“计算”，计算驱动的第四次技术革命

一、上帝对比特币的启示与推广

比特币已经存在了十多年。在完全自由的市场竞争中，无疑是迄今为止最成功的案例。我们不讨论比特币的价格，而是从更本质的角度来研究比特币币给我们带来的启示和动力。

1. 用货币标准评估 BTC - 技术降低成本的全球案例

比特币的快速发展与其利用技术手段解决关键核心问题息息相关。

发行规则，BTC 总共锁定了 2100 万个不能额外发行的代码。与许多主权较弱的国家法币超发通胀相比，BTC用技术支撑了不能增发的共识。

互换性，相比传统货币，BTC的互换性无疑更好。无需第三方许可，掌握私钥具有真实所有权，不受任何第三方影响。

信任成本，比特币利用技术来保证交易的安全性和可验证性，大大降低了互不相识的两方之间的信任成本。

流通成本，比特币作为一种数字资产，比任何实物货币具有更高的流通量和更低的流通成本，这也形成了正反馈机制，让更多的转移选择比特币作为一种方式。

2.用计算行业思路解析BTC挖矿——引领芯片计算行业

我们都知道，比特币的获取和记账主要是通过“挖矿”行为来实现的。挖矿更像是一个传统行业，需要大量的硬件投资和建设成本，以及长期的资本回报预期。 .

从芯片的角度来看，挖矿离不开矿机。让我们回顾一下比特币矿机的发展历史。从最早的个人电脑 CPU 时代，到后来的 GPU 和 FPGA 时代，再到 ASIC 时代，挖矿芯片都在 功耗比快速迭代，整体算力也在成倍增长。从芯片发展来看，比特币矿机推动了ASIC芯片的大规模应用和工艺的快速进步。未来，相信比特币矿机很可能会比手机厂商更早地大规模采用更先进的纳米工艺。跟随比特币矿机芯片的步伐，我们看到了AI的飞速发展，人工智能芯片也开始向ASIC转变，开始使用28nm甚至16nm进行小规模应用。相信随着AI和边缘计算需求的快速发展比特币挖矿计算能力比特币挖矿计算能力，我们也将看到AI芯片的量产、应用和发展。

从单机功耗来看，近年来我们看到矿机从单机几百瓦发展到16nm时代的1.5kw左右到最新一代的2-3kw，单机耗电量越来越大。在2-3kw的现阶段，我们会看到很多硬件技术瓶颈：比如单个2-3kw大电源的稳定性和良率一直存在问题；新的等级要求；散热问题更加严峻，原来的风冷已经不能满足当前更高热流密度的散热要求，有些厂商甚至需要两台狂暴的风扇来保证散热效果；能源成本更为突出，无论是计算消耗还是散热消耗的能源都达到了一个新的水平，无论是个体能源消耗还是工业能源消耗总量都进入了下一阶段的快速增长。这些变化都是由对算力的需求驱动的，都是自由快速发展到今天的局面。

脱离比特币矿机，我们会发现，在即将到来的5G时代，5G基站也在朝着这个方向发展，面临同样的问题。目前5G基站单机功耗达到3-4kw，与4G相比，需要3-4倍的5G基站数量才能实现良好的信号覆盖，这意味着电信运营商面临着这个巨大的能耗成本问题；同时，5G基站的高功耗对配电提出了挑战。很多场景没有对应的配电标准。改变配电设施意味着更高的成本投入，所以我们看到华为5G基站自带A电池就是为了解决配电问题；同样大的功耗也会面临严重的散热问题，尤其是在室外条件下，全年环境温差可能达到60摄氏度以上。

