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

Окислительное присоединение на палладии прошло по радикальному механизму Окислительное присоединение на палладии прошло по радикальному механизму

Представление о реакции окислительного присоединения на палладии было неполным

N+1
MONA SONGZ MONA SONGZ

MONA SONGZ рассказал, как Меладзе отреагировал на его кавер

ЖАРА Magazine
Млечный Путь и Андромеда прямо сейчас мчатся навстречу друг другу — космический апокалипсис или слияние галактик? Млечный Путь и Андромеда прямо сейчас мчатся навстречу друг другу — космический апокалипсис или слияние галактик?

Млечный Путь и Андромеда сейчас стремительно движутся навстречу друг другу

Inc.
Пэрис Хилтон в Кремниевой долине: как королева вечеринок зарабатывает на блокчейне Пэрис Хилтон в Кремниевой долине: как королева вечеринок зарабатывает на блокчейне

Пэрис Хилтон инвестировала в криптовалюты до того, как это стало мейнстримом

Forbes
Я вижу, о чем вы думаете Я вижу, о чем вы думаете

Как агенты ФБР читают людей

kiozk originals
Дэйн ДеХаан рассказал GQ о самом мрачном сериале сезона по роману Стивена Кинга Дэйн ДеХаан рассказал GQ о самом мрачном сериале сезона по роману Стивена Кинга

Дэйн ДеХаан — о сериале «История Лизи» по бестселлеру Стивена Кинга

GQ
Столица промыслов Столица промыслов

По разнообразию народных промыслов Нижегородский край не знает себе равных

Дилетант
Дмитрий Лысенков. Живой, блестящий, неоднозначный Дмитрий Лысенков. Живой, блестящий, неоднозначный

Актер Дмитрий Лысенков — о том, почему уехал из родного города и о своих ролях

СНОБ
От чего зависит твой рост? От чего зависит твой рост?

От чего зависит, достигнешь ли ты своего максимального потенциала в росте

Maxim
Победительница шоу «Холостяк»: «На 80% была уверена, что Тимати выберет меня» Победительница шоу «Холостяк»: «На 80% была уверена, что Тимати выберет меня»

Все подробности романа Тимати и Екатерины Сафаровой на шоу «Холостяк»

Cosmopolitan
Соцсеть без самолюбования и постановки: в США взлетело приложение Poparazzi для неидеальных фото Соцсеть без самолюбования и постановки: в США взлетело приложение Poparazzi для неидеальных фото

В Poparazzi приложении не приветствуются селфи и отредактированные фотографии

VC.RU
Что бы такого съесть, чтобы похудеть: 5 рецептов для тех, кто на диете Что бы такого съесть, чтобы похудеть: 5 рецептов для тех, кто на диете

«Красивый пресс создается на кухне, а не в спортзале»

Cosmopolitan
От зависимости к свободе: как развивается наша личность От зависимости к свободе: как развивается наша личность

Рождаемся мы личностью или становимся?

Psychologies
Князь, губернаторы, воевода и секретарь Князь, губернаторы, воевода и секретарь

Самые известные первые лица Нижнего Новгорода

Дилетант
Украшения из человеческих волос и коллекция паразитов: 5 самых странных музеев мира Украшения из человеческих волос и коллекция паразитов: 5 самых странных музеев мира

Ленточный червь, волосы и расписанные унитазы. Самые странные экспонаты музеев

Популярная механика
Как измерить время: обзор программ отслеживания рабочего времени Как измерить время: обзор программ отслеживания рабочего времени

Лучшие программы для трекинга рабочего времени

Популярная механика
Гоминины освоили Аравийский полуостров не позднее 350000 лет назад Гоминины освоили Аравийский полуостров не позднее 350000 лет назад

Ученые смогли определить возраст находок с помощью люминесцентного датирования

N+1
Бусины из золота и сердолика указали на торговлю между Мозамбиком и Индией в Средние века Бусины из золота и сердолика указали на торговлю между Мозамбиком и Индией в Средние века

Суахили с Ибо были включены в международную торговлю уже в начале II тысячелетия

N+1
Излучение от томографа помогло при болезни Альцгеймера Излучение от томографа помогло при болезни Альцгеймера

Малые дозы радиации оказались эффективны в борьбе против болезни Альцгеймера

N+1
«Магический ингредиент»: почему «кровавый» компонент искусственных котлет Impossible Foods критикуют фермеры и экологи «Магический ингредиент»: почему «кровавый» компонент искусственных котлет Impossible Foods критикуют фермеры и экологи

Что не так с искусственным мясом

VC.RU
Как удалить страницу в Одноклассниках на ПК или смартфоне Как удалить страницу в Одноклассниках на ПК или смартфоне

Удалить страницу в Одноклассниках можно даже без доступа к ней

CHIP
«Пластиковый танк» — порождение британской военной мысли. Как его строили и что с ним стало «Пластиковый танк» — порождение британской военной мысли. Как его строили и что с ним стало

Он не игрушка, он настоящий!

Maxim
Что читать в мае: 5 увлекательных книг — о смерти, цифровых платформах и о том, куда приводят пробежки в парке Что читать в мае: 5 увлекательных книг — о смерти, цифровых платформах и о том, куда приводят пробежки в парке

Пять книг, которые стоит прочитать на длинных праздниках

Esquire
Какими были древнейшие инструменты для татуировок из птичьих костей Какими были древнейшие инструменты для татуировок из птичьих костей

Ученые: древние индейцы использовали кости индейки для нанесения татуировок

Популярная механика
Почему на средневековых рисунках так много рыцарей, сражающихся с улитками Почему на средневековых рисунках так много рыцарей, сражающихся с улитками

В средние века улитка была символом трусости

Maxim
Ярмарка на Стрелке Ярмарка на Стрелке

В короткий срок Нижегородская ярмарка превратилась в ведущую торговую площадку

Дилетант
Секреты жен миллиардеров: как похудели Хайек, Лонгория, Честейн и другие актрисы Секреты жен миллиардеров: как похудели Хайек, Лонгория, Честейн и другие актрисы

Голливудские актрисы раскрыли секреты стройности и красоты

Cosmopolitan
Шампуни с кофеином: что это за новшество и в чем их преимущества, в том числе для парней Шампуни с кофеином: что это за новшество и в чем их преимущества, в том числе для парней

Заряд энергии для твоих волос

Playboy
Как эффективнее принимать решения — метод офицера американских «морских котиков» Как эффективнее принимать решения — метод офицера американских «морских котиков»

Эти 5 принципов помогут быстро найти оптимальный выбор даже в сложной ситуации

Inc.
Жизнь и творчество Эдварда Мунка — в новой биографии художника. Публикуем фрагмент книги новержской писательницы Атле Нэсс Жизнь и творчество Эдварда Мунка — в новой биографии художника. Публикуем фрагмент книги новержской писательницы Атле Нэсс

Отрывок из книги Атле Нэсс "Эдвард Мунк. Биография художника"

Esquire
Открыть в приложении