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

Лисица поймала рыбу-пилу Лисица поймала рыбу-пилу

Завезенные в Австралию обыкновенные лисицы могут охотиться на рыб-пил

N+1
Счастливый грант Счастливый грант

Дарья Крошкина из Старого Оскола строит международный образовательный стартап

Forbes
Древние белки указали на принадлежность «человека-дракона» к денисовцам Древние белки указали на принадлежность «человека-дракона» к денисовцам

Как палеопротеомный анализ дополнил генетические данные древних денисовцев

N+1
Объять необъятное Объять необъятное

17 способов сделать рабочий день эффективным

Лиза
Я вижу, о чем вы думаете Я вижу, о чем вы думаете

Как агенты ФБР читают людей

kiozk originals
Драйв, вайб и серфинг. Как Бали превратился в место силы для русскоязычных предпринимателей Драйв, вайб и серфинг. Как Бали превратился в место силы для русскоязычных предпринимателей

Бали стал центром притяжения молодых российских предпринимателей?

Inc.
Раскопки туалета XIX века указали на паразитарные инфекции у богатых домовладельцев Раскопки туалета XIX века указали на паразитарные инфекции у богатых домовладельцев

Ленточные черви и власоглавы обнаружены в образцах фекалий туалета XIX века

N+1
Разделяй и властвуй Разделяй и властвуй

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

AD
Накопительный эффект Накопительный эффект

Как детей в разном возрасте учить финансовой грамотности

OK!
Серый кардинал Серый кардинал

Как защитить своего ребенка от учителя?

Лиза
Тасманийские дьяволы начали размножаться после возвращения на материковую Австралию Тасманийские дьяволы начали размножаться после возвращения на материковую Австралию

Впервые за три тысячи лет тасманийские дьяволы начали размножаться в Австралии

N+1
«Цветение — лишь триггер»: есть ли у аллергии психологические причины? «Цветение — лишь триггер»: есть ли у аллергии психологические причины?

Какую роль в сезонной аллергии играет психика?

Psychologies
Один день: как мир встречал 9 мая 1945 года Один день: как мир встречал 9 мая 1945 года

7 мая в 2:41 в Реймсе был подписан акт о безоговорочной капитуляции Германии

Esquire
Что делать, если машину повредили на мойке. Инструкция и советы Что делать, если машину повредили на мойке. Инструкция и советы

Кто ответит за повреждения, которые обнаружились на автомобиле после мойки?

РБК
10 самых плохих сериалов на Netflix 10 самых плохих сериалов на Netflix

Самые посредственные сериалы на Нетфликсе по рейтингу imdb

Maxim
3 мифа о том, как понять, что человек врет, и один настоящий признак 3 мифа о том, как понять, что человек врет, и один настоящий признак

Профессор психологии из Университета Техаса рассказал, как вычислить лжеца

Maxim
Ты прекрасна, спору нет: что ты должна знать о своем теле Ты прекрасна, спору нет: что ты должна знать о своем теле

16 аргументов, которые помогут полюбить свое тело

Cosmopolitan
«Психотерапевт — это человек вне морали и этики» «Психотерапевт — это человек вне морали и этики»

Психотерапевт Наталья Бехтерева продолжает исследовать душу в 5-м поколении

Собака.ru
Первая глава дебютного романа Си Памжань «Сколько золота в этих холмах» Первая глава дебютного романа Си Памжань «Сколько золота в этих холмах»

Дебютный роман американской писательницы китайского происхождения Си Памжань

СНОБ
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
7 способов избавиться от заикания 7 способов избавиться от заикания

Способы, которые помогут справиться с заиканием без помощи врачей

Cosmopolitan
Секрет 2000-летней липы… Секрет 2000-летней липы…

Дерево может продолжать жить веками, разрастаясь по кругу

Наука и жизнь
30 до 30. Искусство 30 до 30. Искусство

Список Forbes молодых и перспективных россиян. Искусство

Forbes
От грядок до чаепития: уДачный день, о котором захочется рассказать в соцсетях От грядок до чаепития: уДачный день, о котором захочется рассказать в соцсетях

Как выжать максимум из путешествия на дачу

Cosmopolitan
От лука до розмарина: 10 полезных и вкусных трав От лука до розмарина: 10 полезных и вкусных трав

На какие ароматные травы обратить внимание с точки зрения пользы для здоровья

РБК
«Мёртвый жук» и еще 4 упражнения, которые можно делать в кровати «Мёртвый жук» и еще 4 упражнения, которые можно делать в кровати

Утренняя зарядка для тех, кто не любит быстро вставать с постели

Maxim
Американские криминальные фильмы, основанные на реальных событиях: самые лучшие ленты XXI века Американские криминальные фильмы, основанные на реальных событиях: самые лучшие ленты XXI века

Подборка выдающихся голливудских картин, основанных на реальных преступлениях

Playboy
5 эпичных фильмов про супергероинь, которые уделают любого злодея 5 эпичных фильмов про супергероинь, которые уделают любого злодея

Пять лучших фильмах о супергероинях, которые могут справиться с любым злом

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

Рождаемся мы личностью или становимся?

Psychologies
Сколько б ни стреляла, начинай с начала: каким получился шутер Returnal Сколько б ни стреляла, начинай с начала: каким получился шутер Returnal

Returnal — хардкор-шутер от студии Housemarque

Esquire
Открыть в приложении