formulowanie, wynajdywanie i rozwi^zywanie problem6w w

formulowanie, wynajdywanie i rozwi^zywanie problem6w w

Projektowanie i Systemy XII, 1990
PL ISSN 0239-3174
HERBERT A. SIMON
FORMULOWANIE, WYNAJDYWANIE
I ROZWI^ZYWANIE
PROBLEM6W W PROJEKTOWANIU 1
Nasze spotkanie jest wydarzeniem o donioslym znaczeniu. Gromadzi ono
ludzi prowadzacych studia nad projektowaniem w ramach szerokiego spektrum
calkowicie odmiennych dyscyplin. Juz to, ze takie spotkanie w ogole odbywa
si?, ze jego uczestnicy dostrzegaj^ wspolnot? swoich zainteresowan, jest godne
odnotowania. Nie mniejsze znaczenie ma to, ze wspolnie usilujemy gl?boko
wejrzec w proces projektowania. Nawet jesli uznac, ze okreslenie ,,nauka
o projektowaniu" jest pretensjonalne, to jednak wiemy juz, ze mozna sformulowac i przekazac pewne ogolne prawdy o projektowaniu. Te ogolne prawdy,
wydaje si?, dotycza^ rozmaitych rodzajow projektowania, jakimi zajmujemy si?
w naszej dzialalnosci zawodowej.
Moze zatem mowienie o nauce o projektowaniu nie jest tak bardzo pretensjonalne, jak mogloby si? to zrazu wydawac. Istniej^ pewne zasady, ktore s$
szeroko stosowane i coraz cz?sciej znajdujemy sposoby wprowadzenia tych
zasad do programow naszych maszyn licz^cych; dzi?ki temu komputery
ogromnie ulatwiaj^ proces projektowania. Przyjmijmy wobec tego rozwi^zanie
kompromisowe i poshigujmy si? okresleniem ,,sztuka i nauka projektowania".
W ostatnich latach szybciej niz kiedykolwiek przedtem uswiadamialismy
sobie wspolnot? naszych zainteresowan, niezaleznie od wszelkich roznic, jakie
dzielg dziedziny pracy kazdego z nas. Bylo to mozliwe dzi?ki wykorzystaniu
komputerow w projektowaniu: dzi?ki systemom ekspertowym sztucznej inteligencji i komputerowemu wspomaganiu projektowania. Przeglqdaj^c programy
komputerowe, ktorymi si? poslugujemy, uzyskujemy wgl^d w proces projektowania. Program komputerowy jest namacalnym konkretnym przedmiotem,
po to zas, aby skonstruowac program projektuj^cy lub ulatwiaj^cy projektowanie. musimy dazyc do zrozumienia procesu projektowania. Proces ten
1 PrzeUad za zgoda, autora wykladu wygloszonego podczas Internationa! Congress
on Planning and Design Theory. Boston. 17 20 sierpnia 1987.
54
HERBERT A. SIMON
w zasadzie nie zmienia si?, bez wzgl?du na to. czy jest realizewany przez ludzi
przez ludzi
co zdarza si? coraz cz?sciej
czy tez przez komputery lub
wspolpracuj^cych z komputerami.
1. USTALENIA TERMINOLOGICZNE
Projektowanie, stosownie do tego, jak poshigujemy si? tym terminem,
oznacza przede wszystkim synteze. Jest to intencjonalne obmyslanie obiektow,
procesow i idei jako okreslonych celow, a takze ukazywanie tego, jak te
obiekty, procesy i idee moga^ zostac zrealizowane. Projektowanie scisle l^czy si?
analiza bowiem to tyle, co rozumienie wlasnosci i konsekwencji,
z analiza^
jakie poci^ga za soba^ realizacja obiektow, procesow i idei, ktore uprzednio
zostaly obmyslone.
Przedmiotem analizy jest ostateczny rezultat projektowania. Ma ona odpowiedziec na pytanie, jakie wlasnosci ma to, co zostalo zaprojektowane i jak
b?dzie si? zachowywalo? W projektowaniu najcz?sciej zaklada si? pewne cele
i warunki, poszukuj^c nast?pnie odpowiedzi na pytanie, jaki projekt czy
projekty b?d^ im odpowiadaty? Niecz?sto zdarza si?, ze okreslonym celom czy
warunkom odpowiada jedyne, unikalne rozwi^zanie projektowe. Rownie
niecz?sto okazuje si? mozliwe testowanie wszystkich wariantow rozwi^zania
w jakims ustaloprojektowego po to, aby dokonac wyboru tego, ktore jest
optymalne. Projektowanie jest wi?c zaspokajaniem pewnych
nym sensie
oczekiwan, postulowaniem rozwi^zania zadowalaj^cego.
2. WYBOR JAKO SKLADNIK PROCESU PROJEKTOWANIA
selekcja
Jednym ze skladnikow projektowania jest dokonywanie wyboru
jednej sposrod wielu mozliwosci. Dysponujemy wieloma analitycznymi technikami wspomagaj^cymi dokonywanie wyboru, zostaly one opracowane w ekonomii, statystycznej teorii decyzji i w badaniach operacyjnych. Niemalze
wszystkie z tych technik odwoluj^ si? do nast?puj^cego schematu ogolnego:
otrzymujemy pewien uklad celow i warunkow; otrzymujemy takze pewien
zestaw wariantow, sposrod ktorych mamy wybierac. Wreszcie otrzymujemy
rowniez na ogol kompletny zestaw informacji (choc moga^ one miec charakter
probabilistyczny), dotycz^cych stopnia realizacji celu (uzytecznosci), jaki zapewnia kazdy z tych wariantow.
Jesli problem nie jest zbyt zlozony mozna wyliczyc optimum, to odpowiednia
procedura analityczna wskaze nam wybor optymalny. Trzeba tu jednak
polozyc nacisk na wskazane ograniczenie:,jesli problem nie jest zbyt zlozony".
