Оценка ближней перспективы изменения функциональных параметров технических систем
Привень А.И., Кынин А.Т.
В предыдущих публикациях (см. [1, 2], где приведены ссылки на предшествующие работы) рассмотрен ряд примеров, демонстрирующих разную роль параметров и разные перспективы их изменения в процессе развития технических систем. Здесь мы предлагаем простую процедуру атрибуции конкретных параметров системы к тому или иному виду, исходя из трех характеристик: вариации значений, корреляции с ценой и гистограммы распределения для лидеров рынка.
Мы провели анализ основных параметров, указанных в общедоступных спецификациях, для ряда технических систем, относящихся к потребительской электронике: персональных компьютеров (отдельно десктопов, лаптопов и нетбуков), средств коммуникации (отдельно сотовых телефонов, смартфонов и планшетов), фотоаппаратуры (отдельно компактных, зеркальных и беззеркальных камер), а также их подсистем, представленных на рынке в качестве самостоятельных продуктов (как для конечного потребителя, так и для бизнеса): процессоров (отдельно для смартфонов, планшетов, нетбуков, лаптопов и десктопов), мониторов для десктопов, объективов для зеркальных камер, лазерных принтеров. Представленный список систем никоим образом не претендует на полноту охвата всей техники, но, на наш взгляд, дает достаточно информации для некоторых обобщений.
Списки продуктов – лидеров продаж в соответствующих категориях брались, как правило, с сайта www.amazon.com как наиболее крупного из всемирных интернет-магазинов.Параметры соответствующих продуктов брались с сайтов производителей, а также из других общедоступных источников ([3] и др.). В тех случаях, когда данные, приводимые в разных источниках, противоречили друг другу (например, приводились разные значения тактовой частоты процессоров или срока службы батареи), мы брали значения, как правило, либо с сайта производителя, либо из того источника, в котором в общей сложности приведено большее число данных, считая такой источник более надежным.
Подробное описание полученных результатов результатов выходит за рамки данной статьи. Ниже описаны лишь основные выводы из проведенного исследования в части атрибуции параметров к разным категориям.
Мы выделяем в качестве типовых пять категорий параметров, указанных в таблице. Предполагается, что увеличение значений каждого функционального параметра при прочих равных означает улучшение системы; в противном случае в качестве параметров берутся обратные величины.
Вид параметра |
Текущая ситуация для продуктов – лидеров продаж |
Прогноз изменения на ближайшую перспективу |
|||
вариация значений |
гистограмма распределения |
корреляция с ценой |
типичные значения |
разброс значений относительно среднего |
|
Оптимальный |
отсутствует или несущественная (у большинства лидеров продаж значения близкие или одинаковые) |
один резкий пик, иногда «сдвоенный» (два близких значения) |
амбивалентная: как повышение, так и понижение относительно оптимума снижает цену (формально такая корреляция проявляется как «слабая» или «отсутствующая») |
останутся прежними или чуть улучшатся |
уменьшится, либо выделится новая ниша с существенно иными значениями параметра |
Развивающий |
существенная |
любая, кроме «оптимальной» |
существенная положительная |
будут улучшаться |
сохранится примерно на прежнем уровне |
Сегментирующий |
существенная |
многогорбая или столбчатая |
слабая или отсутствует |
останутся прежними |
может увеличиться |
Избыточный |
заметная |
любая, кроме «оптимальной» |
существенная отрицательная |
будут ухудшаться ради улучшения более важных параметров |
уменьшится |
Нейтральный |
заметная |
одногорбая или «размазанная» |
слабая или отсутствует |
существенныеизменения маловероятны |
останется на прежнем уровне |
Мы не претендуем на новизну каждой из описываемых разновидностей параметров и особенностей прогноза их изменения, равно как и на полноту списка, а только предлагаем простую процедуру, позволяющую без участия либо с минимальным участием эксперта определить, к какой из категорий относится конкретный параметр в конкретной системе либо ее сегменте. Сегментация может производиться с разной степенью детальности в зависимости от решаемой задачи. Например, сегмент системы «компьютер» может быть определен как «персональный компьютер», «портативный персональный компьютер», «ноутбук», «ультрабук», «ультрабук для профессиональной работы с документами», «игровой лаптоп» и т.д.
