「算能」 計算驅動的第四次科技革命_比特幣

一、上帝視角看比特幣的啟示和推動作用

比特幣從誕生至今逾十個年頭，在完全自由的市場競爭中，它無疑是到目前為止最成功的案例，我們不討論比特幣的價格，而是從更本質的角度去研究比特幣帶給我們的啟示和它的推動意義。1.用貨幣標準評價BTC——技術降低成本的全球化案例

比特幣的快速發展，和它用技術手段解決了至關重要的核心問題息息相關。發行規則，BTC用代碼鎖定了總量2100萬個不可增發的事實。相比于很多弱主權國家法幣超發通貨膨脹的局面，BTC用技術支撐了不可增發的共識。可互換性，相比于傳統貨幣，BTC的可互換性無疑是更勝一籌，不需要第三方的許可，掌握私鑰就掌握真正的所有權，不受任何第三方的影響。信任成本，比特幣用技術保證了交易的安全性和可驗證性，大大降低了互不相識的交易雙方的信任成本。流通成本，作為一種數字資產，比特幣比任何實體貨幣都有更高的流動速率和更低的流通成本，這也形成了一種正反饋機制，讓更多的轉賬愿意選擇比特幣作為途徑。2.用計算產業思路分析BTC挖礦——引領芯片計算產業

我們都知道比特幣的獲得和記賬主要是通過“挖礦”行為來實現的，挖礦更加像是一個傳統實業，需要大量的硬件投入和建設成本以及較長周期的資金回報期望。從芯片的維度，挖礦離不開礦機，我們回看比特幣礦機發展史，從最早的個人電腦CPU時代，到后來的GPU和FPGA時代，再到ASIC時代，挖礦芯片在功耗比上快速迭代，整體算力也呈指數級上漲的趨勢。從芯片發展的角度，比特幣礦機推動了ASIC芯片的大規模應用和制程的快速遞進，未來相信比特幣礦機很有可能比手機廠商更早大規模采用更領先的納米制程。緊跟著比特幣礦機芯片的步伐，我們看到AI的快速發展，人工智能芯片也開始向ASIC轉變，開始采用28nm甚至是16nm做小規模的應用。相信隨著AI和邊緣化計算需求的快速發展，我們也會看到AI芯片的大規模生產、應用和發展。從單機功耗的維度，這些年我們看到礦機從單體幾百瓦到16nm時代1.5kw左右再到最新一代的2-3kw，單機功耗越來越大。到了目前2-3kw的階段，我們會看到很多硬件技術瓶頸：比如生產單個2-3kw大電源的穩定性和良品率已經出現問題；2-3kw單機功耗對配電/線纜都提出了新級別的要求；散熱問題更加嚴峻，原來的風冷已經不能滿足現在更高熱流密度的散熱需求，有的廠商甚至需要兩組暴力風扇來保證散熱效果；能源成本更加凸顯，無論是計算所消耗的能源，還是散熱所消耗的能源，都達到了一個新的量級，單體能耗和產業總能耗都進入到下一個快速增長的階段。這些變化都是由算力的需求驅動的，都是自由并且快速發展到了今天的局面。跳開比特幣礦機，我們會發現即將到來的5G時代，5g基站也在往這個方向發展并且面臨同樣的問題，4g基站的服務器單機功耗跟16nm時代的礦機很接近，而現在5g基站的單機功耗達到3-4kw，而且相比于4g需要3-4倍的5g基站數量才能達到很好的信號覆蓋效果，這就意味著電信運營商面臨這巨大的能耗成本問題；同時5g基站單機功耗這么大對配電提出了挑戰，很多場景并不具備相應的配電標準，更改配電設施意味著更高的成本投入，所以我們看到華為推出的5g基站自帶一塊蓄電池，就是為了解決配電問題；同樣大功耗也會面臨嚴峻的散熱問題，尤其是在戶外條件下一年四季環境溫差可能達到60攝氏度以上。從數據中心的維度，比特幣礦場雖然目前相比于傳統IDC機房顯得十分粗放，這主要是受成本和政策的約束，但是比特幣礦場的總負荷已經接近1000萬千瓦，這個規模的增長速度超越了傳統IDC數據中心的增長速度而且還會快速增長。同樣，隨著人工智能、5G、物聯網的快速發展，也會帶來指數級的計算需求和相應數據中心用電負荷的增長。與此同時，比特幣挖礦作為一個對電費高度敏感的行業，市場的自由之手讓礦工和礦場主去主動發掘國內乃至全球的優質廉價電力資源，相應為閑置的電力的所有者也帶來了額外收益。未來大量的數據會產生邊緣計算和分布式計算的需求時，能耗成本也會成為他們共同面臨的問題。綜上所述，我們發現比特幣挖礦與傳統數據中心和未來AI與邊緣計算的發展趨勢有諸多相似之處，這不是巧合，因為這些都可以歸類為高性能芯片計算產業，并隨著計算需求的快速增長而快速迭代。3.用能源角度看待POW機制——以能源為本位的流動性溢價

