觀點投書:身為工程師,能不生氣嗎?

2021-11-24 06:10

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提出問題、解決問題

前面說到了「工程」要可以清楚定義問題,要解決哪一項問題,那就好好解決,一定還會有其他待解的問題,甚至是解了一個問題又有新的問題。怎麼辦?其實也不怎麼辦,就繼續解,科技就是這樣進步的。所以在工程或部分科學領域,一篇好的學術論文,通常要可以清楚看到問題的定義、背景、別人做過什麼事情、這篇論文提出什麼方法、結果如何、剩下什麼問題、未來可以怎麼做。

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近來經濟部與台電的新聞稿中還提到了一個「核廢料無處去」,這可能是一個問題,但應該要說清楚問題在哪裡,科學上、技術上、政治人物、特定立場團體等等層面,都可能包含相關因素。應該明確指出這個問題在哪裡、構成問題的條件、有什麼解決可能性等等資訊。這樣之後對某個構成條件找到解法了,或是大家認同某個替代方案了,就可以讓這條路繼續走得通,這也是一個有責任感的工程師或科學研究者該做的。

關於安全,一個廣義的數學問題

堅守安全是工程師該有的良心,這點是毋庸置疑的,但和前面一樣,對於整件事情要有正確的模型,才會是「完整版」的良心。剛好不久前還有個新聞,交通部公路總局公佈了雪山隧道開太慢的累犯車牌部分資訊,以前大家愛講「十次車禍九次快」,現在比較多人開始意識到安全的駕駛觀念跟合理的道路交通規則比車速更重要,道路環境、各類車輛與用路人的互動、怎麼安排可以順暢又安全,也是一種模型問題。大型的工程科學產物更是如此,有正確的模型與規劃,才是最重要的事情。

很多人會說可以理解核電廠之類的大型系統有多重安全機制與備援系統,而下一個問題是:「如果發生狀況時安全系統沒有作用怎麼辦?」這其實也是一個模型問題。先講大家比較孰悉的,這年頭各界都很重視資訊安全,其中網路環境的防火牆規劃,比較嚴謹的方式是採取「白名單」機制,也就是所有的行為都當成是有危害的,然後列出已知沒有問題的,僅讓沒有問題的通過,換言之就是「識別異常」(相對於資訊安全就是「黑名單」機制)跟「已知正常」的差異。

對安全要求非常嚴謹、強調失效安全(fail-safe)的系統,都會用這種「已知正常」的概念去設計其運作模型。在廣義的數學上,自動機(Automata)理論是一個很好用的工具。軟體開發、資料處理、通訊協定,或是邏輯電路、晶片功能設計,都常用到自動機理論中的有限狀態機(finite state machine);也就是將處理的流程、可能發生的各種條件以「狀態」表示,每個狀態有其代表的意義、要執行的工作、切換至下一個狀態的條件、切換狀態時要執行的工作。專注於安全的系統,也可以使用有限狀態機的概念設計,了解哪些狀態是安全的、確認各項條件都清楚定義、無異常才會轉換至下一個狀態、無法確認的就當作異常,進入能安全處理異常的狀態。

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