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Titolo: Feynmann sui modelli matematici di tipo "challenger"

Attenzione ai formalisti e agli inetti matematici che hanno invaso da tempo
con incompetenza la sperimentazione fisica.
Ovvero riflessione sui  danni che ha prodotto e produce da tempo la svolta
formalista nella fisica di mister Hilbert.
Dice Feynman:
"Quando si usa un modello matematico bisogna fare molta attenzione, si
devono implementare le incertezze nel modello stesso.".......
" Per una tecnologia di successo, la realtà deve avere precedenza sulle
pubbliche relazioni, dato che la natura non può essere ingannata."
Alcune sue brevi considerazioni..........
6. CONSIDERAZIONI DI UN FISICO FAMOSO SUL DISASTRO DELLA CHALLENGER
Riproduciamo alcuni passi delle osservazioni personali che il fisico Richard
Feynman inviò alla commissione governativa sul disastro del 1986 in cui
morirono sette membri dell'equipaggio. Questa critica proveniente
dall'interno del mondo scientifico dà l'idea precisa di quale meccanismo si
instauri fra la realtà e la fantasia quando l'interesse e la propaganda
prendano il sopravvento sulla razionalità. Particolarmente interessante è la
critica al metodo utilizzato nella ricerca, cioè la reiterazione dei calcoli
dopo aver agito sulle variabili al fine di ottenere la risposta sperata, in
linea con l'esperienza empirica. Il monito finale dello scomparso scienziato
vale anche per molti militanti che nel passato cedettero di fronte alle
lusinghe della tecnologia.
Sembra vi siano enormi differenze di opinione intorno alla probabilità di un
guasto con la perdita del veicolo e di vite umane. Le stime variano fra un
rozzo 1 su 100 fino a 1 su 100.000. Il dato più alto proviene dagli
ingegneri impegnati nel lavoro, mentre il dato eccezionalmente basso
proviene dal management. Quali sono le cause e le conseguenze di questo
divario di stima? Dato che 1 parte su 100.000 implicherebbe la possibilità
di lanciare una Shuttle al giorno per 300 anni col rischio di perderne
soltanto una, più propriamente dovremmo chiederci: "Qual è la causa della
fantastica fede del management nel macchinario?"
[...] Una stima sull'affidabilità dei razzi a propellente solido fu
approntata dai funzionari addetti al ventaglio di probabilità per la
sicurezza studiando l'esperienza di tutti i lanci precedenti. Su di un
totale di quasi 2.900 lanci, 121 fallirono (1 su 25). Questa stima include,
possiamo immaginare, errori di progetto, razzi che venivano lanciati per la
prima volta in cerca di errori per il loro superamento. Un più ragionevole
dato per i razzi maturi potrebbe essere di 1 su 50. Con una speciale cura
nella selezione delle parti e nel controllo, il dato può scendere a 1 su
100, ma raggiungere 1 su 1.000 non è probabilisticamente possibile con le
tecnologie di oggi. Siccome ci sono due razzi a carburante solido su ogni
Shuttle, le probabilità di errore a causa di questi vanno raddoppiate.
[...] Se è vero che la probabilità di guasto è così bassa, cioè 1 su
100.000, ci dovrebbe essere stato un certo numero di test per determinarla
(e non sarebbe stato altro che una sequenza di lanci perfetti da cui non si
potrebbero trarre dati sicuri per la sequenza prossima). Ma se la
probabilità reale non è così piccola, i lanci mostreranno problemi,
avvisaglie di guasti e guasti veri e propri con un ragionevole numero di
prove, per cui il metodo statistico standard potrà dare una ragionevole
stima. In effetti, come ha mostrato l'esperienza precedente della NASA, le
difficoltà e gli incidenti erano tutt'altro che poco numerosi.
L'inconsistenza dell'argomento basato sulla determinazione dell'affidabilità
attraverso la sperimentazione storica è dimostrata proprio dall'appello alla
storia, come disse un funzionario della NASA addetto alla sicurezza:
"Storicamente, questo alto grado di successo delle missioni..."
[...] E' evidente che per qualche scopo, sia esso ad uso interno od esterno,
il management della NASA ha esagerato l'affidabilità dei suoi prodotti fino
a raggiungere la pura fantasia.