W wi?kszosci sytuacji spotykanych w swiecie rzeczywistym mamy jednak do
czynienia z problemami zbyt zlozonymi, co zmusza nas do dokonywania
drastycznych uproszczen w opisie rzeczywistosci. Upraszczamy po to, aby
Problemy w projektowaniu
55
mozliwe stalo si? wyliczenie ,,optymalnych" wyborow, tj. wyborow, jakie
bylyby optymalne. gdyby uproszczony obraz swiata odpowiadal realiom. Tak
si? jednak dobrze sktada. ze wvbory optymalne realizowane dla uproszczonego
obrazu swiata 53 cz?sto zadowalaj^ce w swiecie rzeczywistym.
3. WYNAJDYWAME I TVVORZENIE VVARIAiNTOVV
Nie rozwiniemy tutaj problematyki dokonywania wyborow w toku projektowania, nie 54 to bowiem zagadnienia, ktorym projektanci poswi?caJ4 najwi?cej swego czasu i energii. W projektowaniu wiekszosc wysilkow koncentruje
si? na wynajdywaniu lub tworzeniu rozmaitych wariantow, a nie na dokonywaniu wyboru mi?dzy nimi. W rzeczywistosci z procesu projektowania wylania
si? najcz?sciej tylko jeden wariant, jeden plan domu czy mostu, jedna partytura sonaty. Niczego si? juz nie wybiera, wszystkie decyzje zostaty podj?te w toku
tworzenia projektu, a wi?c w toku wybierania i l^czenia jego sktadnikow.
Dokonywanie wyborow przenika cafy proces tworzenia projektu.
Skladniki projektu nie powstaja oczywiscie za kazdym razem na nowo
projektant rozpoczyna zazwyczaj od pewnych prostych sktadnikow, ktore
stosownie do jego wiedzy 53 dostepne lub moga^ bye wyprodukowane. Projektowanie jest kombinatoryczn^ gra^ posluguj^c^ si? tymi prostymi skladnikami.
Nie powinno nas dziwic to, ze niezaleznie od powszechnosci owych prostych
elementow ta kombinatoryczna gra prowadzi do powstania czegos nowego
i cz?sto godnego podziwu. Wystarczy uswiadomic sobie, ze 92 pierwiastki
hjczone w rozmaitych kombinacjach pozwalaj^ na wytworzenie wszelkich
substancji znajdowanych w przyrodzie lub stworzonych przez cztowieka.
Cztery nukleotydy zawarte w DNA wystarczaj^ na zakodowanie 20 aminokwasow; tych 20 aminokwasow wystarcza dla zbudowania niezliczonych protein
wchodz^cych w sktad ozywionej materii. Darwinowska gra kombinatoryczna
wykorzystuj^ca cztery nukleotydy zdaje spraw? z tego, co dzieje si? we
wszelkich formach zycia. Kombinatoryka jest jadrem tworczosci, a wi?c
takze projektowania.
Chociaz w toku projektowania dokonuje si? wielu wyborow mi?dzy
wariantami cz^stkowymi, nalezy podkreslic zasadnicz^ roznic? mi?dzy dokonywaniem wyboru jednego sposrod wariantow i generowaniem wariantow.
Nie ma roznicy miedzy oczekiwanym i nieoczekiwanym rezultatem pracy
zawsze towarzyszy jej zaskoczenie wywolane nowosciami
projektanta
powstajc|cymi dzi?ki kombinacji i rekombinacji prostych skladnikow. W takich
dziedzinach, jak nauka, sztuka czy technika projektant niemalze do konca nie
moze przewidziec ostatecznego rezultatu (gdyby bylo inaczej, po coz bylby
potrzebny uciqzliwy proces projektowania?).
projektowanie jest rachunkiem
Istot? projektowania stanowi obliczanie
konsekwencji, jakie pocicjgajq za soba wstepne zatozenia i ich kombinacje.
rezultaty sq znane jeszcze
Tylko wszechwiedzacy Bog nie musi projektowac
56
HERBERT A. SIMON
inforrnacje
przed rozpocz^ciem procesu. Projektowac to tyle, co gromadzic
ktowadotyczace konsekwencji tego, co ktos zaproponowat lub zalozyl. Proje
dysponuj^
nie jest zatem przedmiotem zainteresowania tylko tych istot, ktore
i, tj. istot
ograniczonq wiedzy i ograniczonymi mozliwosciami obliczeniowym
o ograniczonej racjonalnosci, a takimi wlasnie sq ludzie.
4. KONCENTRACJA UWAGI
ma
Nasza racjonalnosc jest ograniczona trzema sposobami, a kazdy z nich
ograniczezasadnicze znaczenie dla projektowania. Wspomnialem juz o dwoch
tego, co
niach: to, co wiemy stanowi tylko nieskoriczenie malq cz<jstk?
mozliwosci
powinnismy wiedziec, aby tworzyc projekty optymalne, a nasze
h konobliczeniowe pozwalaj^ wyliczyc tylko kilka sposrod nieprzeliczalnyc
sekwencji tego, co znamy.
wiemy,
Nasza racjonalnosc jest ograniczona w inny jeszcze sposob. To, co
pami^ci^
gromadzimy w encyklopedycznej cz^sci mozgu nazywanej zazwyczaj
jakq s^
trwala. Inne fragmenty naszej wiedzy gromadzimy w pami^ci sztucznej,
pami?ci komputerow.
coraz cz^sciej
slowniki lub encyklopedie i
troszczymy
Gromadzic nasz^ wiedz? w rozmaitych formach pami^ci sztucznej
swoj spis
si? jedynie o zapami^tanie indeksu zrodet. Famine trwala ma rowniez
naszej
tresci, ktory wykorzystujemy przywotuj^c wedlug niego fragmenty
zapisane
wiedzy. Pewne bodice pochodz^ce ze srodowiska zewn^trznego
umozliwiaj^ nam si?gni?cie do zwi^zanych
slowo, obraz lub przedmiot
y, ze przyz nimi informacji, ktore wczesniej zapami^talismy. Powiadamy wted
pominamy sobie to slowo, obraz lub przedmiot.
iczenia.
