211service.com
De vele carrières van Jay Forrester
Computerpionier Jay Forrester, SM '45, ontwikkelde magnetisch geheugen. Daarna richtte hij het gebied van systeemdynamica op. Dat zijn slechts twee van zijn gevarieerde bezigheden. 23 juni 2015
Het is een late maartdag in Massachusetts. De lucht is helder, maar de lucht is ijskoud en de wind woest. Jay Forrester, SM ’45, kijkt naar buiten en kijkt naar de wuivende boomtoppen. Hij weet alles van de kracht van wind. Als tiener gebruikte hij het om elektriciteit naar de boerderij van zijn familie in Nebraska te brengen.
Jay Forrester, voor Whirlwind in het MIT Digital Computer Lab, wordt in 1957 geïnterviewd door Boston's Channel 7.
Forrester, een vroegrijpe knutselaar, studeerde elektrotechniek aan de Universiteit van Nebraska. Hij arriveerde in 1939 als afgestudeerde student aan het MIT en is nooit meer weggegaan. Hij bleef aan als onderzoeker, professor en nu emeritus hoogleraar. Hij werkt al meer dan de helft van de tijd die is verstreken sinds het instituut zijn deuren opende aan het MIT.
Toch valt Forrester's 76-jarige MIT-periode nog meer op door zijn breedte dan de duur. Hij hielp bij de ontwikkeling van digitale computers. Hij hield toezicht op de oprichting van een nationaal luchtverdedigingssysteem en hielp bij de lancering van het Lincoln Laboratory van MIT. Daarna trad hij toe tot wat nu de MIT Sloan School of Management is en richtte hij het gebied van systeemdynamiek op, dat complexe zakelijke, economische en milieusystemen onderzoekt - en de onverwachte feedbackeffecten die menselijke activiteit daarbinnen creëert. Ik heb verschillende carrières gehad, zegt Forrester, die in juli 97 wordt. Beginnend met ranchhand.
Als Forrester over zijn leven en werk praat, zoals hij deed met... MIT Technology Review onlangs in zijn huis buiten Boston - het belicht niet alleen de diversiteit van de projecten die hij heeft aangepakt, maar ook de verbanden tussen die schijnbaar ongelijksoortige carrières.
Ranch hand
Forrester's vader, Marmaduke Montrose Forrester - kortweg Duke - was een homesteader die eigendom verwierf onder Abraham Lincoln's Homestead Act (die in 1904 werd uitgebreid tot Nebraska). Toen Forrester werd geboren, werd er nog steeds gevochten in de Eerste Wereldoorlog, en hij woonde in een van de weinige huizen in zijn omgeving met binnenleidingen (iets waar zijn moeder, Ethel, op had aangedrongen). Beide ouders waren naar de universiteit gegaan en waren leraar; tegen de tijd dat Forrester in de derde klas zat, reed hij op een paard naar de kleine plaatselijke school, waar zijn vader hem twee jaar les gaf.
Het schoolgebouw met één kamer had voordelen, zegt hij. Door in de buurt van oudere studenten te zijn, leek geavanceerd werk minder intimiderend - en kreeg hij de kans om zijn interesses te verkennen. De staat Nebraska stuurde elk jaar een doos boeken naar elke school; een jaar lang bevatte de doos van zijn school handleidingen waarin werd beschreven hoe batterijen te maken en inbraakalarm te installeren. Hij bestudeerde die boeken en redde later oude auto-onderdelen van een plaatselijke autokerkhof om een door wind aangedreven elektrische installatie te bouwen voor de boerderij van zijn familie.
De prestatie toonde Forrester's bereidheid om nieuwe ondernemingen te starten. Maar helpen met het familiebedrijf zou ook een nieuw zaadje planten voor de uiteindelijke bloei van de systeemdynamiek. Een ranch is een kruispunt van economische krachten, schrijft Forrester, waarbij hij opmerkt dat vraag en aanbod, prijsveranderingen en landbouwonzekerheden een overheersend onderdeel zijn van het leven op de boerderij. De economie van boerderijen is, net als grotere systemen, duidelijk niet in evenwicht - een hoofdthema in zijn systeemonderzoek.
