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構造とは、物質的な物体またはシステム内の相互に関連する要素の配置および組織、またはこのように組織化された物体またはシステムです。[1]物質的な構造には、建物や機械などの人工物と、生物、鉱物、化学物質などの自然物が含まれます。抽象的な構造には、コンピューターサイエンスや音楽形式のデータ構造が含まれます。構造の種類には、階層（1対多の関係のカスケード）、多対多のリンクを特徴とするネットワーク、または空間的に隣接するコンポーネント間の接続を特徴とする格子があります。
耐荷重
建物、航空機、骨組み、蟻塚、ビーバーダム、橋、岩塩ドームはすべて荷重支持構造の例です。建設の結果は、建物と非建築構造物に分けられ、人間社会のインフラストラクチャを構成します。構築された構造物は、さまざまな設計アプローチと基準によって、建築構造、建築構造、土木構造、機械構造などのカテゴリに大まかに分類されます。
物理構造に対する荷重の影響は、構造工学の課題の1つである構造解析によって決定されます。構造要素は、1次元（ロープ、支柱、梁、アーチ）、2次元（膜、プレート、スラブ、シェル、ヴォールト）、または3次元（固体の塊）に分類できます。[2] : 2 3次元要素は、チチェン・イッツァなどの初期の構造物で利用できる主なオプションでした。1次元要素は、1つの次元が他の2つよりもはるかに大きいため、計算では他の次元を無視できます。ただし、小さい方の次元の比率と構成によって、要素の曲げ剛性と圧縮剛性を決定できます。3番目の次元が薄い2次元要素は、どちらもほとんどありませんが、2軸牽引に抵抗できます。[2] : 2–3
構造要素は構造システムで組み合わされる。日常的な荷重支持構造の大部分は、主に1次元（曲げ）構造で構成されるフレームなどの断面アクティブ構造である。その他のタイプには、トラスなどのベクトルアクティブ構造、シェルや折板などの表面アクティブ構造、ケーブルや膜構造などの形状アクティブ構造、ハイブリッド構造がある。[3] ：134–136
骨、歯、貝殻、腱などの荷重を支える生物学的構造は、バイオミネラルとタンパク質を用いた多層構造の階層構造から強度を得ており、その最下層にはコラーゲン原繊維がある。[4]
生物学的
生物学では、生命の特性の一つは高度に秩序だった構造であり、[5]細胞、組織、器官、生物などの複数のレベルで観察することができます。
別の文脈では、構造は高分子、特にタンパク質や核酸にも見られます。[6]これらの分子の機能は、その形状と組成によって決定され、その構造には複数のレベルがあります。タンパク質構造には4レベルの階層があります。一次構造は、それを構成するアミノ酸の配列です。窒素原子と2つの炭素原子の繰り返し配列からなるペプチド骨格を持っています。二次構造は、水素結合によって決定される繰り返しパターンで構成されています。 2つの基本的なタイプは、αヘリックスおよびβプリーツシートです。三次構造はポリペプチド鎖が前後に曲がったもので、四次構造は三次ユニットが集まって相互作用する方法です。[7] 構造生物学は、高分子の生体分子構造に関係しています。[6]
化学薬品
化学構造とは、分子の幾何学的形状と電子構造の両方を指します。構造は、構造式と呼ばれるさまざまな図で表すことができます。ルイス構造では、原子の価電子を表すためにドット表記法を使用します。これらは、化学反応における原子の役割を決定する電子です。[8] : 71–72 原子間の結合は、共有される電子のペアごとに1本の線で表すことができます。このような図の簡略化されたバージョンは骨格式と呼ばれ、炭素-炭素結合と官能基のみが表示されます。[9]
結晶中の原子は、単位格子と呼ばれる基本単位の繰り返しを含む構造を持っています。原子は格子上の点としてモデル化することができ、点を中心とした回転、対称面を中心とした反射、並進（すべての点を同じ量だけ移動すること）などの対称操作の効果を調べることができます。各結晶には、それ自体にマッピングされるそのような操作の有限のグループ、つまり空間群があり、230の空間群が可能です。[10] ：125–126 ノイマンの法則により、結晶の対称性によって、圧電性や強磁性など、結晶が持つことができる物理的特性が決まります。[11] ：34–36、91–92、168–169
数学的
ミュージカル
数値分析の大部分は、音楽作品の構造を特定し解釈することです。構造は、作品の一部、作品全体、または作品群のレベルで見つけることができます。[12]ピッチ、持続時間、音色などの音楽要素は、モチーフやフレーズなどの小さな要素に組み合わされ、さらに大きな構造に組み合わされます。すべての音楽（たとえば、ジョン・ケージの音楽）が階層構造になっているわけではありませんが、階層構造により、リスナーが音楽を理解し、記憶しやすくなります。[13] : 80
