第十八章
云天计算的兴起
在谷歌云的发展过程中，乌尔斯·霍尔泽勒几乎从一开始就处于中心地位，从备受争议的谷歌达尔斯数据中心，到无处不在的谷歌影响力，这一切都是在他的主导下完成。2017年年初，在一年一度的光纤大会上他报告了一项巨大成就。该会议汇聚了全世界最顶尖的光学工程师和科学家，大家齐聚一堂，思考对调制光的无限需求，探讨对调制光进行传输、放大、添加、下降、定型、移动、开关和携带所需的各种精密器械。[1]
光纤系统部署的石英光纤线经过非放大型的拉伸，其跨距相当于整个长岛的长度。每根光缆中有成千上万根光纤，每根光纤中都有好几十组不同波段的数据在传输。这些玻璃光纤每一根都是那么纯净，纯净得就像你能一眼看透40英里厚的窗户一样。霍尔泽勒所宣称的“低功耗、高密度相干光学”是信息时代工程学的壮举之一，这使他能够在6年内将数据中心的带宽增加一倍。他的4.2万赫兹全球信息收发器，每秒能完成4.2万次搜索，每一次搜索都需要完成上千次的计算步骤，这真是一项历史性的技术成就。
随着这个巨型赫兹设施的建造，谷歌成为世界上领先的光纤公司之一。它拥有横跨太平洋的第三条电缆，其中的一条从加州到中国香港，总长度12,899公里，以每秒144太比特（terabit）的速度传输数据。自2010年谷歌在美国西海岸和日本之间开通统一电缆以来，带宽的传输速度提高了29倍，2018年，谷歌计划从纽约到日本再铺设一条带宽更宽的光缆。
与会者当中，云集了光子领域的诸多天才，大家都取得了令人敬畏的成就，霍尔泽勒也向他们表达了感谢，并提议大家一起庆祝。但他来洛杉矶不是为了庆祝，而是为了抱怨，他宣称，自己的全部努力都是为了“挑战那一堵墙”。[2]持续不断的带宽增长，7年里增长了60倍，这样的增长既不充分，也太昂贵。面对全球范围内内存、存储和计算的分崩离析（我在第二章中描述了“施密特定律”）和谷歌服务需求的激增，在带宽和连接性方面，他几乎需要立即实现十倍的跃升。
全球的激光、波长分割网络和相干光学其实都在努力做同一件事情：从绑束在一起的每条光纤中，从每10微米几百条不同的信息中，捕捉以光速运动的光子，并将它们传送到正确的地址。输入和输出既困难又昂贵。霍尔泽勒期待3.0版的云能以1/10的成本在自动化设备上批量生产可插拔的光纤模块。在遵循摩尔定律的前提下，他希望光纤比微芯片设备进步得更快，还希望价格也能大幅下降。他想要“月亮”，现在就要，还要求廉价。
在这个或许是世界上最勇敢、最充满活力的科技产业中，霍尔泽勒的抱怨与生活的事实背道而驰，这是一种范式即将凋亡的前兆。当这种范式不再符合现实世界的客观条件的时候，它就注定会被淘汰。由于对免费商品毫无止境的需求，霍尔泽勒和谷歌团队的其他成员提出的需求，超出了经济和技术现实的范围。他们对自己的产品也没有真正的了解。价格信号记录了需求，却没有任何信号被接受。对免费的承诺和所秉持的零边际成本的经济理念，注定会让谷歌蒙羞。
“免费”中所隐含的近乎无限的需求，遭遇了带宽、光学创新和金融的限制，这一限制反映了时间所具备的不可阻挡的稀缺。这种有限性产生的不是零边际成本，而是几乎无限扩大的边际成本，也就是霍尔泽勒所说的“墙”。面对谷歌大量有价值产品需求激增的情况下，却期望不需要付出任何成本。想想看，世界上有10亿青少年沉迷于使用开源的安卓手机，每天平均80次使用“免费软件”。[3]
谷歌在重新定位数据中心的计算方面取得了巨大的成功，它以“免费”的承诺实现了前所未有的规模，但免费流带不来现金流。它绕过了在无情的价格信息传递情况下的创业性学习。没有价格，留给消费者的仅剩下时间的缺乏。除了每周为智能手机客户提供数十小时的服务外，谷歌的服务也即将接近尾声。
霍尔泽勒生活在一个梦想的世界里，有无限多但最终都是虚幻的需求。10年过去了，一种新的模式正在形成。这个新的范式将数据中心与艾字节（exabytes）的记忆和每秒千万亿次浮点的运算能力相结合，并将海量的专业软件和巨大的冷却塔安置在河流和冰川的附近。这些数据中心总是与古老的似乎患有裸露癖并总能产生“绿色”能源的风车和太阳能电池板同时出现。这些都是一个个纪念碑，纪念这即将逝去的时代。穆尼布·阿里的区块堆技术解释了这种转变：