Militair ingenieur
Kort nadat Forrester begon met afstuderen aan het MIT, begon hij te werken in het Servomechanisms Laboratory van het Instituut, dat besturingen ontwikkelde voor op radar gebaseerde luchtafweergeschut. Tijdens de Tweede Wereldoorlog, zoals hij het zich herinnert, vorderde de marine een prototype radarsysteem van MIT voor gebruik op de USS Lexington (het tweede vliegdekschip met die naam tijdens de oorlog; het eerste was tot zinken gebracht). Forrester ontwierp het hydraulische stabilisatiesysteem dat ervoor zorgde dat de radar langs de horizon bleef wijzen. In 1943 werkte de hydraulische bediening niet goed en Forrester bood aan om naar Hawaii te gaan om ze te repareren. Hij kreeg meer dan hij had verwacht.
Terwijl hij nog bezig was met zijn reparaties, Lexington in de strijd werd bevolen. Hij bleef aan boord terwijl het vliegdekschip op 4 december gevechtsoperaties uitvoerde bij de Gilbert-eilanden. Je kon de torpedobommenwerpers zien aankomen, zegt hij. Die nacht trof een torpedo de Lexington , negen doden. De Lexington overleefde en keerde terug naar Hawaii met een beschadigde propeller. Je kon zien dat het gewoon niet klopte, zegt Forrester, die in de controlekamer was ontsnapt. De officieren bleven kalm, maar zijn eigen gezicht drukte misschien enige bezorgdheid uit, aangezien een officier hem stilletjes vroeg om te ontspannen.
Het werk van Servo Lab had een belangrijke invloed op Forrester. Dat bracht me op het gebied van feedbacksystemen, zegt hij. Het Amerikaanse leger probeerde radargegevens te gebruiken om zijn luchtafweergeschut automatisch te richten, maar die gegevens waren niet perfect. Het begrijpen van het feedbackprobleem - hoe de onvolmaakte gegevens te corrigeren en betere informatie naar de artillerie te sturen - was essentieel voor het bouwen van nauwkeurige systemen. Bij het aanpakken van dit probleem erkenden de ingenieurs die luchtafweerwapens ontwikkelden dat de kanonnen niet alleen sets van op zichzelf staande onderdelen waren die afzonderlijk konden worden ontwikkeld en vervolgens geassembleerd. Het waren volledig geïntegreerde systemen: de interactie tussen onderdelen was cruciaal voor hun werking.
Forrester zegt dat het slechts een geleidelijk besef was dat de principes van feedback en systemen van toepassing konden zijn op de samenleving; hij dacht in 1943 niet in die richting. Toch, merkt hij op, was het militaire werk zijn praktische introductie tot die concepten.
Computerpionier
Na de oorlog begon Forrester met het ontwikkelen van een vliegtuigvluchtsimulator. In de herfst van 1945 stelde een kennis, Perry Crawford '39, SM '42, voor om een digitale computer te bouwen om de simulaties uit te voeren in plaats van het analoge apparaat dat Forrester overwoog. De resulterende door de marine gefinancierde computer, Whirlwind, gebruikte inefficiënte en zeer onbetrouwbare vacuümbuizen voor geheugen. Toen zag Forrester een advertentie voor magnetisch materiaal die hem op het idee bracht om digitale gegevens op te slaan met magnetische velden in plaats van elektrische ladingen. Hij leidde de ontwikkeling van magnetische opslagtechnologie die het vacuümbuisgeheugen van Whirlwind zou vervangen en gedurende twee decennia als de industriestandaard voor geheugen zou dienen.
Tegen die tijd was de financiering van de marine voor de vluchtsimulator - en dus voor de computer - allang opgedroogd. Maar nadat de Russen in 1949 een atoombom hadden laten ontploffen, was de luchtmacht tussenbeide gekomen om de ontwikkeling van Whirlwind te financieren, dat tot de jaren tachtig de basis zou worden voor het SAGE-luchtverdedigingssysteem. Forrester zegt graag dat computergebruik tussen 1946 en 1956 meer is veranderd dan in enig decennium daarna. Zijn werk aan Whirlwind blijft de trots van zijn carrière in de elektrotechniek.
Maar omdat Whirlwind begon als een simulator, vormde het ook de basis voor zijn onderzoek naar systeemdynamica, dat veelvuldig gebruikmaakt van simulaties om de instabiliteiten die optreden in complexe systemen te detecteren. Forrester zegt nu dat zijn ervaringen met zowel feedbackconcepten als simulaties van vitaal belang waren in zijn benadering van het analyseren van sociale systemen.