从数据中心来看，虽然目前比特币矿场相对于传统IDC机房非常广泛，但这主要是成本和政策限制，但比特币矿场总负荷接近1000万千瓦（根据比特币全网100E算力计算，考虑到新一代矿机60w/T的平均功耗，大致可以认为是全网矿机的平均功耗为100w/T），这个规模的增长速度超过了传统IDC数据中心。增长率并将继续保持高速增长。同样，随着人工智能、5G、物联网的快速发展，也将带来指数级的计算需求和相应的数据中心用电负荷的增加。同时，比特币挖矿是一个对电费高度敏感的行业。市场的放手让矿工和矿主可以在中国和世界范围内积极探索优质廉价的电力资源。相应地，闲置用电业主也带来了额外的收入。未来，当大量数据产生边缘计算和分布式计算的需求时，能耗成本也将成为他们面临的共同问题。

综上所述，我们发现比特币挖矿与传统数据中心以及AI和边缘计算的未来发展趋势有很多相似之处，这并非巧合，因为这些都可以归类为高性能芯片计算行业，并进行迭代随着计算需求的快速增长。

3.能源视角看POW机制——基于能源的流动性溢价

POW（Proof of work）作为比特币的共识机制，在比特币中起着至关重要的作用。上面对比特币挖矿的分析也是计算行业的一个范畴，让我们更进一步，思考一下挖矿的本质。矿工们都知道，挖矿有两个主要成本。一个是矿机的成本，也可以算是芯片的成本，另一个是电费。但如果换个角度看电的成本，成本就是本质，那么挖矿的本质就是以电为基础的生产活动，矿工的作用就像一个全球分布式的产品，以电为原材料进行生产比特币。工作组。将比特币视为一种商品，其成本非常重要。我们都知道，商人会有动力去寻找和使用更低的生产成本，所以矿工会积极寻找便宜的电力。此外，如果商品比特币是以电力为主要成本生产的，那么比特币也可以被视为原材料电力的高附加值产品。这时，对于电力或相应的能源（煤、天然气等）来说，对于比特币的拥有者来说，是选择将电力等能源作为廉价原材料出售还是现场生产比特币以获得更高的附加值？ ?

此时，我们可以将比特币视为电力（能源）的高附加值产品。结合比特币高流通率、低流通成本的特点，相当于煤炭、天然气、电力等全球去中心化能源。资源提供全球流动性。在全球化时代，能源所有者除了通过贸易渠道进行销售外，还有另一种收入选择。

二、高性能计算是第四次技术革命的核心驱动力1.计算是连接物理世界和虚拟世界的桥梁

我们从物理学的角度分析计算活动中能量的流动路径：（为了简化分析，我们将计算活动的关键部分，即芯片分开）100%的电能通过芯片并转化为99%以上的热能（和一小部分电磁波，可以忽略不计），同时完成计算任务。计算，无论是处理数据信息还是完成计算，都是为了让虚拟世界中的生产材料井然有序，因此可以看作是一种以电能为输入，以热能为输出的熵减活动。只要是计算，肯定会消耗相应的能量。通过计算，物理世界的能量等生产材料与虚拟世界的数据信息等生产材料实现了真实的关系。甚至我们可以宏观地认为，每次计算的结果，都是物理世界的能量在虚拟世界中的映射。

2.芯片是高性能计算的引擎

从第三次科技革命到今天，生产资料的积累维度已经从以前的物理世界延伸到虚拟世界，数据、信息等数字生产资料开始大量积累。接下来，5G、物联网、人工智能和区块链的发展，将带来虚拟世界生产材料的指数级增长。与如此庞大的生产材料相对应，完成加工任务需要非常强大的计算能力，相应的，也需要与投入同等水平的能量。高性能计算芯片是核心。角色。

随着计算任务的指数级增长，芯片正从性能和数量两个维度快速迭代演进。单芯片性能越来越强，功耗越来越低，芯片总数越来越多。消费越来越高。可以预见，未来大量的计算需求将带来芯片产业的爆发式增长，以及为计算提供能源服务的相关产业的爆发式增长。将芯片比作发动机，电力就像燃料。用尽可能多的燃料，你可以跑多远，用尽可能多的电，你可以完成相应数量的计算任务。这与我们对现实中的计算行业的认知是一致的。

