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颠覆PC行业的名人俱乐部:分布式计算鼻祖David Anderson

透过「历史上的3月」,从过去看未来,从现在亦可以改变未来。

今天是 2023 年 3 月 3 日,在 176 年前的今天,1847 年 3 月 3 日,电话的发明人亚历山大·格拉汉姆·贝尔(Alexander Graham Bell)出生。贝尔发明了世界上第一台可用的电话机,创建了贝尔电话公司,被世界誉为“电话之父”。为了纪念贝尔的功绩,后世将电学和声学中计量功率或功率密度比值的一种单位命名为“贝尔”。回顾计算机历史的 3 月 3 日,这一天还发生过哪些关键事件呢?

1885 年 3 月 3 日:美国电报电话公司(AT&T)成立

美国电报电话公司(AT&T)是美国的一间跨国集团控股公司,是全美最大的固网电话及移动电话电信服务供应商,此外还提供宽频及收费电视服务,合共 1.5 亿户提供服务,当中 8510 万户为无线用户。前文提到,今天是“电话之父”亚历山大·格拉汉姆·贝尔的生日,而 AT&T 的前身,其实便是贝尔电话公司。

时间回到 1875 年,贝尔在获得了电话的专利之后创立了贝尔电话公司。到 1881 年,贝尔电话公司已经成为美国贝尔电话公司,旗下有着许多子公司,业务分布十分广泛;其子公司之一便是成立于 1885 年 3 月 3 日的美国电话电报公司(AT&T)。

1899 年 12 月 30 日,AT&T 收购了其母公司美国贝尔电话公司的资产,成为新的母公司。AT&T 在美国建立了一个由当地电话子公司组成的网络;1913 年,美国电话电报公司及其子公司通过法庭和解,在 20 世纪的大部分时间里,由政府当局授权垄断电话服务,而这种长达数十年的垄断,被称为贝尔系统。

图源:维基百科

垄断之路只会随着时间变得越来越艰难,1984 年,美国司法部依据《反托拉斯法》拆分了 AT&T,分拆出一个继承了母公司名称的新 AT&T 公司(专营长途电话业务)和七个本地电话公司(即“贝尔七兄弟”),美国电信业从此进入了竞争时代。1995 年,又从公司中分离出了从事设备开发制造的朗讯科技和 NCR 公司,只保留了通讯服务。

在 AT&T 拆分出来的众多子公司里,当属西南贝尔公司野心最大,气势最凶;西南贝尔公司创办于 1983 年,是根据美国政府与美国电话电报公司的反垄断诉讼的判决,而成立的其中一间独立公司。1995 年西南贝尔公司易名为 SBC 通讯公司,从此开始了一系列收购和扩张,包括 1987 年收购 Metromedia 移动业务和 1990 年代初收购几家有线电视公司;最终在 2005 年,SBC 收购了自己的“母亲”美国电话电报公司,并再度易名为 AT&T 公司。此外,这个全新的 AT&T 还继承了原由美国电话电报公司所持有的商标,以及在纽约证券交易所的上市编码:T(Telephone,电话)。

2007 年开始,AT&T 再次经历了一系列重组和并购。2007 年 6 月,兰德尔·斯蒂芬森在成为新任的 AT&T 公司总裁之后意图打造一个以无线服务为核心的全新 AT&T。当传统的固网业务不断萎缩, AT&T 公司计划跟进时代,开发新媒体,研究如视频共享和 U-Verse 这样的 IPTV 服务,并扩展全美乡郊地区的高速互联网业务。

公司转型并不是往往都能那么如意,2008 年 12 月 4 日,AT&T 公司公布因经济压力及应付不断变化的业务组合和更精简架构,将裁减 12000 人。在此之后,AT&T 稳扎稳打,保持着缓慢的收购节奏,预防再回到之前因垄断而解体的情况。2016 年,AT&T 宣布以 1087 亿美元收购知名的时代华纳公司,以增加其媒体资产。这一次,AT&T 成功躲过了被制裁的命运,两天后合并完成,第二天宣布时代华纳成为 AT&T 的全资子公司,更名为华纳传媒,逐渐演变成我们今天熟悉的样子。