Divisieleider Lincoln Lab
Als directeur van het Whirlwind/SAGE-project werd Forrester hoofd van de grootste afdeling van het nieuwe Lincoln Laboratory van MIT, waar hij IBM selecteerde om de machines te bouwen en vervolgens het contract tussen IBM en de Amerikaanse luchtmacht schreef.
Dat contract bepaalde dat het team van Forrester op elke pagina van het ontwerp moest tekenen. Een latere overeenkomst verplichtte IBM ook om de apparatuur te onderhouden en een product van hoge kwaliteit te garanderen door de ingenieurs van IBM ertoe aan te zetten moeizame reparatiereizen naar geïsoleerde SAGE-locaties in het holst van de winter te vermijden. Je hebt een organisatie nog nooit zo snel zien omdraaien, zegt hij met een opgetogen lach.
In 1956 was Forrester ervan overtuigd dat veel substantiële problemen in de informatica waren opgelost. Dus stelden sommige MIT-leiders, waaronder de president van het Instituut, James Killian, voor om te overwegen om lid te worden van de opkomende managementschool van MIT. Dat jaar verhuisde hij van Lincoln Lab naar de faculteit van wat Sloan zou worden.
Voor Forrester, die al werd gezien als een computerpionier, was de verhuizing geen drastische verschuiving omdat ik, zoals hij later zou schrijven, al in het management zat. Trouwens, zegt hij vandaag, mijn carrièreveranderingen draaiden om toevalligheden waarbij iemand de deur opendeed. En ik ben er doorheen gelopen om te zien wat er aan de andere kant is.
Management theoreticus
Bij Sloan begon Forrester met het onderzoeken van een koelkastfabriek van General Electric in Kentucky die last had van perioden van hoogconjunctuur. Hij had de grotere conjunctuur de schuld kunnen geven en de zaken daarbij kunnen laten. Maar hij begon empirisch de wekelijkse bestellingen, voorraad, productiesnelheid en werknemers van de fabriek te bestuderen.
Terwijl hij gegevens met de hand berekent op een enkele notebookpagina in wat de eerste systeemdynamieksimulatie zou zijn, vond hij iets merkwaardigs. De methode van het management om zijn toekomstige behoeften te projecteren, gecombineerd met vertragingen in het productieproces, verhinderde dat de fabriek optimaal reageerde op veranderingen in de vraag. Dus zelfs kleine verschuivingen in de vraag veroorzaakten onevenredige schommelingen in de productie, samen met aanzienlijke schommelingen in het aantal werknemers dat werd aangenomen en vervolgens ontslagen. De interne structuur en het beleid definieerden een productiesysteem dat neigde naar onstabiel gedrag, zou hij later schrijven.
In 1961 publiceerde Forrester Industriële dynamiek , een managementklassieker die deze niet-lineaire aard van bedrijfsvoering beschrijft. Alles wat in de loop van de tijd verandert, wordt gestuurd door een feedbacksysteem, legt hij uit. De kleine veranderingen die mensen maken binnen een systeem kunnen grote verschillen veroorzaken. En veel ingrepen, zoals het opvoeren van de productie, hebben vaak schadelijke onbedoelde gevolgen. Om ze te minimaliseren, moet je de dynamiek van het hele systeem begrijpen. Zo werden studies op bedrijfsniveau de basis van systeemdynamiek, hoewel conclusies in Forrester-stijl moeilijk te verkopen zijn aan leidinggevenden die denken dat hun wilskracht of charisma bedrijven meer zal helpen dan een grondige analyse.
Heel vaak zijn mensen slechts rolspelers binnen het systeem van [bedrijf], zegt Forrester. Ze runnen het niet; ze handelen erin. Dit is geen populair idee geweest bij mensen die denken dat ze de baas zijn … maar in feite, tenzij ze kennis hebben van systemen, zullen ze in een patroon vallen van doen wat het systeem dicteert. Als ze het systeem begrijpen, kunnen ze dat gedrag veranderen.
