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

Дикие павианы не прошли зеркальный тест Дикие павианы не прошли зеркальный тест

Исследователи провели зеркальный тест на диких медвежьих павианах

N+1
5 хороших фильмов, которые критики разгромили 5 хороших фильмов, которые критики разгромили

Мнение зрителей может не совпадать с мнением критиков!

Maxim
Лазуритовые бусины эпохи бронзы из Омана сделали из афганского сырья Лазуритовые бусины эпохи бронзы из Омана сделали из афганского сырья

Ученые проанализировали лазуритовые бусины, которые археологи обнаружили в Омане

N+1
Как удалить аккаунт в ВК с телефона или ПК Как удалить аккаунт в ВК с телефона или ПК

Как временно удалить аккаунт в ВК или избавиться от страницы навсегда

CHIP
В здоровых ли вы отношениях? Проверьте по 13 пунктам опросника В здоровых ли вы отношениях? Проверьте по 13 пунктам опросника

Как выглядит союз, к которому стоит стремиться?

Psychologies
Городской шум помешал амадинам научиться петь Городской шум помешал амадинам научиться петь

Шумовое загрязнение мешает птенцам певчих птиц учиться пению

N+1
Страстная любовь, измены и разводы: драмы звезд сериала «Моя прекрасная няня» Страстная любовь, измены и разводы: драмы звезд сериала «Моя прекрасная няня»

Как сложилась жизнь Анастасии Заворотнюк, Сергея Жигунова, Ольги Прокофьевой

Cosmopolitan
Могильник Джебель Сахаба возник из-за серии вооруженных конфликтов более 13 тысяч лет назад Могильник Джебель Сахаба возник из-за серии вооруженных конфликтов более 13 тысяч лет назад

Археологи провели повторное исследование останков с могильника Джебель Сахаба

N+1
«Много обещаний, мало результата»: почему беспилотники не стали повсеместным транспортом, как обещали разработчики «Много обещаний, мало результата»: почему беспилотники не стали повсеместным транспортом, как обещали разработчики

Времени и денег на создание безопасных машин нужно еще много

VC.RU
«Тест на клитор»: новое правило для оценки откровенных сцен в кино «Тест на клитор»: новое правило для оценки откровенных сцен в кино

Проблемах, которые появляются в жизни из-за того, как нам показывают секс в кино

Cosmopolitan
Тогда и сейчас: как выглядят Сандра, Си Си Кетч и другие кумиры дискотек 80-х Тогда и сейчас: как выглядят Сандра, Си Си Кетч и другие кумиры дискотек 80-х

Хиты этих исполнительниц звучали на каждой танцплощадке в СССР

Cosmopolitan
Сколько тебе лета? Сколько тебе лета?

Почему лето такое короткое и что с этим делать?

Cosmopolitan
Как выглядят мужья красоток «ВИА Гры»: Брежневой, Джанабаевой, Найник и других Как выглядят мужья красоток «ВИА Гры»: Брежневой, Джанабаевой, Найник и других

Кому повезло завоевать сердца красоток из «ВИА Гры»

Cosmopolitan
Князь, губернаторы, воевода и секретарь Князь, губернаторы, воевода и секретарь

Самые известные первые лица Нижнего Новгорода

Дилетант
Глава из «Нью-Йорк вне себя» Рема Колхаса — одной из главных книг об архитектуре и устройстве города Глава из «Нью-Йорк вне себя» Рема Колхаса — одной из главных книг об архитектуре и устройстве города

Отрывок из книги Рема Колхаса по архитектуре и урбанистике современности

Esquire
Казацкая люлька Тараса Бульбы Казацкая люлька Тараса Бульбы

Какие у казаков бывали курительные трубки и из чего делались

Дилетант
Секрет микроскопа Левенгука оказался секретом Гука Секрет микроскопа Левенгука оказался секретом Гука

Способ изготовления линзы микроскопа установили методом нейтронной томографии

N+1
Дерзкая Карди Би: горячие фото королевы хип-хопа Дерзкая Карди Би: горячие фото королевы хип-хопа

Подборка откровенных фото популярной рэперши и история ее карьеры.

Playboy
#гардероб: как стиль Роберта Паттинсона помог ему в карьере #гардероб: как стиль Роберта Паттинсона помог ему в карьере

Как одежда помогла Роберту Паттинсону сменить амплуа

РБК
7 качеств, которые помогут вам изменить свою жизнь 7 качеств, которые помогут вам изменить свою жизнь

Почему навыки soft skills так важны в современном мире?

Psychologies
Трагические судьбы звезд сериала «Участок»: Краско, Галкина, Булдакова и других Трагические судьбы звезд сериала «Участок»: Краско, Галкина, Булдакова и других

Сериал «Участок» сразу полюбился отечественному зрителю

Cosmopolitan
Мой дорогой. Непростая история Мой дорогой. Непростая история

31-летняя Евгения искала любовь, а нашла мужчину, планирующего жить за ее счет

Cosmopolitan
Снимаешь как дышишь: «Вендерс» — тихая, но важная документальная премьера Beat Film Festival Снимаешь как дышишь: «Вендерс» — тихая, но важная документальная премьера Beat Film Festival

Вим Вендерс представляет для современного зрителя чрезвычайный интерес

Esquire
Жизнь коротка. Эссе Пола Грэма о вещах, на которые нужно перестать тратить свое ограниченное время Жизнь коротка. Эссе Пола Грэма о вещах, на которые нужно перестать тратить свое ограниченное время

Действительно ли жизнь коротка, или мы просто жалуемся на ее конечность?

Inc.
От Люка Хоббса до Джо Кингмана: 10 лучших ролей Дуэйна Джонсона От Люка Хоббса до Джо Кингмана: 10 лучших ролей Дуэйна Джонсона

Самые яркие роли актера, рестлера и бизнесмена Дуэйна «Скалы» Джонсона

GQ
«С меня хватит!»: 3 занятия, от которых стоит отказаться прямо сейчас «С меня хватит!»: 3 занятия, от которых стоит отказаться прямо сейчас

Какую пользу мы получим, если избавимся от трех вредных пристрастий?

Psychologies
Зря ругаете наше кино! 10 отличных российских фильмов последних лет Зря ругаете наше кино! 10 отличных российских фильмов последних лет

Фильмы российского кинематографа, которые стоят потраченного времени

Cosmopolitan
Измены, деньги, ссоры: почему так быстро разводятся участники «Дома-2» Измены, деньги, ссоры: почему так быстро разводятся участники «Дома-2»

Пары «Дома-2», которые успели и построить любовь, и разобрать ее по кирпичикам

Cosmopolitan
«Любовь. Смерть. Роботы» против экранизации «Обители» Прилепина с Безруковым — новая битва сериалов «Любовь. Смерть. Роботы» против экранизации «Обители» Прилепина с Безруковым — новая битва сериалов

Что посмотреть: «Любовь. Смерть. Роботы» или экранизацию «Обители»?

СНОБ
Уехать, чтобы вернуться к себе Уехать, чтобы вернуться к себе

Почему из отпуска мы часто возвращаемся разочарованными и усталыми?

Psychologies
Открыть в приложении