资料来源:维基百科


1975 年 3 月 3 日:家酿电脑俱乐部召开第一次会议

你是否觉得“家酿电脑俱乐部”(Homebrew Computer Club)这个名字很奇怪?事实上,这个俱乐部里诞生了许多改变了计算机未来进程的天才程序员,乔布斯和他的挚友,也就是发明了苹果一号(Apple I)的史蒂夫·沃兹尼亚克便是这个俱乐部的一员。

家酿计算机俱乐部是加利福尼亚州门洛帕克的一个早期计算机爱好者组织,成立于 1975 年 3 月至 1986 年 12 月,今天介绍的便是俱乐部成员在 1975 年 3 月 3 日的第一次碰面。该俱乐部在微型计算机革命的发展和硅谷信息技术产业综合体的崛起中发挥了重要作用;一些知名的黑客和计算机企业家也从这个俱乐部中脱颖而出。俱乐部通过通讯和每月的会议来促进思想的开放交流,因为它属于个人电脑行业,所以被描述为“整个行业的熔炉”。

图源:维基百科

家酿计算机俱乐部里都是一群非正式的电子爱好者和技术爱好者,他们聚集在一起交换零件、电路和有关个人计算机设备 DIY 构造的信息。俱乐部的雏形是计算机科学家戈登·弗兰奇和弗雷德·摩尔在门洛帕克的社区计算机中心认识时诞生的一个想法;这些天才程序员们都有兴趣维持一个定期的、开放的论坛,让人们聚在一起,致力于让计算机更容易被每个人使用。

俱乐部的第一次会议是在 1975 年 3 月 3 日,在加利福尼亚州圣马特奥县门洛帕克法伦奇的车库里举行的;同一时期,MITS 公司将第一台牵牛星 8800 微型计算机送往这个地区审查。史蒂夫·沃兹尼亚克在后来回忆时,将自己设计苹果一号的灵感归功于第一次会议。家酿俱乐部接下来的几次会议是在加州阿瑟顿的一所大房子里举行的,这里曾是一所幼儿园;随后的会议则在斯坦福线性加速器中心(SLAC)的礼堂举行,直到 1978 年转移到斯坦福医学院。

这个俱乐部是硅谷文化形成过程中最有影响力的力量之一,在 2 月 3 日的专栏里,比尔·盖茨发表《致电脑爱好者的公开信》痛斥了当时早期的黑客侵犯商业软件程序的版权,便是将家酿计算机俱乐部视为主要目标。一群程序员们吃着烧烤,饮着啤酒,在不同的地点探讨着计算机界的未来。大部分会员都是业余爱好者,但都有电子工程或计算机编程的背景。

最初,他们参加会议讨论 Altair 8800,随后讨论其他技术主题,并转而交换原理图和编程技巧。从这个俱乐部的行列中诞生了许多计算机公司的创始人,包括史蒂夫·沃兹尼亚克(苹果电脑公司),哈里·加兰和罗杰·梅伦(Cromemco 公司),乔治·莫罗(Morrow Designs),保罗·特雷尔(Byte Shop)还有亚当·奥斯本(Osborne计算机公司)等等;受这些程序员的影响,还诞生了相关的改编电影《硅谷传奇》以及书籍《硅谷之火》。

资料来源:维基百科


2020 年 3 月 3 日:加州大学伯克利分校宣布无限期中止 SETI@home 项目

分布式计算鼻祖BOINC:你的电脑能和外星文明实现“第五类接触”
1999 年,美国加州伯克利大学发起了一个“众筹”全球空闲算力分析电磁波信号寻找外星人的项目 SETI@home(Search for Extraterrestrial Intelligence at home,在家探索外星文明)。
SETI@home 持续至今近 21 年,但当前全世界范围内都没有确凿的证据证实外星人的存在。这个全球规模最大、影响范围最广的分布式计算项目官方宣布:从 2020 年 3 月 31 日起,将不再向参与者发放新的计算任务,项目正式进入休眠期。
建立在算力之上的科学世界

