15、天空计算的崛起

天空计算的崛起

Urs Hölzle 几乎从谷歌云发展之初就是核心人物，他带领谷歌云从达尔斯的据点扩展到全球。2017 年初，他在年度光纤会议上汇报了自己的成果。该会议汇聚了全球顶尖的光学工程师和科学家，共同探讨对调制光的无限需求，以及传输、放大、添加、删除、整形、洗牌、切换和承载光所需的精密机器。

谷歌的光纤成就与困境

• 光纤系统的卓越表现 ：光纤系统采用的二氧化硅纤维线，能在不放大的情况下跨越长岛那样的距离。每根电缆包含数千根线，每根线又有数十种承载数据的波长。而且其玻璃纯度极高，一块 40 英里厚的玻璃都能看透。Hölzle 所说的“低功耗、高密度相干光学”是信息时代的一项伟大工程壮举，让他在六年内将数据中心的带宽提高了 50 倍。他的 42 千赫兹全球信息查找器每秒能完成 42000 次搜索，每次搜索都涉及数百或数千个计算步骤，这是一项具有历史意义的技术成就。
• 成为领先光纤公司 ：在构建这个兆赫兹级的全球实用系统过程中，谷歌成为了世界领先的光纤公司之一。其横跨太平洋的第三条电缆，一条从加利福尼亚到香港的 12899 公里长的线路，每秒可传输 144 太比特的数据。自 2010 年谷歌连接美国西海岸和日本的 Unity 电缆投入使用以来，带宽提升了 29 倍。2018 年，谷歌还计划铺设一条从纽约到日本的更大容量电缆。
• 面临的困境 ：尽管取得了这些惊人成就，Hölzle 却来到洛杉矶抱怨而非庆祝。他宣称整个努力“即将碰壁”。过去七年里，带宽虽增长了 60 倍，但仍不足且成本过高。面对全球内存、存储和计算的分散（“施密特定律”）以及谷歌服务需求的激增，他急需带宽和连接性立即提升 10 倍。激光、波分网络和七大洲、七大洋下的相干光学是一方面，但输入输出——捕捉每根捆绑线的十微米核心上来自数百条不同消息的光速光子流，并将它们引导到正确地址——既困难又昂贵。Hölzle 想要云 3.0，他希望能以十分之一的成本在自动化设备上大量生产可插拔光纤模块，希望光纤技术的改进速度远超遵循摩尔定律的微芯片设备，且价格下降得更快。

谷歌通过将计算集中在数据中心取得了巨大成功，凭借“免费”策略实现了前所未有的规模。但免费流量并非现金流，它绕过了通过价格传递的创业学习过程。没有价格信号，限制消费的只剩下时间的稀缺性。对于智能手机用户每周有限的使用时间，谷歌的时间也越来越紧迫。Hölzle 生活在一个看似无限但最终虚幻的需求世界中，一个新的范式即将到来。

区块链带来的变革

• 新范式的出现 ：Blockstack 的 Muneeb Ali 解释了这种转变。谷歌和 Facebook 在应用层获取了价值，然后不得不发明许多协议和基础设施来实现扩展。这种架构形成了巨大的壁垒，因为大公司拥有所有数据，且其他公司没有资源在协议/基础设施层进行创新。但在区块链时代，模式发生了转变，许多大公司之外的团队有直接的动力来解决协议和基础设施创新的难题。
• 区块链的优势 ：区块链和密码学的进步构成了新的贝尔定律阶跃函数。加密宇宙的新互联网计算机架构和安全模型意味着现有的贝尔定律下，在充斥着特定大公司孤立应用和客户数据的数据中心进行集中“云”处理的模式将被淘汰。在区块链上，数据对所有用户可见且可互操作，不会被基础设施供应商独家占有。随着加密宇宙的发展，水冷云的作用将逐渐减弱，取而代之的将是分布式、点对点架构、对所有人开放的透明全球数据集和新的安全模型。它们将在风冷笔记本电脑和便携式设备上广泛传播。

