绿色算力经济：从“西电东送”到“东算西算”

近日，《国家综合大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》（以下简称《实施方案》）发布，“算力枢纽”“从东向西数”将成为“热词”。 加上之前的“新基建”和“大数据中心”这两个词，数字中国基础设施建设的蓝图已经浮现，是西电东送、西电西进等战略的划时代升级。气东输、南水北调、电力枢纽。 .

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一句话简介：中国算力网

《实施方案》涉及诸多细节“量化”内容。 总结起来就是一句话：4个城市群1和4个西部省份2的12个延迟小于20ms的大型数据中心集群，延迟N个城市大脑前后端协同不到10ms的数据中心构成了“中国算力网”。

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大视角：全球算力网络

如果站在“全球算力网络”的角度来看，就会对《实施方案》有更深刻的理解。 毕竟，计算机技术（IT 和 ICT3）和互联网（internet）自然是全球性的。

让我们从习近平主席最近的讲话中学习（2020/11/20）：4

数字经济是世界未来的发展方向，创新是亚太经济的插翅。 要全面落实APEC互联网和数字经济路线图，推动新技术传播应用，加强数字基础设施建设，消除数字鸿沟。 中方倡议各方分享利用数字技术抗击疫情和恢复经济的经验，倡导优化数字营商环境，释放数字经济潜力，为亚太经济复苏注入新动力。

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高科技实力=？

高科技实力=算力资源生产调度能力

从土壤中的SI到我们手机中的“抖音”，IT行业是一个“硅基”行业，数字经济时代是硅基文明时代的特征之一。

就像牛顿定律一样，硅基文明有两个基本定律：摩尔定律5和梅特卡夫定理6。 前者是指芯片迭代。 同样的钱，你可以每 18 个月购买一个性能翻倍的芯片。 后者指的是网络效应。 网络的价值是节点数量的平方。

越来越难是大势所趋

无论是单个企业还是一个国家，数字经济的创新发展都必须建立在“算力网络”这一硬基础之上。 通俗地说，有两点。 一是越来越“硬”，二是越来越分布式。

谷歌数据中心共有100万台服务器分布在全球7，其中服务器搭载了自主研发的人工智能专用芯片TPU； 阿里巴巴平头哥芯片平台覆盖阿里云和智能音箱； 今日头条17万台服务器将自建数据中心，自研高算力智能网卡和人工智能芯片——算力资源调度能力是未来高科技企业的核心能力8。

一个地区、一个国家的竞争力也是如此。

IT指标开发的“潜规则”：自我介绍

从芯片到应用全网中国比特币实时算力，IT行业有一条“潜规则”，就是自循环。 有两层意思，从芯片到APP的垂直自驾，越来越多炫酷的创新APP需要越来越好的手机，这需要越来越多的高性能芯片和器件，越来越高的芯片制造工艺需要更多以及更多的巨额资金投入，以创新更高制造工艺的芯片生产线； 二是横向生态化（滚雪球），其他产业整合跟进。 美团获客，微信支付全网中国比特币实时算力，更多行业进入IT的循环逻辑，会带动相关行业进入，进而推动IT行业自身的发展。

在这个“潜规则”中，“流通”是核心。 如果一个环节中途中断，循环就不会开始。 这也是我国IT产业发展中真正“卡脖子”的难受点。

“计算机科学有两大趋势，一个是人工智能，一个是区块链，两者之间存在必然的共存关系。真正的区块链时代是在数学的基础上建立我们的相互信任。基本上。

张首晟

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人工智能就是算力“TOPS9新贵”

人工智能的三大基础是算力、算法和数据，算力需求增长惊人：OpenAI报告中提到，从2012年到2018年的六年间，AI算力需求增长了30万倍，它将在 3.5 个月内翻一番，远快于摩尔定律 10 的“18 个月”时期。

AI的算力分为训练和推理，其算力分布是多层次的。 培训一般在后端，是《实施方案》中“西部算力枢纽”承担的业务。 但是，对推理计算能力的需求已经向前推进了很多。 城市的边缘数据中心，甚至物联网设备都需要计算能力来支持实时推理。

