不挖矿了,就用数据中心来聚宝吧

Jan 25, 2022

是不是00后的一代和上世纪的我们一样,仍旧无人不知托马斯·爱迪生和他的灯丝故事?那尼古拉·特斯拉呢?也许还不如艾隆·马斯克出名了吧,好在马斯克还在用他的车子向英雄致敬。要是再提一个人物——乔治·威斯汀豪斯呢?可能就得手工百度,这是何方神圣?

1885年春天,威斯汀豪斯阅读英文杂志《工程学》(Engineering)时,突然来了灵感,取得了他第一个电力突破。威斯汀豪斯对正在读着的关于在伦敦发明创造展览会上展示的交流电系统的报道十分感兴趣。此交流电系统有着全新的概念:一个“次级的发电机”(也就是变压器),变换高交流电压至足够启动每个电灯的低压电。当其他人认为这一变压器的应用极为有限时,威斯汀豪斯却立刻意识到它将是一场潜在的电力革命,一种新的、更经济有效的输送电流方式,不光是到每个单一电灯,而是远距离输送。截至到那时为止,直流电站都是建在其服务区域的中心。但如果我们能放弃用煤、蒸汽,而借助遥远瀑布的水力来发电的发电机,用高压交流电来输送远距离的电呢?但这个变压器必须先保证能安全地降低电压,才能进入工厂、办公楼和民宅。———————《光电帝国 爱迪生、特斯拉、威斯汀豪斯三大巨头的世界电力之争》。

我们能拥有今天夜晚斑斓的世界,要感谢三位发明巨匠。更不要说即将迎接几乎就是建立在“电”之上的下一代互联网革命、汽车革命、元宇宙革命。当年三位大神可不是友好相处、通力合作的,他们为交流和直流之争拼了个你死我活。我们听惯了爱迪生的发明故事,却几乎从未“传颂”过他诋毁、污名化、无所不用其极的攻击特斯拉和威斯汀豪斯倡导的交流电的事迹。但已经掌握人类生活100多年的交流电,到今天还真有可能让位与直流电,所以说爱迪生并没有完败,这是三位大神跨时空的再次搏击,我们这一代人将是这次交锋的见证者。

从左到右:爱迪生、特斯拉、威斯汀豪斯。@《光电帝国》

让爱迪生从电力事业上出局(他去采铁矿了)的大事件是1886年11与15日,尼亚加拉瀑布洪流的巨大势能被特斯拉发明的交流发电机转换成2200伏特的交流电,再加压通过26英里(41.84公里)的电缆传送到布法罗市,带动着有轨电车咣当咣当的徐徐而行。就此我们的世界被交流电驱动着滚滚向前。

今天的尼亚加拉瀑布(左,地属美国)。这里轰鸣的水流声还在回响着尼古拉·特斯拉的童年梦想吗?@谷歌地球

交流电的胜利在于发电设施可以远离用电地区。生活在城里的我们,天经地义的享用着不知道从多远的水坝、风机、太阳能、核能电站通过超高压传输过来的电流——即便国内的电网传输的主要还是火电,而火电站也是处在远离市镇中心的郊外。但三位巨匠即便再有天才的大脑也没有想到他们孜孜以求改进的电居然被用于计算一种虚拟的号称是哈希的数值。随之而来的是比特币以及一众虚拟加密货币挖矿给我们打开了新的认知之窗——矿机可以跟着发电设施走,用不着远距离传输那么费劲。

类似的,现在五大互科技巨擘(FAAMG,脸书,苹果,亚马逊,微软,谷歌)目前正在强力投资的数据中心选址,第一个筛选标准就是目标地的用电成本。和数据中心的服务器一样,矿机耗电之巨,让挖矿者宁可驮着矿机往返于电价便宜的资源地。在中国西南,一条小小的河流,一方小小的水坝,能支撑起一处浅浅的落差就好。而且在挖矿的时候心里还能自我安慰:我用的是清洁能源,没有排碳给国家添堵。但现在,这条路行不通了。