3. 高性能计算是面向能量的 POW

除了比特币挖矿，从全球的角度来看高性能计算行业。这是一个以电力为生产资料及其主要生产成本的行业，因此也是一个能源型行业。在这里，我们看一下工作量证明机制。这里的工作被定义为比特币挖矿机制中的“工作量”。然而，功本身就是物理学中所做功的概念，因此我们可以将计算定义为电力所做功的一部分。类行为活动，所以从这个角度来看，所有的高性能计算都可以被认为是工作量证明机制。

4.能源是所有技术革命的源泉

回顾以往的科技革命，第一次工业革命的蒸汽，第二次工业革命的电力，第三次科技革命的原子能和信息技术，都在生产力上取得了长足进步能源革命之后。第四次科技革命将产生大量需要高性能计算处理的数字化生产资料。或许这就是第四次科技革命的核心，即基于能源的高性能计算将带来数字资产生产资料的大规模价值。 .

如此看来，能源仍然是第四次技术革命的源泉，符合客观规律。

如果把每一次科技革命看成一个周期，那么周期内的生产活动更多是由需求决定供给，即能源和生产力都取得了突破，市场需求决定了需要多少生产力供给并不断优化生产力成本（即能源成本）；而在周期性变化阶段，由于生产力的快速突破和能量水平的快速提升，大大解放了原有的生产力约束，降低了生产成本。阶段是供给决定需求。比如过去，处理一定规模的数据需要几台超级计算机处理一个月甚至几年的大量电力。未来，处理同样级别的数据，只需要一颗耗电极少的芯片，1秒就能搞定。

三、能源、金融、技术集成1.能源和计算

如前所述，无论是比特币挖矿还是高性能计算，能源和计算行业都是通过芯片进行整合的。计算产业可视为以能源为主要生产资料和生产成本。生产制造。

让我们分别分析能源行业。目前，全球8%-10%的电力消耗用于计算。未来随着计算产业的快速发展，由于电力是计算产业唯一的直接能源，所以这个比例会迅速增加。一些相关研究预测，未来五年，计算用电量将占全球总用电量的15-20%，我们认为这是一个相对保守的预测。我们从用电端分析，制造和生活用途（照明、供暖）的需求市场是一个与人口和国家发展密切相关的行业，未来不会出现指数级增长，而计算需求市场是由于到 5G 的 AI 等技术的普及，AI 等技术将产生指数级增长，因此在计算市场的功耗占比将快速提升。在上一轮互联网和移动互联网的普及中，大量的存储和计算需求推高了计算行业的整体功耗。这一轮新技术的快速普及，对数据和计算任务的体量和速度都有要求。比上一轮快很多，所以未来一轮计算市场的功耗增长也应该比之前快很多。再进一步看，未来的虚拟世界，作为映射到现实世界的平行世界，其数字化生产资料的总规模应该不亚于现有的物理世界，以及加工这些生产资料所需的能量。计算的生产量也应该很大，所以我们不妨做一个大胆的假设：未来计算行业将占全球用电量的50%以上。

同时，计算市场用电需求的快速增长也将推动供电端的变革。如何满足如此快速增长的电力需求将是一个至关重要的问题。在这里，不管算力规模的增长空间如何，也需要考虑用电成本，因为用电成本会直接影响计算成本，最终回归到终端用户的算力成本。另一方面，发电供给侧的变化也将延伸至其他相关能源领域。核电、火电、水电等相应的发电方式都将参与到这个快速增长的市场中。上游能源供应（包括石油、天然气、煤炭等）将通过联动效应，全球能源消费市场格局将发生新一轮变化。

如果我们进一步猜测，算力的成本，即能源的成本，会随着科技的进步而继续下降，但整体需求会快速上升，会不会达到能源效益的临界点？流向其他用途的流量开始低 出于计算目的，此时更多的能源开始积极流向计算需求市场。这种情况已经在全球比特币挖矿市场有所体现，相信未来会在更多高性能计算领域得到体现。

