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『エンジニアが知っていることとその知識の持ち方：航空史からの分析的研究』（ジョンズ・ホプキンス大学出版局、1990年）は、熟練した実務家であり指導者でもあったウォルター・ヴィンセンティ（1917年～2019年）が著した、1908年から1953年までの米国航空における工学の実践に関する歴史的考察である。 [ 1 ]この時期は、不確実性と多くの可能性のある世界への無数の道筋に満ちた航空の黎明期を表している。本書はこの時期から2つの主要な結論を捉えている。本書の第一の結論は「エンジニアが知っていること」についてである。航空工学の歴史からの5つのケーススタディを使用して、工学はしばしば独自の科学的発見を必要とすることを論じている。したがって、工学は応用科学を含むが応用科学に限定されない知識生成活動として理解されるべきである。本書の第二の結論は、同じケーススタディを使用してすべての工学の本質におけるパターンを明らかにすることによって、「エンジニアがどのように知るか」に関係している。これらのパターンは、工学の「認識論」を形成し、科学的方法とは異なる「工学的方法」への道筋を示す可能性がある。 [ 2 ]： 169、256 ウォルター・ヴィンセンティは、人類の歴史における技術革新の方向性を理解するための一般的な「変異選択モデル」でこの著作を締めくくっている。この本には、実務家であり指導者でもある人物による数多くの追加の観察と物語が満載されている。構造化設計と問題フレームの著者であるマイケル・A・ジャクソン博士が、エンジニア向けの基調講演を「ヴィンセンティの本を読みなさい。注意深く読みなさい。100回読みなさい」という言葉で締めくくったのは、おそらくこのためだろう。 [ 3 ]
ウォルター・G・ヴィンセンティ（米国では一般的に「ヴィンセンティ」 、イタリア語では「ヴィンチェンティ」と発音される）（1917年 - 2019年）は、スタンフォード大学の航空宇宙工学の名誉教授でした。 [ 4 ] 1987年に、彼は「超音速航空機の空力学と極超音速流の物理的ガス力学の基礎的理解への先駆的な貢献」により、米国工学アカデミー に選出されました。[ 5 ] 彼のキャリア初期の重要な教科書は、『物理的ガス力学入門』（第1版 1965年、第2版 1975年）です。[ 6 ] ヴィンセンティは事実上、最先端の航空エンジニアとしてのキャリアと、技術史の第一人者としてのキャリアという、2つのキャリアを全うしました。これにより、彼は技術革新がどのように機能するかについて考えるための2つの視点を得ました。さらに、彼は1971年にスタンフォード大学に「価値観、技術、社会」という学問分野（現在は「科学、技術、社会」と呼ばれている）を共同設立することで、工学の社会への関連性を広げた。[ 7 ] 90歳で、ウィリアム・M・ニューマン との共著「工学史の工学的利用について」を『テクノロジーと文化』誌に発表した。[ 8 ]
『エンジニアが知っていること』は、ヴィンセンティ氏が航空宇宙工学、技術史、教育の分野で充実したキャリアを積んだ後、73歳だった1990年に初めて出版されました。本書で証拠として使用されている5つのケーススタディは、20世紀前半の1908年から1953年のものです。この期間、著者は1940年から1957年まで国家航空諮問委員会（NACA）で働いていました。 [ 9 ] 本書で証拠として使用されている5つのケーススタディのうち4つは、1979年から1986年の間にTechnology and Cultureで独立して初めて発表されました。 [ 2 ] : 10 この時代、他の著者は工学を応用科学にすぎないという見方を否定し始めていました。[ 10 ] そして1990年、ヴィンセンティの5つのケーススタディは、工学を知識を生み出す学問分野として捉えるこの新しい議論を間接的に支持しました。
「エンジニアリング」という職業は、幅広い実践範囲を包含しています。そのため、著者は5つのケーススタディの範囲を3つの方法で絞り込んでいます。[ 2 ]： 6-9 まず、エンジニアリングプロセスは、設計、建設/製造、運用という3つのフェーズから構成されています。これらのケースは、主にエンジニアリングの設計フェーズから取られています。例外は、設計と製造の密接な相互作用を伴うフラッシュリベット接合に関する5番目のケーススタディです。次に、設計は通常設計と革新的設計に分類できます。これらのケーススタディは通常設計に関するものです。第三に、通常の設計自体が多段階構造になっています。これらの段階は、プロジェクト定義から全体設計、主要コンポーネント設計、コンポーネント設計の細分化、そして非常に具体的な問題（平面形状、翼型、高揚力装置など）へと進みます。これらの5つのケーススタディは、主にこれらの下位レベルから取られています。したがって、これらのケーススタディの範囲は、設計、通常の設計、そして最も下位レベルの非常に具体的な問題に絞られており、「この広範かつ重要な分野の軽視を是正する」ことを目的としています。[ 2 ]： 9