Процедура ясна из таблицы и состоит трех этапов, традиционных для решения задач такого рода:
- Сбор информации;
- Анализ информации;
- Прогноз.
Сбор информации подразумевает, что для рассматриваемой системы или ее сегмента мы собираем информацию о продуктах – лидерах рынка и их параметрах. Если такая информация не является общедоступной, ее может предоставить эксперт.
На этапе анализа информации для каждого из рассматриваемых параметров:
- Определяем, является ли разброс его значений у продуктов – лидеров продаж существенным. В ряде случаев это ясно из сравнения с ближайшими аналогами (см. примеры ниже), в других случаях решение может принять эксперт.
- Строим гистограмму распределения значений параметра для продуктов – лидеров продаж (при числе таких продуктов от 30 и более). В случае невозможности построить гистограмму по причине недостатка данных, мы не сможем различить нейтральные и сегментирующие параметры, что будет продемонстрировано в одном из нижеследующих примеров.
- Определяем степень тесноты корреляции. Существенные корреляции обычно видны из графиков соответствующих зависимостей. При затруднениях в определении существенности корреляции, можно вычислить коэффициент ранговой корреляции и проверить его на статистическую значимость с помощью стандартной статистической процедуры. Существенные корреляции соответствуют уровню значимости 0.01 и ниже, слабые – между 0.01 и 0.05, отсутствующие – выше 0.05.
На этапе прогноза сопоставляем полученные результаты с таблицей и делаем вывод о характере изменения параметра системы в ближайшей перспективе.
Один и тот же параметр может иногда играть разную роль и относиться к разным категориям в разных сегментах системы (например, ценовых) и, в особенности, в системах со сходной функцией, но разного назначения. Попытка провести анализ в слишком широкой системе будет, скорее всего, безуспешной – в этом случае надо сузить анализируемую систему. Характерный признак выбора слишком широкой системы – наличие особых точек (минимумов, максимумов, изломов, переходов на плато) на графике «параметр – цена» при гистограмме с несколькими горбами.
Ниже представлены примеры для систем, которые выполняют в целом функции компьютера, но различаются по предназначению – от сотового телефона до десктопа.
Пример 1. Время работы батареи
Здесь мы не рассматриваем сотовые телефоны (ввиду специфики параметра «время работы батареи») и десктопы (ввиду отсутствия объекта – «часовая» батарейка на материнской плате не в счет). Текущая ситуация представлена на рис. 1 и 2.
Рис. 1. Гистограмма распределения срока автономной работы батареи для мобильных компьютеров разных типов
Здесь и на следующих рисунках показаны данные о лидерах продаж, взятые с сайта amazon.com по состоянию на 29 октября 2012 г.
Рис. 2. Корреляция срока автономной работы батареи с ценой мобильных компьютеров разных типов
В скобках – коэффициенты корреляции. Уровню значимости 0.01 соответствуют коэффициенты корреляции более 0.6 по абсолютной величине.
Как видим:
- Планшеты – параметр является «слабо-развивающим», близким к оптимальному: его значение для большинства моделей постоянное (10 часов), корреляция с ценой на грани критического уровня значимости, при этом вариации параметра относительно указанного значения в обе стороны только удешевляют продукт;
- Нетбуки – параметр является сегментирующим: есть два четких пика – 4 и 7 часов, корреляция с ценой отсутствует. При этом есть признаки того, что значение 7 часов является оптимальным: как уменьшение, так и увеличение параметра относительно этого уровня статистически сопровождается удешевлением устройств;
- Лаптопы – параметр является нейтральным: его значения варьируются, но пиков на гистограмме нет (маленький пик на 9 часах в сочетании с «провалом» на 8 отражает скорее рекламный аспект, нежели технический), корреляция с ценой слабая.
