1999 年 互联网也浪费电

周六，朋友圈被一个比特币矿工关停矿机的视频刷屏了，大家不约而同配上了相同的文字，一个时代结束了。 

6 月 20 日零点，四川所有比特币等虚拟货币矿机将被集体断电，比特币算力去中国化成为事实。 

现在无论做出什么样的评价或许还是太早，且有失客观，还是让时间来给予答案。 只是，突然想起了早期的互联网。 天底下没有新鲜事，在个人电脑和互联网发展的初期，这也一度被视为浪费电力能源，造成环境污染的危险之物。 1999 年，福布斯杂志发表了这样一篇文章《Dig more coal -- the PCs are coming》（挖更多的煤——个人电脑时代来临），批判了互联网兴起导致电力消耗增加，更多煤炭被开采。 今天与大家分享一下这篇文章，周末愉快。

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在美国的某个地方，每次在线订购一本书时都会燃烧一块煤。 根据当前燃油经济性评级：大约 1 磅煤炭，可用于创建、包装、存储和移动 2 兆字节的数据。事实证明，数字时代非常耗能。互联网有朝一日可能会为我们节省砖块、灰泥和目录纸，但它正在燃烧大量化石燃料。 在个人电脑的引擎盖下，对「马力」的需求每隔几年翻一番。是的，今天的微处理器在将电转化为计算方面比其先驱强大得多，但对数字电力的总需求增长速度远快于效率。我们正在使用更多的芯片和更大的芯片，并处理更多的数字信息。

总的来说，芯片运行得越来越热，风扇转得更快，我们的磁盘驱动器和屏幕的功耗正在上升。对于古老的热电综合体，人们普遍认为它正处于衰退期，其影响是惊人的。 今天电网万亿美元的基础设施中，大约一半只服务于两个世纪历史的技术——灯泡和电动机。不久前，这意味着电力行业增长前景渺茫。我们拥有的电机和灯泡数量与我们的需求差不多。「电力的长期供应曲线与堪萨斯州的地平线一样平坦，」绿色大师 Amory Lovins 在 1984 年宣称。

然而，当洛文斯（Lovins）在调查时，IBM 和其他公司刚刚开始推出大量的个人电脑。今天，全球年产量为 500 亿个集成电路和 2000 亿个微处理器，这些芯片中的每一块都依靠电力运行。在其表面，比特化身为电子，芯片以极高的功率密度运行，高达太阳表面功率密度的十分之一。朗讯、诺特尔、思科、3Com、英特尔、AMD、康柏和戴尔已成为电力需求复苏背后的新通用电气。 您的个人电脑及其外围设备需要大约 1000 瓦的功率。IntelliQuest 的一项研究表明，互联网用户平均每周在线 12 小时，这种使用意味着一年大约 1000 千瓦小时的电力消耗。 家庭中已经有超过 5000 万台个人电脑，企业中还有 1.5 亿台电脑，每年另有 3600 万台出售，2000 万台在互联网上出售。 而你桌上的每件有线硬件，都有两三件设备潜伏在网络之外——办公室集线器和服务器、路由器、中继器、放大器、远程服务器等等。为施瓦布或亚马逊供电的重铁通常需要一兆瓦，目前已经有超过 17000 家纯网络公司（Ebay、E-Trade 等）。 

每个较大的公司都代表一个小村庄的电力负荷。

将 dot.com 从互联网到桌面需要更多的电力。例如，思科的 7500 系列路由器通过每秒 4 亿位的路由传输速度来保持网络的热度，但要做到这一点，它需要 1.5 千瓦的功率。无线网吸引的功率更大，因为它的信号是向各个方向广播的，而不是通过电线或光纤隧道传输。数字 PC 网络仍处于起步阶段，预计在几年内将需要 7 万个无线电基站，在十年内将需要两倍。每个站点至少燃烧几千瓦。无线手持市场（下一代掌上机等）将在几年内年销售额达到 2000 万台。 

单独地看，其中许多盒子只消耗电力。现在的手持设备靠几节 AAA 电池就能运行数周。思科公司最新的千兆路由器 12000 系列可以处理 16 倍于其前代产品的带宽，而电力消耗却相同。但是对计算能力的总需求超过了任何效率的提高。根据半导体工业协会的数据，今天最先进的集成电路可以包含 2100 万个晶体管，以 400 兆赫的速度运行，功率为 90 瓦；在十年左右的时间里，它将让位于 1800 兆赫，功率为 175 瓦。