5 つのケーススタディは章ごとに整理されています。第 2 章は翼型設計全般についてです。デイビスの初期の研究は、工学の正式な訓練を受けていない人々によって、いかに有用な工学が行われてきたかを示しています。デイビス翼は、デイビスが理論的根拠を持っていなかったにもかかわらず、重要な役割を果たしました。第 3 章は、パイロットが満足する飛行特性に従ってエンジニアがどのように設計するかについてです。このケーススタディは、人間の行動と工学的要求の間には、結果に大きな影響を与える重要な関係があることを示しています。このように、「人工物の設計は社会的な活動である」のです。[ 2 ] : 11, 237第 4 章は、機械設計における制御体積解析状況 の重要性について説明しています。当時、制御体積解析は物理学の教科書には含まれていませんでした。そのため、エンジニアは、自然科学では十分に対応できない科学的要求を持っていました。重要なのは、このようなケーススタディは、「工学科学」というものが存在する理由の例であるということです。第 5 章は、プロペラの設計と選択の動的問題についてです。プロペラのケーススタディは、必要な科学理論の欠如を考慮に入れるためにエンジニアがどのように方法を開発するかを示しています。この場合、「パラメータ変動」を使用して、包括的な科学理論（物理学）が存在しない主題をマッピングして調査しました。[ 2 ]： 160～161最後に、第6章では、航空機のフラッシュリベット接合部 の設計の問題について説明しています。このケーススタディは、生産の要求が設計に逆の影響を与え、生産と設計の間で反復を駆動する方法を示しています。このケーススタディはまた、航空機のアルミニウム応力外皮構造を完成させるときにどれだけの圧力を加えるかについて開発された「感覚」リベット力学など、科学として適切に説明できないエンジニアリングの側面があることを示しています（下記の「暗黙知」の議論を参照）。
本書を通して、ウォルター・ヴィンセンティは工学に関連する認識論的考察を行っている。以下は、本書全体を通してなされたいくつかの考察のうちの6つである。[ 11 ] これらの考察はそれ自体が「工学的方法」を構成するものではないが、今後の研究の方向性を示す可能性があるという推測を提供するものである。[ 2 ]： 160-161 彼は次のように書いている。「第5章の最後の段落で、科学史において有益な関心事であった科学的方法に類似しながらも区別できる『工学的方法』を探すことが有益かどうかという疑問も提起した。ここで概説した変異選択プロセスこそが、選択基準と直接的な試行を省略するために用いられる代替方法に特徴を持つ、まさにその方法なのではないだろうか？」[ 2 ]： 256
まず、飛行品質仕様の開発に見られる反復的なエンジニアリング発見プロセスにはパターンが存在する。[ 2 ]： 102 このプロセスは「エンジニアリング学習の7つの相互作用的要素」と呼ばれ、以下を含む。
原文の太字部分は、主題に偏らずに手順を明確に示している。
第二に、工学における知識のカテゴリー自体にパターンが存在する。[ 2 ]： 208 工学知識の6つのカテゴリーは以下のとおりである。
第三に、ウォルター・ヴィンセンティは、工学における知識／科学生成活動に一定のパターンを見出している。[ 2 ]： 229 これらの7つの知識生成活動には以下が含まれる。
第四に、知識の6つのカテゴリーと知識生成活動の7つをxy表に配置することで、これらの知識生成活動は、ある程度予測可能な形で知識のカテゴリーを横断する。結果として得られる表は、どのような工学的タスクが新たな工学的知識を生み出す可能性が高いかを近似的に示すものとなる。[ 2 ]： 235、表7-1 結果として得られる図は、「厳密な区分というよりも、議論のためのもの」である。[ 2 ]： 225
第 5 に、彼は工学知識そのものを再分類します。工学によって生み出される知識は、通常、設計、生産、運用などのフェーズで分類できます。[ 2 ] : 195 工学知識のカテゴリを考えるもう 1 つの方法は、記述的知識、規範的知識、暗黙知です。[ 2 ] : 198 彼は、各知識カテゴリの目的を説明するために、ギルバート・ライルの用語「～を知っている」と「～する方法を知っている」[ 2 ] : 13を追加します。 [ 2 ] : 198 工学で「何をすべきか」を知ることは、記述的知識と規範的知識の混合です。「～する方法を知っている」ことは、規範的知識と暗黙知の混合です。したがって、これらのケース スタディーズは、工学において 3 種類の知識すべてが必要であることを示しています。
