コンピュータ応用の3つの段階
ハミングの第5章は回顧的に始まります。IBMの顧客トレーニングイベントでの彼の30年間の講演シリーズは、単なる事実ではなく傾向を理解することを彼に強制しました。同じ講演を繰り返し準備することで、彼は分野に追いつくだけでなく、分野の先を行く必要がありました。
彼はコンピュータがどのように応用されたかについて、3つの連続した段階を特定しました:
第1段階:ハードウェアの限界(第3章)。 初期のコンピューティングは、マシンが何ができるかによって制約されていました。メモリは不足し、サイクルは高価で、信頼性は不確実でした。アプリケーションはハードウェアに合うように選択されました。
第2段階:ソフトウェアの限界(第4章)。 ハードウェアが改善されると、プログラミングがボトルネックになりました。アプリケーションは効率的にコード化できるもので制約されました。
第3段階:経済と応用(第5章)。 1980年代後半までに、ハードウェアは十分に安価になり、ソフトウェアは十分に強力になったため、質問は次のようになりました:コンピュータは何を行うべきか?経済と組織的能力がどのアプリケーションが構築されるかを決定しました。
このフェーズ遷移は重要です:各段階は実務家から全く異なるスキルを必要としました。第1段階の優れたハードウェアエンジニアが精神的モデルを更新しなかった場合、第3段階では無用になりました。
最初のアプリケーション
コンピューティングは天文学的計算で始まり、その後物理学と工学での「数値計算」となりました。スペイン人神学者レイモンド・ルル(1235–1315)は論理機械を構築しました。コンピューティングを非数値推論に初めて応用したものです。ジョナサン・スウィフトは『ガリヴァー旅行記』(ラピュタ島)でそれを風刺しました。ハミングはこの流れをルルから記号操作を通じて、やがて機械学習になるものまで追跡しました。
技術採用のS字カーブ
すべての主要なテクノロジーは特徴的な軌跡に従います:採用の遅い初期段階、急速な加速、飽和。ハミングはこのパターンをS字カーブと名付けました。
技術の第1段階:英雄的実証。 少数の愛好家がテクノロジーが機能することを実証します。進歩は個々の優れた才能と信頼性の低さへの耐性に依存します。
第2段階:急速な採用。 技術は一般的な使用に十分信頼性が高くなります。インフラストラクチャはその周りに構築されます。標準が出現します。制限要因は技術的なものから組織的なものへシフトします。
第3段階:飽和。 テクノロジーは対応可能な市場への完全な浸透に達しました。さらなる改善は収穫逓減をもたらします。新しいS字カーブは後継テクノロジーのために始まります。
コンピューティングの場合:第1段階 = ENIAC時代(1940年代~1950年代)、第2段階 = メインフレーム商業化(1960年代~1970年代)、第3段階 = パーソナルコンピューティング飽和に接近(1980年代~1990年代)。ハミングが執筆していた時点では、メインフレームは第2段階から第3段階への移行中であり、パーソナルコンピューティングはまだ第2段階にありました。
等価製品の洞察(第2章で最初に述べられた)は直接ここに適用されます:第2段階では、成功したコンピュータ化は同じ仕事ではなく、等価の仕事を生成します。既存のワークフローをコンピュータ化しようとし、設計変更なしに行われた組織はしばしば失敗したか、パフォーマンスが低下しました。
S字カーブ上での位置づけ
ハミングのS字カーブの洞察には実践的な意味があります:第1段階で成功するスキルと戦略(英雄的、実験的、失敗への高い耐性)は、第2段階(信頼できる提供、標準への準拠、組織的統合)や第3段階(最適化、コスト削減、プラットフォーム統合)で必要なものと異なります。
共有データが機能しない場合
ハミングはボーイングのコンピュータセンターの高レベル監査を実施していた時からの話を語りました。ボーイングの経営陣は、彼らが協調設計を解決したと信じていました:すべてのエンジニアが彼らの現在の設計状態を共有テープに書き込みます。すべてが単一の真実のソースから読み取ります。調整の問題は消えるでしょう。
それは機能しませんでした。
理由:チームが最適化研究を実施する場合(翼面積とプロファイルを変更してドラッグを最小化するとか)、変更を測定するために固定ベースラインが必要です。共有テープが他のチームからの変更で継続的に更新された場合、チームが測定する改善は、実際には彼らの反復間に挿入された別のチームの変更を反映しているかもしれません。これは彼ら自身の設計決定ではなく。
チームが実践で採用した解決策:最適化研究を開始する場合、各グループは現在のテープのスナップショットコピーを作成しました。彼らは研究全体を通じてその凍結されたコピーを使用しました。更新を無視しました。新しい設計に満足したときだけ、彼らは書き込みました。その後、他の人の変更と協調しました。
ハミングの結論:継続的に変更されるデータベースを最適化研究に使用することはできません。 最適化は安定した状態空間を必要とします。可変の共有状態は幽霊相関を導入します。
データベース
コンピュータは組織のデータ問題への解決策として昇格させられました。ハミングは懐疑的でした。彼は航空会社の予約システムを本当に成功した例として引用しました(調整問題は実在し、データモデルは単純で、一貫性が厳密に必要です)。しかし、マネージャーに「会社の現在の状態をリアルタイムで」示すと約束した経営情報システムは一貫して過小評価しました:データモデルが複雑すぎた、データ品質が貧弱で、解釈が曖昧でした。
安定ベースラインとライブデータ
ボーイングの失敗は一般的な原則を示しています。ハミングが暗黙のうちに示したこと:最適化には、固定状態空間で評価される安定したコスト関数が必要です。共有可変状態は固定状態空間要件に違反します。