Taka metoda magazynowania informacji narzuca dotkliwe ogran
w naszych
Mozemy odzyskac tylko te inforrnacje, ktore zawarte zostaly
h stron
indeksach i moga^ bye przywolane. Co wi^cej, nie mozna czytac dwoc
informacji
eneyklopedii jednoczesnie. Dysponuj^c nawet ogromnym zbiorem
lach,
niezaleznie od tego, czy jest on zmagazynowany w naszych umys
mozemy w danej chwili skoncentrowac swoj<| uwag£
czy tez poza nimi
jedynie na jej niewielkim fragmencie.
sposob
Nasz<| ograniczon^ mozliwosc koncentracji uwagi w dramatyczny
robocza
ilustruje ,,magiczna siodemka" Georga Millera. Pami?c krotkotrwala
to latwo
moze pomiescic jednoczesnie tylko okolo siedmiu ,,porcji". Mozna
sprobujmy
sprawdzic. Oto przyklad: spoglcjdajqc do ksi^zki telefonicznej
wykr^cezapami^tac wybrany numer, przynajmniej na czas potrzebny do jego
e jednak
nia. Powinno si? to udac, jezeli nikt nam nie przerwie. Sprobujci
Nie sijdze,
powtorzyc to samo i zapami^tac drugi numer wykr^caj^c pierwszy.
aby bylo to mozliwe.
z^
Jako projektanci wiemy, ze musimy powi^kszac nasz^ pami?c roboc
narz?wspomaganiem zewn?trznym. Historycznie rzecz bior^c, najwazniejszym
nie zas
dziem tego rodzaju jest schemat narysowany na tablicy, wspolczes
Problemy w projektowaniu
57
tablic? cz?sto zast?puje ekran monitora komputerowego. W miar? przywolywania lub generowania nowych informacji wla,czamy je do schemata i w ten
sposob gromadzimy coraz wi?kszy zasob wiedzy o rozwia,zywanym problemie.
Schematy jednak tylko cz?sciowo rozwi^zuj^ problem ograniczonych mozliwosci koncentracji uwagi. W miar? narastania informacji wlaczanych do schematu okazuje sie. ze nie mozemy ogarna,c wszystkich danych jednoczesnie,
ze musimy skoncentrowac si? na pewnych fragmentach schematu. Przekonujemy sie wi?c, ze problem przywolywania informacji jest po prostu przeniesiony
z pami?ci trwalej i pami?ci roboczej na nasz schemat. Sam problem pozostaje
nierozwii|zany. a zasob informacji, ktore mozna ogarn^c w chwili koncentracji
uwagi jest ciagle ograniczony.
W pozostalych cz?sciach tego wystqpienia bedziemy zajmowac si? kwestia.
ograniczeri naszej uwagi. Skoncentrujmy si? na magicznej siodemce i tablicy
jako podstawowych determinantach procesu projektowania; sa, to czynniki
wywieraj^ce zasadniczy wplyw na cele projektowania i formy problemow
projektowych. Taki punkt widzenia projektowania jest jednostronny, jednakze
wtedy, gdy zajmujemy si? zagadnieniami zlozonymi jednostronnosc taka jest
nieuchronna. Stwierdzenie to stanowi, w gruncie rzeczy, moral konkludujqcy t?
wypowiedz.
5. TABLICA
Jak wspomniano, na tablicy gromadzimy informacje zawarte w rysowanym
na niej schemacie. Zwracamy uwag? na jeden aspekt zadania projektowego,
podejmujemy decyzj? i odnotowujemy j$ na tablicy. Zostaje utrwalona, l^czcjc
si? ze wszystkimi innymi decyzjami, ktore podj?lismy wczesniej i ktore jeszcze
b?dziemy podejmowac. Aby posluzyc si? informacjami zawartymi w schemacie
musimy wybiorczo skoncentrowac sie na czesci z nich, odpowiednio do naszych
aktualnych celow i powi^zan, jakie mozemy dostrzec.
Rysowanie schematu jest jednak czyms wi?cej, anizeli tylko rejestrowaniem
i gromadzeniem informacji. Schemat pozwala rowniez wyci^gn^c wnioski,
co byloby trudne lub zgola niemozliwe bez jego pomocy (lub bez odpowiedniego obrazu pojawiajacego si? w umysle). Niech jako ilustracja posluzy trywialny
przyklad, prosty na tyle, ze mozemy odwolac si? do wyobrazni rezygnuj^c
z rysowania. Prosz? wyobrazic sobie prostok^t, ktorego podstawa jest dwukrotnie dluzsza anizeli wysokosc. Prosz? nast?pnie przeprowadzic pionow<|
lini? l^cz^Cci srodki dluzszych bokow prostok<|ta. Pytanie brzmi: jaki ksztalt
majq figury powstale w wyniku podzialu prostoka,ta? Na to pytanie mozna
,,oczywiscie, sa, to kwadraty". Czy jednak mozna
odpowiedziec bez wahania
si? o tym przekonac i czy mozna to udowodnic bez wyobrazenia pojawiajiicego
si? w umysle lub bez posluzenia si? rysunkiem?
Pojdzmy o krok dalej, wykorzystujcjc ten sam przyklad. Poprowadzmy lini?
lt|czaca dwa rogi prostokata. Czy przek^tna przecina pionow;} lini?,
58
HERBERT A. SIMON
poprowadzilismy (lub tylko wyobrazilismy sobie) poprzcdnio? Qczywiscie tak.
Sk^d to wiadomo? Mozemy zobaczyc punkt przeci?cia. Otoz, rysunek lub jego
obraz powstajqcy w umysle tworzy novve obiekty (tj. punkty) i relacje mi?dzy
obiektami (tj. przeciecia si? linii), ktore byloby bardzo trudno uzyskac za pomoci} wnioskowania logicznego lub matematycznego. Co vviecej, rysunek niezaleznie od tego, ze stanowi sposob magazynowania informacji. jest ponadto
wydajnym mechanizmem wnioskowania [LARKIN, SIMON. 1987]. Dokonujemy
serii wyborow, ktore odnotowujemy na schemacie; schemat bez wysilku ,,wylicza"
wiele z konsekwencji wzajemnego oddzialywania dokonanych wyborow.
Wnioskowanie przy uzyciu schematu ma oczywiscie sw:oje powazne ograniczenia. Waznym wkladem CAD (komputerowego wspomagania projektowania
przyp. tlum.) bylo usuniecie jednego z ograniczeri, tj. dwuwymiarowosci
schematu. Komputer moze gromadzic schematy trojwymiarowe (lub wielowymiarowe). Potrafi on rowniez, jesli to konieczne, prezentowac schematy tak,
ze ich trqjwymiarowosc staje sie oczywista. Nawet bez poslugiwania si?
ilustracj^ graficzn^ komputer moze wyliczyc, czy obiekty przenikaj^ si?
w trzech wymiarach czy tez ulokowane 54 jeden za drugim.