特斯拉自研HW3.0自动驾驶芯片采用三星14nm制程工艺，单芯片计算能力达到72TOPS（万亿次运算/秒），正在开发的HW4.0计算能力将达到216TOPS； 理想的新能源汽车，采用NVIDIA Orin片上系统是7nm生产工艺，拥有200TOPS计算性能的算力，功耗45瓦。

未来汽车、手机、VR等智能设备的定价可能会按照TOPS定价。

“比特币的能源消耗是一个特点，而不是缺点。”

Iris Energy 首席执行官丹·罗伯茨

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区块链是算力“Hash11野蛮人”

以比特币为代表的区块链网络，是一个用算力创造全球信用的算力系统。

比特币区块链系统的“安全性和不可篡改”是由PoW共识机制强大的算力保证的。 任何攻击或篡改区块数据都必须重新计算该区块和所有后续区块的 SHA256 问题，并且计算速度必须使伪造链的长度超过主链，这种攻击难度的成本将远远超过其收益。 从 2009 年 1 月第一个 50 BTC 的区块（Genesis Block）诞生开始，使用的是位于赫尔辛基的普通 PC 服务器。 第一位矿工 Hal Finney 使用他自己的台式 IBM 计算机。 截至今天（仅过去12年），BTC全网算力为147.23EH/S12，高性能矿机数量达百万台。 蟹人”。

区块链网络算力的激增在IT行业历史上是前所未有的，连FAB工厂、高性能计算机构、大功率芯片企业都“措手不及”。 但也正是因为像比特币网络这样的“算力直投经济13”需求，各大芯片厂纷纷将饱和产能大幅推进10nm甚至5nm。

苹果从2018年的7nm A12、5nm A15，到2022年的3nm A17，芯片算力的迭代速度直接导致其在智能手机领域的霸主地位不可撼动。 苹果是典型的“精通IT”的高科技企业，具有“自循环”逻辑：算力生产和调度能力越来越强，其他无法形成“自循环”的品牌集成手机企业无法竞争跟他们。

在IT行业，恰恰是区块链领域的高性能计算芯片能够以同样的速度迭代。

另一方面，更重要的是，在国际竞争中，我国区块链高性能算力设备和算力芯片遥遥领先，其产业地位堪比“区块链中的苹果”：区块链产生我国中链高性能计算芯片及其设备占全球算力的90%以上。

因此，从算力的角度来看，区块链是中国参与国际算力竞争不可多得的“破局者”。

随着比特币挖矿被整合到太阳能系统中，能源供应商，无论是公用事业还是独立实体，都将有能力在电价和比特币之间进行套利，并有可能出售“多余”的太阳能，而不会降低盈利能力。 案例，以满足所有的电力需求。

Square 和 ARK 报告“比特币是未来可再生能源的关键驱动力”

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高能效：应对绿色挑战的解决方案

对算力的高需求也带来了高功耗，因此绿色和高性能是人工智能和区块链领域的共同问题。

人工智能的“碳排放量”饱受诟病：最新研究结果显示，训练一个AI模型所产生的能源消耗，相当于五辆汽车一生的碳排放总量。 昂贵的 BERT 模型的碳足迹约为 1400 磅二氧化碳。 排放相当于一个人来回飞过美洲。 加上算法、数据和计算能力的成本，机器学习可能会让公司花费 51,750 美元到 136,750 美元。 14比特币的能源消耗不断被质疑：根据剑桥大学另类金融研究中心的研究，截至2020年5月10日，全球比特币挖矿年耗电量约为149.37太瓦时（ 1太瓦时为10亿千瓦时），已经超过了马来西亚、乌克兰、瑞典的用电量。 与耗电量排名第25位的越南非常接近。

对于这些数据，解决问题的基本点有两个，一是“碳排放不是问题，碳中和才是本质”； 二是通过技术创新提高“高能效”。

人工智能领域的节能解决方案，除了英伟达、苹果、特斯拉等公司的高性能芯片，还有算法创新，以及未来物联网/边缘计算领域的节能解决方案.

