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

Центр Вернике оказался необходим для формирования центра Брока Центр Вернике оказался необходим для формирования центра Брока

У женщины без височной доли речевой центр в лобной доле не сформировался

N+1
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
Углекислый газ помог получить транспортные слои для солнечных элементов Углекислый газ помог получить транспортные слои для солнечных элементов

Новые солнечные элементы эффективнее за счет меньшего количества ионов лития

N+1
Тест: Как вы расстаетесь? Тест: Как вы расстаетесь?

То, как мы расстаемся, многое говорит о наших опасениях. А как это делаете вы?

Psychologies
Чжунго, Хуася или Поднебесная: сколько имен у Китая и какое из них правильное Чжунго, Хуася или Поднебесная: сколько имен у Китая и какое из них правильное

Почему у одной страны так много названий

Популярная механика
С видом на лес С видом на лес

Квартира в пригороде столицы Беларуси

SALON-Interior
Сколько в России бездомных животных и что их ждет? Результаты нового мониторинга Сколько в России бездомных животных и что их ждет? Результаты нового мониторинга

Статистика по результатам мониторинга ассоциации «Благополучие животных»

National Geographic
«‎Завтра вы удивитесь, что я сделаю». Как совершали и предотвращали «колумбайны‎»‎ в России «‎Завтра вы удивитесь, что я сделаю». Как совершали и предотвращали «колумбайны‎»‎ в России

Как российская правоохранительная система предотвращает шутинги в школах

СНОБ
Скриптонит Скриптонит

Скриптонит о концертах, телевизоре и женщинах

ЖАРА Magazine
Темпераментные красотки! Как выглядят жены знаменитых голливудских актеров Темпераментные красотки! Как выглядят жены знаменитых голливудских актеров

Хью Джекман, Джордж Клуни остановили свой выбор именно на этих красотках

Cosmopolitan
Женщины и власть Женщины и власть

Манифест

kiozk originals
Нежные красотки! Как выглядят дочери Воли, Галустяна и других звезд Comedy Club Нежные красотки! Как выглядят дочери Воли, Галустяна и других звезд Comedy Club

Каких очаровательных наследниц воспитывают звезды Comedy Club

Cosmopolitan
Второй, продовольственный Второй, продовольственный

«Второй фронт» – так иронически называли поставки продовольствия по ленд-лизу

Дилетант
Численность сайгаков в Казахстане выросла в 2,5 раза за 2 года Численность сайгаков в Казахстане выросла в 2,5 раза за 2 года

В Казахстане живет миллион сайгаков: это в 2,5 раза больше, чем в 2019 году

National Geographic
Нарушили и не заметили: 8 неожиданных штрафов для автомобилистов Нарушили и не заметили: 8 неожиданных штрафов для автомобилистов

Водители не придают значения недочетам в автомобиле и рискуют получить штрафы

РБК
Секреты успеха некрасавиц Секреты успеха некрасавиц

Раскроем тайну притягательности

Добрые советы
«Она знала, что должна быть ребенком и женщиной одновременно»: книга о том, как пережить насилие «Она знала, что должна быть ребенком и женщиной одновременно»: книга о том, как пережить насилие

Фрагмент из книги Таддео «Три женщины», которая вышла в издательстве «Бомбора»

Forbes
Поколение TikTok и отношения: чему стоит поучиться у зумеров Поколение TikTok и отношения: чему стоит поучиться у зумеров

Как применить свойственные зумерам навыки в личных отношениях?

Psychologies
Как я перестал волноваться и изобрел водородную бомбу: 100 лет Андрею Сахарову Как я перестал волноваться и изобрел водородную бомбу: 100 лет Андрею Сахарову

Как Андрей Сахаров из физика-теоретика превратился в диссидента и общественника

Cosmopolitan
Знойные мамочки! Пикантные фото звезд сериала «Содержанки»: Софья Эрнст и другие Знойные мамочки! Пикантные фото звезд сериала «Содержанки»: Софья Эрнст и другие

Актрисы воплотили на экране образы раскрепощенных героинь

Cosmopolitan
Не хуже классики: 5 отличных российских фильмов о войне Не хуже классики: 5 отличных российских фильмов о войне

Российские картины о войне, которые ничем не уступают советской классике

Cosmopolitan
Гигантскую выдру встретили в Аргентине впервые с 1980 годов Гигантскую выдру встретили в Аргентине впервые с 1980 годов

Считается, что гигантские выдры вымерли в Аргентине в 1980 годах

N+1
Залика Рид-Бента: Жареный плантан Залика Рид-Бента: Жареный плантан

Отрывок из сборника рассказов «Жареный плантан» Залики Рид-Бенты

СНОБ
Экологичный романтизм Экологичный романтизм

Маленькая квартира в новостройке с экологическими мотивами практичного дизайна

Идеи вашего дома
«Игры в чужие жизни»: переводчик Харуки Мураками Дмитрий Коваленин — о женском буме японской литературы «Игры в чужие жизни»: переводчик Харуки Мураками Дмитрий Коваленин — о женском буме японской литературы

Как японки проложили свой путь на литературную вершину

Forbes
Платиновая пятерка: какие часы носит Путин Платиновая пятерка: какие часы носит Путин

Владимир Путин — большой фанат наручных часов. Мы собрали его любимые модели

Maxim
Вампиры учатся кусать: что не так с набирающим популярность сериалом Вампиры учатся кусать: что не так с набирающим популярность сериалом

Почему «Пищеблок» пытается снова вернуть нас в прошлое?

Esquire
Давай бояться вместе: 5 главных женских страхов Давай бояться вместе: 5 главных женских страхов

Женщины имеют право быть трусливыми. Вот как они этим правом распоряжаются

Maxim
«Главное — не воспринимать как трагедию»: Дмитрий Костыгин — об аресте и потере бизнеса «Главное — не воспринимать как трагедию»: Дмитрий Костыгин — об аресте и потере бизнеса

Бывший владелец «Юлмарта» — о своей книге и принципах жизнестойкости

Reminder
Людмила Ковалева Людмила Ковалева

Людмила Ковалева не стала примой Мариинского театра — но воспитала Диану Вишневу

Собака.ru
Открыть в приложении