計算能力與區塊鏈技術： 未來科技金融核心（上）

【隨著聯盟鏈和私有鏈的普及，區塊鏈晶片研發企業獲得了全新的市場發展機遇，通過為企業聯盟或企業內部定製專用的區塊鏈底層設施，區塊鏈算力行業將演變為支撐起價值網際網路發展的IDC】

□高航 俞學勱 楊輝輝

區塊鏈的計算能力

無發鈔機構、去中心化、去信任化的電子現金系統的實現，依賴於每一個參與者自身，「人人為我，我為人人」是區塊鏈的精髓。

每一個人手上都有一個總帳，總帳上記錄著包括自己在內所有人的交易記錄，每個人都可以指著任意一筆記錄與其他人核對，保證大家帳本的統一一致，人、事、物、時完全相符且客觀真實，這就是共享帳本。

比特幣的區塊鏈網絡會給勤奮記帳的人以激勵，在每一輪區塊建立的過程中只有他記的帳會被傳播給大家，並讓大家驗證。

大家對他的辛勤勞動及記帳結果一致認可後，新的帳目就被添加到了共享帳本中去。

獲得記帳權的人會被獎勵一些比特幣，於是，整個記帳驗證機制被稱為工作量證明。

這個體現記帳勤奮程度的標準被稱為算力，而算力正是區塊鏈安全的根基。

由於每一個節點都需要通過不斷地計算來解出一個基於前一個區塊信息所產生的特解，而這個計算的過程還需要不斷打包驗證網絡中其他節點產生的交易數據，因此整個過程就像是為獲得比特幣獎勵而進行的驗證工作。

這個過程被形象地稱為挖礦。

工作量證明機制意味著區塊鏈的安全來源於現實世界人們共同的勞動投入。

由於每一個特解都包含了前一個區塊的信息，而一個特解的產生及被網絡成功驗證就意味著新區塊的形成，每一個新區塊都疊在上一個區塊之上。

於是，以前形成的區塊就像地表以下的岩層，越久遠的埋得越深，也越不可能被觸碰到或者被篡改。

不可偽造、不可篡改正是區塊鏈建立信任機制、打造價值網際網路的基礎。

區塊鏈之沉浮

在2011年5月以前，參與到比特幣區塊鏈驗證當中的算力並不充裕，比特幣也並未獲得太多人的關注。

但到2011年底，通過算力記帳獲得比特幣的挖礦行為逐漸普及。

人們開始發掘出了專業的晶片FPGA用於輸出算力，能耗只有GPU挖礦的1/4，比特幣開始越來越緊密地與現實資源相聯通。

從2012年到2013年，人們開始意識到利用ASIC矽晶晶片進行算力輸出可以大幅提升挖取比特幣的速度，並能比FPGA更為節能。

於是，多家機構相繼開始研發ASIC比特幣挖礦晶片。

從此，比特幣挖礦以及比特幣本身開始形成產業。

2013年至今，全網輸出算力從2.5T飆升至1400P（1P=1000T），是原來的約56萬倍。

算力的規模越大、節點越分散，區塊鏈網絡就越安全，對權力與利益機構的防禦能力就越強，對應的區塊鏈應用也就越有保障。

2013年底，比特幣幣價超越1000美元，並於11月29日下午達到最高價格1242美元，超過了一盎司黃金1241.98美元的報價。

從某種意義上說，此時此刻比特幣成為了真正的數字黃金。

促使比特幣價瘋漲的推動力，除了挖礦晶片與設備研發的軍備競賽以外，最為直接的因素來自於比特幣交易所這些推動對比特幣進行直接投資的入口的激增。

隨著幣價的不斷攀升，大量的交易所也相繼出現。

中國的OKCoin、美國的Coinbase便是其中最具影響力的交易所。

更多的交易入口也吸引了更多投機者的湧入。

2013年5月，中國的OKCoin比特幣交易所成立，3個月後即達到每月26億的交易量，同年12月更是創造了單天交易量40億的驚人數額，從而一舉成為了全球最大交易所。

然而，比特幣在支付領域的發展表現一般。

2013年以來，相比於錢包之間的支付交易，通過交易所交易的比特幣倍數常年保持在10倍以上，即每11筆交易有起碼10筆源於對比特幣的買賣炒作，而非針對服務或商品支付。

根據Coinmap的資料顯示，全球可用比特幣進行線下支付的實體店僅為7709家，在中國只有北上深、港澳台和西安等地有約10家店鋪支持比特幣。

另外，各國政策對比特幣貨幣屬性的限制，也導致了比特幣作為貨幣基本的支付功能未能真正普及。

區塊鏈之產業鏈

算力挖礦行業的出現不僅打通了區塊鏈與現實資源之間的通道，更幫助區塊鏈領域形成了第一條相對完整的產業鏈體系（圖1）。

而這一條產業鏈也從單純的在比特幣挖礦與交易的過程中獲取財富，進化到了從區塊鏈產業生態中去創造財富。

隨著區塊鏈生態的完善和進化速度的加快，這一產業創造財富的能力也在與日俱增。

1.晶片研發與區塊鏈計算機生產。

比特幣區塊鏈安全基礎的算力晶片是整個產業鏈的源頭。

晶片內部結構的研發設計由算力晶片的專業團隊完成，而矽晶晶片的實際生產則是外包給台積電、三星、高通、因特爾等專業晶片代工廠進行生產，這個生產過程被稱為流片。

嘉楠耘智（清華長三角研究院投資）等晶片研發團隊也由於關注到了區塊鏈領域的機會，從而設計量產了多款針對區塊鏈領域的專用超算晶片。

在經歷了比特幣幣價的大起大落之後，當前市場上仍具競爭力的主要超算晶片團隊有中國的嘉楠耘智、比特大陸、海外的Bitfury（中國信貸投資）和21 Inc.（高通投資）。

