Олимпиада "Наноэлектроника"
Неофициальный сайт

Реферат

    Цель исследования - анализ зависимости вычислительной мощности от года выпуска продукта (планшеты различных марок, работающие на ОС Android), а также формулирования такого понятия, как интеллектуальная мощность на основе изученной информации и полученных данных.

В соответствии с логикой и содержанием этапов работы, в ходе исследования был реализован следующий комплекс задач:

        1. Собрана информация о рейтинге производительности планшетов по версии Antutu, а также выполнен корреляционный и регрессионный анализ на основе полученных данных.

        2. Сформирована система прогноза вычислительной мощности до 2023 г. без учета возможных изменений в экономическом климате.

        3. Разработан возможный сценарий изменений вычислительной мощности с учетом внешних экономических факторов.

Область знания – микроэлектроника, экономика.

Введение

    Сейчас рынок планшетов на ОС Android довольно обширен, хотя еще каких-то шесть лет назад, ситуация на нём была довольно неопределенной и было видно, что даже производители не знают, чего хотят, не говоря уже о покупателях, которым каждое подобное устройство было в диковинку. Но со временем задачи были поняты и требования сформулированы. Производители и покупатели убедились, что им нужно – это легкость, долгое время работы устройства в режиме ожидания, а также функциональность, которая заключалась в возможности подключения к интернету, создании снимков, воспроизведении видео и чтении текстов, а все это должна была определять вычислительная мощность ­– и тут началась настоящая гонка в производстве планшетных компьютеров.

    Только лишь в 2010 году планшетные компьютеры получили широкое распространение и уже множество компаний их выпускало. Естественно, тогда – начале первых продаж, доверие вызывали проверенные компании, зарекомендовавшие себя в производстве различной электронной техники, в том числе и портативной типа мобильных и городских телефонов, mp3- плееров, наушников и т.д. Среди таких компаний оказалась Samsung. Именно она одна из первых взялась за разработку планшетов на ОС Android, выпустив планшет под названием “Galaxy Tab”, уже сразу было видно, что он был нацелен именно на рядового потребителя. Со временем появилось множество компаний, ориентированных на покупателей, которым было нужно все больше и больше и это толкало прогрессу о котором мы будем говорить далее в нашем исследовании.

Вычислительная мощность

    Исследовании мощности планшетных компьютеров проводилось по данным, полученным компанией, занимающейся оценкой электронных девайсов, в частности телефонов и планшетов. Из-за невозможности узнать такой параметр, как количество приборов на кристалле транзистора в процессоре или же собственное исследование нескольких устройств что позволило бы сказать нам о вычислительной мощности, для проведения анализа решено было взять именно оценку китайской компании Antutu, специализирующейся на рейтинге общей производительность устройств [2].

   Оценка общей эффективности/производительности складывается из оценки работы по шести направлениям:

1. Процессор

2. Память

3. 2D-графика

4. 3D-графика

5. Скорость чтения карт SD

6. Скорость записи на карты SD

Таблица 1. Рейтинг планшетов по версии Antutu.

    По данным рейтинга в электронном калькуляторе был проведен корреляционно-регрессионный анализ для установления связи между датой выпуска моделей и их вычислительной мощностью, а также построен график в среде MS Excel (рис.1) [1]. Коэффициент корреляции R=0.980, является положительным, что дает нам право считать, что одна переменная (мощность) сильно зависит от второй (год) Связь между исследуемыми величинами – прямая. Сила связи – высокая. Средняя ошибка аппроксимации составляет 29,3%. На основе полученных данных можно мы предположили, что после 2015 г.  вычислительная мощность будет расти с такими же темпами, как и ранее, т.е., если принимать во внимание прогноз Давида Хауса, который опроверг закон Мура и спрогнозировал удвоение производительности процессоров каждые 18 месяцев, что связано с удвоением элементов на кристалле процессора, можно сказать, что в нашем исследовании прогноз Давида Хауса подтверждается и для вычислительной мощности планшетных компьютеров (прогноз 1 на рис.1). Но, беря во внимание существующие проблемы в мире: войны, экономический кризис, следовательно, иные потребности потребителя, который нацелен на покупку более дешевого устройства, мы считаем, что производство медленно переходит на другой режим, т.е. тот, который будет удовлетворять сегодняшнему покупателю, поэтому картина вычислительной мощности несколько изменится (прогноз 2 на рис.1). Мы считаем, что для сегодняшнего понятия “планшет”, к которому все уже привыкли и привыкли к его функциям, появится некий потолок к 2020-2021 г., возможно, что с внедрением новых технологий связанных с графеном, нанотрубками и новейшими полупроводниковыми материалами, в эти года или позже появится какое-нибудь новое устройство, способное превзойти по мощности существующие планшеты, а также одновременно быть общедоступным, но вряд ли такое устройство будет привычным для нас планшетным компьютером, возможно, это будет портативный гаджет вроде часов, позволяющий проецировать в пространство изображения, причем имеющий мощность обыденного настольного ПК.

    Конечно, так как ошибка аппроксимации составляет 29,3%, то нельзя говорить, что наша модель идеальна и поэтому прогноз может считаться ошибочным, а также потому, существует еще множество факторов, которые могут повлиять на снижения вычислительной мощности в устройствах, такие как природные катаклизмы, войны, экономические кризисы и т.п.

Рис.1 График для производительности планшетных ПК.

Интеллектуальная мощность

    Итак, интеллектуальная мощность не является каким-то однозначным определением, по крайней мере вплоть до того, пока не появятся машины с искусственным интеллектом в свободном доступе. Мы считаем, что к данному определению можно отнести конвейер процессоров, т.е. такой способ организации вычислений, который позволяет улучшить производительность процессов, ведь тут можно провести некоторую параллель с человеческим разумом [3]. Например, известно, что если усваивать информацию в определенной последовательность, как говорят: “раскладывать по полкам”, то ее можно будет извлечь в нужный момент быстрее и качественнее, а это и есть залог успеха на экзамене в университете или в любой другой ситуации. Так и здесь – распределив правильно информацию в процессоре, а также улучшив ее выполнение путем разбиения процессов на этапы. Можно получить поистине высокие мощности. К сожалению, по неизвестным нам причинам, мы не нашли информацию по математическому устройству архитектуры процессоров, использующихся в планшетных компьютерах.

Приложение

    Расчет корреляционно-регрессионного анализа проводился при помощи онлайн-калькулятора [1].

Рис.2 Корреляционно-регрессионный расчет.

Заключение

    Мир планшетных компьютеров поистине захватил мир и сейчас можно увидеть данные устройства почти у каждого человека, причем самых различных марок. Прогресс не стоит на месте, а в области электронных гаджетов он движется с огромной скоростью, но у всего есть “потолок”, как он есть у самолетов, которые не могут летать выше определенной высоты, как у человека, который не может прожить без сна, так есть и у планшетов, век которых может совсем скоро закончится и к ним на смену придут более “приспособленные” и мощные устройства.

Список источников

1. http://medstatistic.ru/calculators/calccorrelation.html  

2. http://www.antutu.com/en/index.shtml

3. https://ru.wikipedia.org/wiki/%C2%FB%F7%E8%F1%EB%E8%F2%E5%EB%FC%ED%FB%E9_%EA%EE%ED%E2%E5%E9%E5%F0