SETI@home中心平台设立在美国著名高等学府加州大学伯克利分校的空间科学实验室 ,也是David Anderson教授现在的供职之地。David Anderson领导SETI@home项目自1999年5月17日正式运行。至2004年5月,累积进行了近5×10E21次浮点运算,处理了超过13亿个数据单元,吸引了 543 万用户。这些用户的电脑累积工作 243 万年(这仅是在那个个人电脑和互联网没那么普及的年代),分析了大量积压数据。
这些闲置个人电脑的算力总值,在当时超过了世界上任何一台超级计算机的处理能力。曾有志愿者计算,当1000多台联入高速局域网的笔记本电脑在大学一角同时运行SETI@home,就有可能冲进全球超级计算机500强。
SETI@home作为迄今为止最成功的分布式计算试验项目。其成功不仅体现在寻找地外生命的可能性,更巨大的价值在于,它首次实践印证了大规模网格、分布式计算是现实的、可拓展的、有效的。
2016年,俄罗斯亿万富翁尤里·米尔纳全额出资1亿美元,由已故英国天体物理学家史蒂芬·霍金启动的大规模外星智慧生命的搜索行动-----突破聆听计划,也主要由SETI推进。
这里的每一项研究都足以对人类社会的存续造成现实影响。而极富戏剧感的是,所有实现这一切算力的前提,竟是散落在世界各地,那些“不值一提”,甚至被主人“遗忘”的个人电脑。

SETI@home,这个怪异的名字指的是“在家搜寻外星智慧”,因为 SETI 是“地外智慧”的意思;SETI@home 是一项旨在利用连入因特网的成千上万台计算机的闲置计算能力搜寻地外文明的工程。参加者可以用下载并运行屏幕保护程序的方式来让自己的计算机计算射电讯号所反馈回的数据,项目由美国加州大学伯克利分校的伯克利空间科学实验室主办。

SETI@home、BOINC项目的发起人、UC伯克利大学空间科学实验室科学家David Anderson


BOINC(Berkeley Open Infrastructure for NetworkComputing,伯克利开放式网络计算平台)是SETI升级而成的分布式计算平台。BOINC开发很重要的一个原因是,为了吸引更多用户加入这个有实际意义的分布式计算项目中。

与SETI一脉相承,BOINC网络扮演者一个聚合、共享全球C端用户算力资源的平台,以众包分发匹配的方式为世界各地研究者提供汇集全球大量个人电脑的强大运算能力。从BOINC诞生至今的16年中,逐渐在数学、医学、天文学、气象学等领域获得落地实践。平台遍布于全世界118个国家,占全世界科学志愿计算项目算力的50%。是为全球最早的分布式计算网络,早于包括比特币在内的所有区块链分布式网络。

“当年创建BOINC主要目标是为科学家创造廉价计算能力的来源。

使用自愿的家用计算机,科学实验项目每个都能够获得与当时最大超级计算机相当的计算能力。例如,使用BOINC的早期项目之一是来自牛津大学的Climateprediction.net。该项目使用BOINC的算力来预测未来100年全球气候变化。在此之前由于算力缺乏,该项目从未完成这件事。

分布式思维并非伴随区块链、边缘计算等热词而生,它发端于互联网技术最基础的原教旨思想,是互联网世界核心原则之一。

1988年的秋天,康奈尔大学一年级的研究生罗伯特·莫里斯仅用99行程序,便成功释放了当年引起大面积恐慌和伤害的蠕虫病毒,“莫里斯蠕虫”。但在达到感染高峰时,这条“蠕虫”还做了另一件事。它感染了成千上万台机器,而意想不到的是这些机器 同时在协调一致地运转。根据后来计算,莫里斯的“蠕虫”在令人难忘的短短48小时存活期间,成为史上最强大的并行计算机。这样的并行到达顶峰时,成功实现了每秒运算4000亿次的处理速度,是目前最昂贵超级计算机算力速度的两倍。

