2016年5月7日 星期六

《絕地救援》用數學解題,帶火星人回家


要如何處理生命中的難題?電影《絕地救援》(The Martian)用三個字教了我們寶貴的一課!

作為太空版的《魯賓遜漂流記》,《絕地救援》主角Mark Watney在「戰神三號」(Ares III)的火星探索任務中遭遇風暴襲擊,隨後被孤獨遺留在火星,面對無水、無電、無食物、無空氣的死亡威脅隨時可能進襲,加上聯絡不上隊友,面對無盡孤單,Mark的大哉問只有一個:「我要如何活下去」?

最後解答這個問題、成功回到地球的Mark,在新手課程中對未來太空人們總結經驗:
You just do the math and solve one problem. And then you solve the next one, and then the next. And when you solve enough problems, you get to come home.

短短一句話「do the math」,揭示了解決問題必備步驟:

第一,拆解問題,將大問題逐一切成小問題
第二,盤點資源,計算資源如何最有效運用
第三,進行實驗,了解預期與實際間的落差
第四,接受失敗,保持幽默感再來嘗試一次


對Mark而言,最終要處理的問題是「如何活下去?」,但長期目標無法一蹴可及,所以當他緊急處理完傷口、逐漸康復,Mark開始把大問題切割成小問題。

第一道題,面臨生存要素的挑戰:如何製造出食物、水跟電力?

Mark盤點資源:精準計算每天所需的營養攝取量、剩餘的食物存量與食物消耗速度。接著利用自身植物學家的專業知識開始實驗:種植維生艙內意外發現的馬鈴薯。最後,種出的一片馬鈴薯田,暫時解決了他的糧食危機,

同時間,他也實驗如何合成水:儘管氫和氧的燃燒一度爆炸,但他測試不輟,最後成功解決水源問題。後續,Mark並透過太陽能電板,順利運用火星了取之不盡的天然資源發電。



第二道題,四年後火星任務若如期進行,應該如何抵達會合點?

同樣地,Mark從盤點資源開始:從地圖上看,兩地直線距離長達3,200公里,手上卻只有一輛每跑35公里就要回維生艙充電的Rover探勘車;再者,即使克服了充電問題,旅程初估將長達50多天,也難以攜帶所有的生命補給品前往會合地。

於是他開始實驗「如何移動」:先挪用另一台Rover的電池,增加每趟行走的距離,但卻發現因為無法開暖氣,人體根本無法撐過零下16度的低溫。於是他挖出了核能作為暖氣動力,解決了車內氣溫的問題,並且開始不斷測試,每次都把探勘車開往更遠的地方,看看有沒有其他旅途中會發生的問題。


第三道題,要如何讓下一批火星任務的救援抵達後,知道他還活著,帶Mark回家?

解決辦法是重建通訊,才有可能為後續脫離火星進行準備。然而「如何建立通訊」?Mark想起1997年NASA曾經留下過探測器─拓荒者號,決定利用這台無人探測器與NASA通訊。結果順利重建通訊後,問題變成「如何更有效率溝通?」。於是Mark一路從16進位溝通,進步到可重新用英文字溝通。


第四道難題:意外發生後,食物再也無法育作,回歸計畫需要提早實行。

Mark需要耗費心力,堅定而有規律地實行,出發前,每天都要吃一樣的食物,分量無法多,而最後4,000公里旅程,461天出發,538天才抵達,總共77天的旅程,每天要連續開車4小時、休息充電13小時,日復一日。

最後在地球科學家團隊的集思廣益下,諸多Mark回程的難題終於大事化小、小事化無,再靠著好運度過了最後的難關。

 

四道難題即使機關算盡,仍需要天時地利人和配合。遇到控制不了的失敗,保持幽默感、再來一次成為不二法則!回想Mark的獨白,他慣用自我揶揄:用胃藥幫馬鈴薯添味、利用公海法律架構擔任太空海盜、種馬鈴薯來殖民火星,又或開著飛天敞蓬車創下高速紀錄,讓人為他捏把冷汗之餘又不禁捧腹莞爾。

執行火星任務除了要有領域專業,冷靜的決策頭腦也不可或缺。下次再遇到難解的大問題?想想《絕地救援》,抒發完情緒之後就來「do the math」吧!


文 / 游祥威

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