Как системный подход помогает управлять городами

N+1Наука

Архитектура для жизни

Как системный подход помогает управлять городами

Богдан Сиротич

Все вокруг построено согласно определенной архитектуре: здания и города, печатные платы устройств и протоколы, по которым они подключаются к интернету — и даже карьера бывает подчинена корпоративной архитектуре. О чем бы мы ни говорили, структурный подход облегчает процесс работы и позволяет добиться лучшего результата. В материале, подготовленном вместе с компанией Huawei, N + 1 рассказывает, что за проблемы решает архитектурный подход в IT (и не только) и какой путь к сегодняшнему дню прошли умные системы управления городами.

Подход ко всему

Когда говорят об «архитектуре», в первую очередь на ум приходят города. Бывает, что решения архитекторов не лишены изъянов, но постройки становятся культовыми. Яркий пример — Пизанская башня. Иногда архитекторы забывают, что строят здания не в Minecraft, и тогда появляется что-то вроде отеля Вдара в Лас Вегасе, чьи изогнутые зеркальные стены превращают окрестные улицы в горящий ад. Порой архитекторов осеняют действительно интересные идеи — например, позволить пешеходам самостоятельно вытоптать тропинки, после чего замостить их, как это произошло в университете штата Огайо.

От архитектурных объектов требуется соответствовать назначению и приносить пользу, выдерживать нагрузки и быть эстетически приятными. В цифровом мире архитектура должна соответствовать тем же требованиям — разве что эстетическая красота заменяется понятностью и удобностью для пользователя.

Безусловно, можно написать программу для себя или небольшой коммерческий проект, вообще не обращая внимания на архитектуру. Однако при создании сложных систем необходимо учитывать тысячи параметров и обеспечивать взаимосвязь между множеством компонентов. Здесь не обойтись без четко прописанного плана, который описывал бы как состав компонентов, так и взаимодействие между ними. Таким планом и является архитектура системы. Это верно для любых сложных объектов и систем, создаваемых человеком — не зря целые книги посвящают архитектуре предприятий, процессоров и информационных систем, а Международная организация по стандартизации (ISO) выпустила отдельный стандарт ISO/IEC/IEEE 42010:2011 «Системная и программная инженерия. Описание архитектуры».

Кстати, согласно ISO, определение архитектуры звучит так: «Архитектура (системы) — фундаментальная организация системы, реализованная в ее компонентах, их взаимосвязях друг с другом и с окружающей средой, и руководящие правила проектирования и развития системы».

В вычислительных машинах архитектурный подход появился раньше, чем некоторые города на карте. Задолго до трудов фон Неймана в переписке его обсуждали Чарльз Бэббидж и Ада Лавлейс, которые вместе работали над несостоявшимся проектом аналитической машины — прообразом современного компьютера. Конрад Цузе описывал архитектурный подход при патентовании первой версии своей вычислительной машины Z1. Впрочем, архитектуры современных интеллектуальных систем имеют мало общего с этим механическим устройством.

Архитектурный подход к созданию ПО был сформирован гораздо позже. В конце 1960-х это сделал голландский математик и исследователь структурного программирования Эдсгер Дейкстра. Возникновение подобной инициативы было связано с ростом сложности задач, которые решались с помощью компьютеров, и необходимого для этого программного обеспечения.

Сегодня в большинстве случаев ПО создается по принципу экономии времени программиста. Тогда же время вычислительных машин стоило дороже времени программиста, не говоря уже о технических ограничениях ЭВМ середины прошлого века. В итоге разработчики не имели иного выхода, кроме жесткой оптимизации кода. Парадигма структурного программирования, предложенная Дейкстрой, имела своей целью не только повысить производительность труда программистов, но и сократить число ошибок при разработке, а также упростить дальнейшую отладку и модификацию больших программных комплексов.

Маленькие части большого целого

Каждый из компонентов объемного проекта в IT выполнен по собственной архитектуре: процессор, макетная плата, сетевое размещение, облачные вычисления и нейросети. Более того, для каждого из них существует не одна, а множество архитектур. От архитектора цифровой системы требуется сделать трудный, но правильный выбор.

