微分分析器的故事
Hamming的系統工程第一條規則：如果你最佳化元件，你可能會破壞系統性能。
他用自己工作中的一個故事來說明這一點。他操作一台微分分析器——一台通過機械積分解微分方程的類比計算機。需求增長，所以訂購了第二台設備，與第一台相連，以便兩者可以獨立或一起工作。
構建者們為自己的工藝感到自豪，改進了新設備中的放大器。Hamming堅持：任何改進都不得干擾整體系統操作。在驗收日，他進行了經典測試：解y'' + y = 0，繪製y對y'的圖表，期望得到完美的圓形。它立即失敗了。
原因：改進的放大器通過接地電路吸取更多電流。不充分的接地對原始放大器有效，現在允許洩漏電流在子系統之間耦合。一個元件（放大器）的改進降低了介面（接地）的品質，系統失敗了。
修復很簡單——更厚的銅接地——但原則是清楚的：元件改進改變了其介面行為。系統的其餘部分是圍繞舊介面設計的。改進元件，破壞介面，降低系統。
識別元件最佳化
Hamming說，這個規則'似乎很合理，如果你把一個孤立的元件做得更好，那麼整個系統就會更好'——然而它是錯誤的。失敗是由介面介導的：元件改進改變了介面所看到的信號。
介面優於元件
Hamming的實際結論：系統工程師必須首先設計和驗證介面，其次設計元件。完美的元件與壞掉的介面是無用的。性能中等的元件與良好規格的介面可以後來改進。
規則2：系統的邊界條件（約束）通常比這些邊界內的最佳值更重要。為預期的操作點上的最大性能而設計的系統通常很脆弱：超出預期範圍的小偏差會導致失敗。為在寬範圍內安全運行而設計的系統——具有明確定義的約束——是穩健的。
例子：為恰好100 Mbps的流量在25°C下設計的通信系統，如果流量飆升至110 Mbps或溫度上升至40°C將失敗。設計有約束'在任何低於60°C的溫度下不得超過90%的利用率'的系統更有用，即使其峰值性能略低。
系統工程師的工作：不是單獨最佳化A或B，而是整體最佳化A+B+C...，受約束。
教育系統：失敗的系統工程
Hamming將自己的原則應用於教育。幾十年來，大學最佳化了個別數學課程：微積分已被剝離到其要素，線性代數已被清理和緊化。每個課程，單獨評估，看起來更好。
但從系統的角度看，出現了大的差距：
- 數學歸納法：在高中後幾乎沒有提及。
- 複數：在代數中簡要引入，然後在線性代數中避免，直到複數特徵值出現。學生同時面臨兩個新的、困難的想法，沒有任何先前的準備。
- 未定係數：簡要提及。
- 不可能性證明：幾乎完全缺失。
- 離散數學：基本上被忽視。
每個元件（每個課程）的最佳化創建了介面差距：課程之間缺少概念橋接。系統的輸出——受過教育的工程師和科學家——受到了影響，即使每個課程的輸出指標改進了。
抵抗修復破裂部件的自然衝動
Hamming的觀察：很容易說出關於系統工程的正確詞語。當時刻到來時，很少有人能夠真正做到。
系統失敗時的自然反應：識別最明顯破裂的元件並修復它。這是元件思維。系統失敗有一個原因，涉及元件、介面和約束的相互作用——但最明顯的失敗通常在單個元件處。
系統工程師的紀律：在修復明顯的失敗之前，問：為什麼系統在這個元件處產生了這個失敗？ 元件是真的性能不足，還是被系統其餘部分要求在其設計工作範圍之外運行？修復元件症狀會使系統失敗保持原狀。
大型組織中的通信瓶頸遵循這種模式：一個部門溝通不好（明顯的失敗）。元件修復：聘請更好的溝通者。系統修復：重新設計信息流架構，以便實現相同的協調需要更少的通信。
系統診斷
區別：元件修復治療症狀。系統修復治療原因。原因通常涉及系統的結構——存在哪些元件、什麼介面連接它們、什麼約束限制它們的操作。