Mozliwosc kumulowania informacji i automatycznego wyciagania wielu
vvnioskow o wzajemnych pow'i^zaniach, ktore uzyskujemy dzi?ki poslugiwaniu
si? rysunkami, wywiera zasadniczy wptyw na organizacj? procesu projektowania.
Mozna posluzyc si? metodami graficznymi, dzi?ki czemu projektant nie staje
przed problemem uwzgl?dnienia wszystkiego jednoczesnie. Decyzje projektowe
oparte na specjalistycznej refleksji mog^ bye rejestrowane i kolejno analizowane z punktow widzenia odmiennych anizeli te, ktore zostaly przyj?te w czasie
podejmowania poszczegolnych decyzji.
Poniewaz schemat mozna analizowac w dowolnej fazie procesu projektowania, nalezy liczyc si? z tym, ze powiazania mi?dzy jego elementami dostarcz^
nowych informacji, np. dotyczacych waznych szczegolow, warunkow, ktore nie
zostaly uwzgl?dnione, wariantow, ktorych nie wzi?to pod uwag? itp. 83 to zatem
informacje, ktore nie pomiescily si? w polu naszych obserwacji w trakcie
wczesniejszego podejmowania decyzji. Wielokrotne zastosowanie takiego mechanizmu przywolywania moze gwarantowac, ze w ostatecznym rezultacie
projektowania wzi?to pod uwag? szeroki zakres okolicznosci, ktorych w zaden
sposob nie bylibysmy w stanie uwzgl?dnic jednoczesnie.
Rzecz prosta, cykl typu rejestrowanie
wybor
przeglqdanie
przywolywanie
modyfikacja moze bye stosowany w kazdym systemie gromadzenia
informacji. Cykl taki nie wymaga poslugiwania si? rysunkami. Warto takze
pami?tac o tym, ze nasze oczy s^ wspaniale przystosowane do przegl^dania
schematow lub innych przedstawien wizualnych i do wychwytywania bardzo
rozmaitych po\vi^zari mi?dzy ich elementami. Warto brae rowniez pod uwag?
i to (co odnotowalismy wczesniej), ze poslugiwanie si? schematem jest
jednoczesnie wysoko wydajnym procesem wnioskowania. Dlatego z rysunkow
korzystamy zawsze wtedy. gdy projektujemy systemy uporz^dkowane przestrzennie. a czasem nawet wtedy, gdy projektujemy obiekty bardziej abstrakcyjne.
Problemy w projektowaniu
59
Zadajemy sobie przeciez wiele trudu, aby nasze myslenie abstrakcyjne przedstawystarczy wzi^c pod uwag? programy komputerowe lub inne
wic graficznie
sekwencyjne procesy w schematach przetwarzania danych lub cykl wymiany w
termodynamice.
6. CELE \V PROCESIE PROJEKTOWAMA
Projektowanie czegokolwiek, co jest choc troch? zlozone (gdyby bylo
inaczej, nie uwzgl?dnialibysmy tego tutaj), wymaga wazenia i rownowazenia
rozmaitych zagadnien. Projektujac dom musimy brae pod uwag? zagadnienia
kontrolowania temperatury, widoku z okien, ksztaltu pomieszczen i drzwi,
nie ma powodow
rozmieszczenia okien, wyposazenia pokoi i wiele innych
do wyliczania wszystkich zagadnien skladaja_cych si? na problem funkcjonalnosci budynku mieszkalnego.
Projektujac silnik elektryczny, a wiec obiekt stosunkowo prosty, musimy
upewnic si?, ze dostarczy on poz^dan^ ilosc energii pobieraja/; wlasciwy pr^d o
wlasciwym napi?ciu. Trzeba zaprojektowac go tak, aby nie przegrzewal si?.
(Pewien pracodavvca, zglaszajac svvoje pretensje dotyczace specjalizacji w ksztalceniu inzynierow, zalil si?, ze musi zatrudnic dwoch pracownikow po to,
aby otrzymac projekt silnika: jeden z nich projektuje obwody elektryczne,
drugi natomiast zabezpieczenia chroniace silnik przed przegrzaniem.) JSilnik,
o ktorym mowimy, powinien bye wyprodukowany z mozliwie najtanszych
materiatow, produkowanie cz?sci i ich montowanie nie powinny nastr?czac
trudnosci.
Podobne listy postulatpw spisuje sie projektujac organizacj?, program
nauczania na wyzszej uczelni, kampani? reklamowa lub cokolwiek innego,
co zechcemy wzic|c pod uwag?. Niezmiennie mamy tu do czynienia z charakterystyka funkcji i pewnych warunkow tub z ich kombinacjami, przy czym
zazwyczaj jest ich zbyt duzo, abysmy mogli jednoczesnie je uwzgl?dnic.
W gruncie rzeczy postugiwanie si? terminem ,,funkcja" czy ,,kryterium
funkcji" jest w tym przypadku mylace, gdyz terminy te sugeruj^ eleganckj|
syntez? rozbieznych kryteriow i warunkow, sprowadzon^ do pewnego rodzaju
uzytecznosci, tj. magicznej wtasnosci, stanowiqcej sum?
przeci?tnej wazonej
ocen okreslonego projektu dokonywanych z punktu widzenia kombinacji
naszych wszystkich pragnien i potrzeb. Taka synteza nie istnieje. Oceniamy
rezultaty projektowania odpowiednio do calego zespolu poszczegolnych kryteriow i warunkow wst?phych. Jednak gdy okazuje si?, ze niektore z nich udaje
si? spelnic, z innymi zas nie potrafimy si? uporae, to zazwyczaj modyfikujemy
zarowno projekt, jak i nakladane nan kryteria i warunki. Docierajac do
punktu, w ktorym nie jestesmy juz pevvni czy manipulate rozmaitymi paragdy nawet me jestesmy pewni,
metrami przynoszcj jakikolwiek pozytek
zazwyczaj sktaniamy si?
czy potrafimy porownac wariantowe rozvviijzania
do przyj?cia jednego z nich. Poszukujemy zatem takiego projektu, ktory
60
HERBERT A. SIMON
spelnia kazdy z naszych celow i warunkow w takim stopniu, jaki uznalismy
za zadowalaja.cy z pewnego punktu widzenia. Uznajemy wowczas projekt za
odpowiedni.