Web3操作協議dappOS完成種子輪融資，IDG Capital和紅杉中國領投:7月21日消息，Web3操作協議dappOS宣布以5000萬美元估值完成種子輪融資，IDG Capital和紅杉中國（Sequoia China）領投，OKX Ventures、HashKey Capital、KuCoin Ventures、TronDao、Gate Labs、Taihill Ventures、Symbolic Capital、Foresight Ventures、BlueRun Ventures、Mirana Ventures、Leland Ventures等參投。dappOS于2022年11月份入選Binance Labs第五季孵化計劃，并在今年6月份獲得來自Binance Labs的Pre-Seed輪融資。[2023/7/21 15:50:27]

POW作為比特幣的共識機制，對比特幣起到了至關重要的作用。上文分析了比特幣挖礦也是計算產業中的一類，我們再延伸一步思考挖礦的本質。礦工都知道挖礦主要有兩塊成本，一塊是礦機成本也可視為芯片成本，另一塊就是電費，電費作為持續性的成本投入往往占據了大頭。但如果我們換一種思路去看待電費成本，成本就是本質，那么挖礦的本質就是以電力為本位的生產活動，礦工的角色就像是以電力為原材料生產比特幣這個產品的全球性分布式的工作群體。把比特幣當做一種商品，那么它的成本就至關重要，我們都知道商人一定會有動機去尋找和使用更低的生產成本，于是礦工會去主動找廉價的電力。再進一步，如果比特幣這種商品是以電力為主要成本生產出來的，那么比特幣也可以視作是電力這種原材料的高附加值產物，這個時候對于電力或者相應能源的所有者而言，是選擇把電力等能源以廉價的原材料賣掉還是就地生產比特幣獲得更高附加值呢？此時我們可以把比特幣看作是電力的高附加值產物，結合比特幣本身高流通速率和低流通成本的特性，相當于為全球分散的煤炭、天然氣、電力等能源資源提供了全球流動性。在全球化的時代背景下，除了通過貿易渠道銷售以外，能源所有者又會多一種收益選擇。二、高性能計算是第四次科技革命的核心驅動力

1.計算是物理世界與虛擬世界的橋梁

我們從物理學的角度分析能量在計算活動中的流動路徑：100%的電能通過芯片，轉化成99%以上的熱能，同時完成了計算的任務。計算，無論是處理數據信息還是完成計算，都是將虛擬世界的生產資料變得有序，因此可以視為一個以電能為輸入，熱能為輸出的熵減活動。只要是計算，就一定會消耗對應的能量，通過計算，物理世界的能量等生產資料與虛擬世界的數據信息等生產資料實現了真正的關聯，甚至我們可以宏觀的認為，每一次計算的結果，都是物理世界的能量在虛擬世界的映射。2.芯片是高性能計算的發動機

數據：鏈上標記為“Coinbase10”的地址近半小時前收到約3.6萬枚ETH:4月23日消息，Etherscan數據顯示，近半小時前，“0x2b58”開頭地址和“0xbfe1”開頭地址分別將18044枚ETH和18156枚ETH轉入鏈上標記為“Coinbase10”的地址，共計約合6730萬美元。兩筆交易或系Coinbase錢包整理，官方暫無說明。[2023/4/23 14:21:27]

從第三次科技革命到今天，生產資料的積累維度已經從之前的物理世界延伸到了虛擬世界，數據、信息等數字生產資料開始大量積累，接下來5G、物聯網、AI和區塊鏈的發展，會帶來虛擬世界的生產資料指數級增長，對應如此巨大的生產資料，需要非常強大的計算能力完成處理任務，相應也需要同等量級的能源作為輸入，高性能計算芯片就是核心角色。隨著計算任務的指數級增長，芯片從性能和數量兩個維度上快速迭代進化，單個芯片的性能越來越強大，功耗越來越低，芯片總量越來越大總功耗越來越高。可以預見的是，未來大量的計算需求，會帶來芯片產業的爆發式增長，也會帶動為計算提供能源服務的相關產業爆發式增長。把芯片比作發動機，電力就像燃料，有多少燃料就能跑多遠的路，給多少的電就能完成相應數量的計算任務，這與現實當中我們對計算產業的認知是一致的。3.高性能計算都是以能源為本位的POW