谷歌和脸书在应用层中获取了巨大的价值。但他们随后不得不开发众多的协议和基础设施，以便能进行实际性的扩展。如谷歌的文件系统、映射规约系统（一种数据库工具）、应用层协议（从链接流量中移除延迟）等。他们早期创造了巨额的财富，也拥有无与伦比的资源。
这种体系结构导致了巨大的壕沟。大公司因为拥有所有的数据，就导致了别人无法拥有资源，也就无法在协议／基础设施层进行创新（一切都留给了霍尔泽勒和他在谷歌的同事们）。
创新总是不可或缺的，问题是谁有意愿去领导这场挑战呢？在后区块链的世界中，模型发生了转变，（大型公司之外的许多团队）有更直接的动力去解决协议和基础设施创新等方面的难题，这注定是一场巨大的变革。[4]
区块链和密码技术的进步构成了新的贝尔定律阶跃函数。霍尔泽勒设想并呼吁用更宽的带宽进行更密集的图像传输，使其从4k像素宽提升到8k像素宽。他的目标是能在他的数据中心用机器智能处理更多的标记，用更多的能耗达到更快的运算速度。但是正在发生的变革，其影响比霍尔泽勒所设想的更加深远。
新型因特网计算机体系结构和密算体系的安全模型意味着，现有贝尔定律制度必将消亡。在旧的制度之下，各数据中心充斥着海量的应用程序以及某些巨型公司所拥有的海量客户数据，在这样的数据中心进行数据处理，势必密“云”重重。但是在区块链系统中，数据将对所有用户可见，并允许所有用户之间相互操作。故而这些数据并不会为基础设施供应商所独占。
随着密算体系获得了动力，这些水冷“云”所扮演的重要性将会进一步下降，取而代之的将是分布式、对等、透明的全球数据集以及新的安全模型。这种模型将会在风冷的笔记本电脑和便携式电脑上到处扩散。驱散乌云，才是极限。
区块堆、合约币（Counterparty）、根链（Rootstock）等为基于中本聪的比特币区块链提供了身份和数据的安全网络平台。作为一种专门用于保护金钱的技术，比特币在其OP_RETURN指令下，仅提供了83字节的文本存储。这对于内存指针和压缩的数学散列来说已经足够了，但是对于一条完整的社交推文来说，却还远远不够。比特币通过更多的安全性来弥补容量的不足。
比特币是用于转账的计算器，以太坊是用于执行程序的全球计算机。比特币是公共账簿上“令牌”借方和贷方的记录者，以太坊则是一个“虚拟机”，用于为智能合约或有条件交易制定和发送软件指令。为了支付所有费用，以太坊还提供了以太币。
嵌入以太坊的区块链中，智能合约可以进行金融交易或货币交易。布特林的以太坊和自动售货机相似，任何类似的逐步树算法都适用（插入了正确的硬币，指定了购买选择，你就可以在下面的插槽中收集你要的东西，如果没有收到想要的东西的话，用拳头敲打机器也只是徒劳）。
在公开推介他的系统时，布特林说他希望以太坊能够助力“去中心的文件存储、分散计算和预测市场的协议，并通过增加一个经济层，为其他对等协议提供巨大的推动力”。大多数其他的密码企业都使用了这种更灵活的以太坊区块链和固态编程语言来构建各自的基础设施。
为了最终抵达并具有独创性，想要胜过魔像（Golem）项目是一件不容易的事情。魔像项目自称“电脑界的爱彼迎”，当你不使用电脑时，它会租用你闲置的电脑资源，然后将这些资源和其他资源组织成一个虚拟超级计算机。魔像项目在“天空”为这台超级计算机租用各种循环和软件，它是一个分布式的区块链系统，记录了所有计算机之间的捐赠和支付款活动，它承诺使用世界各地剩余的计算机力量并进行密集的并行计算。对于编程，它提供了一个应用程序注册表和应用程序存储库，以供软件作者使用。它为“验证器”提供了防火墙“沙箱”，以便在不影响平台运行的情况下测试软件的完整性。为了将这些系统连接在一起，它提供了魔像网络令牌（GNT）和事务框架，该框架安排所有参与者按指令支付报酬。
全球的计算机和全球的网络令牌为数十亿台本处于休眠状态的笔记本、平板电脑，甚至智能手机的计算周期供应商提供了经济激励。魔像项目还为软件开发人员、测试人员和验证者提供了一个智能的契约矩阵。这是一个新的计算生态系统，正如区块链开发人员伊凡·利尔奎斯维特在他的博客“伊凡谈技术”（Ivan on Tech）上评论的那样：“我能对事务框架进行编程，并希望每次操作都能得到微支付。因为在使用该软件时，每个操作都会被执行。如果能这样的话，真是太棒了。”[5]它可以从根本上改变软件的编写和销售方式。