Таким образом, можно предположить, что:
- Для планшетов типичные значения этого параметра в ближней перспективе существенно меняться не будут, оставаясь близким к 10 часам. Вариация будет уменьшаться;
- Для нетбуков параметр будет приближаться с обеих сторон к 7 часам. Вариация, соответственно, будет также уменьшаться;
- Для лаптопов рост возможен, если при этом не будут ухудшаться другие характеристики. Вариация сохранится на прежнем уровне.
Пример 2. Плотность пикселей
Плотностью пикселей называют число пикселей на единицу линейного размера дисплея. Общепринятой единицей плотности пикселей является пиксел на дюйм (pixel/inch, или pixel perinch, или ppi).
Оценить плотность пикселей dpix можно из простого соотношения, следующего из теоремы Пифагора:
где W и H – соответственно разрешение (в пикселях) по ширине и высоте, D – диагональ дисплея. Существуют более сложные формулы, учитывающие различие плотности пикселей в разных направлениях, но нам для наших целей вполне достаточно и этой простейшей.
Нам предстоит найти ответ на вопрос: стоит или не стоит повышать плотность пикселей в устройствах разного назначения? Мы не будем рассматривать содержательных причин, по которым это следует или не следует делать, исходя из объективных особенностей зрительного восприятия. Как мы видели [1], не всегда такое объективное рассмотрение корректно отражает покупательские предпочтения. Попробуем ответить на этот вопрос, исходя из данных о параметрах изделий – лидеров продаж, после чего попытаемся ответить на вопрос, активно дискутируемый в настоящее время в отношении одной из новейших разработок компании Apple.
Плотность пикселей является параметром, отражающим суть конфликта между размером экрана и его разрешением: чем больше экран, тем проще сделать на нем большее разрешение, но при этом растут вес и стоимость. Однако, начиная с некоторого значения, дальнейшее увеличение оптического разрешения монитора становится ненужным, что в итоге выражается в прекращении роста этого параметра на мониторах больших размеров (рис. 3). Реально рост разрешения прекращается у лидеров продаж на отметке в 1-2 мегапикселя. Соответственно, конфликт имеет место только в мобильных системах малого размера, в которых такое разрешение технически трудно получить.
Рис. 3. Разрешение мониторов разных типов в зависимости от их размера
В связи с этим роль такого параметра как плотность пикселей, для разных систем разная, что соответствует разным видам распределений (рис. 4) и разным корреляциям с ценой устройств (рис. 5):
- Для обычных сотовых телефонов –параметр может быть нейтральным либо сегментирующим (для их различения нужно больше данных); корреляция с ценой отсутствует;
- Для смартфонов –развивающий параметр: вариация значительная, корреляция с ценой существенная положительная; при этом наличие нескольких пиков на гистограмме свидетельствует о внутренней неоднородности системы;
- Для планшетов –сегментирующий параметр: на гистограмме видны две группы значений (до 100 и выше 100 ppi), корреляция с ценой положительная, но недостаточно сильная, чтобы говорить об этом параметре как о развивающем;
- Для нетбуков –оптимальный параметр: значения для всех лидеров рынка близки («сдвоенный» пик со значениями 118 и 135 ppi для мониторов соответственно 11.6 и 10.1"), корреляции с ценой нет;
- Для лаптопов –нейтральный либо «слабо-развивающий» параметр: вариация есть, распределение одногорбое, корреляция с ценой положительная, но не слишком тесная (уровень значимости близок к граничному значению);
- Для десктопов –оптимальный параметр: вариация незначительная (почти все лидеры рынка имеют значения в диапазоне 90-110 ppi), гистограмма с одним резким пиком, корреляции с ценой нет.
Рис. 4. Гистограмма распределения плотности пикселей на мониторах устройств разных типов
Рис. 5. Корреляция плотности пикселей с ценой устройств разных типов
В скобках – коэффициенты корреляции. Уровню значимости 0.01 соответствуют коэффициенты корреляции более 0.55-0.6 по абсолютной величине.