この原則は、ソフトウェアの外に拡張されます。あらゆる最適化プロセスで — ビジネス戦略、実験設計、モデル訓練 — 研究中の変数を分離するには、他のすべてを制御する必要があります。
次の境界としてのパターン認識
1993年までに、ハミングはパターン認識をコンピューティングの主要な次の課題として特定しました。彼は2つのタイプを区別しました:
古典的なパターン認識:入力を保存されたテンプレートと比較します。顔検出、OCR(光学文字認識)、署名検証。テンプレートセットが定義されれば、これらはアルゴリズムソリューションを認めます。
本当の認識:子どもは数千の異なる形、素材、サイズ、方向を持つ「椅子」を認識し、それらのほとんどを見たことがありません。明確なテンプレートが一般化をカバーしていません。ハミングはこれをオープン問題として扱いました。古典的なパターンマッチングと本当の認識の間のギャップは、より多くのデータまたはより高速なハードウェアの問題ではありませんでした。それは異なる基盤を必要としました。
彼はこれを専門家システムの失敗の観点で定式化しました:研究者は専門家から決定ルールを抽出し、プログラムでエンコードできると考えていました。専門家システムは狭い領域で機能しましたが、複雑な領域では失敗しました。一部は、人間の専門家がアーティキュレートできないパターンを使用しているためです。多年間の練習で構築された無意識的なパターンライブラリはインタビューを通じて抽出することはできません。
ハミングの予測(1993):本当のパターン認識には、基本的に異なる計算アプローチが必要でした。彼はニューラルネットワークをジェスチャーしましたが、慎重でした。その時点のニューラルネットワークがギャップを閉じるだろうと確信していませんでした。
30年間同じ講演をする
ハミングは、彼が職業生活でほぼ何をするよりも多くの返却をもたらした実践について説明しました:同じ講演を繰り返し与えます。
彼はほぼ1960年にIBM顧客トレーニングイベントで話すように招待されました。彼は2000年までのコンピューティングの歴史について話をすることを選びました。彼は本当に確信していなかったトピック。これは彼が実際のビューを開発することを強制しました。彼は30年間、年に2回から3回その講演のバリエーションを与えました。
彼が特定した利点:
現在を保つ:同じ講演を繰り返し与えることは、彼に定期的にそれを更新することを強制しました。彼はフィールドをフォローしている聴衆の前で古い講演を与えることなく恥ずかしくはありませんでした。
傾向認識:更新プロセスは彼に傾向を探すことを強制しました。単なる出来事ではなく。過去1年間で何が変わり、どの方向に?繰り返される更新は、単なる事実のカタログができないモデルを作成することが必要でした。
公開講演スキル:練習は恐怖を減らし、配信を改善しました。彼は講演を与えることを恐れるのをやめました。彼は才能ではなく繰り返しを通じてポーランドの話者になりました。
ネットワーク:一貫したトピックは評判を構築しました。人々は彼をコンピューティング傾向と関連付けました。招待が増殖しました。
彼の観察:彼はこの実践を幸運を通じて習得することができたでしょう。しかし彼はそれを作成しました。積極的に講演の機会を求めることで、それから体系的にそれらを使用する訓練を開発することで。
意図的な実践とキャリア資本
ハミングの30年講演は、意図的な実践の知的仕事への適用のインスタンスでした:フィードバック周期で繰り返される体系的な運動が、時間の経過とともに複合スキルを構築しました。
構造:(1)知識の端にあるトピックにコミットします。(2)講演を与えます。これはそれを知ることを強制します。(3)フィードバックを受け取ります(聴衆の反応、答えることができなかった質問)。(4)講演を更新します。(5)繰り返します。
各サイクルはモデルに追加されます。各更新は新しいデータとの接触を強制します。各聴衆の質問はギャップを明らかにします。30年以上、モデルは深くなります。
ハードウェア、ソフトウェア、アプリケーションの接続
第3章、4章、5章は進行を形成しています。ハミングは3つの講演に渡って議論を構築しました:
第3章(ハードウェア):物理的な限界がマシンが何ができるかを制約します。3つの法則 — 分子サイズ、光速、熱 — は工学がどのような天井も除去できないセットです。
第4章(ソフトウェア):人間の限界がプログラムが何ができるかを制約します。論理的優雅さのために設計された言語は失敗します。人間心理のために設計された言語は生き残ります。抽象化層は累積します。各層は以前の層の痛みを解決しています。
第5章(アプリケーション):経済と組織的限界がどのような構築が得られるかを制約します。技術はS字カーブに従います。共有可変状態は最適化を分割します。パターン認識はオープン課題のままです。
統一テーマ:限界がシフトします。現在の結合制約が何であるかについてのモデルを更新し、それに応じてスキルを位置づけ直す実務家は、昨日の制約のために最適化するもより一貫して優れています。
ハミングの30年講演からのキャリアレッスン:同じ講演を繰り返し与えることは、彼が傾向を理解することを強制しました。メカニズムは講演そのものではなく、準備サイクルでした:何が変わったか、どの方向で、そしてなぜ?繰り返される準備が、単なる読書ができないモデルを構築しました。
現在の結合制約は何か
ハミングのフレームワークでは、各時代には結合制約があります:進歩を最も加速させるだろう限界。1940年代では:ハードウェア速度。1970年代では:ソフトウェア機能。1990年代では:経済と組織的能力。