拋開比特幣挖礦，以全局視角看待高性能計算產業，這是一個以電力為生產資料和主要生產成本的行業，因此這也是一個以能源為本位的行業。在這里我們再看Proofofwork機制，這里的work在比特幣挖礦機制中被定義為“工作量”，然而work本身就是物理學做功的概念，因此我們完全可以把計算定義為電力做功的一類行為活動，所以從這個角度上看所有的高性能計算都可以認為是proofofwork機制。4.能源是歷次科技革命的源動力

回顧歷次科技革命，第一次工業革命的蒸汽，第二次工業革命的電力，第三次科技革命的原子能和信息技術，都是在能源變革后取得了生產力的快速進步。第四次科技革命會有天量的數字生產資料需要高性能計算處理，也許這就是第四次科技革命的核心，即以能源為本位的高性能計算帶來數字資產生產資料的大規模價值化。這樣看來，能源依舊是第四次科技革命的源動力，這與客觀規律保持一致。如果把每一次科技革命視作一個周期，那么在周期內的生產活動更多的是需求決定供給，即能源和生產力已經實現了突破，由市場需求來決定到底需要多少生產力的供給，并且不斷的優化生產力的成本；而在周期變革的階段，由于生產力的快速突破和能源量級的快速提升，大大地解放了原有的生產力束縛降低了生產成本，所以這一階段是供給決定需求，例如過去處理一定規模的數據需要幾臺超級計算機耗費大量的電處理1個月甚至幾年，而未來處理同等量級的數據只需要一塊芯片耗費極少的電力用不到1秒的時間就可以完成。三、能源、金融、科技的大融合

APT短時突破20美元，24小時漲幅18.76%:金色財經報道，行情數據顯示，APT（Aptos）短時突破 20 美元，現報價 18.81 美元，24 小時漲幅 18.76%。[2023/1/27 11:31:24]

1.能源與計算

正如前面所講到的，無論是比特幣挖礦，還是高性能計算，都通過芯片將能源與計算兩個產業融合在一體，計算產業可以視為以能源為主要生產資料和生產成本的生產制造業。我們再單獨分析能源產業，目前全球電力消耗中，有8%-10%是用于計算的，未來隨著計算產業的快速發展，由于電力是目前計算產業的唯一直接能量來源，所以這個占比會快速上升。有相關研究預測未來5年，用于計算的耗電量占全球總耗電量的15-20%，我們認為這是一個相對保守的預測。我們從電力消費端分析，用于生產制造、生活用途的需求市場是跟人口和國家發展息息相關的產業，在未來并不會出現指數級的增長態勢，而計算需求市場因為5G、AI等技術的普及會產生指數級的增長態勢，因此計算市場的耗電量占比會快速的提高。上一輪互聯網和移動互聯的普及，大量的存儲計算需求推升了計算產業的整體耗電量上升，這一輪新技術的快速普及，無論是數據和計算任務的體量還是產生速度都要比上一輪快很多，因此未來這一輪計算市場耗電量的增長應該也比以往快很多。如果我們看的更遠，那么未來虛擬世界作為現實世界映射的平行世界，其數字生產資料的總規模應該不小于現有物理世界，那么要用計算的方式處理這些生產資料所需要消耗的能源也應該是非常大的，所以我們不妨做一個大膽的假設：未來全球電力消耗占比中，計算產業將達到50%甚至更多。與此同時，計算市場用電需求的快速增長也會推動電力供給側的改變，如何滿足如此快速的電力增長需求，將是一個至關重要的問題。這里不管需要考慮電力規模的增長空間，還需要考慮電力成本，因為電力成本會直接影響到計算成本，并最終回歸到終端用戶的算力成本。另一方面，發電供給側的變化還會延伸到其他相關能源領域，核電、火電、水電等相應發電方式都會參與到這個快速增長的市場，上游的能源供給都會產生聯動效應，全球的能源消費市場格局將會產生新一輪的變化。如果我們做進一步的猜測，算力成本即能源成本會隨著技術的進步而不斷下降，但總體需求會快速上升，那么是否會到達一個臨界點，即能源流向其他用途的收益開始低于流向計算用途，那么這個時候更多的能源資源開始主動流向計算需求市場。這種情況在比特幣挖礦全球市場已經有所體現，相信未來會在更多高性能計算領域展現出來。2.金融與計算

