比特幣的耗能難題｜個人電腦、網路發展初期，一度也被視為能源浪費

ABMedia

2021/6/21

(本文經授權轉載自深潮 TechFlow，原文標題為《1999年，網際網路也浪費電》，原文請見)

週六，朋友圈被一個比特幣礦工關停礦機的視頻刷屏了，大家不約而同配上了相同的文字，一個時代結束了。

6月20日零點，四川所有比特幣等虛擬貨幣礦機將被集體斷電，比特幣算力去中國化成為事實。

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現在無論做出什麼樣的評價或許還是太早，且有失客觀，還是讓時間來給予答案。

只是，突然想起了早期的網際網路。

天底下沒有新鮮事，在個人電腦和網際網路發展的初期，這也一度被視為浪費電力能源，造成環境污染的危險之物。

1999年，福布斯雜誌發表了這樣一篇文章《Dig more coal — the PCs are coming》(挖更多的煤——個人電腦時代來臨)，批判了網際網路興起導致電力消耗增加，更多煤炭被開採。今天與大家分享一下這篇文章。

內容目錄

原文

在美國的某個地方，每次在線訂購一本書時都會燃燒一塊煤。

根據當前燃油經濟性評級：大約1磅煤炭，可用於創建、包裝、存儲和移動2兆字節的數據。事實證明，數位時代非常耗能。網際網路有朝一日可能會為我們節省磚塊、灰泥和目錄紙，但它正在燃燒大量化石燃料。

在個人電腦的引擎蓋下，對「馬力」的需求每隔幾年翻一番。是的，今天的微處理器在將電轉化為計算方面比其先驅強大得多，但對數位電力的總需求增長速度遠快於效率。我們正在使用更多的芯片和更大的芯片，並處理更多的數位資訊。

總體來說，芯片運行得越來越熱，風扇轉得更快，我們的磁盤驅動器和屏幕的功耗正在上升。對於古老的熱電綜合體，人們普遍認為它正處於衰退期，其影響是驚人的。

今天電網兆美元的基礎設施中，大約一半只服務於兩個世紀歷史的技術——燈泡和電動機。不久前，這意味著電力行業增長前景渺茫。我們擁有的電機和燈泡數量與我們的需求差不多。「電力的長期供應曲線與堪薩斯州的地平線一樣平坦。」綠色大師Amory Lovins 在1984 年宣稱。

然而，當洛文斯（Lovins ）在調查時，IBM和其他公司剛剛開始推出大量的個人電腦。今天，全球年產量為500億個集成電路和2000億個微處理器，這些芯片中的每一塊都依靠電力運行。在其表面，比特化身為電子，芯片以極高的功率密度運行，高達太陽表面功率密度的十分之一。朗訊、諾特爾、思科、3Com、英特爾、AMD、康柏和戴爾已成為電力需求復蘇背後的新通用電氣。

您的個人電腦及其外圍設備需要大約1000 瓦的功率。IntelliQuest的一項研究表明，網際網路用戶平均每週在線12小時，這種使用意味著一年大約1000千瓦小時的電力消耗。

家庭中已經有超過5000萬台個人電腦，企業中還有1.5億台電腦，每年另有3600萬台出售，2000萬台在網際網路上出售。

而你桌上的每件有線硬件，都有兩三件設備潛伏在網路之外——辦公室集線器和服務器、路由器、中繼器、放大器、遠程服務器等等。為施瓦布或亞馬遜供電的重鐵通常需要一兆瓦，目前已經有超過17000家純網路公司（Ebay、E-Trade等）。

每個較大的公司都代表一個小村莊的電力負荷

將dot.com從網際網路到桌面需要更多的電力。例如，思科的7500系列路由器通過每秒4億位的路由傳輸速度來保持網路的熱度，但要做到這一點，它需要1.5千瓦的功率。無線網吸引的功率更大，因為它的信號是向各個方向廣播的，而不是通過電線或光纖隧道傳輸。數位PC網路仍處於起步階段，預計在幾年內將需要7萬個無線電基站，在十年內將需要兩倍。每個站點至少燃燒幾千瓦。無線手持市場（下一代掌上機等）將在幾年內年銷售額達到2000萬台。

