Простая математика: В чем секрет инноваций Илона Маска

Физик Ричард Фейнман постоянно возвращался к одной идее, которая стояла за его революционными открытиями.

Этот подход был подробно задокументирован его коллегой из Калифорнийского технологического института, Дэвидом Гудстейном в книге «Затерянная лекция Фейнмана» (Feynman’s Lost Lecture) об уроках физики, которые известный ученый вел в 1960-х: «Однажды я сказал ему: „Ричард, объясни мне, чтобы я понял, почему частицы со спином 1/2 подчиняются статистике Ферми-Дирака?“. Бросив взгляд на аудиторию, Фейнман ответил: „Я подготовлю специальную лекцию для новичков по этому вопросу“.

Но через несколько дней он подошел ко мне и сказал: „Я не могу сделать этого. Не могу свести объяснение до уровня новичков. Другими словами, на самом деле мы всего этого не понимаем“». Подход Фейнмана не означает, что все человеческие знания должны быть упрощены до уровня студентов-первокурсников.

Его суть в том, что необходимо развивать понимание науки и техники с нуля, чтобы освоить их в совершенстве и открыть что-то новое. Будучи студентом, Фейнман самостоятельно провел многие из базовых физических экспериментов, чтобы получить фундаментальные представления о науке. Усвоив базовые принципы, Фейнман часто замечал в квантовой механике, вычислительной технике, ядерной физике то, что ускользало от внимания других.

Заслуженной наградой стала полученная им в 1965 году Нобелевская премия по физике. Компании Илона Маска решают проблемы аналогичным образом. Стремясь к Марсу или прокладывая тоннели на Земле, гендиректор Tesla и SpaceX любит возвращаться к основам и базовым математическим принципам. Во время встреч с инвесторами и пресс-конференций Маск часто размышляет над сложением, вычитанием и умножением того, что пытается осуществить.

Возь­мем, к при­ме­ру, The Boring Company — по­след­ний про­ект Маска, на­прав­лен­ный на борь­бу с проб­ка­ми в Лос-Ан­дже­ле­се. 28 ап­ре­ля на кон­фе­рен­ции TED Маск пред­ста­вил свой про­ект, в рам­ках ко­то­ро­го ма­ши­ны непре­рыв­но­го бу­ре­ния будут про­кла­ды­вать глу­бо­кие тон­не­ли под зем­лей, свя­зы­вая между собой го­ро­да.

В пре­зен­та­ции по­ка­за­ны ав­то­мо­би­ли на ули­цах го­ро­дов. Они оста­нав­ли­ва­ют­ся на спе­ци­аль­ных лиф­тах, встро­ен­ных в до­рож­ное по­лот­но, и опус­ка­ют­ся в сеть под­зем­ных тон­не­лей, где на­прав­ля­ют­ся в пункт на­зна­че­ния со ско­ро­стью выше 200 км/ч. В конце пути ав­то­мо­би­ли под­ни­ма­ют­ся на по­верх­ность. Маск на­ме­рен сни­зить сто­и­мость стро­и­тель­ства тон­не­лей в 10 раз (в на­сто­я­щее время 1 км метро в Лос-Ан­дже­ле­се об­хо­дит­ся в 600 млн дол­ла­ров).

Чтобы про­ил­лю­стри­ро­вать свою идею, Маск при­вел неко­то­рые рас­че­ты, из­ло­жив «ба­зо­вые шаги». Они под­ра­зу­ме­ва­ют про­клад­ку мень­ших тон­не­лей быст­ры­ми ма­ши­на­ми непре­рыв­но­го бу­ре­ния и отказ от мед­лен­ных, руч­ных и часто неэф­фек­тив­ных ме­то­дов, су­ще­ству­ю­щих се­год­ня. Вот опи­са­ние его рас­че­тов: Пре­жде всего, Маск пред­ла­га­ет умень­шить раз­ме­ры тон­не­лей. Со­кра­ще­ние диа­мет­ра тон­не­ля в два раза, с ти­пич­ных для метро 8,4 м до 4,2 м, умень­ша­ет пло­щадь по­пе­реч­но­го се­че­ния в че­ты­ре раза.