2.金融与计算

现代金融和计算密切相关。无论是全球交易市场，还是各个金融机构的独立数据中心，都无时无刻不在完成着大量的计算任务。随着全球化的进一步推进，我们认为金融行业将越来越依赖计算行业：移动支付、交易市场、客户数据、市场分析等需求的快速增长也将推动快速增长计算市场。

当我们从财务角度看待能源时，我们会发现更多相关性。如果金融有一个关键词，我认为“流动性”是最合适的关键词之一。作为一种资产，能源的价格（这里，价格=价值）可以认为是由两部分组成，一部分是使用价值，即燃料、电力等使用场景的使用属性所带来的价值另一部分是辅助价值，包括受二级市场供需和流动性影响的商品价值。如前所述，比特币更像是能源的流动性溢价，但实际上是使用价值和附加价值的结合。除了比特币，整个计算行业其实都在更充分地把能源的使用价值与其附属价值结合起来，以发挥能源的更大价值。

所以，看上面能源与计算、金融与计算的关系，我们可以总结出：计算将能源和金融两个行业紧密结合在一起。在未来的发展中，计算和金融的快速增长将带动能源消费的快速增长。

3.技术与计算

回到计算本身，计算的主要载体是芯片。芯片产业是当前全球尖端科技产业的核心之一。几乎所有的智能设备和现代服务都离不开芯片。例如，手机、电脑等智能终端将直接内置芯片。为最终用户提供服务的芯片密度。围绕芯片的周边产业生态也基本集中了所有最先进的技术和企业，从晶圆生产到PCB版生产，涉及材料、材料、数学、化学等数百个学科。

同时，计算产业的发展也将推动和吸引整个科技产业的进化和聚合。更多先进的材料和技术将流入芯片生产，越来越多的专业人才和企业投入到芯片计算产业的研发中，更强大的服务和资源将聚集在芯片计算产业。

综上所述，计算产业将推动能源、金融、科技产业的融合。能源、金融、科技是现代社会的三大支柱产业，三者密不可分。计算更像是能源、金融、科技的交叉点，在需求驱动下，这个交叉点在三大行业的占比不断扩大。

四、能源、金融、科技大变革1.计算产业的核心——算力

在物理学中，力和功的关系可以简化为E=a*F*t（其中E代表能量，即做功的量，F是力的大小，t是时间，而a是一个参数，对于不同的力和能量有不同的取值），比如牛顿力学中功的计算公式是W=FS=F*v*t，在电功率中W=P*t。可以从上面的简化公式中提取出来。

那么我们如何表示计算能力？直接表示法是定义每秒完成计算的次数或能力。比如目前比特币矿机的算力在几十T/s，但是这样的表示方式看不到算力和能量之间的直接关系。前面我们分析过，计算是一个熵减的过程，既要消耗能量又要有能量输入，而算力是瞬时状态，不能代表整个熵减计算过程的结果。举个最简单的例子，矿机的算力是确定的，但是它工作一秒和工作一年能产生的结果是完全不同的，能耗也是完全不同的，就像在现实生活中，将不同重量的砖块移动到不同的楼层会消耗不同的能量。

如何评价计算的结果？类似于物理学中功率和动能的关系和定义，我们将计算能力在一段时间内完成任务的能量定义为计算能量。我们分析了计算与能源消耗高度相关。如果把计算近似看作是芯片消耗电能完成计算的过程，从热力学第一定律的能量守恒定律来看，那么我们可以用消耗电能来间接表示计算能量，所以计算能量等于计算消耗的电能之和。

在实际过程中，研究是基于一个用于计算的设备。大部分电能用于芯片和其他电气元件的计算，但也有一部分用于散热等外围服务，以维护芯片。工作状态稳定。因此，我们知道，要想提高电能的利用率，增加计算能量，就必须尽可能减少非计算工作的电力消耗。