Jesli rzeczywiscie w laki sposob oceniamy projekty, to nie musimy koncentrowac si? na wszystkich kryteriach jednoczesnie. W szczegolnosci nie
musimy brae pod uwag? wszystkich postulowanych kryteriow rozpoczynaj^c
proces projektowania. Mozemy liczyc na to, ze mechanizm przywotywania
pozwoli uwzgl?dnic te okolicznosci, ktore pomin?lismy wczesniej, i zagwarantuje, ze o nich nie zapomnimy. Proces projektowania wylania nie tylko rozmaite
warianty rozwi^zania problemu projektowego, lecz takze cele i kryteria oraz
warunki, ktore maja, bye spemione. Problem projektowy jest wiec w toku
projektowania ustawicznie reformulowany; projektowanie jest procesem ksztaitowania, wynajdywania i rozwia.zywania problemow. Nie zawsze jest tak, ze
ksztaltowanie i wynajdywanie problemow poprzedza ich rozwi^zywanie.
Wszystkie te trzy podprocesy przenikaja. si? nawzajem.
7. WYNAJDYWANIE CELOW
W tym miejscu mozna mi zarzucic naduzywanie mozliwosci, ktore kryje
w sobie gra slow. Przeciez w rzeczywistosci nie jest tak
powie ktos ze cele
wylaniane sa. w procesie projektowania. Cele 53 nieustannie obecne w tym
procesie od jego poczajku. Zdarza si? wprawdzie, ze nie na wszystkie cele
zwraca si? uwag? jednoczesnie, sa. one przechowywane w pami?ci trwalej
(lub innych zbiorach informacji) i przywolywane oraz uwzgl?dniane we wlasciwej chwili.
Istnieje przypuszczenie, ze zastrzezenie takie pomija nauk?, ktora plynie
z tezy o naszej ograniczonej racjonalnosci. W dzialalnosci ludzi liczy si? nie to,
co wiemy ,,w zasadzie", ale to, co wiemy konkretnie
,,tu i teraz". Oto prosty
przyklad. Wyobrazmy sobie, ze jestesmy cz?stowani owocem papaja, ktorego
nigdy przedtem nie probowalismy. Jaka jest funkcja celu, ktora wyznaczy
odpowiedz? Jest jasne, ze uzytecznosc smaku nie wchodzi w gr?, poniewaz nie
wiemy jaki to smak. Trzeba zatem odpowiedziec biora.c pod uwag? cos w rodzaju ,,wartosci nowych doswiadczeri", a wi?c cos, co bezposrednio nie ma nic
wspolnego z owocami papaja. Pierwszy k?s wyloni nowy wymiar uzytecznosci
aktualnie odczuwamy smak owocu. To prawdopodobnie wplynie na decyzj?
o tym, czy skosztowac go jeszcze raz. Dopiero uwzgl?dniaja.c to doswiadczenie
mozna skonstruowac funkcj? uzytecznosci odpowiadaja.c4 warunkom przykladu. Moze okazac si?, ze pierwszemu i kazdemu z nast?pnych kesow
przypisane zostang zgola odmienne uzytecznosci. Prosz? jednak zauwazyc. ze
jest to calkowicie nienaturalny opis sytuacji. Zapewne duzo bardziej pozyteczne okaze si? stwierdzenie, ze po skosztowaniu oferowanego nam owocu
i stwierdzeniu, ze jest on smaczny, sformuhjjemy nowy eel, na ktory sklada si?
postulat zjadania od czasu do czasu owocow papaja, wtedy zwlaszcza, gdy
Problemy w projektowaniu
61
jest si? nimi cz?stowanym. W szczegolnosci prosz? dostrzec to, ze ich smak nie
zostal uwzgledniony wtedy, gdy podejmowalismy decyzj? dotyczaea, pierwszego
k?sa, moze zatem zostac pomini?ty jako wst?pne kryterium. Mi?dzy pierwszym
a drugim k?sem kryterium to uleglo zmianie.
Jezeli przyjmie si? drugi z zaprezentowanych wyzej opisow naszego
przykladu to okaze si?, ze mozemy wyciajn<|c zeri pewne wnioski dotycz^ce
procesu projektowania. Ogolnie mowiqc, istnieja dwa zrodla wiedzy, ktore
moga zostac uwzgl?dnione w tym
jakkolwiek wst?pnie pomijane
procesie. Jednym z tych zrodel jest pami?c: korzystamy z zawartych w niej
informacji dzi?ki procesowi przywolywania, opisanemu wczesniej. Drugim
zrodlem wiedzy jest przyroda: w trakcie procesu projektowania mozemy
dowiedziec si? czegos nowego, czego nie wiedzielismy przed jego rozpocz?ciem,
mozemy rowniez przezyc nowe doswiadczenia. Nowe doswiadczenia i nowa
wiedza moga^ zmienic nasze preferencje.
Z tych dwoch powodow nie mozemy traktowac celow projektowania jako
czegos stalego, cele 54 bardziej zmienne anizeli zbior rozwazanych wariantow.
Proces projektowania rozpoczyna si? od ustalenia pewnych kryteriow i pewnych mozliwosci (czyli pewnych prostych skladnikow, z ktorych mozna budowac kolejne warianty). W miar? rozwoju procesu nowe kryteria i nowe
mozliwosci 54 nieustannie przywolywane z wczesniej wskazanych zrodel.
Projektuj^c (rozpoznaj^c) dowiadujemy si?, co mozemy uzyskac; dowiadujemy si? rowniez, czego uzyskac nie mozemy.
8. SEKWENCYJNOSC PROJEKTOWANIA
Projektowania nie rozpoczynamy calkowicie wolni od jakichkolwiek celow
lub ograniczeri. Rozpoczynamy od przyj?cia wst?pnych celow ukierunkovvujacych pierwsze kroki w procesie projektowania. Te wst?pne cele s^ uzupelniane
nast?pnymi pojawiaj^cymi si? w miar? posuwania si? naprzod.