相关区块链公司介绍

• 比特币与以太坊 ：比特币专门用于保障资金安全，在其 OP_RETURN 指令下仅提供 83 字节的文本存储，虽容量有限但安全性高。而以太坊则是一个全球计算机，用于执行程序，它是一个“虚拟机”，用于构建和发送智能合约或条件交易的软件指令，还提供以太币用于支付。
• Golem ：自称是“计算机界的爱彼迎”，它在用户不用电脑时租用其资源，将这些资源与其他用户的资源整合为一个虚拟超级计算机，并出租计算周期和软件。它提供应用注册表、应用商店、防火墙“沙盒”以及 Golem 网络令牌（GNT）和交易框架，形成了一个新的计算生态系统。从长远来看，Golem 旨在构建 Web 3.0 的关键元素，若成功，寡头的自上而下的孤立系统将被去中心化的互联网所取代。其最初的测试市场选择了图形渲染和可视化，这是一个近 20 亿美元的市场，且每年以 22% 的速度增长。不过，渲染对 Golem 来说只是测试市场的“黄铜”阶段，之后还会有“石头”和“铁”版本的更多超级计算机功能。
• OTOY ：2017 年底，渲染专家 OTOY 推出了自己的令牌 RNDR（渲染令牌）。与 Golem 不同，OTOY 从一开始就专注于为这些用途优化的图形处理器。其创始人 Jules Urbach 希望构建一个开放系统，让任何人都能像在网络上处理文本和数字媒体一样轻松地渲染和混合模拟现实。OTOY 的 OctaneRender 能使用普通 PC 中的廉价 GPU 近乎实时地生成逼真图像和媒体，质量超过需要数小时的电影级 CPU 渲染。其目标是让渲染和流式传输 3D 环境、混合现实体验和虚拟对象的交易过程对终端用户和内容创作者来说更加简单。区块链使得这种全球渲染计算机成为可能，它能公开记录计算机闲置空间租赁和渲染图像交付等复杂交易，与以太坊网络的智能合约集成，还能提供强大且无可争议的数字版权解决方案。

公司名称	特点
Golem	整合闲置计算机资源形成虚拟超级计算机，先以图形渲染为测试市场，长远目标构建 Web 3.0
OTOY	专注图形处理器优化渲染，推出 RNDR 令牌，目标简化渲染交易过程
比特币	保障资金安全，文本存储容量有限但安全性高
以太坊	全球计算机，用于执行程序，提供以太币用于支付智能合约

graph LR
    A[谷歌云发展] --> B[取得光纤成就]
    B --> C[面临困境]
    C --> D[新范式出现]
    D --> E[区块链变革]
    E --> F[相关区块链公司发展]
    F --> G[Golem]
    F --> H[OTOY]
    F --> I[比特币]
    F --> J[以太坊]

这些公司和技术的发展展示了区块链在计算领域的巨大潜力，它们有望打破现有的数据孤岛，推动互联网向更加开放、去中心化的方向发展。

天空计算的崛起

OTOY 的愿景与区块链的作用

OTOY 的创始人 Jules Urbach 有着宏大的愿景，他希望构建一个开放系统，让任何人都能像在网络上处理文本和数字媒体一样轻松地渲染和混合模拟现实。他认为一个去中心化和开放的全球渲染系统是沉浸式计算后移动世界中颠覆性服务和平台发展的基础，就像开放网络促成了谷歌、亚马逊和 Facebook 的诞生一样。

OTOY 的 OctaneRender 技术使用几乎任何 PC 中都有的廉价 GPU 就能近乎实时地生成逼真图像和媒体，其质量超过需要数小时的电影级 CPU 渲染。他们的目标是让 RNDR 令牌使渲染和流式传输 3D 环境、混合现实体验和虚拟对象的交易过程对终端用户和内容创作者来说更加简单。

而区块链在这其中起到了至关重要的作用。它可以公开记录计算机闲置空间租赁和渲染图像交付等复杂交易，并且与以太坊网络的智能合约集成，意味着服务中内置了强大且无可争议的数字版权解决方案。这对于解决共享 3D 场景中的永久状态变化以及确定作品的作者身份和重新组合权利的时间戳证明至关重要。从工业工程师和建筑师测试 CAD 模型中的漏光情况，到科学家模拟早期宇宙中的星系形成，再到创作者和消费者利用大量光线追踪能力共享全息虚拟世界和体验，基于区块链的分布式 GPU 渲染系统能够以低成本利用大量模拟资源。

行业对比与优势体现

Brendan Eich 在 2017 年 9 月的博客文章中总结了 OTOY 计划，并将其与自己的基本注意力令牌（BAT）进行了比较。他指出，两者有一些共同的优势：
1. 效率 ：实用令牌可以解锁闲置或定价不合理的资源，例如 RNDR 的 GPU 和 BAT 的用户注意力。
2. 抗欺诈 ：令牌作为低欺诈性的记账单位，只有在区块链验证工作完成后才会进行支付。
3. 社会信用 ：预先创建一个不出售的令牌池，通过法定方式赋予用户令牌。