Взять, к примеру, RISC и CISC архитектуры процессоров. Едва ли можно сказать, что одна лучше другой. CISC процессоры более производительны, поскольку несколько команд в них можно заменить одной аналогичной. Однако стоят они дороже и потребляют больше энергии, чем RISC процессоры, которые благодаря экономичности и более демократичной стоимости популярны в мобильных устройствах. Инженеру же необходимо понять, какая архитектура лучше подойдет его проекту.

Можно выделить три важнейших комплекса технологий, находящихся в основании современных интеллектуальных систем: программное обеспечение, нейросети и облачные технологии.

Архитектура ПО

Архитектура ПО во многом опирается на логические схемы, в которых рассматриваются элементы программ и связи между ними. При этом выбор архитектуры диктуют множество факторов: это и используемый язык программирования, и устройство, для которого создается приложение, и внешние взаимодействия приложения, например, подключения к базам данных и использование сторонних API. Но некоторые архитектуры вполне универсальны.

Например MVC, или Модель-Вид-Контроллер, в которой данные приложения, пользовательский интерфейс и управляющая логика размещены в разных компонентах, благодаря чему их можно модифицировать независимо. В свою очередь эти компоненты тоже имеют свою архитектуру.

Чем сложнее приложение и выше требования к эффективности работы ПО, тем на более мелкие части эти компоненты могут быть разбиты. Как и архитекторы университета штата Огайо, разработчики программного обеспечения смотрят на цифровые тропинки, протоптанные их пользователями, и в обновлениях учитывают пользовательский опыт, чтобы взаимодействие с программой было максимально быстрым и простым. Архитектура, такая как MVC, серьезно упрощает работу, ведь для изменения интерфейса достаточно изменить одну компоненту — Вид.

Архитектура нейросетей

В мире нейросетей новые архитектуры постоянно появляются в ответ на актуальные задачи. Понятие нейросети было введено в 1943 году Мак-Каллоком и Питтсом и относилось к задаче формализации человеческого мозга.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Онкологические заболевания в детстве связали с последующим безбрачием и низким доходом Онкологические заболевания в детстве связали с последующим безбрачием и низким доходом

Люди, которые в детстве переболели раком, вряд ли получат высшее образование

N+1
От Стоунхенджа до Пизы: 8 самых переоцененных туристических достопримечательностей мира От Стоунхенджа до Пизы: 8 самых переоцененных туристических достопримечательностей мира

Ты ничего не потерял, если не видел эти достопримечательности

Playboy
Смену власти в майяском городе отметили сожжением останков прежних правителей Смену власти в майяском городе отметили сожжением останков прежних правителей

Следы сожжения останков правителей археологи нашли в одной из пирамид

N+1
Скрывала это даже от семьи: история женщины, первой в мире увеличившей грудь Скрывала это даже от семьи: история женщины, первой в мире увеличившей грудь

Первой женщиной с искусственным бюстом стала многодетная мама

Cosmopolitan
9 проверенных шагов к совместному оргазму 9 проверенных шагов к совместному оргазму

Какие приемы помогут вам и вашему партнеру достичь совместного оргазма?

Psychologies
Поколение «зеленых»: чего России ждать от выборов в Германии Поколение «зеленых»: чего России ждать от выборов в Германии

«Зеленые» как минимум попадут в следующее правительство Германии

Эксперт
Что такое синдром информационной усталости и как его преодолеть Что такое синдром информационной усталости и как его преодолеть

Разбираемся, как сохранить продуктивность и здоровье в непрерывном инфопотоке

РБК
От слов к делу. Как колонками о прелестях ГУЛАГа нас готовят к тоталитарной диктатуре От слов к делу. Как колонками о прелестях ГУЛАГа нас готовят к тоталитарной диктатуре

Леонид Гозман: новый государственный порядок — это тотальное самовластье

СНОБ
Резервы ФСИН: почему труд заключенных не поможет решить проблему нехватки кадров Резервы ФСИН: почему труд заключенных не поможет решить проблему нехватки кадров

Труд заключенных не слишком нужен бизнесу

Forbes
Ходченкова справится лучше? 10 актрис, сыгравших Анну Каренину Ходченкова справится лучше? 10 актрис, сыгравших Анну Каренину

Актрисы, с которыми так или иначе придется соперничать Светлане Ходченковой

Cosmopolitan
30 до 30. Музыка 30 до 30. Музыка

Список Forbes молодых и перспективных россиян. Музыка

Forbes
Вредно ли кататься на самокате? Вредно ли кататься на самокате?

