Structure

Une structure est l'agencement et l'organisation d'éléments interdépendants au sein d'un objet ou d'un système matériel , ou l'objet ou le système ainsi organisé. Les structures physiques comprennent les artefacts et les objets tels que les bâtiments et les machines , ainsi que les objets naturels tels que les organismes , les minéraux et les produits chimiques . Les structures abstraites comprennent les structures de données en informatique et les formes musicales . Parmi les types de structures, on trouve une hiérarchie (une cascade de relations un-à-plusieurs), un réseau comportant des liens plusieurs-à-plusieurs , ou un treillis présentant des connexions entre des composants voisins dans l'espace.

Les bâtiments , les aéronefs , les squelettes , les fourmilières , les barrages de castors , les ponts et les dômes de sel sont autant d'exemples de structures porteuses . Les constructions, qu'elles soient bâties ou non , constituent l' infrastructure de la société humaine. On distingue, selon leurs méthodes et normes de conception, les structures bâties en plusieurs catégories : bâtiments, structures architecturales, ouvrages de génie civil et ouvrages mécaniques.

Les effets des charges sur les structures physiques sont déterminés par l'analyse structurale , qui constitue l'une des tâches du génie civil . Les éléments structuraux peuvent être classés en trois catégories : unidimensionnels ( cordes , entretoises , poutres , arcs ), bidimensionnels ( membranes , plaques, dalles , coques , voûtes ) et tridimensionnels (masses solides). Les éléments tridimensionnels étaient la principale option pour les premières structures telles que Chichen Itza . Un élément unidimensionnel possède une dimension beaucoup plus grande que les deux autres, ce qui permet de négliger ces dernières dans les calculs. Cependant, le rapport des dimensions les plus petites et la composition déterminent la rigidité en flexion et en compression de l'élément. Les éléments bidimensionnels, dont la troisième dimension est faible, présentent une faible rigidité en flexion et en compression, mais peuvent résister à une traction biaxiale.

Les éléments structuraux sont combinés en systèmes structuraux . La majorité des structures porteuses courantes sont des structures à section active , comme les portiques, principalement composées de structures unidimensionnelles (flexion). Parmi les autres types, on trouve les structures à section active, telles que les treillis , les structures à surface active, telles que les coques et les plaques pliées, les structures à forme active , telles que les structures à câbles ou à membrane, et les structures hybrides.

Les structures biologiques porteuses telles que les os, les dents, les coquilles et les tendons tirent leur résistance d'une hiérarchie multiniveaux de structures utilisant des biominéraux et des protéines , à la base desquelles se trouvent les fibrilles de collagène .

En biologie , l'une des propriétés de la vie est sa structure hautement ordonnée , qui peut être observée à plusieurs niveaux tels que dans les cellules , les tissus , les organes et les organismes .

Dans un autre contexte, la structure s'observe également dans les macromolécules , notamment les protéines et les acides nucléiques . La fonction de ces molécules est déterminée par leur forme et leur composition, et leur structure présente plusieurs niveaux. La structure des protéines est organisée selon une hiérarchie à quatre niveaux. La structure primaire correspond à la séquence d' acides aminés qui la composent. Elle possède un squelette peptidique constitué d'une séquence répétée d'un atome d'azote et de deux atomes de carbone. La structure secondaire est composée de motifs répétitifs déterminés par des liaisons hydrogène . Les deux types principaux sont l' hélice α et le feuillet β . La structure tertiaire correspond à des replis successifs de la chaîne polypeptidique, et la structure quaternaire décrit l'assemblage et l'interaction des unités tertiaires . La biologie structurale étudie la structure biomoléculaire des macromolécules

La structure chimique fait référence à la fois à la géométrie moléculaire et à la structure électronique. Elle peut être représentée par divers diagrammes appelés formules structurales . Les structures de Lewis utilisent la notation de Lewis pour représenter les électrons de valence d'un atome ; ce sont ces électrons qui déterminent le rôle de l'atome dans les réactions chimiques. Les liaisons entre atomes peuvent être représentées par des traits, un trait correspondant à chaque paire d'électrons partagée. Dans une version simplifiée de ce diagramme, appelée formule squelettique , seuls les ponts carbone-carbone et les groupes fonctionnels sont représentés.

Les atomes d'un cristal possèdent une structure constituée de la répétition d'une unité de base appelée maille élémentaire . Ces atomes peuvent être modélisés comme des points sur un réseau cristallin , et l'on peut explorer l'effet des opérations de symétrie , notamment les rotations autour d'un point, les réflexions par rapport à un plan de symétrie et les translations (déplacements de tous les points de même amplitude). Chaque cristal possède un groupe fini, appelé groupe d'espace , de telles opérations qui le transforment en lui-même ; il existe 230 groupes d'espace possibles. D'après la loi de Neumann , la symétrie d'un cristal détermine ses propriétés physiques, telles que la piézoélectricité et le ferromagnétisme .

