开源能否建造喷气式客机?

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Outline of a plane in the sky with clouds

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我知道这个问题听起来可能很奇怪。它最初出现在我与加里·哈梅尔(Gary Hamel)的对话中,他是一位杰出的商业思想家,也是最早认识到分布式协同创造的重要性以及它将在 21 世纪改变管理的人之一。我们当时正在讨论参与的力量如何取代传统的管理方式以进行协调,以及它的局限性可能在哪里。最后,我们使用了建造喷气式客机的类比,作为最能体现需要紧密协调的例子。从那以后,这个问题一直困扰着我。

飞机是真正意义上的现代奇迹,体现了大规模的紧密协调。一架设计精良的飞机是成千上万个小型设计权衡的成果,这些权衡都经过完美平衡和严格管理。最终产品是一项工程奇迹,即现代喷气式客机。

从设计到制造,又引入了无数新的协调挑战。成千上万个零部件必须以极小的公差组合在一起。的确,飞机的设计和制造代表了现代自上而下协调所能达到的顶峰。

这又让我回到了最初的问题。考虑到喷气式客机需要各部分之间如此紧密的协调,那么自下而上、参与式的系统能否开发出像喷气式客机这样复杂的东西呢?我想得越多,我的答案就越是“既否定又肯定”。以下是我的想法,我很想听听您的看法。

我对加里的第一反应是否定的。参与式系统并不擅长这一点。经过进一步思考,我会更清楚地说:“在非常短的时间内,并且在最严格的意义上理解这个问题,我的答案是否定的。” 虽然开源已经展示了开发高度复杂系统的惊人能力,但它的力量在于创新过程的分布式特性。看看 Linux 就知道了。

想想 Linux 是如何创建的。最接近各个组件的人能够推动针对这些问题的优化解决方案。在这些自发涌现的系统中,组件的底层细节和复杂性可能远远超出任何自上而下、集中计划的系统所能达到的水平。但是,如果这些组件必须紧密协调才能协同工作,我就不确定参与式系统是否有办法做到这一点。

我对这个问题思考得越多,就越意识到这是个错误的问题。它是在问,一个陷入传统命令与控制生态系统中的参与式系统,能否超越它。对于这个问题,我仍然说“不能”。真正应该问的问题是:“从长远来看,航空领域的开放生态系统能否生产出更优秀的飞机?” 对于这个问题,我的回答是“能”。

参与式系统在自下而上创新方面的力量,来自于让最接近问题的人参与解决问题。Linux 的成功不是因为林纳斯·托瓦兹(Linus Torvalds)指定了他对每个组件的要求,而是因为他没有这样做。他允许其他拥有不同技能和专业知识的人来推动系统的各个组件,最终整个系统都从中受益。如果允许航空领域无数组件的各个参与方推动他们自己的设计向前发展,那么各个组件的优势是否会抵消它们没有紧密优化以协同工作的事实?

让我们再次以 x86 和 Linux 为例进行类比。多年来,紧密耦合的 RISC/Unix 系统代表了计算性能的极致。它们在高 端计算领域占据主导地位。而今天,性能的桂冠已经转移到 x86 和 Linux。仅 Red Hat Enterprise Linux 就运行着全球一半以上的股票交易量——而这些系统是为了性能而购买的,而不是为了价格。为什么?

很简单,没有任何一个单独设计的系统能够跟上开放系统中正在发生的 массовое 创新。英特尔可以推动其微处理器路线图,而无需担心“破坏”与硬件紧密结合的应用程序。应用程序供应商可以推动自己的路线图,而无需担心针对硬件进行优化。而 Linux 则按照自己的节奏运行。这些系统中的每一个都加快了创新速度,因为它们不受需要跨整个系统进行协调的束缚。并且,基于 x86 和 Linux 的开放系统现在代表了计算性能的黄金标准。

从我们在 Linux 上的经验和喷气式客机问题中学到了什么教训?开放系统无法创建像 RISC/Unix 计算机那样紧密耦合、高度协调的系统。相反,它创造了更好、更快、更便宜的东西。航空领域又有什么不同呢?