Травмотолог-ортопед Валерия Крошкина — о рисках катания на самокате

Reminder
Если учитывать колебания кортизола, можно работать эффективнее. Вот примерный график Если учитывать колебания кортизола, можно работать эффективнее. Вот примерный график

Система тайм-менеджмента, которую практикует врач Андрей Беловешкин

Reminder
«Темная триада»: какие черты личности отличают опасных людей «Темная триада»: какие черты личности отличают опасных людей

Три особенности личности, которые помогут идентифицировать опасного человека

Psychologies
Уличный харассмент: о чем свистим? Уличный харассмент: о чем свистим?

Лето, жара, короткие юбки... И бесцеремонное поведение некоторых мужчин

Psychologies
Всё к счастью Всё к счастью

Самая подробная инструкция по счастью

Cosmopolitan
71 совет выпускникам и всем, кто еще молод 71 совет выпускникам и всем, кто еще молод

Как не забывать о главном и не переживать по поводам, которые того не стоят

Reminder
Разделяй и властвуй Разделяй и властвуй

Не важно, какого размера квартира, — для комфорта ее надо разделить на зоны

AD
Распилить все поровну Распилить все поровну

Мадагаскар – одна из беднейших стран в мире

Вокруг света
Удалила родинку на лице и перекрасилась: самые яркие преображения Веры Брежневой Удалила родинку на лице и перекрасилась: самые яркие преображения Веры Брежневой

Как Вере Брежневой удалось превратиться в секс-символа

Cosmopolitan
Истребитель дронов Истребитель дронов

Российская компания представила первый в мире беспилотный истребитель дронов

Популярная механика
Как работают гаджеты-геометки: разбираемся на примере Galaxy SmartTag Как работают гаджеты-геометки: разбираемся на примере Galaxy SmartTag

Для чего нужны Bluetooth-брелки

CHIP
Сергей Лукьяненко: Предел Сергей Лукьяненко: Предел

Отрывок из новой книги Сергея Лукьяненко «Предел», продолжения романа «Порог»

СНОБ
«Цилокар»: все о новом летающем автомобиле из России «Цилокар»: все о новом летающем автомобиле из России

В России запустили проект необычного транспортного средства

РБК
Утерянные более ста лет назад кости викингов нашли в неправильно подписанной коробке Утерянные более ста лет назад кости викингов нашли в неправильно подписанной коробке

В Национальном музее Дании обнаружили останки из знаменитого кургана Бьеррингхея

N+1
Семейное наследие: как отделить свои чувства от чужих Семейное наследие: как отделить свои чувства от чужих

Чувства приходят и уходят, но оставляют в нас след, иногда очень глубокий

Psychologies
Как британцы создали в США первую фабрику троллей и дважды втянули американцев в войну Как британцы создали в США первую фабрику троллей и дважды втянули американцев в войну

Краткая история иностранного вмешательства во внутренние дела Америки

Weekend
Исследование: как наш мозг воспринимает инструменты и контролирует руки Исследование: как наш мозг воспринимает инструменты и контролирует руки

Понимание того, как мозг контролирует действия, важно для разработки протезов

Популярная механика
Аллели регуляторных областей ДНК повлияли на поведение транскрипционных факторов Аллели регуляторных областей ДНК повлияли на поведение транскрипционных факторов

Российские ученые разработали алгоритм для поиска аллель-специфичного связывания

N+1
Алексей Левин: «Сахар, яйца и мука — наши лучшие друзья!» Алексей Левин: «Сахар, яйца и мука — наши лучшие друзья!»

Шеф-кондитер сети «Сыроварня» — человек правил и знает, как покорить гостя

Bones
Открыть в приложении