Une part importante de l'analyse numérique consiste à identifier et à interpréter la structure des œuvres musicales. Cette structure peut se trouver au niveau d'une partie d'une œuvre, de l'œuvre entière ou d'un ensemble d'œuvres. Des éléments musicaux tels que la hauteur , la durée et le timbre se combinent en éléments plus petits comme les motifs et les phrases , qui à leur tour s'assemblent en structures plus vastes. Toute la musique (par exemple, celle de John Cage ) ne présente pas une organisation hiérarchique , mais la hiérarchie facilite la compréhension et la mémorisation par l'auditeur.

Par analogie avec la terminologie linguistique , les motifs et les phrases peuvent être combinés pour former des idées musicales complètes, telles des phrases et des syntagmes . Une forme plus large est appelée période . Une de ces formes, largement utilisée entre 1600 et 1900, comporte deux phrases, un antécédent et un conséquent , avec une demi- cadence au milieu et une cadence complète à la fin servant de ponctuation. À une échelle plus large, on trouve des formes en un seul mouvement, comme la forme sonate et la forme contrapuntique , et des formes en plusieurs mouvements, comme la symphonie .

Une structure sociale est un ensemble de relations. Il s'agit d'organisations sociales d'individus dans diverses situations de vie. Les structures s'appliquent aux personnes car elles permettent de comprendre comment une société est organisée en système selon un schéma caractéristique de relations. C'est ce qu'on appelle l'organisation sociale du groupe. Les sociologues ont étudié l'évolution de la structure de ces groupes. Structure et agentivité sont deux théories opposées concernant le comportement humain. Le débat autour de l'influence de la structure et de l'agentivité sur la pensée humaine est l'une des questions centrales en sociologie. Dans ce contexte, l'agentivité désigne la capacité de l'individu à agir de manière indépendante et à faire des choix libres. La structure , quant à elle, renvoie à des facteurs tels que la classe sociale , la religion , le genre , l'origine ethnique , les coutumes, etc., qui semblent limiter ou influencer les opportunités individuelles.

En informatique , une structure de données est une manière d'organiser l'information dans un ordinateur afin de la rendre utilisable efficacement. Les structures de données sont constituées de deux types fondamentaux : un tableau possède un index permettant d'accéder directement à n'importe quel élément (certains langages de programmation exigent l' initialisation de la taille du tableau ). Une liste chaînée peut être réorganisée, agrandie ou réduite, mais ses éléments sont accessibles via un pointeur qui les relie dans un ordre précis. À partir de ces structures, on peut créer de nombreuses autres structures de données telles que des piles , des files d'attente , des arbres et des tables de hachage .

Lors de la résolution d'un problème, une structure de données fait généralement partie intégrante de l' algorithme . Dans le style de programmation moderne, les algorithmes et les structures de données sont encapsulés dans un type de données abstrait .

L'architecture logicielle désigne les choix spécifiques effectués parmi les alternatives possibles au sein d'un cadre de travail. Par exemple, un cadre de travail peut nécessiter une base de données, et l'architecture précisera alors le type et le fournisseur de cette base de données. La structure du logiciel correspond à la manière dont il est partitionné en composants interdépendants. Un aspect structurel clé est la minimisation des dépendances entre ces composants. Cela permet de modifier un composant sans impacter les autres. L'objectif de la structure est d' optimiser la concision, la lisibilité, la traçabilité, l'isolation et l'encapsulation, la maintenabilité, l'extensibilité, les performances et l'efficacité. Parmi les exemples d'optimisation, citons le choix du langage , le code , les fonctions , les bibliothèques , les processus de compilation , l'évolution du système ou encore les diagrammes de flux pour la logique et la conception . Les éléments structurels reflètent les exigences de l'application : par exemple, si le système requiert une haute tolérance aux pannes, une structure redondante est nécessaire afin que, en cas de défaillance d'un composant, des solutions de secours soient disponibles. Une redondance élevée est essentielle à la conception de plusieurs systèmes de la navette spatiale .

En tant que branche de la philosophie, la logique s'attache à distinguer les bons arguments des mauvais. L'un de ses principaux enjeux concerne la structure des arguments. Un argument se compose d'une ou plusieurs prémisses à partir desquelles une conclusion est inférée . Les étapes de cette inférence peuvent être formalisées et leur structure analysée. Il existe deux types fondamentaux d'inférence : la déduction et l'induction . Dans une déduction valide , la conclusion découle nécessairement des prémisses, qu'elles soient vraies ou non. Une déduction invalide comporte une erreur d'analyse. Un argument inductif affirme que si les prémisses sont vraies, la conclusion est probable.