四川水坝边的矿场,和上图相比,小水湾看起来那么寒酸@Alamy

哈萨克斯坦国内油气价格如此便宜,一下子成了挖矿目的地的香饽饽。剑桥大学特别创建了一个指数,用于评估矿机的电力消耗。剑桥大学指数更新到去年八月份,那个时候,哈萨克斯坦占整个矿机电力消耗的18.1%,排在美国之后,全球第二。选择去哈萨克斯坦挖矿的矿主们遵循了数据中心选址的省电费原则,但是五大科技巨头数据中心选址还有第二条原则:安全——远离自然灾害。

剑桥大学比特币挖矿电力消耗指数2021年8月份数据

元旦之后哈萨克居然出现了黑天鹅事件,算是社会灾害吧。虽然这三周动荡已经慢慢消弭,但加密货币的市价却备受打击,截止1月24日,BTC兑换美元的价格已跌去去年底的30%。虽然一种金融资产的价格波动是各种因素综合的结果(可能美联储缩表影响更大),但对于挖矿这种高度耗能的算力行为,支撑其行为的基础——能源,如果不稳定相当于拉高了其资产的折现率,能源供给的稳定成了左右加密货币现值的重要因素。

自从哈萨克斯坦动荡,比特币对美元已经下跌近30%

当年的爱迪生想的是如何创造需求来让人们多多的用电,威斯汀豪斯想的是如何能将远方的资源转化成电力输送到家家户户,特斯拉想的是再鼓捣出一些什么古怪的电力魔法来,但是谁都没有考虑因为发电可能会导致地球的气候灾难。现如今那么多“正事儿”还没有电可用呢,让挖矿背负点骂名在所难免。根据剑桥大学的指数,从2017年起,比特币网络的电力需求激增,这些电力大部分还是用化石燃料转化而来。

剑桥大学比特币挖矿电力消耗指数

习主席郑重承诺中国将在2060年前实现碳中和。随后,中国政府对比特币和加密货币开采的立场开始变得非常强硬。最初迹象是2021年 3 月,由于未能完成2020年节能减排目标,内蒙古宣布将逐步关停加密货币采矿业务。在 5 月,国务院副总理刘鹤在国务院会议上宣布,中国政府计划“打击比特币挖矿和交易行为”。地方政府迅速采取行动,吊销了参与加密货币挖矿企业的许可证,切断了挖矿设施的供电,甚至只给了一些公司 7 天的时间来关闭其业务。到 6 月底,一位行业专家估计,中国 90% 的比特币矿机——当时占全球总数一半以上——已经下线。根据CBECI的数据,比特币当月总电力碳足迹减半。

中国禁令之前的比特币网络电力消耗指数占比
2021年8月份,哈萨克斯坦占比18%的时候,中国已经是趋近于0份额
2021年6月份的统计,四川的挖矿电力消耗占比是国内省份最高的

在国内,挖矿这事儿就算了吧。但反当年威斯汀豪斯之道,将电力需求大户搬到离能源近的地方,这是一个具有启发性的思路。国家也是适时的提出构建全国一体化大数据中心的规划,加快实施“东数西算”工程。

2022年1月12日,国务院印发“十四五”数字经济发展规划。规划提出,推进云网协同和算网融合发展。加快构建算力、算法、数据、应用资源协同的全国一体化大数据中心体系。在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等地区布局全国一体化算力网络枢纽节点,建设数据中心集群,结合应用、产业等发展需求优化数据中心建设布局。加快实施“东数西算”工程,推进云网协同发展,提升数据中心跨网络、跨地域数据交互能力,建设面向特定场景的边缘计算能力,强化算力统筹和智能调度。------国家发改委网站。

这些用于东数西算的新型大数据中心得逐一落实建设计划。具体基建的场所选择也都有个章程,那些挖矿留下的“用币投票”的位置,是不是有一些作为可供选择的“新基建”落脚点呢?显然挖矿选址的择取依据太简单了,我们倒是可以参考谷歌的数据中心选址经验。

