工艺的创意
而创新则是第一次在实践中尝试这种创意
我们想象中的发明家
就是提出可能性的那个人
真正的工程师就是那些动手把可能性变成现实的人
既然工程师们把可能性转化为现实
那么我们就可以联想到另一批工匠
他们是真正重视实践的工匠
下面让我们来比较一下工程师与工匠样的区别
工程师和工匠之间的关系真的很大
因为最早的工程师肯定是工匠
在工程师出现之前
已经有人开始着手解决工程问题了
我们可以猜想
在原始人时代
第一次用石头切割
第一次钻木取火
这些人后来成为了能工巧匠
后来又出现了工程师
可以说
工匠和工程师是一脉相承的
但是今天
工程师们的主要目标之一
就是与工匠们针锋相对
工匠把普通人培养成手工艺人
完成复杂精细的工作
工程师则想着如何让普通人不用学习手艺就能完成复杂的工作
如果你曾经组装过宜家的家具
或者拼装过乐高积木
那么你就会明白其中的不同
如果你给了我一堆木头
告诉我你可以帮我拼凑一个书柜或者做一个房子模型
那我肯定会说
你去找别人吧
我做不到
因为这需要有多年经验的木匠
但是
如果你在一家买一个书架或乐高模型的话
我可以很容易的根据说明书帮你拼出它
历史上同样如此
比如著名的福特汽车
就是从一个手工作坊成长为一个汽车工厂
其关键步骤是制造标准化零件
分解组装汽车
使每个工人只需重复完成一个小任务
这样一来
没有专业技术的普通人就能代替专业工匠批量生产汽车
一向需要多年经验才能完成的工作
这是一门手艺
而建立一套标准流程
由外星人来完成
那便是工艺
这就是工匠和工匠最大的区别
匠人传承技艺
工程师总是想着怎么把手艺变成手艺
对不对
当我们将工程师与科学家
发明家
工匠做比较时
我们会发现工程师是怎样的一群人
他们相信科学
但是他们更关心的是如何利用科学创造一个可能的世界
他们重视手艺
但更注重把手艺变成标准化
说完工程师每天都在做什么
我们再看看工程师每天都在想些什么
这就是第二个问题
工程师思维是什么
其实这个问题很难回答
但是我们可以换个角度来看
既然是一个行业特有的思维方式
那么肯定有它独特的地方
所以
我们可以从这三个关键词入手
这三个关键词是工程师经常挂在嘴边的
第一个词是需求
这个词经常成为工程师和其他工程师之间矛盾的爆发点
同事们会想
为什么工程师们做不到这么简单的要求
工程师们会觉得
你可以提出任何要求
甚至有些公司还会流传这样的段子
说
这个要求很简单
我不管怎么做
需求是工程师们最容易抓狂的词
工程师为什么如此重视需求
因为那是他们所有工作的起点
如果我们打个比方
复杂的项目就像跑接力赛
工程师往往是跑在最后的
别人提出需求
工程师按照需求来完成下一步的工作
整个过程就像传递接力棒一样
不过交接棒并不是直线
而是可以在任何地方交接
不要两个人商量好了
就可以在体育场外交接棒了
嗯
不过这种自由有时候也是一种负担
最可怕的是
大家都不能商量好
第一棒在外面
第二棒在里面
谁也找不到谁
这也是工程师明确需求的重要原因
也是工程师所有工作的起点
实际操作起来
这个交接棒的过程要比想象中复杂的多
客户或同事头脑中的需求可能是用模糊的通用语言形成的
这些需求进入工程师的大脑
必须转化成科学或数学术语
从普同人的语言到工程师的语言
再到工程师的语言
都能顺利的完成需求的交接
在一些大型项目中
甚至还会有工程师充当翻译
帮助客户顺利完成需求的交接
因此
对需求的思考
是工程师思考的出发点
第二个词被称为系统
刚才我们谈到发明家和工程师之间的差异
说到了越来越复杂的新产品和技术
但是我们刚才没有深入思考
为什么会变得这么复杂
嗯 关键在于
我们想象中的发明家
他们都是发明一种装置
现在工程师们面对的是新产品和新技术
创造出一套系统装置
只需要一项技术
系统就是科技的复合体
就像自行车
看似简单
其实是个小系统
如果你拆开自行车
就会发现它有很多装置
从脚踏板到后轮都是链条传动
把手轮到前轮是连杆机构
如果自行车上有传动装置
还有齿轮和齿轮
总总之
一辆小小的自行车比它看起来要复杂的多
它是由多个装置组成的
你可以想象汽车
飞机
甚至火箭的复杂程度
当一个系统拥有足够多的设备时
它就会从量变到质变
打个比方
这些设备放在一起可不像沙拉
食材多了
食材少了味道就好了
复杂的系统就像烘焙蛋糕一样
原料放在一起
会产生各种各样的化学反应
如果原料搭配不好
就会出现意想不到的问题
因此
工程师们面对的是一套比每一部分都要解决的问题
不同部分如何相互作用
相互联系
相互影响
这些都是新问题
这种一加一大于二的挑战对于工程师来说是非常复杂的
因此
每一位工程师在思考问题的时候
不能只考虑自己负责的那一部分
而是要站在系统的角度去思考
看看某一部分的改变是否会影响到整个系统
因此
对于工程师来说
思考系统是一个独特的视角
第三个词被称为负反馈
这里所谓的负反馈并不是指工程师每天都要挨骂才行
负反馈指的是一种独特的工程学方法
创新的过程就像是一次探险
没有真正走上这条路
谁也不知道会遇到什么样的困难和危险
所谓的负反馈
就是根据这些障碍调整自己的努力方向
工程师们想要加快创新的速度
首先要做的就是找出问题
而不是解决问题
提如我们常说的那样
提出一个好的问题比找到一个好的答案要重要的多
关键是要用负反馈的方式创新
尽早的发现问题所在
尤其是关键环节
这个原则已经定下来了
该怎么做呢
怎么才能早点遇到最关键的问题呢
我有个做游戏开发的朋友给我讲过游戏开发流程
我发现这个过程特别符合基于负反馈的创新思路
如果把一款完整的游戏比作一个大圆圈
那么开发游戏的时候
首先要找到圆心
然后画一个小圆圈
如果这个圆圈画完了
你再画一个更大的圆圈
这个圆圈会遇到更多的问题
没关系
再解决这个问题
反过来说
如果按照外星人的想法
一开始就画一个大圆
可能时间到了
圆还没画完
或者画完了弯歪歪扭扭
歪七扭八
如果按照我们刚才说的方法
先画一个小圆
然后再画一个大圆
可能时间快到了
还没来得及画出你想要的大圆
但是至少有一个比这个小圆小了
那你就有两个选择
如果时间紧迫的话
那就用比这个更小的圆更好
如果时间不紧的话
大家可以多花点时间把那个大圆圈画出来
你看
这种大圆形的工作方式
可以把最关键的问题放在第一位
调整优先级
才能让创新之路走得更有效率
现在我就给你讲解一下工程学的精髓