同时，除了提高电能的利用率，提高计算能源本身的效率也是一个值得思考的方向。所谓效率不外乎两个参数，即成本和收益。因此，要提高算力的效率，就必须从降低算力成本，增加算力收益入手。从宏观上看，要想提高计算效率，就必须降低芯片的功耗成本和功耗比，提高芯片的处理能力。这从计算行业的第一天就开始发生，芯片不断采用更先进的技术和工艺来降低功耗，数据中心也在不断寻找更便宜的电源和降低整体功耗的方法。

2.计算能量驱动能量转化

延续计算能源的概念，由于计算产业与功耗的密切关系，计算产业的发展将给能源产业带来三大变化：1.用于计算的能源将迅速增加。 2. 更低成本和更稳定的能源将在计算行业所需的能源类别中占据越来越大的比例。 3. 更多种类的能源将转向电力。

我之前说过，目前的计算功耗占全球总功耗的5%-8%。我们不应该低估这个数字。由于计算需求将呈指​​数级增长，因此计算能力消耗的增长也将出现。呈指数趋势，所以这个数字在未来 10 年内会快​​速增长。从电力供给的角度来看，现有电力生产能力的过剩可以满足计算需求的增长，但在一定规模后，需要考虑电力需求市场的重新配置，以及用电方的用电量。低产值产业将转向高价值计算产业。之后，当存量电力市场配置无法满足全球电力需求时，将更多的一次能源投入发电，带动电力增量市场增长较快。

能源成本一直是人类社会发展的核心命题，计算产业无法摆脱能源成本的束缚。从宏观上看，计算能源需求的增加将带来电力需求的指数级增长，因此将利用更多廉价甚至闲置的电力，更多的天然气、煤炭等一次能源转化为电力。服务于计算行业。作为算力运维服务商，会更有动力采用更先进的技术来降低整个数据中心的PUE，比如采用更高效节能的散热方式来降低散热能耗，以及采用更好的基础设施来减少电力传输。损失。

这里还有一件事要补充。综上所述，当人们担心量子计算带来的安全威胁时，首先应该担心的是量子计算的能耗成本。

3.算力推动金融变革

由于计算能力的大幅提升，数字化制作素材的处理能力得到了极大的提升。金融业与计算业的结合，大大提高了效率，大大降低了成本。因此，金融业将继续朝着这个方向演进：通过互联网和先进技术，降低金融业的信任成本、流通成本、交易成本，同时也促进了计算需求的持续增长。 因此，移动支付、电子商务、数字金融、全球交易在未来很长一段时间内仍将是高速发展的行业，算力将全方位渗透到传统金融行业。这更像是一个赋能的过程，而不是一个简单的过程。互联网金融是计算金融和智能金融。

4.算力驱动技术变革

计算能量本身随着技术进步而不断发展。 5nm甚至3nm工艺将带来功耗更低的高性能芯片，新材料的研发将带来更好的散热。同时，随着5G和AI的快速普及，依托算力的物联网和边缘计算的赋能开始显现价值。技术会推动每一个传统产品都具备数据采集和计算能力，而这些计算能力会进一步提升。推动计算能力的发展和演进。

计算能源，未来可能超越原子能武器，成为国家的核心竞争力。届时，所有先进的科学技术都将涌入这个行业。计算能源需求的增加将带来相关产业的快速增长。芯片产业作为国家的核心战略，在很长一段时间内将获得更多的资源和机会快速发展，带动芯片周边产业和计算服务业的快速发展。

正如互联网推动了电子商务的发展壮大，催生了阿里巴巴、亚马逊等服务电子商务需求的巨头公司，同样对能源需求的快速增长和互联网的快速发展芯片产业也将为未来可能的诞生提供机会。计算服务巨头奠定了坚实的基础。