彭博社：湯姆·布雷迪擁有FTX Trading超過110萬股股票:1月11日消息，據彭博社援引法庭文件顯示，5次NFL超級碗冠軍湯姆·布雷迪擁有FTX Trading超過110萬股股票，而其前妻超模吉賽爾·邦辰擁有超過68萬股股份。據悉，FTX的爆雷可能會給客戶和投資者造成數十億美元的損失。[2023/1/11 11:05:46]

現代金融與計算可謂息息相關，無論是全球交易市場還是各個金融組織獨立數據中心，每時每刻都在完成大量的計算任務。隨著全球化的進一步推動，我們相信金融產業對計算產業依賴度會越來越高：移動支付，交易市場，客戶數據，行情分析等需求的快速增長也會推動計算市場的快速增長。當我們以金融的視角看待能源時，又會發現更多的關聯性。如果給金融提煉一個關鍵詞，我覺得“流動性”當屬最恰當之一。能源作為一種資產，其價格可以視為由兩部分組成，一部分是使用價值，即作為燃料、動力等使用場景的使用屬性帶來的價值；另一部分是附屬價值，包括作為一種大宗商品在二級市場上受供需關系和流動性影響產生的價值。前面提到比特幣更像是能源的流動性溢價，其實也是使用價值與附屬價值的一種結合方式的體現。除了比特幣以外，整個計算產業其實也在將能源的使用價值與附屬價值結合得更加充分，發揮出能源更大的價值。所以，縱覽上述能源與計算、金融與計算的關系，我們可以總結一下：計算將能源與金融兩大產業緊密結合在一起，在未來的發展中，計算和金融的快速增長會帶動能源消耗的快速增長。3.科技與計算

回歸到計算本身，計算的主要載體是芯片。芯片產業是目前全球尖端科技產業的核心之一，幾乎所有智能設備和現代服務都離不開芯片，例如手機、電腦等智能終端會直接內置芯片，大數據中心、邊緣計算中心都通過大規模高密度的芯片來為終端用戶提供服務。圍繞芯片的周邊產業生態，基本上也集中了所有最先進的技術和企業，從晶圓的生產流片到PCB版的制作，涉及到材料、物料、數學、化學等上百個學科。同時計算產業的發展，也會推動和吸引整個科技產業的進化和聚集。更先進的材料、技術將會流入到芯片的生產制造，更多更專業的人才和企業將會投入到芯片計算產業的研發，更強大的服務和資源將會聚集到芯片計算產業。綜上，計算產業將推動能源、金融、科技產業的大融合，能源、金融、科技本身就是現代社會的三大支柱產業，相互之間有著千絲萬縷的聯系，而計算更像是能源、金融、科技三者的交集，且在需求的推動下使這個交集的在三大產業當中的占比不斷地擴大。四、能源、金融、科技的大變革

BUK Technology完成10萬美元pre-seed輪融資，Polygon Studios聯創領投:11月29日消息，基于NFT的代幣化客房預訂和轉售平臺BUK Technology宣布完成10萬美元pre-seed輪融資，Polygon Studios聯合創始人Sandeep Nailwal領投。

據悉，BUK致力于構建酒店市場代幣化平臺，用戶可以在該平臺上對預訂客房進行公開交易和轉售并獲得代幣收益，酒店經營者也能夠以NFT形式開發、存儲、管理客房并推銷服務，為酒店行業帶來Web3創新。[2022/11/29 21:09:57]