Таким образом, можно предположить, что в ближней перспективе:
- для обычных сотовых телефонов значения параметра останутся в нынешнем диапазоне – улучшения возможны только при сохранении более значимых параметров (каких именно, мы здесь не рассматриваем); разброс, скорее всего, сохранится;
- для смартфонов значения параметра в целом будут расти, но из-за неоднородности системы рост может происходить неравномерно;
- для нетбуков значения останутся прежними, разброс будет уменьшаться (т.е. всё большее число моделей – лидеров рынка будут иметь мониторы с одинаковой плотностью пикселей; по существу это означает унификацию их размеров);
- для лаптопов рост возможен без ухудшения более важных параметров; разброс значений останется на прежнем уровне;
- для десктопов текущие значения (порядка 100 пикселей на дюйм)существенно меняться не будут.
Из последнего вывода, в частности, следует ответ на вопрос о судьбе активно обсуждаемой сейчас (см. напр. [4, 5]) готовящейся новации компании Apple–27-дюймового монитора Retina для десктопов iMac с фантастически высоким разрешением 5120х2880 точек (что соответствует расчетной плотности пикселей 218 ppi). Сторонники этой новации ссылаются на предыдущий успешный опыт подобных новаций в лаптопах MacBookPro (220 ppi) и особенно в смартфонах iPhone (330 ppi). Однако в обоих этих случаях корреляции плотности пикселей с ценой устройств положительны, в то время как для мониторов десктопов этот коэффициент нулевой. С учетом этого обстоятельства, в ближайшей перспективе данная новация, удваивающая значение оптимального (а не развивающего!) параметра,едва ли встретит поддержку со стороны массового покупателя.
Для наглядности на рис. 6 мы показали соотношение между размером диагонали монитора и плотностью пикселей для устройств разных видов. Как видим, для десктопов рассматриваемая комбинация (27 дюймов и 218 ppi) лежит далеко в стороне от общего тренда, образуемого продуктами – лидерами продаж; при этом для смартфонов предложенный компанией Apple вариант лежит в русле общего тренда, а для лаптопов – лишь немного в стороне. «Взорвать» рынок рекордный монитор (если он вообще будет выпущен) сможет едва ли – в лучшем случае он поможет компании «засветиться» на выставках.
Рис. 6. Соотношение между диагональю монитора и плотностью пикселей для устройств разных видов
Пример 3. Задачи для самостоятельной работы
Примеры, приведенные выше, могут кому-то показаться банальными, а прогнозы (за исключением, быть может, последнего) самоочевидными. Собственно говоря, по этой причине мы их и выбрали в качестве демонстрационных.
Тем читателям, которые полагают, что предложенная процедура в состоянии давать ответы только на банальные вопросы, а также всем заинтересовавшимся нашим подходом предлагаем в качестве «разминки для ума» ответить на нижеследующие, столь же несложные вопросы, также касающиеся потребительской электроники и фототехники. Приветствуются любые подходы, в том числе экспертные оценки и интуитивные соображения – тем интереснее будет сравнить выводы с нашими.
1. Производительность процессоров
«В общем и целом понятно», что производительность процессоров во всех сегментах потребительской электроники будет и далее расти. Однако в этот термин разные люди вкладывают несколько разный смысл, и к тому же реальная производительность процессора, в каких бы физических единицах ее ни выражать, в определенной мере зависит от решаемой задачи. Производительность процессора зависит, в частности, от следующих функциональных параметров:
- тактовая частота;
- число ядер;
- объем кэш-памяти.
Есть и другие параметры, также влияющие на производительность: число элементов электрической схемы, максимальная потребляемая мощность (допустимая по температурному режиму работы процессора), поддерживаемое число независимых потоков данных (ядра могут быть многопоточными) и т.д. Мы их рассматривать здесь не будем. Предлагаем читателю ответить на следующие вопросы:
- Как будет изменяться в ближней перспективе (2-3 года) число ядер в наиболее популярных процессорах для десктопов, лаптопов, планшетов и смартфонов? Будет ли расти доля смартфонов и планшетов с четырехъядерными процессорами и, соответственно, стоит ли сейчас вкладывать значительные средства в их разработку и широкое внедрение?