Opvoeder
Forrester wilde een toegankelijke manier om deze managementinzichten aan zijn studenten uit te leggen. Dus bedacht hij het koelkastspel, al snel omgedoopt tot het bierspel. In dit tafelspel bootsen teams de toeleveringsketen van de bierindustrie na en proberen ze aan de vraag van de consument te voldoen en tegelijkertijd de kostbare voorraad te minimaliseren. De hele inkomende klas van Sloan speelt nog steeds elk najaar het Bierspel, onder leiding van systeemexpert John Sterman, de Jay W. Forrester Professor of Management.
Het bierspel kan een verwarrende ervaring zijn. Zelfs wanneer ervaren leidinggevenden spelen, produceren hun toeleveringsketens bijna altijd wilde pieken in de voorraad. Op deze manier brengt het spel het niet-lineaire karakter van systemen en de instabiliteit van de bedrijfsvoering over. Niet alleen komen bijna alle spelers in de problemen, maar wanneer hen wordt gevraagd om de problemen van hun teams na de wedstrijd uit te leggen, stellen ze meestal een verkeerde diagnose.
Jay Forrester in 2008.
The Beer Game is een niet-lineair dynamisch systeem van hoge orde, zegt Forrester. Er is niemand die dat systeem kan begrijpen alleen door [toevallige] observatie en erover na te denken.
Op zijn best toont de Beer Game ook de ontoereikendheid aan van conclusies op basis van beperkte informatie of gemakkelijke mentale modellen. Het spel leert mensen om te twijfelen aan wat ze geloven. Het suggereert bijvoorbeeld dat het ontslaan van mensen terwijl het de grotere methoden van een bedrijf intact laat, een opmerkelijk lage hefboomwerking is, zoals Sloan-professor Nelson Repenning graag zegt. Tegenwoordig wordt de Beer Game wereldwijd gebruikt - in business schools, managementtrainingen en zelfs openbare scholen, waar het de Soda Game wordt - om systeemdenken aan studenten te leren.
sociaal analist
Hoewel Forrester in 1989 de National Medal of Technology verdiende voor zijn bijdragen aan de informatica, is hij nu waarschijnlijk het best bekend voor de laatste fase van zijn carrière, waarin systeemdynamiek wordt toegepast op de bredere sociale wereld. Zijn boeken over stadseconomie ( Stedelijke dynamiek , 1969) en wereldeconomie ( Werelddynamiek , 1971) trok een groter publiek en meer strijd dan hij ooit had verwacht, zegt hij, vooral toen enkele van zijn volgelingen The Grenzen aan groei (1972). Dit boek suggereerde dat economische groei, in combinatie met onder meer vervuiling en beperkingen van natuurlijke hulpbronnen, zou kunnen leiden tot een maatschappelijke ineenstorting in de 21e eeuw. Sommige milieuactivisten verwelkomden het boek als een belangrijke waarschuwing, maar velen in het (pro-groei) bedrijfsleven verzetten zich tegen de analyse, en sommige prominente economen waren sceptisch over de gegevens en methoden.
Forrester is op zijn hoede voor het rumoer over de sociale dynamiek, maar ik denk dat de boeken goed staan, zegt hij. Momenteel werkt hij aan een nieuw manuscript over economische systemen.
De botsing tussen economische activiteit en ecologische duurzaamheid - kunnen we beide hebben? - kan het belangrijkste voorbeeld van systeemdynamiek worden. Onze acties zijn niet geïsoleerd en gescheiden van onze omgeving. Die activiteiten, zoals industriële groei, kunnen schadelijke onbedoelde gevolgen hebben. Onze pogingen om koers te corrigeren kunnen ook mislopen, tenzij we de systemen waarin we leven grondig begrijpen.
Keer op keer … je zult merken dat mensen reageren op een probleem, ze denken dat ze weten wat ze moeten doen, en ze realiseren zich niet dat wat ze doen een probleem maakt, zegt Forrester. Dit is een vicieuze cirkel, want naarmate de zaken erger worden, is er meer prikkel om dingen te doen, en wordt het erger en erger. En daarom, voegt hij eraan toe, vind ik het werk dat we in systemen hebben gedaan veel belangrijker dan alles wat we in computers hebben gedaan. Systemen zijn misschien complex, maar misschien hebben we het gezond verstand en de nieuwsgierigheid van een ranchkind in een schoolgebouw in Nebraska nodig.