谷歌数据中心的选址4原则:有电力设施、灾害少、有人才资源、离用户近@youtube
谷歌分布在全球的33个数据中心,地图使用极海上图制作(地址

在线访问上面的数据地图,点开每个圆点你可以看到谷歌已经在运转的数据中心雇佣的人力非常少,说明设备的智能化程度相当可观。另外,离用户的说法也就是相对近吧,我不觉得台湾离谷歌的“现有用户”有多近,要说绝对人口数量,还不如在印度和印尼多建一些中心呢。在亚洲的数据中心,居然有三个都在台湾!关键原因我猜是电费比较便宜,并且还是绿色的。谷歌的官方资料介绍:谷歌台湾数据中心是亚洲最高效、最环保的数据中心之一。冷却和热能系统在夜间将温度较低时收集的水,储存在大型隔热水箱中。在白天,它被泵入整个设施来冷却谷歌的服务器。

谷歌在中国台湾的数据中心离绿色能源(风能)很近,电价也便宜,还能将夜晚的冷气“保温”用于白天的服务器散热@youtube

中国有地、有风能、太阳能、水能,对于基建狂魔来说,在西部大量兴建数据中心,即便是要求完全符合碳排放要求的基础设施建设,一点都不是难事儿(芯片是个大麻烦)。最具挑战的是东数西”算“——算什么。已经明确的计算任务以现在在“东部的算力”算不过来了吗?其实我们对存量的算力并没有什么不满意,反而是边际算力——新增的算力带来的效益倒是很难盘算。现在就能想清楚到底算什么吗?可能更为现实的选项是:先存储,后共享,再计算。也就是先把数据充起来,加厚数据的重量,哪怕是有用数据密度低一点也无妨,使其充分的以数据中心为圆心,一圈圈的扩散,从政府主导的机构开始,再到可信的企业一直到个人,让数据的涟漪极大的覆盖全社会,计算的需求一定会涌现。kaggle、GitHub都是好例子。分享公共数据集,组织比赛,建立第三方奖励机制,开源代码,这份作业值得一抄。

kaggle是一个极佳的实践榜样
类似GitHub上众多的资源站点,先将广泛分布的数据集整理,按照主题和目的再分享出来

总结:直面将会永远存在的资源和需求的跨区分布,用某种网络将其连接起来——在100年前,威斯汀豪斯和特斯拉打败了爱迪生,他们借助的是“先进”的交流电变压技术和电力传输网络;100年后,直接将矿机紧挨着小水电站和小煤电厂挖矿,矿主们借助的是高效的英伟达显卡和连接全球的互联网;如今,国家设计宏大的计算竞争力既是挖未来数字世界的宝,更是为这个国家聚集护航中华民族腾飞的宝,要借助的恐怕除了还在很远方的量子计算,更需要考虑的是资源和需求连接的模式。这个模式也应该是先进思想的一部分,是经济模式,是社会治理模式,也是分布式商业的模式。几乎所有的分布式商业都具有这样的特征(参考了马志涛等所著《分布式商业》),在数据中心的宏图中,除了基建的“体力”投资,也要有“脑力”投资:

1、资源共享: 数字经济时代知识和数据成了最重要的生产要素,且要素的所有权进一步分散,因此商业生态需要对技术、流量、数据、渠道、客户等领域的资源拥有者全面开放,打造成要素的集聚地,才能保障自身的商业竞争力;

2、激励相容: 每个经济人、企业法人、社会实体都会有自利的一面,其个人行为会遵循自利行为原则;分布式商业能运转出一种制度安排,使行为人追求个人利益的行为,正好与集体价值最大化的目标相吻合,但这种“激励相容”的制度需要智慧的设计;

3、自下而上: 将商业的参与者的大部分协作和对抗,下放给中下层,最高层只负责长远战略和长远利益有关的重大事情,当商业主体之间发生争执时,自行协调解决;

4、模式透明: 运作的方法和模式公开,没有黑箱操作;通过预设信任机制或共识机制、大范围采用开源技术等方式,实现信任的有效层层传递,以及增强合作者之间的信任,促进长期合作。

王昊

用地图思考人生

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