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

Оцелоты подружились с опоссумами Оцелоты подружились с опоссумами

На чем держится межвидовая дружба между опоссумами и оцелотами?

N+1
Системы водяного охлаждения: зачем они нужны и насколько дороги? Системы водяного охлаждения: зачем они нужны и насколько дороги?

Системы жидкостного охлаждения - лучший способ охладить процессор

CHIP
«Человек-дракон» оказался денисовцем «Человек-дракон» оказался денисовцем

Денисовцы — один из самых из загадочных видов или подвидов древних людей...

N+1
Дом Радио Дом Радио

Обитатели Дома Радио впервые рассказывают, зачем они все здесь собрались

Собака.ru
Загадочная смерть Дороти Хант, жены одного из ключевых участников Уотергейтского скандала Загадочная смерть Дороти Хант, жены одного из ключевых участников Уотергейтского скандала

Трагедия Дороти Хант и ее связь с Уотергейтским скандалом

ТехИнсайдер
Фильмы о серийных убийцах: как в реальности выглядели маньяки из кино Фильмы о серийных убийцах: как в реальности выглядели маньяки из кино

9 фильмов о настоящих маньяках и актеров, которые сыграли знаменитых убийц

Cosmopolitan
ГМО в продуктах: мифы и реальность ГМО в продуктах: мифы и реальность

Разбираемся, что такое продукты с ГМО и опасны ли они для здоровья

Лиза
Артисты фестиваля Esquire Weekend: Сергей Сироткин — фронтмен группы Sirotkin, которая исполняет щемящую акустику Артисты фестиваля Esquire Weekend: Сергей Сироткин — фронтмен группы Sirotkin, которая исполняет щемящую акустику

Сергея Сироткина любят за несвойственную современным артистам "нормальность"

Esquire
Первая леди финтеха Первая леди финтеха

Девушка из Краснознаменска стала директором крупнейшего венчурного фонда Европы

Forbes
Необычные секс-традиции Древней Индии Необычные секс-традиции Древней Индии

Кое-что из этого индусы практикуют до сих пор…

Maxim
Выживут только блокчейны Выживут только блокчейны

Нужен ли искусству блокчейн? А если нужен, то зачем? Каковы его перспективы?

Популярная механика
«Хочу дорасти до миллиарда»: почему бизнес-сообщества больше не актуальны «Хочу дорасти до миллиарда»: почему бизнес-сообщества больше не актуальны

Почему никто больше не хочет заниматься «нетворкингом впрок»

Forbes
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
Повышение тарифов, навязанные услуги и торговля в кредит: от чего договор с брокерами не защищает инвесторов Повышение тарифов, навязанные услуги и торговля в кредит: от чего договор с брокерами не защищает инвесторов

Большинство договоров с инвесторами защищает исключительно права брокера

Forbes
Выжить в Америке: как современные кочевники работают в обмен на бесплатное жилье Выжить в Америке: как современные кочевники работают в обмен на бесплатное жилье

Отрывок из книги Джессики Брудер «Земля кочевников»

Forbes
Kion и «Немцы»: почему стриминг-революция в России забуксовала — на примере сложного политического сериала для взрослых с матом и сексом Kion и «Немцы»: почему стриминг-революция в России забуксовала — на примере сложного политического сериала для взрослых с матом и сексом

О новом сериале Kion «Немцы» и о том, как в России развиваются стриминги

Esquire
Смешанное расстройство Смешанное расстройство

Что делать, когда обычный здоровый ребенок ведет себя непредсказуемо?

СНОБ
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
10 самых причудливых научных открытий последних лет 10 самых причудливых научных открытий последних лет

Новости серьёзные и не очень, касающиеся животных, планеты и нас самих

Популярная механика
Фоам роллер: в чем преимущества и как пользоваться этим массажером для спортсменов Фоам роллер: в чем преимущества и как пользоваться этим массажером для спортсменов

Фоам роллер — инструмент, который держать мышцы в форме

Playboy
Лучший трофей Лучший трофей

Загородная резиденция для заядлого охотника

SALON-Interior
Не моют руки и бросают сумку где попало: шокирующие привычки француженок Не моют руки и бросают сумку где попало: шокирующие привычки француженок

Блогер – о том, как живут во Франции и чему стоит учиться у французов

Cosmopolitan
На месте средневекового кораблекрушения нашли стеклобой для вторичной переработки На месте средневекового кораблекрушения нашли стеклобой для вторичной переработки

На затонувшем торговом корабле обнаружены два килограмма стеклянных осколков

N+1
Это по любви: 20 романтических комедий на Netflix Это по любви: 20 романтических комедий на Netflix

Сериалы, которые помогут забыть о собственных романтических промахах

Esquire
«У нас в стране эпидемия домашнего насилия» «У нас в стране эпидемия домашнего насилия»

Спецпроект о домашнем насилии

Домашний Очаг
Долгая счастливая жизнь Долгая счастливая жизнь

Старение – это естественно, но не нормально

Популярная механика
Доказано, что люди отравляли океан микропластиком даже полвека назад Доказано, что люди отравляли океан микропластиком даже полвека назад

Пластиковый мусор разлагается на микрочастицы в океане еще с 1950-х

Популярная механика
Полторы комнаты Иосифа Бродского: из ниоткуда с любовью Полторы комнаты Иосифа Бродского: из ниоткуда с любовью

Коммуналку Иосифа Бродского превратили в наполненное воспоминаниями пространство

Seasons of life
Второй ребенок Второй ребенок

Психолог: как принять вторую беременность и полюбить ребенка

9 месяцев
Что нужно знать о норме сахара в крови Что нужно знать о норме сахара в крови

Рассказываем о норме сахара и о том, как ее контролировать

РБК
Открыть в приложении