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系統架構設計背后的不良涌現物

2021-09-01 07:43:09 軟體工程

《系統架構》曾講述了這樣一個驚險案例:

一架A320客機試圖在有側風的情況下著陸,一般來說,客機降落時減速手段有舵面,發動機反推,機輪剎車,減速傘(排名不分先后),

飛機著陸后,機長嘗試使用發動機反推器減速,不料卻不起作用,這是為什么呢?

(圖1 發動機反推的原理圖 來源:知乎盧西的答案)

 

這是因為:控制反推器的軟體系統,基于安全原因,只有當它認為飛機確實已經“著陸”的情況下,才會打開反推器,而它判斷飛機有沒有著陸的依據,則是兩側的起落架是否全都壓緊了,

但當時由于A320客機著陸時一側機翼比較低,因此另一側的起落架沒有壓下,這就導致軟體系統判定飛機尚未著陸,因而選擇不打開反推器,

 

(圖2 反推開啟后的實況 來源:知乎盧西的答案)

 

《系統架構》說,在這個案例中,每個部件當時都按計劃執行著自己的功能,結果卻發生了事故,試著理解并預估這種系統故障,也是系統思維的一專案標,

 

系統部件都做好了單元測驗,然后組裝起來,就能應對不良涌現物嗎?很遺憾,不能,必須認認真真做好集成測驗,

我以前就講過下面這個經典案例:

NASA的“火星極地著陸者”于1999年12月3日墜毀于火星表面,原因也是每個部件都按計劃忠實地執行自己的功能……

 

(圖3 正在地面進行組裝測驗的火星極地著陸者號)

 

在發射前,有一個小組負責測驗探測器的腳落地程序(leg fold-down procedure),如果探測器的三個著陸支架觸地了,那么制動發動機就會關機,

另一個小組則測驗探測器著陸程序的其他部分,但這個小組的成員總是在開始測驗之前重置計算機、清除資料位,所以測驗一切順利,

這兩個小組的作業都沒什么問題,但就是沒有合在一起測驗,

在真實飛行中,著陸支架伸展出來的這個動作產生了意外的信號,制動發動機以為已經觸地了,于是在探測器距離火星表面還足足有40米的時候就提前關機了,

所以探測器就摔碎了,

 

對于預測涌現物,《系統架構》給出了三種方式:

第一種,根據以前做過的情況來預測,比如找到做過類似東西的人,把他們組成一個有效的團隊,以此抵御風險,

第二種,做試驗,甚至有時候需要構建高度結構化的原型,或者采用螺旋式開發,先把系統的某些部分構建出來,并檢驗其涌現物是否合意,然后再于后續的螺旋環節中逐次構建系統的其余部分,

第三種,建模,通過建模來預測涌現物并取得巨大成功的例子就是集成電路的開發,

如果系統既沒有先例,又不能試驗,而且無法可靠地建模,那就必須對將要涌現出來的功能進行推理了,最侄訓是必須依靠我們自己的判斷力,愿上帝保佑,

 

關鍵詞:涌現,系統架構,集成測驗,單元測驗,建模

-完-

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