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吉姆·怀特赫斯特是红帽公司(Red Hat)的总裁兼首席执行官,红帽公司是全球领先的开源企业 IT 产品和服务提供商。怀特赫斯特在业务发展、金融和全球运营方面拥有丰富的经验,他已证明自己拥有帮助公司蓬勃发展的专业知识——即使在最具挑战性的经济和商业环境中也是如此。

23 条评论

我认为更合适的问题是:你能用 2000 美元建造一架喷气式客机吗?Linux 之所以能够腾飞,是因为每个人都买得起 PC,并且有强烈的动机通过改进 Linux 来让他们的 PC 运行得更好。

同样的事情现在正在无人机 DIY 领域发生,并且已经涌现出像 OpenSource UAV 自动驾驶软件这样的东西。

这可能需要几十年,也许还需要新一代工程师,但我确信很多这样的东西将在未来的喷气式客机中使用。

这是一个引人入胜的概念。在计算机/科技领域,我们有 OSI 模型的 7 层,可以帮助“协调”这方面的工作。项目/公司可以在物理层、数据层、网络层、应用层等上工作,而不会影响其他层。开放标准也在这方面发挥作用。

我想知道航空领域是否也有类似的机制,可以帮助促进这种类型的协作。
杰森

这是一个有趣的话题,但还有一个有趣的问题,你只是间接地提到了。具体而言,飞机制造中的系统集成程度非常高。开源最大的优势,有时也是它最大的弱点,是每个人都可以(有时也确实会)分叉和分裂项目,而不是合作和协同工作。

请注意,我并不是说这是不可能做到的,但当涉及到客机组件的整体系统集成时,谁是最终的“终身仁慈独裁者”(类似于林纳斯)可能会很有趣。

感谢您撰写了一篇精彩的文章,引发了一场有趣的讨论。

在当前的开源世界中有一个线索

精彩、复杂的软件,硬件就呵呵了。
随着 3D 打印机完成越来越多的工作,这种情况会发生一些变化,但开源似乎在以下情况下效果最佳

1. 存在不赋予竞争优势的通用元素——例如操作系统——并且成本节约可以利用其他组件的工作。

和/或

2. 有足够多的具备技能、兴趣和资源的人来完成这件事——类似于 GIMP 和最初的 Firefox 网页浏览器

“资源”角度是一个大问题。无论是晶圆厂、高压釜、测试台等,我们大多数人都没有资源来完成喷气式客机所需的事情。哎——我们大多数人根本不需要喷气式客机。

开源在很多方面都很棒。可能对喷气式客机的许多部件都有好处。飞机本身呢?

难以想象。

我怀疑开放式设计方法可以很好地应用于喷气式客机和许多其他大型硬件,但这需要行业投资和意识形态的彻底转变。如果航空公司投资设计工程师并组成一个致力于飞机设计的联盟,他们可以降低新飞机的成本——与其让波音和空客各自设计一架新飞机,将 100% 的时间和金钱投入到两架新飞机中,最终用户可以按照他们的规格设计一架飞机,并对测试以及最终的生产进行最低价竞标。与开源软件一样,较小的参与者(较小的航空公司或其他相关方)可以为设计过程提供他们的声音和意见,从而同时使他们自己及其更大的竞争对手受益。

当然,我在这里忽略了很多细节——没有什么事情像一个段落那么简单。但我可以看到开放式设计理念允许大型商品的最终用户推动设计过程并节省成本。最终得到的产品直接反映了用户的需求,而不是被移除一步,这些用户可以凭借其提供服务的能力进行竞争,从而降低设计和使用链中的成本。

我认为 Linux 和飞机建造的类比有点缺陷。Linux 的成功是因为林纳斯有一个愿景,并且有决心和毅力来实现这个愿景。当它扎根后,他也足够聪明,能够放手并借助许多其他人的力量发展壮大。

为了成功建造一架开源飞机,它需要一位最初的梦想家,一位带领它度过最初阶段的倡导者。一旦它完成(或接近完成),次要参与者(就像现有的 Linux 发行版的许多分支一样)就会挺身而出,创办他们自己的开源航空航天公司。我们缺少能够启动这个过程的勇敢(愚蠢?)的人。

但我期待看到那个人尝试。

复杂性不是这个类比的问题。问题在于工具的成本。航空适航商业飞机设计所需的工具和设备远远超出了 99.99% 的人的预算。因此,您的开发社区将只有少数埃隆·马斯克、约翰·卡马克这样的人。Linux 内核确实非常复杂,但几乎西方世界的每个人都可以使用工具来做出贡献。

