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

Древняя ДНК указала на обмен генами между охотниками-собирателями Северной Африки и Европы Древняя ДНК указала на обмен генами между охотниками-собирателями Северной Африки и Европы

Население Восточного Магриба сохраняло преемственность от охотников-собирателей

N+1
«Дай своей вагине витамин Д»: самые нелепые бьюти-советы звезд «Дай своей вагине витамин Д»: самые нелепые бьюти-советы звезд

Некоторые звезды, конечно, те еще советчики...

Cosmopolitan
Немедикаментозное снижение массы обрекло канадца на хроническую боль Немедикаментозное снижение массы обрекло канадца на хроническую боль

Почему может развиться хроническая боль на фоне снижения массы тела

N+1
Анна Матвеева: Весна, Света! Анна Матвеева: Весна, Света!

Рассказ «Весна, Света!» из новой книги Анны Матвеевой

СНОБ
Сбросить карты: как прожить рабочую неделю, забыв о пластике Сбросить карты: как прожить рабочую неделю, забыв о пластике

Альтернативные способы оплаты, которые могут потеснить банковские карты

Правила жизни
«Бэйби, ю кэн драйв май кар». Главные автомобили в жизни Джона Леннона «Бэйби, ю кэн драйв май кар». Главные автомобили в жизни Джона Леннона

Тачки Леннон не очень любил, зато их у него было много

Maxim
«Отчаянные домохозяйки»: как изменились главные героини культового сериала «Отчаянные домохозяйки»: как изменились главные героини культового сериала

Сериал «Отчаянные домохозяйки» перевернул наши стереотипы

Cosmopolitan
От писсуаров с играми до кубических арбузов: 11 поразительных фактов о Японии От писсуаров с играми до кубических арбузов: 11 поразительных фактов о Японии

Факты, которые показывают, насколько Япония не похожа на другие страны

Playboy
История одной фотографии: день, когда Швеция перешла на правостороннее движение, 1967 год История одной фотографии: день, когда Швеция перешла на правостороннее движение, 1967 год

Швеция оставалась последней страна Европы, перешедшая на правостороннее движение

Maxim
Залика Рид-Бента: Жареный плантан Залика Рид-Бента: Жареный плантан

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

СНОБ
Афанасьевцы из Горного Алтая принесли культуру скотоводства в Монголию Афанасьевцы из Горного Алтая принесли культуру скотоводства в Монголию

Археологи: древние жители Горного Алтая научили монголов скотоводству

N+1
Авитаминоз и как с ним бороться: тренировка для бодрости Авитаминоз и как с ним бороться: тренировка для бодрости

Кардиотренировки помогут поддерживать витамины в теле

Cosmopolitan
Поехали к своим Поехали к своим

Где на Руси хорошо отдохнуть?

Robb Report
30 до 30. Мода и дизайн 30 до 30. Мода и дизайн

Список Forbes молодых и перспективных россиян. Мода и дизайн

Forbes
Слушать кино Слушать кино

Культовые саундтреки в голливудском кино

Esquire
«У тебя просто ПМС»: как мифы и стереотипы о гормонах влияют на нашу жизнь «У тебя просто ПМС»: как мифы и стереотипы о гормонах влияют на нашу жизнь

Эксперт: как гормоны в действительности влияют на состояние человека

Psychologies
С пьедестала на нары. Знаменитые спортсмены, сидевшие в тюрьме С пьедестала на нары. Знаменитые спортсмены, сидевшие в тюрьме

Когда забить — это не про гол, а сесть — не про скамейку запасных

Maxim
Как связаны йога и смех Как связаны йога и смех

В чем заключается философия йоги смеха

СНОБ
Смартфон и психическое здоровье: что расскажет история пользования Смартфон и психическое здоровье: что расскажет история пользования

Как смартфоны могут помочь определить проблемы с психикой

Psychologies
14 нелепейших женских мифов о мужчинах 14 нелепейших женских мифов о мужчинах

Женщины не так уж много знают про мужчин. Куда больше они придумывают!

Maxim
Британцы разработали назальный спрей для лечения болезни Паркинсона Британцы разработали назальный спрей для лечения болезни Паркинсона

Ученые нашли новый более эффективный способ терапии болезни Паркинсона

N+1
Имплант вместо музыки Имплант вместо музыки

О «Звуке металла» и о том, за что он получил свои «Оскары»

Weekend
Ферментируй это Ферментируй это

Квашеная капуста, кимчи и комбуча становятся главными героями гастроповестки

Tatler
«Чуть ли не заградительный барьер»: как закон о маркировке навредил бизнесу модных брендов и породил новый рынок «Чуть ли не заградительный барьер»: как закон о маркировке навредил бизнесу модных брендов и породил новый рынок

Как маркировка товаров усложнила жизнь российским брендам одежды и обуви

Forbes
Зачем War Thunder заказал трек-рекламу у Моргенштерна и что от этого получил — рассказывает директор по маркетингу Зачем War Thunder заказал трек-рекламу у Моргенштерна и что от этого получил — рассказывает директор по маркетингу

Для чего создатели игры War Thunder сделали рекламу с Моргенштерном?

VC.RU
Кайли Миноуг, Юлия Волкова и еще 7 знаменитых женщин, преодолевших рак Кайли Миноуг, Юлия Волкова и еще 7 знаменитых женщин, преодолевших рак

Ни cлава, ни богатство не дают гарантий того, что рак удастся избежать

Cosmopolitan
Жизнь в стиле эко Жизнь в стиле эко

Учись вести экологичный образ жизни – начни с себя и своего дом

Лиза
12 табу: что допускается в России, но под запретом в США 12 табу: что допускается в России, но под запретом в США

В каждой стране свои нормы поведения

Лиза
«Друзья. Воссоединение»: каким получился специальный выпуск ситкома «Друзья. Воссоединение»: каким получился специальный выпуск ситкома

Рассказываем, как прошло воссоединение «Друзей»

РБК
Ну пустой желудок Ну пустой желудок

Возможно ли 10 дней продержаться на жидкой диете?

Robb Report
Открыть в приложении