Kolejnosc pojawiania si? nowych celow nie jest bez znaczenia, poniewaz
odmienne sekwencje celow prowadz^ do odmiennych projektow. (W pracy
Style w projektowaniu (SiMON, 1971) wskazano na to, ze sposob uporz^dkowania procesu projektowania jest podstavvowym wyznacznikiern tego, co zazwyczaj okresla si? jako ,,styl".) Cele oraz warunki postulowane na poczi|tku
procesu projektowania odzwierciedlaj^ przekonania ograniczajc}ce zakres mozliwych do wygenerowania wariantow. Te wst?pne przekonania wykluczaja
mozliwosc pojawienia si? wielu sposrod tych projektow, ktore mozna by opracowac.
Decydujijc si? na kolejnosc wprowadzania nowych celow do procesu
projektowania, projektanci stosujij wiele heurystyk. Cz?sc z nich ma zastosowanie tylko w poszczegolnych dziedzinach projektowania, inne maj^ charakter
ogolny. Na przyklad, jednij z podstawowych heurystyk jest dyrektywa nakazuwlqczenie najwazniejszych celow i ograniczeri do zespolu wstepnych
62
HERBERT A. SIMON
postuiaknv, od ktorych rozpoczyna si? projektowanie. Prqjektowanie budynku
mieszkalnego rozpoczyna sie od ustalenia kryteriow lokalizacji i planu
zagospodarowania poszczegolnych poziomow, nie zas od postulatow dotyczzjcych odprowadzania sciekow. Pominiecie najwazniejszych kryteriow we
wstepnym sformulowaniu problemu cz?sto provvadzi projektanta w slep^
uliczke. z ktorej nie mozna wybrnac inaczej niz rozpoczynaj^c projektowanie
jeszcze raz od pocz^tku.
Druga heurystyka nakazuje uwzgl?dnianie w pierwszej kolejnosci kryteriow
zagregowanych. Dopiero w nastejmym kroku projektowania nalezy skupic sie
na kryteriach dotycz^cych rozwazari szczegolowych. W toku projektowania
budynku zazwyczaj korzystne okazuje sie okreslenie ogolnych kosztow i kubatury budynku
jeszcze przed rozstrzygni?ciem kwestii zwi^zanych z lokalizacj^ czy zagospodarowaniem poszczegolnych pi^ter.
Trzecia z mozliwych heurystyk sugeruje postulowanie w pierwszej kolejnosci tych kryteriow, ktore 53 najbardziej restryktywne. Racje dla niej mowia^
o tym, ze nakladane na projekt ograniczenia bed^ redukowaly kombinatorycznq eksplozje mozliwych wariantow, a zatem pozwol^ na utrzymanie calego
zadania pod kontrol^. Ludzie projektuj^ cz^sto najlepiej wtedy, gdy musza^
borykac si? z dotkliwymi ograniczeniami
chroni^ one przed dezorganizacj^
i dezorientacj^ w wyborze celow stanowi^cych rezultat nadmiernej swobody
w projektowaniu. Ktopoty, jakich nastr^czaJa technika budowlana wymagaj^ca nakladania na siebie kolejnych vvarstw kamieni, trudno uznac za okolicznosc
niekorzystn^ dla pracy budowniczych katedr gotyckich. Przeciwnie, proby
uporania sie z takimi klopotami przyniosly w rezultacie niepowtarzalne pi?kno
budowli.
Na ograniczenia przyjmowane wstepnie w projektowaniu warto jednak
spojrzec rowniez z innej strony. Jezeli warunki wstejpne projektu s^ nadmiernie
restryktywne, to zamykaj^ one wiele z drog, ktorymi moglby potoczyc si?
proces projektowania. W rezultacie cele, ktorych nie wl^czono do zestawu
wstepnego, maj^ maty wplyw na ostateczny rezultat projektowania. Inaczej
mowi^c, niewiele jest mozliwosci modyfikowania celow odpowiednio do gromadzonego doswiadczenia.
Tutaj powinienem podjac juz kwesti? elastycznosci w projektowaniu.
Podsumowujqc ten fragment moich rozwazari musz? jeszcze raz podkreslic tez?
podstawowij: wyznaczanie sekwencji, w jakiej uwzgl?dnia sie cele i warunki,
jest zasadnicztj decyzj^ w projektowaniu, jest to rowmez kluczowa delerminanta stylu projektow.
9. ELASTYCZNOSC PROJEKTOW
Poniewaz ludzka racjonalnosc jest dotkliwie ograniczona, cale myslenie
dotyczy wysoce niekompletnych modeli sytuacji problemowych. Jednym ze sposobow przeciwdzialania tej nieuleczalnej chorobie w^skiej perspektywy jest
zachowanie elastycznosci. Dzieki niej. rozwazajac problem z innego punktu
Problemy w projektowaniu
63
widzenia, mozemy modyfikowac poprzednio podj?te decyzje. Angazuj^c si? w
jakas dzialalnosc musimy zachowac mozliwosc wycofania sie
bez odpowiedniej elastycznosci nie mozna uwzgledniac pojawiajacych si? kolejno ograniczeri.
Zazwyczaj cech? elastycznosci przypisuje si? raczej nie procesowi projektowania, lecz jego rezultatom. Myslimy o elastycznosci projektuj^c cos, co b?dzie
mog}o przystosowywac si? do przyszlych, obecnie nieprzewidywalnych, okolicznosci. Jednakze, mowilismy juz o tym, ze samo projektowanie jest rozlozone w czasie. Jest to sekwencja decyzji podj?tych w przeszlosci, decyzji podejmowanych aktualnie i decyzji, ktore dopiero zostan^ podj?te.
Elastycznosc w procesie projektowania pozwala wykorzystywac now^
wiedz?, niezaleznie od tego, czy pojawi si? ona w pocz^tkach, czy pod koniec
projektowania. Elastycznosc umozliwia takze uwzgl?dnianie nowych kryteriow, wprowadzanych podczas projektowania. Umozliwia ona modyfikacj?
i wzbogacenie celow oraz przyjmowanie nowych warunkow. To, co zazwyczaj
traktujemy jako proces projektowania, tj. wszystko to, co doprowadza nas do
punktu, w ktorym pojawia si? gotowy do realizacji projekt, to jedynie pierwsze
stadium znacznie dhizszego procesu. Najpierw projektujemy budynek, ale
nast?pnie jest on uzytkowany, a to oznacza, ze ci^gle zmieniamy jego oryginalny projekt.