就区块链网络而言，高能耗的解决方案也是技术驱动的，目前的趋势

（1）共识机制的创新，不同的PoW，更多的PoS15方案层出不穷

(2) 高性能芯片，采用优化的芯片工艺技术（7nm、5nm、3nm等）在ETH网络上进行计算；

（3）使用绿色能源建设数据中心：据初步统计，国内60%的区块链企业使用水电、太阳能和风能。 其中，水电采用“弃水电”16，风电稳定供电技术也在快速发展；

（4）物联网与智能家居相结合的新商业模式：冬季和西部地区，在煤改电趋势下，利用居民取暖和用电挖矿是一机多用的模式.

区块链与碳中和行业紧密结合：用电量审计数据上链，以及碳排放碳中和的行业规范，适度推进国家碳达峰和碳中和承诺的行业倡议。

昨天的计算架构明天就不能用了。 从长远来看，我们认为计算最好在内存中完成。

美光首席执行官 Sanjay Mehrotra

结语

全球算力网络下的中国样本

人工智能和区块链是支撑未来数字经济的核心技术和核心“新基建”产业。 此次《实施方案》的发布，向我们展示了“全球算力网络的中国样本”。 该蓝图将极大推动数字经济的发展。 在之前的web1.0和web2.0的发展中，我国后续的模式也会有很大的提升。 以区块链技术为支撑的Web3.0将专注于全球互联网的建设，这一点毋庸置疑。 以原创技术构建的节能绿色区块链既是挑战也是机遇。

全文注释：1. 京津冀、长三角、港珠澳、成都-重庆 2. 贵州、甘肃、内蒙古、宁夏 3. ICT：信息通信技术（Information and communication technology ) 4. 2020/11/20，在北京以视频方式出席亚太经合组织第二十七次领导人非正式会议并发表重要讲话。 5、摩尔定律，计算机第一定律，是指一块IC上可以容纳的晶体管数量。 每18个月就会翻一番，性能也会提升。 摩尔定律是由英特尔（lntel）名誉董事长戈登制定的。 戈登·摩尔的长期观察经验 6、以太网的发明者鲍勃·梅特卡夫：网络的价值与网络用户数量的平方成正比，即N个连接可以创造N 2 次幂的收益。 7、谷歌有36个数据中心：美国19个，欧洲12个，俄罗斯1个，南美1个，亚洲3个（北京-Google.cn、香港-Google.com.hk各1个，和东京）。 8、互联网企业核心制造现状： 9、TOPS（Tera Operations Per Second），1TOPS处理器每秒可执行万亿次运算（10^12） 10.11. 哈希算法可以将任意长度的数据输入转换为固定长度的数据标志，这与源数据的每个字节都有非常密切的关系。

Hash算法的特点之一就是很难找到逆向规律。 12. 算力hash/s = 一台矿机每秒可以进行多少次hash碰撞，也就是工作量证明机制POW（Proof Of Work） 13. 算力直接经济是指你用计算机算力支撑一个block 14. NLP中深度学习的能量和政策考虑 15. 权益模型（proof of stake）是一种新的共识机制，不同于PoW，它的记账能力从算力证明变成了财产证明。 节点拥有的币越多，获得记账的概率就越大。 与公司股权结构类似，持股比例大的合伙人话语权更大。 16. 据估计，比特币目前的碳中和能源消耗大约在 39% 到 73% 之间，实际数据也会呈现季节性变化。 以中国为例，夏季有几个月是雨季，很多矿工会使用北方的煤。 电力、电视大省，向南方的四川等水电大省转移，充分利用季节性富余水电。 17、研究表明，在7nm技术时代，内存访问功耗达到25pJ/bit（45.5%），通信功耗达到25pJ/bit（45.5%）。 10pJ/bit（18.2%），数据传输和访问功耗占比63.7%。 18.内存计算19.网络计算