言語用語と同様、モチーフとフレーズを組み合わせることで、文章や句などの完全な音楽的アイデアを作り上げることができる。[14] [15]より大規模な形式はピリオドとして知られている。 1600年から1900年の間に広く使用されていたそのような形式の1つには、先行句と後続句の2つのフレーズがあり、中間に半終止符、最後に全終止符が句読点として付いている。[16] ：38–39 より大規模なものとしては、ソナタ形式や対位法形式などの単一楽章形式や、交響曲などの多楽章形式がある。[13]
社交
社会構造とは、人間関係のパターンである。社会構造とは、様々な生活状況にある個人の社会的組織である。構造は、社会が特徴的な人間関係のパターンによって組織されたシステムとしてどのようになっているかという点で、人々に当てはまる。これは、集団の社会的組織として知られている。 [17] : 3 社会学者は、これらの集団の変化する構造を研究してきた。構造と行為主体性は、人間の行動に関する2つの対立する理論である。構造と行為主体性が人間の思考に及ぼす影響をめぐる議論は、社会学の中心的な課題の1つである。この文脈では、行為主体性とは、個人が独立して行動し、自由な選択を行う能力を指す。ここでの構造とは、社会階級、宗教、性別、民族、習慣など、個人の機会を制限したり影響を及ぼしたりすると思われる要因を指す。
データ
コンピュータサイエンスにおいて、データ構造とは、コンピュータ内の情報を効率的に使用できるように整理する方法です。 [18]データ構造は、2つの基本的なタイプで構成されています。配列には、任意のデータ項目にすぐにアクセスできるインデックスがあります（一部のプログラミング言語では、配列のサイズを初期化する必要があります）。リンクリストは再編成、拡大、縮小できますが、その要素には、特定の順序で要素をリンクするポインターを使用してアクセスする必要があります。 [19] : 156 これらのデータ構造から、スタック、キュー、ツリー、ハッシュテーブルなど、任意の数のデータ構造を作成できます。[20] [21]
問題を解く際に、データ構造は一般的にアルゴリズムの不可欠な部分である。[22] : 5 現代のプログラミングスタイルでは、アルゴリズムとデータ構造は抽象データ型に一緒にカプセル化されている。[22] : ix
ソフトウェア
ソフトウェア アーキテクチャとは、フレームワーク内の可能な選択肢の中から行う特定の選択のことです。たとえば、フレームワークにはデータベースが必要で、アーキテクチャではデータベースの種類とメーカーを指定します。ソフトウェアの構造とは、ソフトウェアが相互に関連するコンポーネントに分割される方法です。重要な構造上の問題は、これらのコンポーネント間の依存関係を最小限に抑えることです。これにより、他のコンポーネントを変更することなく、1 つのコンポーネントを変更することができます。[ 23] : 3 構造の目的は、(簡潔さ、可読性、追跡可能性、分離とカプセル化、保守性、拡張性、パフォーマンス、効率性) を最適化することです。例としては、言語の選択、コード、関数、ライブラリ、ビルド、システムの進化、フロー ロジックと設計の図などがあります。[24]構造要素はアプリケーションの要件を反映します。たとえば、システムに高いフォールト トレランスが必要な場合は、コンポーネントに障害が発生した場合にバックアップがあるように、冗長構造が必要です。[25]高い冗長性は、スペース シャトルのいくつかのシステムの設計に不可欠な部分です。[26]
論理的
哲学の一分野として、論理学は良い議論と悪い議論を区別することに関係しています。主な関心事は議論の構造です。[27]議論は結論が推論される1つ以上の前提で構成されます。[28]この推論のステップは正式な方法で表現でき、その構造を分析できます。推論には演繹と帰納の2つの基本的な種類があります。有効な演繹では、前提が真であるかどうかに関係なく、結論は必然的に前提から導き出されます。無効な演繹では、分析に何らかの誤りがあります。帰納的議論は、前提が真であれば結論が導き出される可能性が高いと主張します。[28]
参照
参考文献
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さらに読む
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外部リンク
- Wüthrich, Christian. 「哲学、数学、物理学の構造（Phil 246、2010年春）」（PDF）。カリフォルニア大学サンディエゴ校。2016年3月4日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2015年10月1日閲覧。（シラバスと読書リスト）