По­сколь­ку за­тра­ты на про­клад­ку за­ви­сят от пло­ща­ди се­че­ния, ки­ло­мет­ро­вый тон­нель за 600 млн те­перь будет сто­ить около 150 млн дол­ла­ров. Затем необ­хо­ди­мо мак­си­маль­но уско­рить про­цесс. Со­вре­мен­ные тон­не­ле­про­ход­че­ские ком­плек­сы ра­бо­та­ют лишь часть вре­ме­ни, осталь­ное ухо­дит на укреп­ле­ние стен. Маск пред­ла­га­ет вести непре­рыв­ное бу­ре­ние и од­но­вре­мен­но укреп­лять стены (по­доб­ная тех­но­ло­гия пока не су­ще­ству­ет), тем самым вдвое сни­зив рас­хо­ды. В этом слу­чае про­клад­ка 1 км ги­по­те­ти­че­ско­го тон­не­ля обо­шлась бы в 78 млн дол­ла­ров.

На­ко­нец, его план преду­смат­ри­ва­ет уско­рен­ное бу­ре­ние. Се­го­дняш­ние ком­плек­сы ра­бо­та­ют на ми­ни­му­ме своих «энер­ге­ти­че­ских и тер­маль­ных воз­мож­но­стей». По оцен­кам Маска, уско­рен­ное бу­ре­ние поз­во­лит сни­зить из­держ­ки еще в пять раз. В ре­зуль­та­те сто­и­мость 1 км тон­не­ля упа­дет с 600 до 37 млн млн дол­ла­ров (до 15 млн в самом оп­ти­ми­стич­ном ва­ри­ан­те). Ре­аль­но ли это? Гре­го­ри Ха­у­зер, ин­же­нер из Дра­га­до­са, ко­то­рый недав­но ру­ко­во­дил стро­и­тель­ством Аляс­кин­ско­го ви­а­ду­ка в Си­эт­ле (круп­ней­ше­го под­зем­но­го про­ек­та в США), го­во­рит: «Нет ни­че­го невоз­мож­но­го, но все это очень слож­но ре­а­ли­зо­вать. Думаю, планы The Boring Company так же ам­би­ци­оз­ны, как и SpaceX».

По мне­нию Ха­у­зе­ра, рас­че­ты Маска свя­за­ны с се­рьез­ны­ми тех­ни­че­ски­ми труд­но­стя­ми, и су­ще­ству­ю­щие тех­но­ло­гии не под­хо­дят для этой ра­бо­ты. Но после 40 лет огра­ни­чен­ных ин­но­ва­ций, по боль­шей части за­ру­беж­ных, он вся­че­ски под­дер­жи­ва­ет на­чи­на­ние Маска:

«От­расль силь­но нуж­да­ет­ся в новом мыш­ле­нии и тех­но­ло­ги­ях». Во­пло­ще­ние этих идей по­тре­бу­ет пе­ре­до­вых тех­но­ло­гий, но для по­ис­ка неожи­дан­ных ре­ше­ний необ­хо­ди­ма осо­бая яс­ность ума. Этот трюк Маск про­вел с каж­дой из своих ком­па­ний. По­хо­жую стра­те­гию он из­ло­жил на еже­год­ной встре­че с ин­ве­сто­ра­ми Tesla в 2016-м.

Ее суть: пе­ре­стро­ить су­ще­ству­ю­щие неэф­фек­тив­ные за­во­ды. В част­но­сти, Маск ска­зал: «Глав­ный вызов для меня, ис­тин­ная про­бле­ма и слож­ность — в со­зда­нии машин, про­из­во­дя­щих дру­гие ма­ши­ны. В этом лежит наи­боль­ший по­тен­ци­ал. Дру­ги­ми сло­ва­ми, мы будем стро­ить за­во­ды так же, как со­зда­ем ав­то­мо­би­ли».

