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

Интенсивное лечение артериальной гипертензии снизило риск деменции Интенсивное лечение артериальной гипертензии снизило риск деменции

Интенсивное выявление артериальной гипертензии значительно снижает риск деменции

N+1
Инна Маликова: «Для меня существует одна диета – не переедать» Инна Маликова: «Для меня существует одна диета – не переедать»

Инна Маликова откровенно рассказала о том, что позволяет ей сохранять фигуру

Худеем правильно
«Почему мы помним. Как раскрыть способность памяти удерживать важное» «Почему мы помним. Как раскрыть способность памяти удерживать важное»

Как гиппокамп участвует в работе памяти

N+1
Мидии: полезные свойства и потенциальные риски популярного морепродукта для мужчин Мидии: полезные свойства и потенциальные риски популярного морепродукта для мужчин

Питательный профиль мидий, а также преимущества и риски для здоровья мужчин

Playboy
Опальная молекула: почему высокий уровень холестерина считают угрозой для здоровья Опальная молекула: почему высокий уровень холестерина считают угрозой для здоровья

Холестерин: какую роль он играет в организме и почему вокруг него одни скандалы?

Forbes
Как в воду глядеть… Как в воду глядеть…

Стиль этой квартиры — смесь современного и скандинавского направлений

Идеи Вашего Дома
«День, когда я не покорил вершину»: признать свое поражение, чтобы победить «День, когда я не покорил вершину»: признать свое поражение, чтобы победить

История о том, как встреча с освоим страхом делает человека сильнее

Psychologies
История провала Flime: как мы потеряли €2 млн на запуске сервиса за рубежом История провала Flime: как мы потеряли €2 млн на запуске сервиса за рубежом

Два года нервов и два миллиона евро. История провала Flime

Inc.
Пожизненный наем и сверхурочные часы: что такое «кароси» и почему в Японии умирают от переработок Пожизненный наем и сверхурочные часы: что такое «кароси» и почему в Японии умирают от переработок

Почему японцы умирают от переработок

Forbes
Советы от противного. 10 совершенно бесчестных способов соблазнения Советы от противного. 10 совершенно бесчестных способов соблазнения

10 бесчестных способов соблазнения

Maxim
Зеленые сказки Зеленые сказки

Самые популярные легенды об экологии: когда добро становится злом

Лиза
Видеть мозгом: технология кортикальной имплантации позволит слепым вновь увидеть мир Видеть мозгом: технология кортикальной имплантации позволит слепым вновь увидеть мир

Представьте себе, что человеческое зрение – это современный цифровой фотоаппарат

Популярная механика
От зависимости к свободе: как развивается наша личность От зависимости к свободе: как развивается наша личность

Рождаемся мы личностью или становимся?

Psychologies
Почему виды живых существ сегодня исчезают быстрее, чем во времена массового вымирания, уничтожившего динозавров Почему виды живых существ сегодня исчезают быстрее, чем во времена массового вымирания, уничтожившего динозавров

Земле могут потребоваться миллионы лет, чтобы оправиться от человечества

Популярная механика
«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
Куда поступать после школы? Cоветы коуча Куда поступать после школы? Cоветы коуча

Как помочь детям понять себя и сделать его осмысленно?

Psychologies
«Русский всадник в парадигме власти» «Русский всадник в парадигме власти»

Отрывок из книги Бэллы Шапиро о формировании культуры всадничества в России

N+1
7 авиакатастроф, в которых погибли звезды и известные личности 7 авиакатастроф, в которых погибли звезды и известные личности

Известные люди, которые погибли в небе

Cosmopolitan
Археологи установили уровень заболеваемости подагрой в средневековом Кембридже Археологи установили уровень заболеваемости подагрой в средневековом Кембридже

Социальная верхушка Кембриджа чаще страдала от этого недуга

N+1
«Братская могила» или отличная реклама: зачем в ресторанах постоянно проводят фестивали «Братская могила» или отличная реклама: зачем в ресторанах постоянно проводят фестивали

Кому и зачем нужны гастрономические фестивали

Forbes
Пролет над гнездом Батьки. Что стоит за задержанием Романа Протасевича Пролет над гнездом Батьки. Что стоит за задержанием Романа Протасевича

Белорусские власти захватили бывшего главреда Nexta по закону

СНОБ
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
Сергей Лукьяненко: Предел Сергей Лукьяненко: Предел

Отрывок из новой книги Сергея Лукьяненко «Предел», продолжения романа «Порог»

СНОБ
Перовскиты продлили жизнь платиновым частицам в автомобильных катализаторах Перовскиты продлили жизнь платиновым частицам в автомобильных катализаторах

Британские и корейские химики сумели продлить жизнь платиновым катализаторам

N+1
Новый TikTok-тренд: жидкий хлорофилл для очищения кожи — мнение экспертов Новый TikTok-тренд: жидкий хлорофилл для очищения кожи — мнение экспертов

Поможет ли вода с хлорофиллом, чтобы избавиться от высыпаний и розацеи?

Cosmopolitan
Утерянные более ста лет назад кости викингов нашли в неправильно подписанной коробке Утерянные более ста лет назад кости викингов нашли в неправильно подписанной коробке

В Национальном музее Дании обнаружили останки из знаменитого кургана Бьеррингхея

N+1
Опереди время Опереди время

Хочешь знать, как будет стареть твоя кожа? Есть четыре типа сценария

Лиза
Привет, 90-е! 14 любимых передач из нашего детства Привет, 90-е! 14 любимых передач из нашего детства

«Зов джунглей», «В мире животных» и другие любимые передачи детей 90-х

Cosmopolitan
Плохая, плохая мать: как мы на самом деле относимся к молодым матерям Плохая, плохая мать: как мы на самом деле относимся к молодым матерям

Пугающе точное отражение того, что приходится переживать молодым матерям

Cosmopolitan
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
Открыть в приложении