某种程度上蠕虫病毒是分布式计算的开山之祖,在那个互联网草莽年代,以一种非道德手段,利用“分布式思维”创造了一次算力巅峰。

BOINC与区块链的思维渊源

中本聪在创世比特币网络时是否曾经将BOINC作为POW共识机制的思想源泉,我们不得而知。仅从时间顺序上推想,2003年就已风靡网络技术圈的BOINC平台,在分布式计算思想和算力贡献激励体系上,与2008年11月1日发布的比特币白皮书有太多吻合。

BOINC和区块链都由分布式计算机网络组成,两者都具有大量的计算能力。区别在于区块链是完全分散的并且使用P2P通信。在BOINC中,虽然计算是分布式的,但控制不是。志愿者获得 的“作业”从中央服务器发送(由项目操作),结果返回给那些服务器。所有通信都是从客户端到服务器。

“但这种联系(BOINC和区块链)将会扩大。”

BOINC项目的创建人Anderson教授正在促动BOINC进一步发展。在他看来BOINC是聚合计算资源的一般框架。目前工作是集中调度的,他计划将BOINC转换为具有分散通信、计算和存储的P2P网络。在这种情况下,分配计算任务(使用智能合约完成)并在BOINC网络中记录所有交易信息的区块链非常适合该场景。

另外,由于区块链和BOINC都有大量的计算能力。那么人们可以拥有一个区块链分类账,反观区块链行业对网络奖励的追逐,比特币POW共识机制诞生以来,关于算力“挖矿”行为导致的资源浪费、算力空转、能源空耗,质疑不绝于耳。

算力,作为维系行业系统运行和价值交换的基础设施,面临着权势化、商业低效化、功能单一化、收益收窄和监管政策的五类威胁。

当下基于或部分基于POW共识机制而运营的主流公链里,算力大权时刻影响着整个网络的存续和交易价格的天平。这样的算力威权一方面推动着行业的扩容和发展,另一方面也因利益格局之变随时可能爆发“算力战争”,从而裹挟行业和用户成为炮灰牺牲品。目前在区块链主流算力体系中的权力大概分为三级:(1)大型矿池联盟和大型矿机厂商集团;(2)互联网巨头和拥有大型IDC中心科技大公司,(3)主流区块链公司和零散的矿业社区。

区块链产业由于“挖矿”的兴起,进一步科普了算力的概念和作用。区块链分布式网络的声音许多来自于矿业,但不仅于此。一个合理博弈的网络首先需要几大基准利益方的参与。

设想一种可能:如果存在一个即可通过贡献算力获取挖矿收益,又可将这些算力导入实体经济和科研的社区。不让用于“挖矿”的算力空转消耗,又能高效激励社区贡献者。那么效果会怎样?

似乎也指引出了一个区块链现实结合实体产业的商业化方向:共享算力商用与超算应用。

“边缘”闲置的算力也能实体变现

目前,全球大约40个科学项目正在使用BOINC。整个网络包含超过150,000名志愿者和650,000台计算机。这些计算机每秒产生30“PetaFLOPS”的计算能力,或30亿次浮点算术运算,与世界上排名第二的超级计算机相当。如果将SETI之前运行的Folding@home项目算力计入,社区里所有志愿者的计算量比任何超级计算机都要大。

将BOINC视为一个系统,用于(1)尽可能多地使用计算机的容量(计算,存储,网络带宽),而无需用户注意;(2)在多个竞争项目之间公平划分资源;(3)准确计算每个项目使用的资源量。