По его рас­че­там, новые за­во­ды обес­пе­чат де­ся­ти­крат­ное уве­ли­че­ние про­из­во­ди­тель­но­сти. Как этого до­бить­ся? Ис­поль­зо­вать ба­зо­вые фи­зи­че­ские прин­ци­пы. По мне­нию Маска, это «луч­ший ин­стру­мент». В этот раз про­бле­ма была све­де­на к сле­ду­ю­ще­му урав­не­нию: Про­из­во­ди­тель­ность = объем * плот­ность * ско­рость .

Необ­хо­ди­мо сни­зить сто­и­мость ак­ку­му­ля­то­ров? За­пол­ни­те весь до­ступ­ный объем за­во­да обо­ру­до­ва­ни­ем. Вме­сто того чтобы ис­поль­зо­вать 3% объ­е­ма по­ме­ще­ния, Tesla пла­ни­ру­ет за­нять до 30%, чтобы по­лу­чить боль­ше от­да­чи на еди­ни­цу про­стран­ства. Необ­хо­ди­мо по­вы­сить про­из­вод­ство с 50 тыс. до 500 тыс. ав­то­мо­би­лей в год? Ускорь­те сбо­роч­ную линию в семь раз, с 0,2 м/с до 1,5 м/с. Ком­по­нуй­те за­во­ды из уни­вер­саль­ных эле­мен­тов, каж­дый из ко­то­рых может ис­поль­зо­вать­ся на про­из­вод­стве ак­ку­му­ля­то­ров, сол­неч­ных па­не­лей и ав­то­мо­би­лей.

Ско­рее всего, SpaceX своим воз­ник­но­ве­ни­ем обя­за­на по­хо­же­му под­хо­ду. Ран­ние кон­цеп­ции ком­па­нии не со­хра­ни­лись, од­на­ко книга Эшли Вэнс «Илон Маск: Tesla, SpaceX и до­ро­га в бу­ду­щее» опи­сы­ва­ет раз­мыш­ле­ния Маска до­воль­но по­дроб­но.

Воз­вра­ща­ясь из Моск­вы после от­ка­за рос­сий­ско­го пра­ви­тель­ства про­дать спи­сан­ные меж­кон­ти­нен­таль­ные бал­ли­сти­че­ские ра­ке­ты, мил­ли­ар­дер углу­бил­ся в ра­бо­ту. Вэнс опи­сы­ва­ет мо­мент, когда со­про­вож­дав­шие Маска аэро­кос­ми­че­ские ин­же­не­ры впер­вые уви­де­ли на экране его но­ут­бу­ка таб­ли­цу с пла­на­ми по­строй­ки более де­ше­вых и быст­рых ракет: «Маск раз­вер­нул­ся и по­ка­зал толь­ко что со­здан­ную таб­ли­цу. „Парни, — ска­зал он, — Думаю, мы смо­жем по­стро­ить ра­ке­ту са­мо­сто­я­тель­но“. Мы по­ду­ма­ли: „Ну да, ко­неч­но“. Джим Кан­трелл [один из ос­но­ва­те­лей SpaceX] недо­умен­но по­смот­рел на него. Илон ска­зал: „Я се­рьез­но. Вот мои рас­че­ты“, и пе­ре­дал но­ут­бук Майку Гриф­фи­ну [бу­ду­ще­му ру­ко­во­ди­те­лю НАСА] и Кан­трел­лу.