單獨地看，其中許多盒子只消耗電力。現在的手持設備靠幾節AAA電池就能運行數週。思科公司最新的千兆路由器12000系列可以處理16倍於其前代產品的帶寬，而電力消耗卻相同。但是對計算能力的總需求超過了任何效率的提高。根據半導體工業協會的數據，今天最先進的集成電路可以包含2100萬個晶體管，以400兆赫的速度運行，功率為90瓦；在十年左右的時間裡，它將讓位於1800兆赫，功率為175瓦。

即使惠普的Toronado 和諾基亞的網際網路手機最終依靠體溫運行，它們也會在網路中輸入和輸出數據，從而推動上游的電力需求。

網路流量確實每三個月翻一番。大約1700萬家庭已經擁有兩台或兩台以上的個人電腦。通信芯片現在正在從桌面上遷移開來。伊萊克斯最近宣布了其「網際網路冰箱」，這是一台嵌入式個人電腦，取代了塗鴉紙條和門磁鐵。GE有一台網際網路微波爐。軟件公司EmWare正在與Sybase、3Com和Micron合作，將自動售貨機上線，以提高庫存和管理效率。

僅僅製造所有這些數位盒子就需要大量的電力。價值數十億美元的製造廠裡裝滿了爐子、泵、烘乾機和離子束，所有這些都是電動驅動的。將電路蝕刻在一平方英寸的矽上需要9千瓦小時，製造整台PC（1000千瓦小時）的功率大約相當於運行一年所需的功率。

典型的晶圓工廠已經是10到15兆瓦的電力怪獸——從電學上講，大約有一個小型鋼鐵廠那麼大。美國至少有300 家這樣的工廠，晶圓廠及其供應商目前消耗了美國近1% 的電力輸出。

資訊與電力的融合已經對總體需求產生了明顯的影響。網際網路上至少有1億個節點，每年消耗數百至數千千瓦時的電力，加起來有2900億千瓦時的需求。這大約是美國總需求的8%。再加上用於建造和操作獨立的（未聯網的）芯片和計算機的電力，總數躍升至約13%。現在有理由預測，在未來十年內，一半的電網將為數位-網際網路經濟提供動力。

網際網路在全球影響巨大。英特爾預計全球有10億人在線。這相當於1兆美元的計算機銷售額–以及另外1兆美元的電力供應骨幹的投資，10億台網上的個人電腦代表了相當於今天美國總容量的電力需求。

但所有這些新的數位智能不會以其他方式減少能源需求嗎？例如，遠程辦公和電子郵件會減少經濟中其他部門的消耗。運輸部門的能源需求確實在一定程度上趨於平緩。倉儲的減少，以及經濟的整體調整，正在削減對汽油、柴油和取暖燃料的需求。

但對電力的需求卻沒有減少，因為電力主要由煤炭（56%）、核能（20%）、水力（10%）和天然氣（10%）產生。計算機本身減少了冬季的供暖負荷，因為運行芯片的電力最終會作為熱量散佈在後面，但這些收益被計算機在夏季帶來的額外冷卻負荷所抵消。

因此，儘管多年來在照明、冷卻和加熱效率方面有了很大的改進，但商業辦公建築每平方英尺的總能耗幾乎沒有減少。典型的家庭辦公室是在市中心的辦公室之外設立的，而不是代替。

佳能公司的新型數位X光機最近得到了美國食品和藥物管理局的批准，它將取代數以百萬計的X光片和數以萬計的機器，但它也可能加速更多醫生辦公室的X光機的部署。這些新設備也會佔用帶寬，因為它們會在網路上傳輸高分辨率的圖片，以尋找遠方專家的第二意見。總體來說，電力消費總量每年繼續增長約3%，其中一半以上的增長歸因於微處理器的崛起。

預計電網的另一個方面也將發生根本性變化：質量和可靠性。傳統的電網可以容忍60週期的電力出現單週期的停頓。對於冰箱、燈泡和烤箱來說，電流中的一個小插曲僅僅是一個不便之處。