实体建筑中的 Bug

今天早上我在上班的路上听到了一个故事。这个故事的开端和许多软件项目的开端一样:都有一个奇怪的规范。

我所谈论的就是纽约莱克星顿大道 601 号,也就是花旗银行大厦。这个故事是真实的。

前言

莱克星顿大道 601 号的建筑当初在构思时就存在问题。在它将要建造的土地上,已经有一座教堂。好消息是教会允许他们使用土地。由于教堂的建筑非常小,只要能够保证教堂完好无损以及不会和新建筑产生任何关联,他们就可以随心所欲地建造。

如果你想在一个正方形的土地上建造一个摩天大楼并且其中还有一个碍事的小教堂,那么一个简单的解决办法就是:要么浪费些空间建在教堂的周围;要么…建在教堂的上面。在大楼的四个角放四根坚固的柱子,把它架在教堂的上面。

莱克星顿大道 601 号遇到的问题是教堂位于地块的一角,所以他们不能把柱子立在那里。

他们决定把柱子从大楼的四角移到边线的中间位置。这样的建筑看起来有些摇摇晃晃,但可以通过扎实的工程作业搭建合理的结构。从地面上来看它真的很酷。

设计

为了将大楼支撑起来,每条边都要堆叠可以承重的倒 V 形部件。总的来说巨大的 V 型部件可以将墙角的力转移到边继而分散到每条边的立柱上。这既是一个很好的设计也是一个很酷的工程项目。

大楼建造的很轻。这也许有悖于常理,轻型建筑更容易倒塌。因为根据牛顿物理学的知识:一个物体的质量越大,让它移动起来就越困难。虽然这是一个很前卫的建筑,但是工程师采取了令人印象深刻的技术手段来防止大楼在风中摇晃的太厉害。(当你的办公室在风中摇晃,会发生两件事:1、你会有晕车的感觉;2、你想给你的母亲打电话,因为你认为坚固的大楼不可能在风中摇晃。)

测试

这是一种从未尝试过的建筑类型,所以工程师对设计方案进行了严格地测试。大楼通过了各种各样的安全规范的测试,并且有足够的安全余量。他们在测试中使用了物理实验和模型相结合以及数学计算的方法。

这些建筑规范的其中之一是:如果大楼可以在合理的安全余量下承受迎面风,那么它也可以承受吹向墙角的风。毫无疑问大楼的墙角是最坚固的。每个人都知道。因为墙角受到两面墙的支撑。

他们测试了莱克星顿大道 601 号新摩天大楼承受迎面风的能力,而大楼以出色的成绩通过了测试。

优化

由于这个奇怪的建筑拥有合理的结构,它被建了起来。建造它的承包商——伯利恒钢铁(你可能从《广告狂人》中听说过这个名字)——考虑的是他们如何可以节省建设的资金。他们给负责任的工程师打电话,并告诉这些工程师,以他们的方式同样可以通过数学计算。如果他们用螺栓取代一些焊接,在仍然遵守建筑规范的前提下还有充足的利润。他们以廉价的方式得到了同样的结果。

工程师说他们敢于进取。这个变化无关紧要,因为这是一个显而易见的优化措施。电话中说这些话大多是出于礼貌。

Bug

还记得基于建筑规范的数学计算为什么能带给他们足够的安全余量吗?还记得墙角为什么是建筑中最坚固的一部分吗?

而这栋大楼却是一个例外。

由于立柱在边线上、V型的承重系统以及建筑质量很轻,墙角反而是大楼最薄弱的部分。虽然在原来计算的安全余量下仍然可以施工。但是将坚固的焊接接头替换成脆弱的螺栓连接的优化措施,会成为压垮骆驼的最后一根稻草。

这个问题直到大楼建成一年后才发现。但有一点很清楚:大楼会在 16 到 55 年内倒塌(较大的数字是,假设抗摇摆技术装置一直处于通电状态,所以强风暴造成的全城停电非常危险,这可能与你想象的不一样)。

因此,莱克星顿大道 601 号被预测会在短短的几年后坠毁在纽约市中心,并且会带倒其他的一些摩天大楼,更严重的是伤及无辜。这一切,只要强风暴击中它的对角方向就会发生。

回顾

任何软件工程师读完这个故事都会默默地点头认可。在你尝试建立一个以前没有尝试过的复杂项目的时候,就会发生类似的事情。一系列独立的合理的设计决策可能会导致灾难。鉴于此,原始需求要包含特殊情况。

我之所以称这个工程故障为“bug”的原因是,它与其他 bug 产生的方式是相同的。我经常听到有人问“为什么软件项目包含这么多的 bug 而建筑项目却没有?”。一定程度上来说确实如此:软件更快的迭代时间(部署一个新版本来代替旧版本)使得彻底测试软件太不经济。但是对于为什么软件经常和 bug 打交道还有另一个重要原因。

软件是一个非常年轻的领域。软件工程师所做的几乎每件事都是一个有意义的前沿项目。当然也有例外,比如开发的许多 CRUD 应用程序,但我的大部分工作是根据客户的特殊需求创建新东西。当你尝试之前没有尝试过的事情时就会产生 bug。莱克星顿大道 601 号就是最好的例子。

* * *

题外话

为了缓解你内心的不安,以下是莱克星顿大道 601 号的补救措施:

当这一问题被发现时,相关人员建立了一个系统确保可以在短时间内撤离纽约部分地区的居民。同时,每天晚上在莱克星顿大道 601 号的办公室工作人员下班以后,焊工大军就会进入大楼将螺栓连接焊接起来。而当第一批上班族回到他们的办公室时,焊工大军早就离开了。这些都是在完全保密的情况下完成的。墙角仍然是建筑中最薄弱的部分,但焊接后的螺栓连接已经使大楼有了足够的安全余量。

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关于作者:叙帝利

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