即使惠普的 Toronado 和诺基亚的互联网手机最终依靠体温运行，它们也会在网络中输入和输出数据，从而推动上游的电力需求。

 网络流量确实每三个月翻一番。大约 1700 万家庭已经拥有两台或两台以上的个人电脑。通信芯片现在正在从桌面上迁移开来。伊莱克斯最近宣布了其「互联网冰箱」，这是一台嵌入式个人电脑，取代了涂鸦纸条和门磁铁。GE 有一台互联网微波炉。软件公司 EmWare 正在与 Sybase、3Com 和 Micron 合作，将自动售货机上线，以提高库存和管理效率。

 仅仅制造所有这些数字盒子就需要大量的电力。价值数十亿美元的制造厂里装满了炉子、泵、烘干机和离子束，所有这些都是电动驱动的。将电路蚀刻在一平方英寸的硅上需要 9 千瓦小时，制造整台 PC（1000 千瓦小时）的功率大约相当于运行一年所需的功率。 典型的晶圆工厂已经是 10 到 15 兆瓦的电力怪兽——从电学上讲，大约有一个小型钢铁厂那么大。美国至少有 300 家这样的工厂，晶圆厂及其供应商目前消耗了美国近 1% 的电力输出。 

信息与电力的融合已经对总体需求产生了明显的影响。互联网上至少有 1 亿个节点，每年消耗数百至数千千瓦时的电力，加起来有 2900 亿千瓦时的需求。这大约是美国总需求的 8%。再加上用于建造和操作独立的（未联网的）芯片和计算机的电力，总数跃升至约 13%。现在有理由预测，在未来十年内，一半的电网将为数字-互联网经济提供动力。 互联网在全球影响巨大。英特尔预计全球有 10 亿人在线。这相当于 1 万亿美元的计算机销售额--以及另外 1 万亿美元的电力供应骨干的投资，10 亿台网上的个人电脑代表了相当于今天美国总容量的电力需求。 

但所有这些新的数字智能不会以其他方式减少能源需求吗？例如，远程办公和电子邮件会减少经济中其他部门的消耗。运输部门的能源需求确实在一定程度上趋于平缓。仓储的减少，以及经济的整体调整，正在削减对汽油、柴油和取暖燃料的需求。 但对电力的需求却没有减少，因为电力主要由煤炭（56%）、核能（20%）、水力（10%）和天然气（10%）产生。计算机本身减少了冬季的供暖负荷，因为运行芯片的电力最终会作为热量散布在后面，但这些收益被计算机在夏季带来的额外冷却负荷所抵消。 

因此，尽管多年来在照明、冷却和加热效率方面有了很大的改进，但商业办公建筑每平方英尺的总能耗几乎没有减少。典型的家庭办公室是在市中心的办公室之外设立的，而不是代替。 佳能公司的新型数字 X 光机最近得到了美国食品和药物管理局的批准，它将取代数以百万计的 X 光片和数以万计的机器，但它也可能加速更多医生办公室的 X 光机的部署。这些新设备也会占用带宽，因为它们会在网络上传输高分辨率的图片，以寻找远方专家的第二意见。总的来说，电力消费总量每年继续增长约 3%，其中一半以上的增长归因于微处理器的崛起。 

预计电网的另一个方面也将发生根本性变化：质量和可靠性。传统的电网可以容忍 60 周期的电力出现单周期的停顿。对于冰箱、灯泡和烤箱来说，电流中的一个小插曲仅仅是一个不便之处。 

对于计算机和路由器来说，这可能是一场灾难。

 这就是为什么像美国电源转换公司，通过为从台式机到网络公司服务器到路由器和企业数据中心的各种产品销售不间断电源，在十年内收入猛增 70 倍。保持电力清洁的系统和电子装置也出现了类似的繁荣。 德克萨斯州奥斯汀市的 Active Power 公司生产了一种基于飞轮的电力储存系统，其大小可以隔离和保护整个办公楼和工厂免受 "脏 "电的影响，1.4 吨的飞轮以 7700 转/分的速度旋转。 马萨诸塞州韦斯特伯勒的美国超导公司使用一个两兆瓦的超导磁铁，重达四分之三吨，来做类似的工作。不可避免的是，将有更多非常重的原子被部署，以保持我们的比特在其指定的回合上。 

未来学家已经向我们承诺了一条信息高速公路，而不是满载煤炭的火车，光纤电缆，而不是 600 千伏的电力线，然而我们将同时得到这两样东西。