技術與資本是決定區塊鏈計算機行業優勝劣汰的核心因素。

運作良好的區塊鏈計算機研發與生產企業一般擁有良好的現金流，但每個行業都有寒冬期。

礦企競爭目前已經逐漸進入寡頭階段，之後的競爭不僅考驗團隊的技術研發能力，同樣也考驗團隊的資本運作能力。

2.礦場。

所謂礦場，就是將一台封裝數十至數百顆晶片單體通電運行的小型區塊鏈計算機，進化為部署幾萬至幾十萬台區塊鏈計算機的大型機房。

為了降低能源消耗，原本僅在算力晶片的能耗比上下功夫的晶片公司，也開始對區塊鏈計算機散熱、電源傳輸、礦場機房布設等外延性要素進行節能提效設計。

因此，在產業鏈前端的這三個環節上，仍由原本的晶片研發團隊所主導，各家在這個領域各有所長。

嘉楠耘智團隊針對自己研發的晶片，提供了一套低成本高性能的環境自適應解決方案，通過對系統運作過程中熱耗散的控制，以及電源傳輸過程中電壓穩定性的智能調整，使ASIC矽晶片在集群礦場的複雜環境中實現最低能耗的最大算力輸出，同時保持較低的總體擁有成本。

而Bitfury則開發了針對算力晶片的浸泡式水冷系統，在沸點非常低的情況下，把硬體浸泡在液體中。

一旦加熱，液體就會蒸發把熱量帶走，然後凝結再進入池中，通過這個過程降低挖礦在冷卻過程中的能源消耗。

3.礦池。

礦池是將來自各地的算力進行匯聚，從而提高算得新區塊的幾率。

比特幣的算法規定了算力占據總網絡比率越高的節點，能算得新區塊的幾率越大。

因此，算力輸出方則會選擇匯集在一起，共享一個主節點通道，並最終將共同產生的收益按照一定的分配方式提前分配到各個子算力輸出節點的帳戶中。

數據來源:區塊鏈公開數據

當前，從各大礦池所輸出的算力占比情況如圖2所示，其中國內礦池輸出占比高達62%，這其中占具最大份額的是比特大陸的蟻池。

與其他廠商專注於晶片設計領域不同，比特大陸從很早就在比特幣全產業鏈進行了全面布局。

從比特幣瀏覽器項目，到大規模自有算力部署，再到雲算力服務，涵蓋了算力挖礦行業的大部分環節，而礦池正是這一布局的終點。

比特大陸旗下的蟻池一家就占據了礦池份額的1/4，這意味著每一個區塊由蟻池算得的幾率是1/4。

也因此，每個區塊所產生的比特幣獎勵被蟻池獲取的幾率也是1/4。

得益於較高的礦池份額和大量的自有算力，比特大陸收穫了大量的比特幣收益。

其餘諸如BTCC、魚池等幾大國內礦池中的算力則有很大比例來源於嘉楠耘智所投入製造的區塊鏈超級計算晶片。

因此，從礦池數據上也體現出了Bitfury、比特大陸與嘉楠耘智在比特幣算力行業的先發優勢。

4.雲算力。

在這種情況下，中小礦工的盈利空間越來越小甚至為負。

它們不僅要面臨單體區塊鏈計算機供不應求的狀況，還要面對區塊鏈計算機從發貨到安裝調試再到維護的整個複雜流程。

而且，最大的成本還不止是這些，使用一般家庭、商業用電進行挖礦所消耗的高昂電費，以及產生的噪音和熱量，也成為普通比特幣愛好者參與算力輸出的障礙。

算力通過大規模集成礦場以及礦池的集中，造成對比特幣區塊鏈安全的威脅。

綜合這樣的市場與技術需求，雲算力服務應運而生。

雲算力平台將礦場和礦池等基礎資源打通，為個體礦工更便捷地接入比特幣區塊鏈網絡提供條件。

這不僅降低了礦工的准入門檻，並且由於購買雲算力的用戶可以自主控制算力流向，這成為解決大規模集成化礦場和礦池匯聚而造成算力集中問題的一種策略。

它的出現也因此使得比特幣區塊鏈離全民分布式共享的理想又近了一步。

5.交易所。

算力晶片成為現實資源導向區塊鏈虛擬資源的入口，那麼，交易所就成為這條產業鏈最終的出口。

即將算力所獲取的比特幣收益，轉化為現實中可用的法幣，比特幣產業鏈的循環生態由此形成。

實際上，整個產業的簡化邏輯似乎是：投入資金購買設備，通過設備運作獲取比特幣，並寄期望於比特幣的溢價能夠為整個產業鏈獲取利潤；將比特幣換成法幣之後，再次投入購買更好的設備。

這樣的模式其實並未跳出2013-2014年比特幣大起大落時期區塊鏈計算機行業軍備競賽的怪圈。

同時，矽晶晶片從110納米到55納米，從28納米再到16納米，其蝕刻密度的提升也逐漸開始受到單位面積產熱劇增、量子效應的影響，使晶片設計的門檻進一步提高。

在這種大環境下，區塊鏈的產業鏈也進一步延伸出了更多價值。