说得对,乔。创建软件(例如 Linux)和飞机之间的区别在于“参与者”的准入门槛。

林纳斯·托瓦兹的风险是他的时间,或者更确切地说,是放弃了利用时间做其他事情的机会。开源制造商提出新的机翼设计的风险将达到数万、数十万甚至数百万美元。

托瓦兹的工作虽然令人惊叹,但并没有附带任何保证,开源软件就是这种情况。我可能很愿意花几天时间和一些 CPU 周期在一个有趣的开源软件上冒险,但我不会冒着生命危险乘坐一架没有任何实体对其设计和制造承担法律责任的东西。

开源带来了大量的创造力和功能,我们大多数人,包括我自己,永远无法独自完成或负担得起购买。但它始终伴随着固有的风险,即如果出现问题,您将依赖于他人的善意(这种善意很多)或您自己可能不足的资源来解决问题。

在 35,000 英尺的高空,我宁愿不必在邮件列表中发帖说机翼看起来要脱落了。

是的是的。

如果考虑到使 Linux 内核达到当前状态所需的编程人才的价值,那么开发 Linux 内核的成本将达到数百万美元。然而,这些人才是由成千上万有时间和才能提供帮助的人提供的。可以说,存在一些机会成本,但没有主要的自掏腰包的支出。

没有一些主要的自掏腰包的支出,很难建造一架喷气式客机。

“开放”不一定意味着“大规模分布式开发”。

航空公司主导的飞机开放透明开发流程将通过增加成品制造的竞争并减少供应商锁定来降低生产成本。这关系到减少重复劳动——当两家公司最终生产相同数量的商品时,为什么应该花费相关的成本来创造本质上相同的技术?(为了澄清:当然,让他们创造竞争产品,但是,就像 Linux 一样,让他们在这样做时重复使用现有的“代码”)

相反,让他们竞争生产开放流程已决定为最佳飞机的飞机。竞争航空公司改进此开放蓝图的能力将成为创新的动力,并促使产品尽可能做到最好。

这基本上是飞机制造商与分包商正在做的事情。他们创建一个设计,然后让其他人竞标生产其中的一部分。毫无疑问,其中一些供应商提出了主要制造商没有考虑到的创新解决方案。这与开源的多元化贡献者社区内发生的事情相同。

如果我们必须向所有创造了我们今天所依赖的开源软件的伟大人物付费,那么成本将是惊人的。他们这样做是因为他们有社区精神,而且这很有趣。否则,他们就会坚持他们的日常工作。

我当然对他们所有人表示感谢。

我认为它在中期内行不通的原因是既得利益集团通过购买法规来保护自己。这可以是任何东西,从专利到检查,无论如何。自由和开源软件是一个历史性的偶然事件,其发展速度惊人,超过了那些购买法律的人的反应速度。

不确定既得利益集团是谁,但 FAA 似乎想知道是谁在建造东西,以及谁对它们负责,尤其是在数百人的生命危在旦夕的情况下。

开源软件很少在生命安全应用中使用,除非经过详尽的专有测试。至少负责任的从业人员不会这样做。

喷气式客机的例子雄心勃勃,正如许多人已经引用的那样,制造原型机以及扩大生产规模所需的工具和材料并不适合开源或众包项目。喷气式客机固有的责任和安全问题会引发客户和监管机构的反应,他们需要一个“可以追责的个人”,以防出现问题。从较小的规模开始,多年来,有许多航空项目得到了爱好者和 EAA(实验飞机协会)的支持。套件组装或计划组装的实验飞机具有开源社区的许多积极品质。其中大多数始于一个人或一小群人,他们希望建造最便宜的飞行器,或者在某些情况下,建造一种其他飞行器无法做到的机器。沿着这些思路,FAA 提出了一个未经许可的飞机类别。FAR 第 103 部分超轻型飞机。其中大多数是飞行草坪椅,但您可以在网上查找它们,看到从动力降落伞到碳纤维速度恶魔的各种疯狂设计。这也是一个争议领域,因为第 103 部分规则非常严格,以至于真正的合法飞机很少。大多数飞机都比规则允许的更重、更快或携带更多燃料。在计算机领域,这被称为创新,在飞行领域,创新通常意味着违反具有法律效力的规则。