- Кэш-память процессора – это один из наиболее дорогих его компонентов. Но эта память позволяет повысить производительность процессора без увеличения энергозатрат, что приводит, в частности, к снижению требований к параметрам батареи (цена, вес, запас энергии).Будет ли увеличиваться объем кэш-памяти процессора в нетбуках и смартфонах нижнего ценового диапазона (до 500 долларов), где требования к цене устройства наиболее критичны, но и вышеуказанные функциональные параметры тоже очень важны?
- В настоящее время все большее распространение, особенно в лаптопах, получают «разгоняемые» процессоры, позволяющие регулировать тактовую частоту и, соответственно, потребляемую мощность в зависимости от решаемой задачи. У ряда популярных на сегодня процессоров для лаптопов отношение максимальной тактовой частоты к минимальной составляет 1.4-1.6 раза. Будет ли это отношение в ближайшей перспективе расти?
2. Ультратонкие устройства
У всех видов рассматриваемых устройств есть по крайней мере один размер, который при прочих равных желательно было бы уменьшить, - это толщина. Однако уменьшение толщины обычно сопровождается либо потерей функционала (например, в камеру сантиметровой толщины трудно встроить большую матрицу и объектив с большим зумом, а в аналогичного размера ноутбук трудно вставить DVD), либо ростом цены устройства. В связи с этим, во всех категориях продуктов (не только в электронике) имеет место сегментация на «ультратонкие» модели (ультрабуки, ультракомпакты и т.д.) и модели с повышенным функционалом. Предлагаем читателю ответить на следующие вопросы:
- На сегодня толщина наиболее популярных ультрабуков и ультратонких смартфонов составляет соответственно 0.6-0.9 и 0.33-0.45 дюйма. Будет ли в ближайшее время этот их параметр и далее снижаться?Другими словами, стоит ли вкладываться в разработки по дальнейшему утоньшению этих и без того нетолстых устройств, или же это будет пустой тратой денег?
- Если толщина будет уменьшаться, то у чего именно ее уменьшение будет более существенным (в процентном отношении) – у ультрабуков или смартфонов?
Ответы на поставленные выше вопросы мы планируем дать в отдельной публикации, а пока что будем рады выслушать читательские версии.
Выводы
Анализ распределения значений параметров технических систем для продуктов – лидеров продаж и корреляции этих значений со стоимостным параметром системы позволяет сделать обоснованные предположения об изменении значений этих параметров в ближайшей перспективе. При этом не нужно строить никаких предварительных гипотез о существе проблем, решаемых разработчиками системы, а достаточно только изучить объективные данные о продуктах – лидерах рынка. Мы рассчитываем, что предложенная процедура может быть востребована прежде всего для экспресс-прогнозов, требующих быстрой качественной оценки ближайших перспектив изменений различных параметров системы.
Литература
1. Привень А.И. О количественных критериях идеальности технических систем. Часть 4. Смена тренда, или Сколько мегапикселей нужно цифровой камере для полного покупательского счастья? http://www.metodolog.ru/node/1524
2. Привень А.И. Конец «гонки мегагерцев», или Почему провалилась «Виста»?http://www.metodolog.ru/node/1535
3. Информационные сайты о параметрах изделий потребительской электроники: www.cnet.com, http://www.gsmarena.com, http://www.samsung.com, http://pdadb.net, http://www.phonearena.com, http://www.phonescoop.com, http://technodaily.ru/?p=6412, http://www.tigerdirect.com, http://www.everymac.com, http://www.nextag.com, http://www.abt.com, http://www.walmart.com, http://www.ebay.co.uk, http://www.newtabletprice.com, http://www.newegg.comи др.
4. Predicting the next Mac desktops. http://www.marco.org/2012/06/22/predicting-mac-desktops (доступ 10 ноября 2012 г.)
5. Кнопке Д. Новый iMac с дисплеем Retina появится уже скоро?http://www.hardwareluxx.ru/index.php/news/hardware/komplettsysteme/22515-soon-will-the-next-imac-with-a-retina-display.html(доступ 10 ноября 2012 г.)