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

Камбоджийские рыбаки поймали шесть вымирающих гигантских сомов меньше чем за неделю Камбоджийские рыбаки поймали шесть вымирающих гигантских сомов меньше чем за неделю

Рыбаки из Камбоджи менее чем за неделю поймали шесть гигантских шильбовых сомов

N+1
Ядро свинца оказалось «толстокожим» Ядро свинца оказалось «толстокожим»

Каким фундаментальным законам подчиняется ядерная материя и нейтронные звезды

N+1
У бонобо нашли вокальные диалекты У бонобо нашли вокальные диалекты

Ученые сравнили вокализации бонобо из трех разных зоопарков

N+1
На все четыре: что такое муфта Haldex и как она эволюционировала На все четыре: что такое муфта Haldex и как она эволюционировала

Как развивалась муфта Haldex, к чему пришла и по какому принципу действует?

Популярная механика
Кружок, два глаза и улыбка: кто и когда придумал первый смайлик Кружок, два глаза и улыбка: кто и когда придумал первый смайлик

Как родилась идея смайлика, которая впоследствии изменила мир

ТехИнсайдер
Требуется специалист от 30 до 40 лет. Как победить эйджизм на рынке труда Требуется специалист от 30 до 40 лет. Как победить эйджизм на рынке труда

Эйджизм бьет и по сотрудникам старше сорока, и по юным соискателям

СНОБ
Отцы и дочки: 12 нюансов, которые стоит помнить папе девочки Отцы и дочки: 12 нюансов, которые стоит помнить папе девочки

Быть отцом дочери непросто, хотя и очень приятно

Cosmopolitan
С кем встречалась Ким Кардашьян: 10 бывших и один Канье Уэст С кем встречалась Ким Кардашьян: 10 бывших и один Канье Уэст

Собрали послужной список звезды реалити Ким Кардашьян

Cosmopolitan
Нарисуем, будем жить Нарисуем, будем жить

Модные интерьеры все чаще строятся вокруг современного искусства

Vogue
Можно ли победить тревогу с помощью восточных практик? Можно ли победить тревогу с помощью восточных практик?

Помогают ли восточные практики в борьбе с тревожностью

Psychologies
Назад в века: 10 фильмов с прекрасными героинями прошлого Назад в века: 10 фильмов с прекрасными героинями прошлого

Подборка фильмов о героинях из прошлого

Cosmopolitan
Ожидание и реальность: как машины выглядели на скетчах и что получилось Ожидание и реальность: как машины выглядели на скетчах и что получилось

Часто серийные машины сильно отличаются от дизайнерских рисунков

РБК
Жители стоянки Вучедоль эпохи ранней бронзы пострадали в детстве от поротического гиперостаза Жители стоянки Вучедоль эпохи ранней бронзы пострадали в детстве от поротического гиперостаза

Археологи исследовали черепа людей из Хорватии древностью более 4 тысяч лет

N+1
Искусственный сульфидный кластер подготовил молекулу азота к восстановлению Искусственный сульфидный кластер подготовил молекулу азота к восстановлению

Ученые нашли способ ослабить связь между атомами азота

N+1
Плоская, пустая провокация: почему сериал «Холстон» с Юэном Макгрегором не оправдал ничьих ожиданий Плоская, пустая провокация: почему сериал «Холстон» с Юэном Макгрегором не оправдал ничьих ожиданий

Чем хорош и чем плох байопик «Холстон» об американском дизайнере?

Forbes
11 известных актеров, которые одинаково блестяще сыграли как злодеев, так и положительных героев 11 известных актеров, которые одинаково блестяще сыграли как злодеев, так и положительных героев

Настоящие универсальные солдаты киноиндустрии!

Playboy
10 самых популярных заблуждений о жизни в Средневековье 10 самых популярных заблуждений о жизни в Средневековье

Жуткие и забавные мелочи средневековой жизни — выдумка

Maxim
«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
Завершение Европы Завершение Европы

Элиас Канетти как зеркало исчезнувшего континента

Weekend
Дом солнца Дом солнца

Уютный особняк с современным и респектабельным интерьером

SALON-Interior
«Живопись — легальная взятка»: коллекционер Валерий Дудаков о вкусах бизнесменов 90-х «Живопись — легальная взятка»: коллекционер Валерий Дудаков о вкусах бизнесменов 90-х

Сколько тратили на искусство российские бизнесмены 1990-х?

Forbes
Почему спам называется спамом: неожиданная история популярного термина Почему спам называется спамом: неожиданная история популярного термина

Как название консервов превратилось в обозначение массово рассылки сообщений?

CHIP
От контемпорари до вога: 9 видов грязных (нет) танцев, которые сделают из любого парня звезду От контемпорари до вога: 9 видов грязных (нет) танцев, которые сделают из любого парня звезду

Всего три слова: ловкость, раскрепощенность, сексуальность

Playboy
Слезы во благо: почему плакать необходимо Слезы во благо: почему плакать необходимо

И как улучшится наша жизнь, мы будем позволять себе такую «слабость», как слезы?

Psychologies
О потерях говорить рано, но разработчики и рекламодатели напряжены: первые результаты запрета на сбор IDFA в iOS 14.5 О потерях говорить рано, но разработчики и рекламодатели напряжены: первые результаты запрета на сбор IDFA в iOS 14.5

Некоторые называют новые правила Apple «атомной бомбой»

VC.RU
Как восстановить ногти после гель-лака Как восстановить ногти после гель-лака

Стойкий маникюр ухудшает качество ногтей — миф это или правда?

Cosmopolitan
Вышла из тени: почему Мелинда Гейтс — не просто «жена основателя Microsoft» Вышла из тени: почему Мелинда Гейтс — не просто «жена основателя Microsoft»

Как Мелинда Гейтс стала одной из самых активных защитниц прав женщин

Forbes
День в истории: Дар городу День в истории: Дар городу

165 лет назад 22 мая основана Третьяковская галерея

Лиза
Что читать в мае: 5 увлекательных книг — о смерти, цифровых платформах и о том, куда приводят пробежки в парке Что читать в мае: 5 увлекательных книг — о смерти, цифровых платформах и о том, куда приводят пробежки в парке

Пять книг, которые стоит прочитать на длинных праздниках

Esquire
Палеонтологи описали древнейшую бокошейную черепаху из Северной Америки Палеонтологи описали древнейшую бокошейную черепаху из Северной Америки

Древнейшая черепаха обитала в прибрежных морских водах 95-96 миллионов лет назад

N+1
Открыть в приложении