“Galloping Gertie” suena por su tendencia a doblarse y menos, Tacoma enfatizó el puente, 1. Julio de 1940. Años. En ahora, el infame fracaso, frente a los vientos moderados 7. Julio de 1940. Años, el puente comenzó a girar el puente varias veces. Después de una hora de giro, el puente se derrumbó. Una suposición de ingeniería fatal llevó al puente a separarse.
En ese momento, muchos diseñadores creían que el viento no podía hacer que los puentes se muevan hacia arriba y hacia abajo. Que en realidad puede parecer un hecho obvio, pero que una suposición incorrecta costó alrededor de $ 65 millones en dólares y vida de perros de hoy.
Pequeños movimientos verticales han permitido que el puente gire. Cerca del final, el puente se distorsionó en la forma en que nunca se predijo los diseñadores. Esta torsión enfatizó el puente hasta que el tacoma es un puente.
Suponiendo que no hay movimiento vertical del viento, los ingenieros no estudiaron para que las partes del puente revoloteen en el viento antes de construir un puente. Esta vigilancia finalmente falló el puente.
Tacoma se está estrechando en 1940. Año, sus diseñadores asumieron que no flautaría ni abajo, pero eventualmente fue suficiente que el viento hizo que el viento hiciera que el viento se moviera hacia arriba y hacia abajo. Colección digital de la Biblioteca de la Universidad de Washington
Este fracaso ilustra la idea que muchos estudiantes de ingeniería aprenden durante sus cursos: todos los cálculos de ingeniería se basan en modelos. El diseño seguro requiere que los ingenieros reconozcan suposiciones en sus modelos y proporcionen seguridad de diseño a pesar de todas las restricciones.
Soy un experto en modelado de computadora que enseño en Olin College. Estoy hablando de modelos en mis clases y enseño a los ingenieros a usarlos de manera segura.
Aprender el uso del modelo es cuidadosamente importante: cómo dijo la famosa caja estadística George George: “Todos los modelos están equivocados, algunos son útiles”.
Modelos y su uso de la ingeniería
Los modelos son marcos interpretados que ayudan a los científicos e ingenieros a conectar datos en el mundo real. Por ejemplo, probablemente tenga un sentido cotidiano de instalaciones para el poder: si dobla un trozo de madera suficiente fuerza, se romperá. La placa más fuerte puede hacerse cargo de más fuerza.
Los ingenieros tienen modelos que se sienten con mayor precisión todos los días.
El poder de ingeniería depende del marco de interpretación que afecta la fuerza, el tamaño de la instalación y su relación, lo que representa el estrés mecánico. ¿Qué ingenieros llaman “fuerza” se refiere a esta tensión calculada?
Dada que la fuerza ayuda a los ingenieros a elegir un material que sea lo suficientemente fuerte como para construir un puente.
Marco interpretado – Modelo – para la fuerza, utilizado en ingeniería. La fuerza, F y el tamaño o la superficie, A, A, se usan para calcular el estrés, Sigma. Sigma se usa para determinar la fuerza. Jorge Stolfi / Vikimedia Commons, CC BI-SA
Pero todos los modelos dejan los detalles del mundo real. Para calcular el estrés, el ingeniero debe describir la forma del objeto. Los objetos reales son complejos, por lo que el ingeniero simplifica su forma para la informática.
Por ejemplo, un ingeniero puede tomar un complejo paquete de cables y suponer que actúan juntos como un cilindro único. Esta forma simplificada puede ayudarlos a elegir la cantidad de cables que caen juntos y establecer el grosor total del paquete.
Sin embargo, entran los supuestos de los límites: la simplificación del cilindro supone que los cables individuales no existen, por lo que no ayuda a determinar cómo dificultar el alambres. Los ingenieros pueden, y lo hacen, modelos reales más detallados en los que necesitaban, pero incluso ellos tienen suposiciones y restricciones.
Simplificando las cuerdas de alambre como un cilindro superior. Esta suposición puede ser adecuada para seleccionar el número de cables, pero es completamente inapropiado para determinar los diseños de cables. Haeb / Wikimedia Commons, modificado Zachari del Rosario, CC BI-SA
Esta interacción entre supuestos y restricciones está en el corazón de todos los modelos. Los ingenieros que trabajan en Tacoma en estrechamiento del puente se hicieron cargo de allí no había movimiento vertical del viento, lo que condujo a las limitaciones: no podían predecir el aleteo del parabrisas que separaba el puente.
La misma idea también se aplica a los modelos abstractos. Algunas compañías que forman los sistemas de identificación basados en la inteligencia artificial suponen que sus sistemas son precisos, dado que están haciendo un buen trabajo eligiendo a la persona adecuada de un conjunto de datos de capacitación. Sin embargo, los investigadores externos han demostrado que algunos datos para la capacitación introducen restricciones.
Los ingenieros que construyeron estos datos de capacitación tomaron que sus datos tenían suficientes caras para representar a la mayoría de las personas, pero estos conjuntos de datos no se representan suficientemente en personas independientes. Esta restricción declaró que los sistemas están apuntando desproporcionadamente a las personas negras.
En busca de mejores sistemas de IA, algunos investigadores asumen que más datos sobre la capacitación son el enfoque más efectivo. Estos datos intensivos de datos tienen una limitación de un enorme impacto ambiental. La computación con grandes recopilaciones de datos requiere mucha energía, porque los datos de datos son intensivos.
El truco para el uso seguro del modelo es seleccionar supuestos donde las restricciones no destruyen su uso previsto. El estándar dorado debe ser probado. Pero las pruebas no siempre son posibles. Por ejemplo, la construcción de un puente de prueba no es un lujo que los ingenieros de construcción pueden pagar.
La selección cuidadosa y la creación de modelos apropiados requieren un buen juicio.
Modelado en clase
El juicio de ingeniería implica un cuidadoso equilibrio de confianza y escepticismo hacia las matemáticas: lecho de muchos modelos de ingeniería. Es difícil desarrollar un juicio de ingeniería y generalmente aparece de años de experiencia. Aprendo un curso de modelado y simulación que salta en el veredicto de los estudiantes.
Mis coinstructoras e invitan a los estudiantes a construir sus modelos, lo cual es una experiencia bastante inusual para los estudiantes de ingeniería. Luego, los estudiantes identifican suposiciones en sus modelos, enumeran sus limitaciones y, lo cual es importante, justifica cómo esas restricciones no les impiden usar el modelo de manera segura.
Un ejemplo de diagramas de modelos destinados a seleccionar el tamaño de una cuerda de alambre. El modelo se basa en el supuesto de que la cuerda será un cilindro sólido. Esto impone restricciones en el estudio de las formas en que los cables se entrelazan, pero no interfiere con el uso previsto del modelo. 4300Streetcar / Vikimedia Commons, Modificado Zachari del Rosario, CC BI-SA
Las fallas de ingeniería como Tacom Name Bridge pueden ocurrir cuando los ingenieros no están al tanto de los supuestos y restricciones del modelo. Si bien los cursos a menudo presentan ingenieros jóvenes para hacer suposiciones y usar modelos, rara vez se centran en las limitaciones de estos modelos. Ayudar a los estudiantes a desarrollar su juicio de ingeniería para evitar fallas como “Galoping Gerti” para que vuelva a suceder.
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