此外，去中心化渲染需要结果验证，只有在渲染工作的作者通过采样和测试确认结果质量后，令牌才会流动。渲染者会根据完成工作的程度和质量获得或失去评分声誉。同时，去中心化渲染还需要保密性，用于数字版权管理（DRM）的安全硬件（如 ARM TrustZone）可以帮助解决这个保密性问题。OTOY 自 2009 年以来一直在开发和部署水印技术，这是解决大型共享 AR/VR 世界中创作者保护问题的关键部分。

未来应用拓展与行业趋势

Urbach 最终将把他的系统扩展到渲染之外，涵盖 Golem 的大部分议程。Nvidia 的 Bill Dally 描述了许多基于图形处理器的全球渲染并行超级计算机的其他应用。例如，Hölzle 数据中心中的许多机器学习活动都在集群图形处理器上进行，而 OTOY 基于区块链的分布式渲染农场可以模拟这些活动。OTOY 擅长将 CPU 和 GPU 周期以最佳配置结合用于不同用途，通过利用数十亿台计算机中的 GPU 资源，OTOY 及其竞争对手和合作伙伴最终可能会整合出一个虚拟的全球并行计算机，其规模将远超谷歌数据中心中仅有数百万台服务器的 CPU 和 GPU 阵列。

除了 OTOY 和 Golem，还有其他相关项目也在推动区块链超级计算机走向市场：
- Gridcoin ：伯克利的 Gridcoin 为其 BOINC（网络计算开放基础设施）筹集了 1100 万美元，并为分布式“研究证明”提供中间件，应用于数学、语言学、医学、分子生物学、气候科学、环境科学和天体物理学等多个领域。
- Streamr ：与 Golem 合作，为流式内容的新分布式互联网架构提供数据传输层。
- SONM.io ：俄罗斯莫斯科的 SONM.io 正在试验一种“雾”计算模型，利用“云边缘”的分布式资源，由企业电信和网络所有者出租，已实现 5500 万美元的市值。

这些项目都使用区块链来协调潜在数十亿台随机分布的计算机所有者，利用其闲置资源形成虚拟超级计算机。每个令牌都能实现不可变的时间戳区块链交易，并将其与其他众多交易连接成一个机器智能网络。许多在水冷并行计算环境中互连机架机器的技术进步同样适用于互连全球数千台风冷计算机的分散网络。

对现有互联网架构的挑战与变革

现有的互联网架构存在一些问题，上层应用丰富，能免费实现各种功能，但底层协议在建立身份、产权和系统基础状态等方面存在漏洞。互联网作为一个全球复制机器，在确定起源、事实、真相、时间戳和基础状态方面存在困难。而区块链可以提供一个不可变的数据库，为建立新的信任结构奠定基础。

一旦数据存储在全球区块链上，就不再需要创建物理封闭空间来组织大规模并行计算机，也不再需要将计算集中在偏远河流旁、北极地区或发射到寒冷的外太空。就像互联网可以调动全球的房间、汽车甚至私人公民的劳动力一样，区块链可以组织全球的计算机。当计算机被充分利用后，房间、汽车和工作也将随之发生变革。

项目名称	特点	资金情况	应用领域
Gridcoin	为 BOINC 提供中间件，用于分布式“研究证明”	筹集 1100 万美元	数学、语言学、医学等多领域
Streamr	与 Golem 合作提供数据传输层	未提及	流式内容的分布式互联网架构
SONM.io	试验“雾”计算模型，利用云边缘资源	市值 5500 万美元	企业电信和网络

graph LR
    A[OTOY 发展] --> B[愿景实现]
    B --> C[拓展应用]
    C --> D[与其他项目共同推动]
    D --> E[挑战现有互联网架构]
    E --> F[带来变革]
    G[其他项目] --> D
    G --> H[Gridcoin]
    G --> I[Streamr]
    G --> J[SONM.io]

总之，区块链技术的发展为计算领域带来了新的机遇和变革。众多区块链相关公司和项目的努力，有望打破现有的数据孤岛，推动互联网向更加开放、去中心化和安全的方向发展，实现真正的天空计算，让全球的计算机资源得到更高效的利用。