Znaczenie elastycznosci w tych dwoch okresach projektowania jest zasadniczo takie samo. Elastycznosc w toku procesu projektowania jest nam potrzebna
po to, aby projekt mogl ewoluowac reagujac na nowe okolicznosci. jakie
pojawiaj^ si? one w kolejnych fazach tego procesu. Elastycznosc projektu jest nam
potrzebna po to, aby zrealizowany na jego podstawie obiekt mogl ewoluowac
w trakcie jego uzytkowania, reagujac na nowe potrzeby i nowe warunki.
Krotko mowi^c, elastycznosc jest nam potrzebna, poniewaz, ze wzgl?du na
ograniczenia naszej racjonalnosci, nie jestesmy w stanie przewidziec wszystkich
oklicznosci, ktore pojawia^ si? vv procesie projektowania, a takze tych wszystkich
okolicznosci, ktore wyst^pia w toku uzytkowania zaprojektowanego obiektu.
Potrzeba elastycznosci jest implicite rejestrowana we wszelkim projektowaniu, ale moze ona stac si? tez sformulowanym explicite celem projektowania.
Na przyklad, przy projektowaniu j?zyka przydatnego do programowania
komputerowego przewidywania dotycz^ce programow, ktore b?d^ w tym
j?zyku sporz^dzone, maj^ jedynie sens statystyczny, a niekiedy 54 uzasadnione
jeszcze stabiej.
Postulat swiadomej elastycznosci staje si? jeszcze wazniejszy wtedy, gdy
projektujemy j?zyk smz^cy programowaniu sztucznej inteligencji. Mechanizm
sztucznej inteligencji opiera sie na poszukiwaniach heurystycznych, w ktorych
proponuje si? rozwii|zania problemow idqce w takich kierunkach, ktorych nie
potrafimy przewidywac. Pamiec komputerowa musi bye zorganizowana tak,
aby struktury o arbitralnie ustalonych rozmiarach i ksztaltach mogfy bye w niej
przechowywane, udost?pniane i modyfikowane w sposob ustalony arbitralnie.
Najbardziej uderzajc|ca. wlasnoscia j?zykow sztucznej inteligencji, takich jak
LISP jest to, ze przyczyniaja si? one do elastycznosci organizacji pami?ci
komputerowej
co stanowilo podstawowy warunek przy ich projektowaniu.
64
HERBLRT A. SIMON
10. PROJEKTY SYSTEMOW SPOLECZNYCH
Kryterium elastycznosci staje si? szczegolnie wazne wtedy, gdy projektuje
takie, jak budynki, miasta lub instytucje.
si? obiekty dlugiego trwania
Plan urbanistyczny nie moze bye traktowany jako cos wi?cej, anizeli punkt
wyjscia dla pewnych wstepnych krokow zmierzajqcych do nadania miastu
wyznaczonego kierunku rozwoju. We wczesnych latach pi?cdziesiajych niwelacja terenow mieszcz^cych si? w tzw. Zlotym Trojk^cie Pittsburga zapoczatkowala sekwencj? nieprzewidywanych wtedy wydarzeh. Doprowadzily one
do przebudowy miejskiego centrum Pittsburga na terenach wyznaczonych
dwoma zbiegajgcymi si? rzekami. Dzisiejsze rozlokowanie poszczegolnych
budynkow jest reakcja. na te wczesnq inicjatywe, ale rozni si? ono zasadniczo
od tego, co pojawik) si? na deskach projektantow w latach pi?cdziesi<jtych.
Cale minione trzydziestopi?ciolecie mozemy traktowac jako jedno wielkie
cwiczenie z projektowania, prowadzone nie na podstawie schematow rysowanych na tablicy, lecz w przestrzeni zyjacego miasta. Nie ma ostrej granicy
mi?dzy projektowaniem a dzialaniem; kazda faza myslenia lub dzialania jest
punktem wyjscia dla kolejnych pomyslovv i kolejnego ciagu dzialari.
Pierwotne plany przebudowy centrum Pittsburga nie zawieraly szczegolowo zakreslonych celow. W miar? wyrastania nowego miasta, cele te staja^ si?
przedmiotem naszej troski, zyjemy w tym miescie i wplywa ono na nas, zmienia
nasze wartosci i nasze aspiracje, przychodz^ nowe pomysly dotycz^ce tego,
czym miastp jest i czym bye powinno.
Projektowanie organizacji ma podobny charakter, stopniowo ujawniaj^ si?
nowe jakosci i gromadz^ nowe doswiadczenia. Moj ulubionv przyklad, podobny do planu rekonstrukcji centrum Pittsburga, to Economic Cooperation
Administration. Organizacja ta powstala w 1948 r., a jej celem bylo zarz^dzanie tzw. Planem Marshalla, tj. programem pomocy maj^cym przyczynic si? do
odbudowy gospodarki europejskiej po II Wojnie Swiatowej. Odpowiednia
ustawa mowila o dostarczeniu krajom europejskim zasobow finansowych
i dobr maj^cych sluzyc rekonstrukcji ich potencjalu produkcyjnego. Oczywiscie
organizacja sluz<|ca temu celowi moze bye roznie ustrukturalizowana.
ECA mogla stac si? organizacja ,,nadajj|ca bieg" zamowieniom krajow
to jeden z mozliwych modeli. Inny
europejskich i ulatwiajacn dostawy
model to uksztaltowanie si? organizacji stanowi^cej agencj? Departamentu
Stanu. zaangazowanej w dwustronne negocjacje z poszczegolnymi krajami.
maj<jce na celu ustalenie warunkow oferowanej pomocy. Model trzeci. zrealizowany w rzeczywistosci, to organizacja stanowiaca poczatek gospodarczej
wspolpracy krajow europejskich, majacej doprowadzic ich gospodarke do
stanu istotnie odmiennego od stanu zroznicowania gospodarczego z okresu
przedwqjennego.