1.計算產業的核心——算能

在物理學中，力和做功的關系可以用E=a*F*t來簡化表示，例如牛頓力學中做功的計算公式是W=FS=F*v*t，電力學中W=P*t，這些場景的中力和能量都可以用我們上述的簡化公式提煉出來。那么我們如何表示計算能力呢？直接的表示方法是定義每秒完成計算的次數或者能力，例如目前比特幣礦機的算力在幾十T/s，但是這樣的表示方法并不能看到算力與能量之間的直接關系。前面我們分析過計算是一個熵減的過程，一定需要消耗能量，要有能量的輸入，而算力是一個瞬間的狀態，不能表示整個計算這個熵減過程所產生過的結果。舉個最簡單的例子，一臺礦機的算力是確定的，但是它工作一秒鐘和工作一年所能產生的結果是完全不一樣的，消耗的能量也是完全不一樣的，就像現實生活中把不同重量的磚搬到不同的樓層消耗的能量也不一樣。那如何去評估計算所帶來的結果？類似物理學中動力與動能的關系和定義，我們將算力在一段時間內完成任務的能量定義為算能。我們前面分析過計算與能量的消耗高度相關，如果把計算這件事近似看作是芯片消耗電能完成計算的過程，從熱力學第一定律能量守恒的角度出發，那么我們就可以用電能的消耗來間接表示算能，因此算能就等于計算所消耗的電能總和。在實際過程中，以一臺用于計算的設備為單位來研究，其中電能絕大部分用于芯片和其他電器元件的計算，但還有一部分是用于散熱等周邊服務來維護芯片的穩定工作狀態。因此我們就知道，要想提高電能的利用率來提高算能，就要盡可能減少非計算工作對電力的消耗。與此同時，除了提高電能的利用率，提高算能效率本身也是一個非常值得思考的方向。所謂效率，無非是兩個參數，即成本和收益，因此要提高算能效率就要從降低算力成本和提高算力收入來入手。而我們更宏觀的來看，想提高算能效率，就要降低電力成本和芯片的功耗比，提升芯片的處理能力。這件事從計算產業的第一天起就在不斷發生，芯片不斷采用更先進的技術和制程來降低功耗，數據中心在不斷尋找更廉價的電力和降低總耗電量的途徑。2.算能驅動能源的變革

延續算能的概念，由于計算產業與電能消耗緊密聯系，所以計算產業的發展會為能源產業帶來三個主要變化：1.用于計算的能源總量和占比快速增長。2.更低成本更加穩定的能源將在計算產業所需的能源品類中占比越來越大。3.更多種類的能源資源將向轉變為電力的方向靠攏。之前說過目前計算耗電量占全球總耗電量的5%-8%，我們不要小看這個數字，由于計算需求會是指數級增長，因此計算耗電量的增長也會呈現指數級態勢，因此未來這個數字會在10年內快速增長。從電能供給的角度，存量的電能生產能力的余量可以滿足計算需求的增長，但是到一定規模之后，就要開始考慮電力需求市場的重新調配，原本低產值的耗電產業的電力將會轉向高產值的計算產業。此后存量電力市場的調配不能滿足全球電力的需求時，更多的一次能源將會投入到發電來帶動更快速的電力增量市場的增長。能源成本一直都是人類社會發展的核心命題，因此計算產業也逃離不了能源成本的約束。從宏觀的角度，算能需求的增長會帶來電能需求的指數級增長，因此更多的廉價甚至是閑置電力將被利用起來，同時更多的天然氣、煤炭等一次能源將會集中轉變成電力來為計算產業服務。作為算力的運維服務方，將更有動力采用更先進的技術來降低整個數據中心的PUE，例如采用更高效節能的散熱方式來降低散熱能耗，采用更優質的基礎設施來降低電力傳輸的損耗。這里再補充一點，依據前面所述，人們在擔心量子計算帶來安全威脅的同時，應該首先擔心的是量子計算的能耗成本問題。3.算能驅動金融的變革

由于算能的大幅度提升，對數字生產資料的處理能力大幅提升，金融產業通過與計算產業的結合使得效率大幅度提升成本大幅下降，因此金融產業也會向這個方向不斷進化：通過互聯網和先進技術來降低金融產業的信任成本、流通成本、交易成本，同時也反向推動計算需求的不斷增長。因此移動支付、電子商務、數字金融、全球交易仍然會是未來很長時間快速發展的行業，計算能力將從各個維度滲透到傳統金融行業，這更像是一種賦能的過程，不是簡單的互聯網金融，而是算能金融、智慧金融。4.算能驅動科技的變革

算能本身也是依靠科技進步不斷進化的，5nm甚至3nm制程將會帶來更低功耗的高性能芯片，新材料的研發將會帶來更好的散熱效果。與此同時隨著5G、AI的快速普及，物聯網和邊緣計算的依靠算能的賦能開始凸顯價值，科技將推動每一個傳統產品都將具備數據獲取和計算能力，這些計算能力又會進一步推動算能的發展和進化。算能，未來有可能超越原子能武器成為國家的核心競爭力，屆時所有先進的科學技術將會涌入到這個產業，算能需求的增長會帶來相關產業的快速增長，近來被資本熱捧的芯片產業，作為國家的核心戰略，會在相當長的時間內得到更多的資源傾斜和快速發展的機會，并帶動芯片周邊產業以及算能服務產業的快速發展。正如互聯網推動電子商務的發展壯大，催生出包括阿里巴巴、亞馬遜這樣服務于電子商務需求的巨頭企業，同樣算能需求的快速增長和芯片產業的快速發展，也會為未來可能誕生的算能服務巨頭奠定堅實的基礎。

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