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

Погибших от чумы горожан из Буржа похоронили в сельской местности Погибших от чумы горожан из Буржа похоронили в сельской местности

Ученые проанализировали останки 97 человек из средневекового сельского некрополя

N+1
Как худеют балерины: главные секреты Волочковой, Вишневой, Меськовой и других Как худеют балерины: главные секреты Волочковой, Вишневой, Меськовой и других

Как поддерживают себя в форме российские артистки балета

Cosmopolitan
Происхождение казахов Синьцзяна смоделировали из четырех предковых компонент Происхождение казахов Синьцзяна смоделировали из четырех предковых компонент

Китайские генетики проанализировали ДНК более чем двухсот этнических казахов

N+1
Алюминий в цирконах указал на старт тектоники плит в раннем архее Алюминий в цирконах указал на старт тектоники плит в раннем архее

Около 3,6 миллиарда лет назад Земля переживала становление тектонического режима

N+1
Как повысить уровень жизни: техника маленьких шагов Как повысить уровень жизни: техника маленьких шагов

Что такое «денежный потолок» и как его расширить, улучшив качество жизни

Psychologies
Сколько информации мы производим ежегодно, и где она хранится Сколько информации мы производим ежегодно, и где она хранится

Каждый день на Земле мы генерируем 294 миллиарда электронных писем

Популярная механика
Гусарская баллада: женщина, которая всю жизнь притворялась мужчиной Гусарская баллада: женщина, которая всю жизнь притворялась мужчиной

На что была бы похожа история реальной Шурочки из фильма «Гусарская баллада»

Cosmopolitan
VR-кисточка с регулируемой жесткостью позволила погладить виртуального котенка VR-кисточка с регулируемой жесткостью позволила погладить виртуального котенка

Устройство HairTouch, подсоединенное к VR-контроллеру, позволило погладить кота

N+1
Любимые советские анекдоты Рональда Рейгана (в том числе рассказанные им самим) Любимые советские анекдоты Рональда Рейгана (в том числе рассказанные им самим)

Президент США Рональд Рейган и советские анекдоты: краткая история любви

Maxim
Мобильный топ: 10 лучших игр для смартфонов на Android Мобильный топ: 10 лучших игр для смартфонов на Android

Десятка самых интересных мобильных игр

CHIP
В комплексе галло-римских храмов нашли многочисленные ритуальные дары В комплексе галло-римских храмов нашли многочисленные ритуальные дары

Археологи обнаружили во Франции хорошо сохранившиеся ритуальные сосуды

N+1
Любимые женщины звезд сериала «За час до рассвета»: актрисы и близкая подруга Любимые женщины звезд сериала «За час до рассвета»: актрисы и близкая подруга

Кому удалось покорить сердца знаменитых актеров российского кино

Cosmopolitan
Хотят охватить всех игроков в России и открыть игровой магазин: глава «СберИгр» рассказала о планах на геймеров и студии Хотят охватить всех игроков в России и открыть игровой магазин: глава «СберИгр» рассказала о планах на геймеров и студии

Разговор с Алисой Чумаченко о новом бизнес-направлении «Сбера»

VC.RU
Девять друзей Девятаева Девять друзей Девятаева

«Девятаев», патриотический блокбастер с человеческим лицом

Weekend
Пусть всегда будет свет Пусть всегда будет свет

Стильная, современная и динамичная квартира-студия с геометрическими мотивами

Идеи Вашего Дома
«Это современное житие святого»: Роман Супер — о работе над фильмом про академика Сахарова «Это современное житие святого»: Роман Супер — о работе над фильмом про академика Сахарова

Почему Андрей Сахаров — это символ большой морали. Фильм «Сахаров. Две жизни»

Forbes
101-летний мужчина, выживший в Холокосте: «Я самый счастливый на Земле» 101-летний мужчина, выживший в Холокосте: «Я самый счастливый на Земле»

Даже если ваша судьба наполнена трагедиями, вы можете быть счастливым

Psychologies
Страшно интересно Страшно интересно

В фильмах ужасов происходит мало веселого, но они нам нравятся. Почему?

Psychologies
Гендиректор на замену: как преемником Баффета оказался человек, в 200 раз беднее «оракула из Омахи» Гендиректор на замену: как преемником Баффета оказался человек, в 200 раз беднее «оракула из Омахи»

Почему Баффет выбрал своим преемником человека, чье состояние в 200 раз меньше?

Forbes
Секретный советский проект: атомный автомобиль Секретный советский проект: атомный автомобиль

История советского атомного автомобиля «Волга-Атом»

Популярная механика
Оседлые гунны на рубеже нашей эры занялись выращиванием проса и ловом рыбы в Забайкалье Оседлые гунны на рубеже нашей эры занялись выращиванием проса и ловом рыбы в Забайкалье

Изотопный анализ подтвердил многоукладность хозяйства

N+1
Влияние потребителей на устойчивое развитие компаний: тактический маркетинг или стратегическое планирование Влияние потребителей на устойчивое развитие компаний: тактический маркетинг или стратегическое планирование

Драйверами устойчивого развития в мире сегодня являются частные компании

Forbes
Физики запутали и измерили два макрообъекта Физики запутали и измерили два макрообъекта

Квантовые явления в макроскопических механических системах

N+1
Дресс-код доступа: по какой теперь «одежке» встречают в приличном обществе Дресс-код доступа: по какой теперь «одежке» встречают в приличном обществе

Толстовка — визитка молодых талантов, кардиган — признак венчурного капиталиста

Forbes
Пожизненный пират: почему Лукашенко пошел на спецоперацию с самолетом Пожизненный пират: почему Лукашенко пошел на спецоперацию с самолетом

Лукашенко надеется, что разрыв с Западом поможет ему сохранить поддержку России

Forbes
Недооцененный блокчейн: как разработчики платформы TON запустили ее под другим названием и привлекли $6 млн Недооцененный блокчейн: как разработчики платформы TON запустили ее под другим названием и привлекли $6 млн

Как компания TON стала партнером Telegram и заработала за год более $30 млн

Forbes
Поле чудес в стране дураков или финансовое чудо: как работает проект Alchemix по выдаче самогасящихся займов Поле чудес в стране дураков или финансовое чудо: как работает проект Alchemix по выдаче самогасящихся займов

Как работает Alchemix и в чем подвох?

Forbes
Гибель мамы, насилие и смерть мужа: личные драмы звезд сериала «Содержанки» Гибель мамы, насилие и смерть мужа: личные драмы звезд сериала «Содержанки»

Измены, домогательства — всё это актрисы «Содержанок» пережили в личной жизни

Cosmopolitan
Ипотека на двоих: готовы ли вы к ней финансово? Ипотека на двоих: готовы ли вы к ней финансово?

Как понять, что ваша пара готова к ипотеке

Psychologies
Кодекс шопоголика: как бороться с навязчивым желанием приобретать вещи Кодекс шопоголика: как бороться с навязчивым желанием приобретать вещи

Причины шопоголизма и способы справиться с бесконтрольным потреблением

Psychologies
Открыть в приложении