魔像项目认为自己的长远目标是构建第三代网络（Web 3.0）的关键元素。在Web 3.0中，各种类型的内容无须中间商就可以直接生成和交换。如果成功了，巨头们自上而下的“筒仓”将会被分散的互联网所取代，没准还能连接到胡安·贝内特和他的文件币（Filecoin）的庞大文件系统中的存储领域。贝内特正在领导一场有众多存储公司参与，通过租用类似模型上未使用磁盘空间的运动。
世界各地的科学家们可以利用魔像项目来进行诸如定量金融模型、纳维叶-斯托克斯流体方程、气候变化大气模型、蛋白质折叠几何、机器学习权重、药理学抽样统计方面的计算。要不了多久，世界上的大部分人口将转向全球超级计算机，并通过这个星球的虚拟现实模型计算它的运行速度。作为魔像项目影响力的标志之一，魔像网络令牌一直以来都是以太坊平台上最为广泛持有的加密数字资产。从2016年11月至2018年年中，魔像网络令牌的价值增长了40多倍。
在最初测试的市场中，魔像项目通过选择图形渲染和可视化来激发人们的热情。通常所说的“图像合成”，是一种计算机化的过程，是从二维或三维的计算机模型中生成逼真的或动画的场景，渲染和可视化遍及建筑、教育、建筑，计算机辅助设计和工程、房地产甚至外科等各个领域。
架构师使用三维建模软件来显示纹理、灯光和微小细节；外科医生依靠高质量的器官扫描来诊断和治疗病人。可以渲染《南方公园》一类2D卡通中的常规场景，也可以渲染像《阿凡达》中动作密集的情节或交互式3D游戏中复杂的质感图形。技术正在加速进步。仅仅10年前，在《美食总动员》的时代，当时渲染每一帧动画都需要6.5小时。现在，成千上万个并行的图形处理器可以同时在亚马逊云端进行实时渲染。
渲染市场预计近20亿美元，而且还在以每年22％的速度增长。这个市场由拥有超级计算机的娱乐公司和遍布全球的数百家“渲染农场（render farms）”主导。魔像宣布它将进入这个领域，继而引起了成千上万游戏设计师、架构师和虚拟现实实验人员的兴趣。现在，这些用户发现自己正在排队等待多核英特尔至强处理器阵列上的超长时间程序。
然而，对于魔像来说，渲染只是测试市场的“黄铜”版本，在公司进入其“石头”和“铁”版本等其他超级计算机功能之前，它要用免费的“混合器”软件来收获那些低挂的成果。
2017年年底，也就是魔像项目成立的一年之后，专注于渲染的欧拓易公司发起了自己的渲染令牌（RNDR）。欧拓易公司于2008年便获得了一项令牌使用专利，在联合创始人朱尔斯·乌尔巴赫和艾丽萨·格林格的领导下，发行令牌是该公司一直以来的期待，他们同时希望以此来促进渲染市场的发展。与魔像不同的是它建议在中央处理器的并行数组上执行其呈现功能。从一开始，欧拓易公司就专注优化图形处理器以便实现这样的效果。欧拓易公司的奥克坦图形渲染器（OctaneRender）是渲染行业的行业标准，也是奥克坦工作台值单元的基础。魔像将以此作为渲染任务的度量。
欧拓易公司建立在乌尔巴赫的大脑之上。早在彼得·蒂尔开始给那些离开学校去创办公司的孩子们发放奖金之前，朱尔斯·乌尔巴赫就已经放弃了哈佛和所有的学术化妆师，转而继续他在游戏方面坚定不移的创造力。他的第一部成功之作是华纳兄弟互动娱乐出品的《地狱出租车》，25年前这部电影还只能以只读光盘的形式上市发行。作为一名图形和软件天才，他还为律动公司（Groove）制作了业内首批3D游戏。其后，经过几个月夜以继日的发明和创造，他终于创建欧拓易公司，从而进入实时3D渲染和流媒体领域。
如今43岁的乌尔巴赫身材高大，目光炯炯有神，看上去像主演电影《冲突》（Serpico）中的阿尔·帕西诺。在2017年即将结束的时候，他宣布了自己的计划：
在创建欧拓易公司的时候，我的目标是建立一个开放的系统，使任何人能够像上网一样毫不费力地渲染和重新混合所要模拟的现实。就像网络为文本和数字媒体所做的那样。