[...] L'accoglienza favorevole e il successo dei lanci precedenti sono stati
interpretati come evidenza di sicurezza. Ma l'erosione delle guarnizioni e
l'espansione esterna dei gas non erano previste dal progetto. Essi furono
allarmi per qualcosa che non andava. Le forniture non avevano le prestazioni
che ci si aspettava, ed è sempre un pericolo quando le si mette in
condizione di operare in condizioni sconosciute. Il fatto che questo
pericolo non abbia condotto ad una catastrofe in tempi più brevi non poteva
essere garanzia per affermare che la catastrofe non ci sarebbe stata dopo,
se non se ne era capita la natura. Quando si gioca alla Roulette Russa, il
fatto che il primo colpo vada a vuoto è di ben poco conforto per il secondo.
[...] Fu approntato un modello matematico per calcolare l'erosione. Era un
modello basato sull'approntamento di curve empiriche invece che sulla
comprensione della fisica. Per determinare quanta gomma fosse erosa, si
suppose che ciò dipendesse solo dal calore e per di più tramite una formula
dedotta dai dati forniti da un materiale analogo. [La simulazione portò a
risultati accettabili dall'operatore e in linea con quanto ci si aspettava
dall'esperienza]. Reiterando la prova, mettendo a punto qualche altro
numero, si stabilì che il modello coincideva con i dati empirici
dell'erosione. Non c'è niente di più sbagliato di questa fiducia nelle
risposte cercate! L'incertezza appariva dovunque. Non si poteva prevedere
quanto forte fosse l'azione dei gas, perché essa dipendeva dai fori prodotti
nella guarnizione. [Si sapeva che la formula empirica era indeterminata,
dato che era stata ricavata non dai dati reali ma da una simulazione
ibrida]. Infatti una nube di punti si presentò due volte sopra e due volte
sotto la curva virtuale, così l'erosione due volte predetta fu
ragionevolmente accettata come causa unica. A tali incertezze se ne
accompagnavano altre analoghe nelle costanti della formula ecc. ecc. Quando
si usa un modello matematico bisogna fare molta attenzione, si devono
implementare le incertezze nel modello stesso.
[...] Le debolezze che contribuirono all'incidente erano limitate al settore
dei razzi a combustibile solido o erano una generale caratteristica della
NASA? Sta di fatto che i motori principali della navetta e l'avionica furono
entrambi sottoposti ad indagine, mentre un simile studio non fu condotto
sulla struttura generale della Shuttle e sul vettore di lancio esterno.
[...] [La via normale per i collaudi negli aerei civili e militari è quella
di verificare ogni singolo componente prima del montaggio e a partire dalla
qualità delle materie prime o dei semilavorati. In questo modo si isolano a
monte i difetti e si procede alla loro eliminazione. Infine si procede al
montaggio dell'insieme e al collaudo generale per sollecitazioni di ogni
genere nelle fasi stabilite]. Nessuna di queste condizioni fu applicata ai
motori principali della Shuttle. Il gruppo principale di spinta fu gestito
in una maniera differente, dall'alto al basso, per quanto possiamo vedere.
Il motore fu progettato e assemblato tutto in una volta, con studi
preliminari su materiali e componenti relativamente poco dettagliati. Così,
quando i cuscinetti, le lame delle turbine, i tubi di raffreddamento ecc.
diedero dei problemi, fu molto difficile e costoso scoprire le cause e fare
le modifiche.
[...] Utilizzare il motore completo come supporto per le prove dei
componenti singoli è estremamente costoso. C'è da aspettarsi di perdere
l'intero motore per scoprire dove e come capitano i guasti.
[...] L'intento del progetto di ottenere una vita dei motori equivalente a
55 missioni è stata disattesa. Essi richiedono per il momento una
frequentissima manutenzione e la sostituzione di parti importanti come
turbopompe, cuscinetti, ecc. ogni tre o quattro missioni equivalenti, mentre
altre parti, come la turbopompa ad alta pressione per l'ossigeno, ogni
cinque o sei. Ciò equivale a circa il 10 per cento delle prestazioni
rispetto alle specifiche originali.
[...] In 250.000 secondi di funzionamento totale, i motori si sono guastati
16 volte, 13 nei primi 125.000 secondi, e solo 3 nei 125.000 successivi.
