“碳中和”元年，如何提高能源利润效率？算力或是必备要素

    连日来，“碳中和”概念被反复提及，“双碳”目标升级为国家战略，。2021年3月18日提出的“通过建设中国能源互联网实现碳减排目标”的系统方案，明确将推进能源开发清洁替代和能源消费电能替代；实现能源生产清洁主导、能源使用电能主导；能源电力发展与碳脱钩、经济社会发展与碳排放脱钩。2021年，“碳中和”元年正式开启。
    目前，中国的能源结构依然是以高碳的化石能源为主，占比约为85%，要用不到10年时间实现碳达峰，再用30年左右时间实现碳中和，意味着碳排放达峰后就要快速下降，几乎没有缓冲期。面对巨大的挑战，《算能》作者、赛热科技CEO李日升表示，要达到未来理想的能源水平，关键在于提高清洁能源利润效率。
    按照能源利润效率理论，能源利润效率（Efficiency of EnergyProfit）EPE=（收入-能源成本）/ 时间，社会向能源利润效率不断提升的方向进化。例如，互联网和移动互联网已经将大量的信息通过网络传递，这样既节约了信息传递的成本又缩短了传递时间，同时巨大的算力又可以快速处理海量的数据得到更有价值的信息，这无疑大大提升了能源利润效率。
    从马车到高铁飞机再到宇宙飞船，人类的活动空间和位移速度大大增加，移动所需的时间也随着技术的进步被逐步缩短，但是飞机还是会晚点，从北京到纽约还是需要半天的时间；互联网链接和存储了世界各地海量的信息，强大的搜索引擎可以让你随时随地知道全世界发生的几乎所有事情，但是人与人之间和人与机器之间的信息传递还是需要不同的语言经过编译、理解转化为对方可以理解的有效信息；超级计算机可以解决很多以往人类无法解决的难题，AlphaGo可以战胜人类围棋大师，但是还是无法计算出整个30亿个碱基对组成的基因序列的内在奥秘以及宇宙中无数恒星的演化问题；科技尤其是医学的进步大大延长了当代人类的平均寿命，但是每个人还是面临衰老和死亡，而一旦死亡，大脑中所有的信息和意识将无法存储和延续。
    从生物学角度，人类大脑的处理流程与计算机类似，是一个由不同的信号（视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉）输入大脑，按照不同的编译程序（逻辑思维）处理，并将结果输出的过程，这个处理的过程可以用仪器检测到不同电信号的变化；同样，一个小小的DNA储存了海量的生物信息，在足够能量的支持下可以最终编译表达出一个完整的具有意识的人类个体。正如电影《超验骇客》中的剧情一样，我们不禁联想，如果有足够的强的算力和足够先进的脑机接口技术，人类是否就可以将意识转移，以此突破了碳基生命的时间和空间边界，基于更加强大的算力在硅基世界无限畅游？
    回到当下，我们要思考的是，即使这样的平行世界终有一天可以变为现实，那么推动它实现的必备要素有哪些？我们认为，无论是现实世界的进一步进化，还是平行世界的最终实现，都有三个最基础的必备要素。
    1.算力
    
    随着时间的推移，我们将会不断产生天量的数据，需要越来越强大的算力来处理这些数据并产生更有价值的信息。算力正在实现全方位的传统替代：信息的处理（手工到计算机），信息的传递（车马到网络），价值的传递（黄金法币到数字资产），强大的算力可以在相同时间内处理更大数量的数据，同时降低处理相同数量数据所消耗的时间和能量。算力强大到一定程度，可以瞬间模拟出整个地球的全部细节，小到其中某一户居民窗台的一粒灰尘，并可以计算出全部可能的变化方向包括这粒灰尘应该飘落的地方。
    算力是基于电力和热力的，芯片和其所集成的算法就像是一种编译过的能量使用说明，利用电力将数据按照设定好的方式处理并反馈结果，同时电能也被全部转化成热能散发到空气中。
    2.电力
    
    我国碳排放部门结构中，电力部门占比最高，约为51%，实现“碳中和”，电力因其具有的清洁可持续、易存储易传输、高能量密度的特性，使其成为应用前景最广的二次能源。从互联网信息的传递，到电动汽车和机械手臂，电力既是数字世界的源动力，也在逐步成为现实世界的核心驱动力。全世界都在集中力量推动清洁发电和电能替代的全面普及，光伏电、风电、水电作为清洁可持续的发电方式，将会逐步成为发电的主要途径。
    按照目前的发展趋势，电力将成为最核心的终端消费能源，同时作为算力的基础，不断增长的算力一定要消耗更多的电力，因此电力生产消费相关的每个环节（发电、输电、储电、耗电）都有很大空间进一步优化。
    3.热力
    
    热力学定理延伸开，我们会发现人类自始至终都在解决热力的问题：人类从食物中汲取碳水化合物，在体内分解为能量维持生命的延续；远古时期通过火的加热让蛋白质更容易消化吸收，推动原始人类智力的提升；生物的生存需要取暖和热水，热力的使用扩展了生物在寒冷地带的生存边界，农作物冬天可以在暖棚中继续生长，人类甚至可以在接近于绝对零度的宇宙空间翱翔；火力发电是利用燃料产生的热量推动涡轮的旋转，但还面临着机组冷却的严峻问题；电力传输要尽可能地减少阻力，电阻过大将会导致电力传输中转变成大量的热，既是电力的浪费又造成火灾的风险；芯片计算产生的大量热量，需要快速的散掉以保证芯片能够继续稳定工作。
    更高效的散热方式和更低成本的热量供给，将会继续贯穿人类社会的发展进步，也是能源利润效率提升的必由之路。以让每个人都能使用到更加清洁实惠的算力、电力和热力资源为使命。用科技的力量加速熵减，让人类可以在算力、电力、热力方面实现巨大飞跃，让每个人都能使用到更加清洁实惠的算力、电力和热力资源，并基于此能够真正有机会实现更加完美优越的平行世界。