Srodkiem prowadzacym do osiagniecia tego dalekosie/nego celu bylo
utworzenie silnego organizacyjnie biura w Paryzu i pozostawienie mu znacznej
swobodx negocjacji / odpowiednimi orizani/acjami w pos/c/eg61n\ch krajach.
Problemy w projektowaniu
65
Dzisiejsza Europejska Wspolnota Gospodarcza jest bezposrednim rezultatem
tej decyzji
chociaz z pewnosci4 nie przewidywano wowczas niczego podobnego do jej dzisiejszej postaci. Rozwi^zanie organizacyjne nie wyznaczalo
przyszlosci, ale niewatplivvie nadalo kierunek dalszemu biegowi wydarzeri.
Nasze dwa przyklady jeden dotycz^cy miasta, drugi organizacji mi?dzynarodowej
ukazuj^ kryterium majace centralne znaczenie dla calego planowania spolecznego, tj. szczegoln^ postac kryterium elastycznosci. Poniewaz
projektowanie systemow spolecznych jest zawsze procesem nie koricz^cym si?,
nie mozemy projektowac poszczegolnych konfiguracji. Mozemy jedynie projektowac to, co przyczynia si? do realizacji ,,stanu spokojnego", tj. do ci^glego
przeplywu wydarzeri zaspokajajc|cych nasze aktualne oczekiwania, a zarazem
zachowujacych mozliwosc spelnienia przyszlych aspiracji. Podstawowa zasada
takiego projektowania mowi, ze kazda generacja powinna dysponowac nie
mniejsz<| mozliwoscia dokonywania swoich wyborow, niz generacja poprzednia.
11. KONKLUZJE
Podstawowym faktem nadaj^cym ksztalt procesowi projektowania jest to,
ze ludzka racjonalnosc jest ograniczona i formowana przez niewielkie pole
observvacji, na jakim potrafimy skoncentrowac nasz^ uwag?. Komputery
pozwalajg poslugiwac si? nieco wi?ksz^ iloscijj informacji i rozwazyc kilka
dodatkowych konsekwencji naszej wiedzy. Nie moga^ one jednak zasadniczo
zmienic niczego
nasza racjonalnosc ma swoje granice. Z komputerami albo
bez nich
mozemy brae pod uwag? jedynie niewielk^ cz?sc zlozonosci
realnego swriata.
Sti|d wniosek powiadajqcy, ze projektowanie jest poszukiwaniem i wykrywaniem nowych informacji dotycz^cych dost?pnych nam wariantow i konsekwencji wyboru kazdego z nich. Projektowanie to rowniez proces wykrywania
celow, do ktorych d^zymy, i warunkow, ktore powinny bye brane pod uwag?
w toku ich realizacji. Cele i warunki przyjmowane w projektowaniu nie 54
bardziej stale od czegokolwiek innego.
Projekt ma zawsze charakter roboczy, w kazdym momencie moze ulec
modyfikacji. Rowniez obiekty powstale na jego podstawie mogQ ulegac
zmianom. Podstawowym celem kazdej fazy projektowania jest osujgni?cie
celow, ktore stawia si? w jej obr?bie, przy jednoczesnym zachowaniu mozliwosci dokonywania dalszych wyborow w przyszlosci.
Do projektowania nalezy podchodzic ze skoromnosciq wynikajaoj z naszych niewielkich umiej?tnosci przevvidywania przyszlosci i jeszcze mniejszych
do jej rozsadnego kontrolovvania. Dobry projekt to decyzje i wybory,
ktore nie przesadzajjj wyborow naszych nast?pcow.
Tlum. KAZiwitRz FKIKSKF.
5 -- ProicktowaniL- i System) XII
66
HERBERT A. SIMON
LITERATURA
LARKIN J. H., SIMON H. A. 1987, Why a Diagram is (Sometimes) Worth Ten Thousand Words,
Cognitive Science 11.
SIMON H. A.. 1971, Style and design, materiafy konferencji Environmental Design Research
Association, s. 1 10. fw:] EASTMAN C. M. (red.). 1975. Spatial Synthesis in Computer-Aided
Building Design, Applied Science Publishers Ltd., Londyn (przedruk) (przekh pol.: 1981, Styl
H- projektowaniu, [w:] W. GASPARSKI, D. MILLER (red.), Projektowanie i Systemy, t. Ill,
Ossolineum. Wroclaw, s. 97 115.
FEPEEPT A. CHMOH
OOPMVJIHPOBAHME, OTblCKMBAHHE H PEUIEHME FIPOEJIEM
B FIPOEKTMPOBAHMH
OcHOBHbiM <J)aKTOpoM, npHjajomHM 4>op.My nponeccy npoeinnpoBaHHH, miaeTCH 4>aicT orpaHHHe.TOBCHeCKOH paUHOHaJtbHOCTH H ee <|)OpMHpOBaHHe Ha He6oJlbtIIOH nOBCpXHOCTH HaG.lK). KoMntJOTCpbl jarOT BO3MO>KHOCTb nO.1b3O8aTbCfl OO.lbUJHM KO^HHeCTBOM HH(}>OpMaUHH
H paCCMOTpCTb HCCKO.TbKO Ao6aBOHHbl\ nOOC/ICTBHH
Hailiero 3HaHHH. FlOMOlUb KOMntfOTCpOB
otfHaKO orpaHHHCHa; MoacHO BocnpHHHMaTb ^Htiib HeGo.ibiuyK) nacTb C.IOJKHOCTH peajibnoro
MMpa. FlpOCKTHpOBaHHe
3TO nOHCK H OTKpblTHC HOBblX HH({)OpMaHHH, UCJICH, K KOTOpbIM
Mbi CTpeviHMca H vc.ioBHH, KOTOpwe c.ieaveT ynecTb B xoae pea.nH3auHn.
HERBERT A. SIMON
PROBLEM FORMING, PROBLEM FINDING AND PROBLEM SOLVING
IN DESIGN
Summary
The basic fact that shapes the designing process is that the human rationality is limited and
formed upon a little field of observations. The computers allow for using a little more number
of informations and for reflecting upon a few contributory consequences of our knowledge.
However, the computers' aid is limited, too, and we are able to perceive only a little part of
complexity of-the real world. Designing is searching for and finding new informations, aims, that
we follow, and conditions of which we should take account when actualizing the design.