如果您的计算机崩溃了,没问题。

在之前的职业生涯中,我为飞机制造零部件。他们这样做是有原因的。事实上,当前制造飞机的过程并非随意,而是一个演变的过程。例如,重要的安全问题催生了一条责任链。

如果我在电线上使用了错误类型的特氟龙绝缘材料,或者连接器引脚上的镀金太薄,如果飞机坠毁,我工作的公司可能会倒闭。

如果我贡献了一个在 Linux 内核的第 5436885 行引起缓冲区溢出的子程序,那没什么大不了的。

大多数人不知道的是,对于在商用飞机中使用的任何软件的生产都有极其严格的要求。DO-178B 文档详细说明了在任何机载系统中使用的任何软件都应(或必须)考虑的标准。我们很少有人,包括我自己,曾经在它施加的审查级别下工作过。

但正如鲍勃·琼斯指出的那样,这些设计标准是有原因的。用人的生命换来的惨痛经历,已经确定了一种软件开发模型,这种模型不仅可以确保责任,还可以提供一致的分析过程,从而可以进行精确的故障分析。

您多久听说过飞机坠毁是软件造成的?答案是,我想不起来有。

也就是说,NASA,真正的火箭科学家和这些类型开发过程的先驱,设法将火星着陆器撞到了火星上,因为他们搞混了测量单位。

还有人注意到本文线框图中的飞机叶片朝同一方向旋转吗?这是第一个错误报告吗?

为什么要从飞机开始——似乎是终点(或接近终点——《星际迷航》是终点)而不是起点。

我一直在考虑开源汽车的想法——已经有一些倡议在那里,但让它开始运行将是第一步。建立围绕开源设计的流程和思维方式(想想 Arduino),任何制造商都可以采用。在乐高类型的系统上设计它,这样您就可以根据您的要求进行混合和匹配(零件和连接是普遍兼容的),并使其基于电力/氢气。这是一个可以实现的目标——它将为更雄心勃勃的项目奠定基础,以便有一天——开源飞机可能成为一种可行的选择

3D 打印的兴起,特别是那些使用适用于承重结构的材料的 3D 打印,意味着开源汽车可能比飞机更接近现实。在这种情况下,假设某些关键安全系统得到保证(刹车、转向、碰撞保护),用户设计的汽车可能会在我们的未来出现。
一家主要的汽车制造商有一个“滑板”概念,他们使用通用的底盘和动力总成,可以与各种车身相匹配。这个概念将为公众提供设计满足其实际和审美要求的车身的机会,同时将车辆真正资本和工程密集型方面保留为按照严格的、经过测试的标准生产。

Riversimple 正在开发一款氢动力开源城市汽车。由于复杂的设计和在如此困难的项目上实现分布式工作的难度(没有现实的开源 CAD 系统或负担得起的协作专有系统),该开发主要由 Riversimple 完成。它是开源的,目的是鼓励其他人使用相同的组件,从而降低每个人的成本并提高效率。非常值得一看。法律方面肯定很有趣。http://www.riversimple.com。

我感觉我们被复杂性困住了。如果我们看看今天道路上的汽车并尝试开源它——没机会。但这不是开源的工作方式。
法拉利不是在某人的车库里起家的吗?
从使用现有零件的基本设计开始——尽可能使用现有发动机 => V .01
然后让开源方法论接管。
如果托瓦兹一开始就以当前的 Linux 为目标,那么它不太可能取得任何进展。
最终目标:一辆可以从首选供应商提供的标准非专有零件组装而成的汽车。汽车由专业机构或 DIY 组装。
它会与宝马、奔驰、保时捷等竞争吗——可能不会——但这不是重点。
免责声明:我没有任何汽车经验——无法告诉您差速器和凸轮轴之间的区别——所以可能在胡说八道。

Riversimple 并没有关注今天道路上的汽车。这正是问题所在。他们长期关注环保型城市汽车应该是什么样子,应该如何融资等等,并提出了非常不同的东西。您不会购买 Riversimple 汽车,而是租赁它。虽然设计是开源的,但您不会摆弄 Riversimple 汽车,但没有什么可以阻止您查看设计或将其作为业余爱好项目构建(如果您可以!)甚至建立自己的工厂并进入制造业。

当前的汽车制造商对改变他们的世界几乎没有兴趣。对于没有巨额资金支持的人来说,这是一个过于复杂的领域,无法打入传统的汽车行业。开源使另一种选择成为可能。

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