将广泛闲置的算力“变现”,是BOINC生来靠近商业化需求的特征。利用低成本高计算能力的分布式共享方式,让冗余、无效、分散的算力集中发挥实体支撑价值。从创立至今,十五年过去了,全社会对于算力的需求已远不仅在科研领域如饥似渴。尽管BOINC的初衷旨在支持科学计算,其亟待扩展的商用和产业价值空间,显然超出了初心范围。任何形式的大规模分布式计算都可以借此获得显著推进,例如AI、IOT的训练和计算承载。

纵观AI众多分支领域中,最有希望的形式被认为是“深度学习”。其涉及使用数据来训练神经网络,将随着数据量和网络规模的增长而占用大量计算资源。

SETI@home 最初的两个目标是:

一、通过支持观测分析来检测地球以外的智能生命,来做有用的科学工作;二、证明“志愿计算”概念的可行性和实用性,也就是验证志愿者之间进行开源交流合作究竟能爆发多大的力量。

图源:维基百科

SETI@home 曾是全球最大的分布式计算项目,项目自 1999 年 5 月 17 日开始正式运行。至 2004 年 5 月,该项目在世界各地拥有近 500 万参与者,积累了近 200 万年的 CPU 运行时间,进行了近 5×1021 次浮点运算,处理了超过 13 亿个数据单元,无疑是非常成功的分布式计算试验项目。迄今为止,该项目尚未确认检测到任何 ETI 信号。

然而,它已经确定了几个候选目标(天空位置),其中强度的峰值不容易解释为噪声点,以供进一步分析。迄今为止最重要的候选信号于 2004 年 9 月 1 日公布(SETI@home 最著名的发现, 就是 2014 年引起了极大轰动的 SHGb02+14a的射电源。),命名为无线电源 SHGb02+14a。

(被疑似外星信号的 SHGb02+14a 的射电源)

这个疑似信号被观察到了三次,符合氢元素的频谱特征,被认为有可能是外星文明的信号,但也一直存在争议,没有被证实。

虽然该项目尚未达到寻找外星智能的既定主要目标,但它已向科学界证明,使用连接互联网的计算机的分布式计算项目可以作为一种可行的分析工具取得成功,甚至可以击败最大的超级计算机。

在项目运行了一段时间后,SETI@home 官方于 2005 年 3 月中旬发布消息,逐渐停止 SETI Classic(即旧平台)的计算,全面转入 BOINC 计算平台,数据转换预计在 2 个月之内完成。但是由于全球的计算者抵制新的平台,所以 SETI Classic 仍运行了数月,只是关闭新账户注册。2005 年 12 月 15 日 SETI@home 美国伯克利大学官方已关闭 SETI@home Classic。2020 年 3 月 3 日,SETI@home 官方宣布于同月 31 日起无限期休止分布式运算计划,服务器不再分派运算任务给参与的计算机,但仍开放网站与留言板,官方鼓励参与者加入其他的分散式运算项目计划。

彩蛋:刘慈欣曾将 SETI@home 写进小说

SETI@home 对天文传播上面,也意义深远,刘慈欣的科幻小说「球形闪电」中,就专门提到过 SETI@home。


SETI@home,江湖再见!
回顾 SETI@home 的原始目标,主要有两点:
一是要证明分布式计算概念的可行性和实用性;
这个目标已经完美甚至超额完成,它甚至引领了分布式计算的一次潮流。而 BOINC 作为这种模式理念的延续,还在不断地造福社会。
截止 2020 年 3 月 17 日,BOINC 汇集了全球 137805 名活跃用户,并拥有 791443 台活跃主机,运算能力达到了惊人的 41.548 PetaFLOPS,与全球超算排行榜第五位相当。
第二个目标是集中算力资源,探索地球之外的可能存在的文明;
二个目标是一个宏大的主题,虽然没有发现外星文明,但SETI@hom 带来了诸多的天文研究成果,圆满完成了自己的历史使命。
SETI@home 虽然暂时休眠,但人类探索星空的脚步不会停止,算力不会孤独地存在,地球也不会孤独。

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