[...] Vi è dunque una probabilità di guasto di 1 su 500 per motore per
missione. Ma in una missione ci sono tre motori, anche se alcuni incidenti
possono essere ulteriormente contenuti, possono capitare solo a un motore
per volta e il sistema può abortire la missione salvandosi con due soli
motori. Lasciateci comunque dire che, anche senza sorprese sconosciute, non
si può supporre che per la Shuttle la probabilità di fallimento della
missione, dovuto ai motori principali, sia meno di 1 su 500, anche se il
costruttore la stima intorno a 1 su 10.000, gli ingegneri dell'ufficiale
giudiziario a 1 su 300, il management della NASA 1 su 100.000 e un ingegnere
indipendente 1 o 2 su 100.
[.] Avionica. L'affidabilità dell'elettronica di bordo è assicurata tramite
quattro identici sistemi computerizzati. Dove possibile, anche ogni sensore
ha copie multiple, normalmente quattro, ed ogni copia fa riferimento a tutte
e quattro le linee di computer. Vi è inoltre un quinto computer indipendente
la cui memoria è caricata soltanto con i programmi di ascesa e discesa e che
è in grado di controllare la discesa se c'è un guasto su più di due della
linea principale di quattro. Non c'è abbastanza spazio nella memoria della
linea principale di computer per i programmi di ascesa, discesa e gestione
dei carichi paganti in orbita, così le memorie sono caricate dagli
astronauti per quattro volte tramite nastri magnetici.
A causa dell'enorme sforzo richiesto per rimpiazzare il software di un
simile sofisticato sistema, e ricontrollarlo su nuovi sistemi, nessun
cambiamento è stato apportato sull'hardware da quando il sistema è nato,
circa quindici anni fa. L'attuale hardware è obsoleto; per esempio, le
memorie sono quelle del tipo a nuclei di ferrite. Sta diventando molto
difficile trovare dei produttori che forniscano simili antiquati computer,
affidabili e di alta qualità.
[...] Il sistema di controllo e di prova del software è della qualità più
alta. Sembra non ci siano in corso processi per ingannare gradualmente sé
stessi degradando gli standard, cosa così caratteristica nel caso dei
sistemi di sicurezza per i razzi a combustibile solido e dei motori
principali. Ma ci sono stati recenti suggerimenti da parte del management di
tagliare questo elaborato e costoso sistema di controllo che non sarebbe più
necessario a questo punto della lunga storia della Shuttle.
[...] Le modifiche sono costose perché richiedono estesi controlli. La via
corretta per risparmiare denaro è tagliare sul numero delle modifiche
proposte dagli utenti, non sulla qualità dei controlli ad ognuna di esse.
[... Se il programma di lanci attuale è mantenuto] l'ingegnerizzazione dei
sistemi spesso non può essere ottenuta abbastanza in fretta con i criteri
originali di certificazione per garantire un veicolo veramente sicuro. In
questa situazione, in modo molto sottile, e spesso con argomenti
apparentemente logici, i criteri sono alterati in modo da certificare in
tempo i lanci. Perciò essi avvengono in condizioni relativamente insicure,
con una possibilità di guasto nell'ordine dell'1 per cento. D'altra parte,
il management pretende di credere che la probabilità di guasto sia un
migliaio di volte più bassa. Una delle ragioni di ciò potrebbe essere un
tentativo di assicurare il governo sulla perfezione e sul successo della
NASA per assicurarsi i fondi.
[...] Lasciateci fare alcune raccomandazioni affinché i funzionari della
NASA siano partecipi di un mondo reale in cui la comprensione delle
debolezze e delle imperfezioni tecnologiche sia sufficiente per tentare di
eliminarle. Essi devono vivere nella realtà, comparando costi e benefici
della Shuttle con altri metodi per andare nello spazio.
[...] Per una tecnologia di successo, la realtà deve avere precedenza sulle
pubbliche relazioni, dato che la natura non può essere ingannata.
Da: "Personal observations on the reliability of the Shuttle", by Richard P.
Feynman, in Report of the Presidential Commission on the Space Shuttle
Challenger Accident, volume II, F5.

pubbliche relazioni, dato che la natura non può essere ingannata."
    Nemmeno con un filmatino su un sito web?
    Sfiga.
    Ci tocca continuare con le trombette, allora.

     Ci tocca continuare con le trombette, allora.
si continuate .......
"....Essi devono vivere nella realtà, comparando costi e benefici
della Shuttle con altri metodi per andare nello spazio..." (ma non è mia...)


A quanto mi risulta i filmatini li fanno solo quelli che non hanno nulla in
mano, rivolgendosi al gonzo di turno