Оба были оше­лом­ле­ны. В до­ку­мен­те со­дер­жа­лись за­тра­ты на ма­те­ри­а­лы и рас­хо­ды на раз­ра­бот­ку, сбор­ку и за­пуск ра­ке­ты. По рас­че­там Маска, можно было со­ста­вить се­рьез­ную кон­ку­рен­цию су­ще­ству­ю­щим ком­па­ни­ям, по­стро­ив малую ра­ке­ту, пред­на­зна­чен­ную для вы­во­да неболь­ших спут­ни­ков и ис­сле­до­ва­тель­ских ап­па­ра­тов в кос­мос. Кроме того, в таб­ли­це были по­дроб­но из­ло­же­ны ги­по­те­ти­че­ские ра­бо­чие ха­рак­те­ри­сти­ки ра­ке­ты. Кан­трелл ска­зал: „Илон, где ты взял это?“. Маск по­тра­тил мно­гие ме­ся­цы, изу­чая аэро­кос­ми­че­скую про­мыш­лен­ность и фи­зи­че­ские прин­ци­пы, ле­жа­щие в ее ос­но­ве.

У Кан­трел­ла и дру­гих спе­ци­а­ли­стов он взял такие книги, как „Эле­мен­ты ра­кет­но­го дви­га­те­ля“, „Ос­но­вы аст­ро­ди­на­ми­ки“ и „Аэро­тер­мо­ди­на­ми­ка га­зо­вых тур­бин и ра­кет­ных дви­га­те­лей“, а также ряд дру­гих тру­дов. Маск по­гру­зил­ся в дет­ское со­сто­я­ние „по­жи­ра­те­ля ин­фор­ма­ции“ и вышел из него с осо­зна­ни­ем того, что ра­ке­ты можно и нужно про­из­во­дить го­раз­до де­шев­ле, чем пред­ла­га­ли рус­ские». Это не озна­ча­ет, что мил­ли­ар­дер непре­мен­но осу­ще­ствит свои самые ам­би­ци­оз­ные цели: по­ко­ре­ние Марса, элек­три­фи­ка­цию боль­шей части ми­ро­во­го транс­пор­та и пе­ре­ход от ис­ко­па­е­мо­го топ­ли­ва к безуг­ле­род­ной эко­но­ми­ке.

Но с каж­дым днем он все ближе к их ре­а­ли­за­ции. Каж­дая его идея ос­но­ва­на на кон­крет­ных фи­зи­че­ских рас­че­тах, а не на про­стран­ных фан­та­зи­ях. Это по­мо­га­ет Маску опре­де­лить пре­де­лы воз­мож­но­стей со­вре­мен­ной науки и тех­ни­ки, ис­поль­зуя ма­те­ма­ти­ку сред­ней школы.

Маск пы­та­ет­ся рас­про­стра­нить свои прин­ци­пы. В 2016 году он про­де­мон­стри­ро­вал ак­ци­о­не­рам Tesla ос­но­вы сво­е­го под­хо­да на при­ме­ре «Ги­га­фаб­ри­ки». Вме­сто того чтобы про­во­дить оп­ти­ми­за­цию элек­тро­мо­би­лей (вы­со­ко­тех­но­ло­гич­но­го про­дук­та, уже раз­ра­бо­тан­но­го с уче­том ми­ни­маль­ных за­трат и рас­хо­да ма­те­ри­а­лов), Маск пред­ло­жил по­ра­бо­тать над самой фаб­ри­кой, где по­хо­жие уси­лия при­нес­ли бы на по­ря­док боль­ше ре­зуль­та­тов.

Маск го­во­рит: «Как толь­ко вы объ­яс­ня­е­те это пер­во­класс­но­му ин­же­не­ру, в его го­ло­ве за­го­ра­ет­ся лам­поч­ка. Мно­гие из них про­сто не пред­став­ля­ли, что такое воз­мож­но. Ин­же­не­ры при­вык­ли ра­бо­тать в опре­де­лен­ных рам­ках, а мы им объ­яс­ня­ем, что ни­ка­ких гра­ниц не су­ще­ству­ет. Думаю, ре­зуль­та­ты будут по­тря­са­ю­щи­ми».