分散和开放的全球渲染系统是颠覆性服务和平台后移的沉浸式计算世界演变的基础。这就像是在谷歌、亚马逊和脸书上创建的开放型网络一样。
……
奥克坦图形渲染器使用了几乎在任何个人电脑中都能找到的廉价图形处理器。用以生成接近现实的（photoreal）的图像和媒体，其质量超过了电影行业中央处理器。在电影行业，动辄需要耗时数小时进行渲染。
……
渲染令牌的目标是简化渲染和流化3D环境的事务处理，使得混合现实体验和虚拟对象对最终用户和内容创建者来说更加简单。[6]
这种动用全球计算机参与渲染能够成功的可能原因之一便是区块链，它可以公开记录在计算机上租用未使用的空间，以及将渲染过的图像交付给用户的整个过程中所有错综复杂的交易。正如乌尔巴赫所指出的那样：
整合与以太坊的智能合约，意味着该服务中内置了丰富且无可争议的数字权利决议。这对于解决共享3D场景中永久状态的更改非常重要。对于这些场景，证明作者身份和重新构图的权利需要时间。
从工业工程师和建筑师测试光泄漏的CAD模型，到模拟科学家探究宇宙早期星系的形成，再到创作者和消费者分享全息虚拟世界和经验，区块链上的分布式图形处理器渲染系统利用大规模仿真资源降低了成本。
乌尔巴赫说，这个系统将“对现实世界的工作很有价值，而这些工作在本地或集中的图形处理器上快速完成将会非常昂贵。我们相信，用户将能够以越来越少的硬件、延迟和能源成本完成越来越多的工作”。[7]
在2017年9月的一篇博文中，布兰登·艾克总结了欧拓易公司的计划，并将其与自己的注意力币进行了比较：
4年前，我在《今天我看到了未来》一文中提到了欧拓易公司。从那个时候起，这家公司的创始人朱尔斯·乌尔巴赫和艾丽萨·格林格对朱尔斯的愿景的阐释深深地鼓舞了我：
……
毫不费力地渲染和重新混合模拟现实，就像网络对文本和数字媒体所做的那样。
现在，欧拓易公司正在构建自己基于图形处理器的渲染令牌，将增强现实／虚拟现实（AR／VR）、游戏和电影渲染分散给超过700万个图形处理器的所有者。渲染令牌的优点与注意力币的优点一致，都表现在以下几个方面：
1.效率（Effciency）：工具令牌解锁了对空闲或错误定价资源的访问。例如，渲染令牌之于图形处理器，用户的注意力之于注意力币。
2.防欺诈（Fraud resistance）：令牌作为一个低欺诈的账户单位，仅在区块链验证之后才进行支付。
3.社会信用（Social credit）：预先创建一个不出售的令牌池，通过法令授予用户令牌。
……
分散渲染需要对结果进行验证。直到提交任务的作者通过抽样和测试确认结果的质量之后，令牌才会流动。渲染者根据完成工作的程度和质量获得和失去声誉。
分散的渲染需要保密。在当下的技术反讽之中，为数字版权管理创建（DRM）的相同类型的安全硬件（如ARM TrustZone）有助于解决保密问题。
在我最初撰写的关于欧拓易公司的博文中，我主张水印不可避免，水印要比数字版权管理更有效。欧拓易自2009年开始开发和部署水印。大型共享的增强现实／虚拟现实世界不可能“加密任何你看到的”（就像固定媒体的数字版权管理所做的那样）。
然而，正如“第二人生”中的经验所显示的那样，在这些共享的虚拟世界中，模型和艺术的创造者需要得到有效和公平的保护。
不可磨灭的水印是解决问题的关键。有关更多细节，请参阅渲染令牌上的“水印和加密托管事务：更多关于以光子为驱动的经济的细节”及相关部分。
渲染令牌、注意力币以及其他类似领域特有令牌的前景让我兴奋不已。它们将把虚拟实境经济绑定成一个连贯、公平、分散的整体。未来将会被烙上深深的令牌印记。[8]
未来，乌尔巴赫还会带着他的系统超越渲染领域，以便实现魔像项目的更多议程。当他和艾丽萨·格林格正在启动渲染令牌的第一步时，他忘记明确地指出这样一个事实：基于图形处理器的全局渲染并行超级计算机对于其他应用程序而言也是最优的。关于这一点英伟达公司的比尔·达利说了很多。大部分的机器学习活动，譬如说霍尔泽勒的数据中心，都发生在图形处理器集群上，欧拓易公司新的基于区块链的分布式渲染农场可以对这些处理器进行模拟。