最後に、彼は知識成長のための変異選択モデルを提唱する。設計階層のあらゆるレベルにおいて、知識の成長は、変異のメカニズムを修正し、選択プロセスを間接的に拡大することによって、変異選択プロセスの複雑さと力を増大させる。変異と選択はそれぞれ、技術進歩のための2つの現実的な原則、すなわち変異への盲目性と選択の不確実性を加える。 [ 2 ]： 249
ヴィンセンティは、デザインの多様性における膨大な可能性に対する私たちの盲目さは、無作為あるいは計画性のない探索を意味するものではないと結論付けている。見知らぬ路地裏にいる盲人は、路地裏がどこに通じているのか全く分からなくても、杖を使って情報を得て、意図的に制約を探る。同様に、エンジニアは「結果が完全に予測できない」という意味で「盲目的に」設計を進めており、そのため「最良の」潜在的な多様性はある程度見えていない。[ 2 ]： 243 その結果、高機能なデザインを見つけることは一般的ではない。彼は、「外部から、あるいは後から振り返ると、プロセス全体は通常よりも秩序立っていて意図的であり、盲目的ではないように見える傾向がある」と述べている。[ 2 ]： 246
しかし、ヴィンセンティはライト兄弟とフランス人の違いを利用して、変化に対する盲目さの対処方法には幅があることを示している。ライト兄弟はフランス人とほぼ同時期に実験を開始したにもかかわらず、フランス人よりも先に飛行機を設計した。フランス人は1）ライト兄弟／ラングレーに関するわずかな知識、2）成功しうる可能性についての想像、3）飛行経験の蓄積による指針に頼った。しかし、「（1）と（3）は不十分であったため、少なくとも当初は、盲目さのレベルはほぼ完全であった」[ 2 ]： 244
ライト兄弟とフランス人の製作過程の違いは何だったのか？
フランスの試行錯誤のプロセスでは、理論的分析（あるいは新たな工学知識）が少なかった。「フランス人は理論的分析に積極的ではなかったため、飛行試験によってのみ、改良すべきバリエーションを選択できた」[ 2 ]： 244 [強調追加] ライト兄弟にとって、分析による理論の基本原理の進歩は、直接的な試験への正確な近道となり、フランスのプロセスは後から見るとより探求的であったように見える。したがって、選択プロセスは、実際の（「公然の」）バージョンを環境内で直接試験する代わりに、1）理論的分析と2）（例えば風洞での）実験によって促進される。知識の増加は、実際の/直接的な試験の代わりに、間接的な試験の力を増大させる。[ 2 ]： 247
長期的には、「変異選択プロセス全体、つまり変異と選択を合わせたものは、不確実性に満ちている」。不確実性のレベルは2つの要因によって左右される。第一に、「不確実性は、変異における盲点の度合いから生じる」[ 2 ]： 248。 プロセス全体の不確実性は、技術の成熟に伴って減少する。彼は、今日の航空機設計者は、1900年代初頭のフランス人、あるいはNACAで働いていた彼自身の時代よりも「確かな足取り」で作業していると指摘する。しかし、盲点の減少にはパラドックスがある。盲点は時間とともに減少する一方で、技術進歩は同時にますます困難になり、より高度化する…そして、それが逆に盲点を増加させるのだ！したがって、盲点の純減を見ようとする誘惑は「錯覚から生じる」。変異選択プロセスは、減少させる盲点と同じくらい多くの盲点を生み出す可能性がある。「現代の航空技術のような成熟した技術を進歩させようと奮闘する有能なエンジニアに聞いてみればわかるだろう…」[ 2 ]： 249
変異選択モデル全体における不確実性の2つ目の要因は、選択過程における「不確実性」である。代理試行と明示的試行の両方において不確実性が生じ、変異選択モデルを複雑化させる。しかし、変異における盲目性とは異なり、選択における不確実性は、どちらの種類の試行においても精度が高まるにつれて減少する。[ 2 ]： 249
変異選択モデルでは、盲目性と不確実性が技術進化の困難さや苦労を特徴づけている。[ 2 ]： 248-249 著者は次に、5つのケーススタディを遡及的に検討し、それぞれのケースで変異選択と盲目性・不確実性がどのように作用していたかを明らかにしている。[ 2 ]： 250-252 総じて、「個々の変異選択プロセスの結果として生じる工学知識の累積的な成長は、それらのプロセスの実行方法の性質を変えるように作用する」[ 2 ]： 245