欧拓易擅长在不同用途的最佳配置中加入中央处理器和图形处理器周期。它与竞争对手以及合作者，通过利用全球数十亿台计算机中的图形处理器资源，最终可能建立起一个虚拟的巨型并行计算机。这将使谷歌数据中心仅有的数百万台服务器上的中央处理器和图形处理器相形见绌。
欧拓易和魔像项目一起将引领区块链超级计算机走向市场。加州大学伯克利分校的格雷德币（Gridcoin）为伯克利网络计算开放基础设施（BOINC）筹集了1100万美元，并在伯克利分校的众多学科数学、语言学、医学、分子生物学、气候科学、环境科学和天体物理学中为分布式的“研究证明（proof of research）”提供了中间件。Streamr与魔像在数据传输层协作，为流动内容（streamed content）提供了一个新的分布式网络架构。俄罗斯莫斯科的SONM.io正在试验一种“雾（fog）”计算模型，该模型利用分布在“云边缘”的资源，向电信企业和网络所有者提供租用服务，它的市值已经达到了5500万美元。
所有这些项目都在利用区块链技术协调数十亿随机分布的计算机所有者。通常，这些所有者拥有未被使用的资源，这些资源便可以形成虚拟超级计算机。每个令牌都支持不可变的时间戳区块链事务，并将其与许多其他事务连接在一个机器智能网格中。在并联水冷机房中互连机架上的系统所实现的大部分业务进展，世界各地数千台风冷计算机通过分散的网络互连后也能实现。
这种冒险，很多都会失败，但众人一起就可以将下一代网络从封闭的捕获数据的“筒仓”中解放出来。密算体系可以调动计算机的容量，甚至能使利维坦的数据中心都自愧不如。在这种情况下，谷歌计算机科学技术的进步使世界从谷歌的筒仓中解放出来。
云中封闭超级计算机并行资源的每一项进展，都促进了在“天空”中创建开放超级计算机的进程。每一根光纤电缆都有助于将当前随机计算机中的一组高效虚拟机连接起来。英伟达的达利将会惊奇地看到，他期待在全球架构上的进步，正在区块链数据和处理的全球网络中得以实现。
之所以能够实现这样的成就，是因为该行业将注意力从计算的成果转移到了信任和安全的根源上。现有的网络体系结构呈现出上大下小的特点，其间有大量可以完成任何任务的应用程序。只可惜在其底层协议中存在漏洞，身份、产权和其他各方各面都是建立在这样的系统基态上。
作为一个全球性的复制机器，互联网创始人建立了起源、事实、真相、时间戳和基态。除了因特网这个滑溜溜的斜坡之外，区块链还可以提供一个不可变的数据库，并在这个数据库的基础上，构建新的信任结构。
数据一旦被植入全球性的区块链上，就不再需要创建物理外壳以构成一个大型的并行计算机；再也无须在偏僻的河流或北极地区去计算数据，更不需要将超级计算机发射到寒冷的外太空去。正如互联网可以调动世界各地的房间、汽车，甚至私人公民的劳动一样，区块链也可以将全世界的计算机组织起来。如果电脑可以如此地忙碌，房间、汽车和工作岗位也将接踵而至。这一切的到来所需要的只是时间而已。
注解：
[1] 乌尔斯·霍尔泽勒：光纤大会主旨发言，洛杉矶，2017年4月11日。https://www.youtube.com/watch? v=n9zEiGyvJ-A。
[2] 同本章注释[1]。
[3] 西南新闻服务：“美国人每天查看手机80次”，《纽约邮报》，2017年11月8日。https://nypost.com/2017/11/08/americans-check-theirphones-80-times-a-day-study。
[4] 穆尼布·阿里：“运算的下一次潮流”，2017年8月。https://medium.com/@muneeb/latest。
[5] 伊凡·利尔奎斯维特：“伊凡谈技术”。https://www.youtube.com/watch? v=fEDKGyeF6fw。
[6] 欧拓易：渲染令牌白皮书，2017年8月17日。https://rendertoken.com/pdf/1.7RenderTokenWhitepaper.pdf。
[7] 同本章注释[6]。
[8] 布兰登·艾克：“渲染令牌”，2017年9月25日。https://brendaneich.com/。