第二章：逸散之物：透过热思考工作量证明系统

That Which Escapes: Thinking through Heat in Proof-of-Work Systems¶

赞恩·格里芬·塔利·库珀（Zane Griffin Talley Cooper）¶

爆炸（The Explosion）

一切始于一场爆炸——多余的热猛烈燃烧，像布列松（Bresson）1956 年电影中那位身陷囹圄的抵抗运动战士一般，在电路脆弱的走廊间一路凿穿，最终从一扇小窗中迸出。那扇“窗”位于一只松脱的电容下方，而这只电容就吊在我们那台加密货币“挖矿”机的主板上。此刻，这台机器已毫无动静，浸没在一缸透明的不导电矿物油中，烟雾从出奇平静的油面上翻涌而起。终于自由了。那烟？正是一次成功逃脱的气味。¶

这场爆炸算不上很大，但足以让我们在场的十六人左右大为惊慌。当时，我们聚集在费城安嫩伯格传播学院（Annenberg School for Communication）的地下室，等待我们自己的那台比特大陆（Bitmain）蚂蚁矿机 S7（Antminer S7，见图 2.1）首次试运行。这是一只颇为难看的铝制机架，里面装着一组专用集成电路（application-specific integrated circuits，ASICs），它们为了一个目的、也仅仅为了这一个目的而制造和调校——通过一种名为工作量证明（proof-of-work）的过程生成^[1]加密货币。简单地说，工作量证明是这样一种过程：网络上的众多计算机耗费计算周期（以及能源），生成一段段经过哈希运算的数据，以此来验证一条消息。这一概念牢牢扎根于信息处理与传输的物质限制之中，最初于 20 世纪 90 年代被实现为一种算法式的“计量邮资”，用以遏制大规模垃圾邮件（Brunton 2019, 101–2），此后却在区块链技术中获得了新的生命与新的尺度。本章以这场爆炸为切入点，通过对工作量证明系统之先行基础设施中所管理的热、以及这些系统运行之后所产生的热进行历史的、社会政治的和能量学的分析，探究工作量证明中“工作”的物质性。¶

图 2.1　一台二手比特大陆蚂蚁矿机 S7 及其专用电源转换器，为 2019 年展览《炼金术式基础设施：在冰岛制造区块链》（Alchemical Infrastructures: Making Blockchain in Iceland）购自 eBay。作者摄。¶

通过追问工作量证明中的“工作”，并将这种工作置于计算的基础设施性“热功”（heat-work）这一更宽广的语境之中，本章试图发掘一种计算之热的媒介考古学，从而建立一套更为有力的词汇，用以思考和谈论那些从数字媒介基础设施的缝隙中逸散之物与失落之物。由于其单一用途的设计，比特币这样的工作量证明系统可以被用作启发工具，借以更好地理解数据与能源在具体场所中如何结合的物质基础与意识形态基础。这在一定程度上要求我们纠正一种叙事，即把比特币和工作量证明视为例外情形，把工作量证明框定为一个本来高效且运转良好的计算图景中的某种不堪的异类。事实上，从制造到数据中心设计，工作量证明系统过去和现在都深深嵌入全球计算基础设施之中。如今，比特币主要由一种名为 ASIC 的专有机器生成，其中装有为单一用途计算而设计的专用微芯片。尽管 ASIC 自 20 世纪 70 年代起就已存在，但比特币几乎以一己之力复兴了长期停滞的 ASIC 市场（Taylor 2017），使这一产业迅速从计算器和电子游戏机等领域转入高性能计算领域。此外，比特币协助塑造的那种精简、模块化、高密度的数据中心设计，已经被移植到人工智能（AI）和机器学习等其他服务之中（Taylor et al. 2020）。许多起家于为工作量证明系统设计和制造 ASIC 的公司，也已开始设计定制的 AI 芯片，这是数据中心日益“专用化”这一趋势的一部分（见 Khazraee et al. 2017；Magaki et al. 2016）。¶

以上种种都说明，在基础设施层面上，工作量证明即便在功能上并非与其他高性能计算实践无从区分，也与之极为相似。工作量证明唯一真正例外之处，在于它在意识形态上颠倒了人们诠释和评价数据处理的方式。在香农（Shannon）的信息论中，信息被理解为一种不具物质语境的负熵之力；而工作量证明系统则相反，将信息视为熵的产物，即已耗费的、不可逆的能源使用的产物。柯克伍德（Kirkwood）（2021, 363）也敏锐地注意到了这一颠倒，但他认为，由于工作量证明看重被浪费的能源，它便通过“计算上的挥霍”（computational squander）摧毁了意义。我的主张恰恰相反。浪费正是要点所在，正是这一切的意义所在。在工作量证明系统中，被耗费的能源被赋予了意义和价值，从而直接指向一剂能量关系的万灵药。正因为这一意识形态上的颠倒，工作量证明可以作为数字数据更广泛的工业能量关系的一种独特表达，并帮助我们理解这些关系可能如何变得不同。¶

我们的 ASIC 是一场大型艺术展览的关键组成部分。该展览探讨在冰岛制造（或生成）加密货币（Cooper et al. 2019）；在为期九个月的展期内，这台 ASIC 持续生成加密货币，而我们则记录下它累计的能源消耗与收益。然而，在那个闷热的八月早晨，距展览开幕还有一个月，我们准备首次正式开启机器时，焦虑之情几乎触手可及。加密货币圈有一句常见的老话：要生成币，你真正需要的只是电和网络连接。然而在实践中，事情要复杂得多，并在很大程度上取决于地理条件和可用的基础设施。¶

生成加密货币是一件又热又吵的事。尽管我们的机器在其长方形机身两端各装有风扇，但如果无人看管地持续运行，其内部温度仍可能攀升至远超两百华氏度。此外，机器工作时听起来就像一台工业吸尘器，噪声常常超过九十分贝。无论热还是噪声，对于一场公共展览来说都是不可接受的。于是，我们借鉴了中国南方和得克萨斯等较温暖地区的工作量证明实践，选择对机器进行液冷——把它淹没在一种石油基矿物油溶液之中。这种油可以流入、流经并流出机器，而不影响其功能。这一解决方案缓解了多余的热和噪声，也让我们能够监测机器所在油箱的环境温度（见图 2.2）。所有这些努力与紧张的准备，最终引向了八月那个命运攸关的日子：我们终于合上开关，开始证明我们的工作，并希望、也期待它能生成一些加密货币。最后，它确实做到了，但也付出了大量持续的维护工作和被浪费的能源。¶

现在说回那场爆炸。与其说是一声巨响，不如说是一阵噼啪声：机器一开启，火花便立刻迸出，烟雾在胶状的油中翻腾。一看到烟雾聚集，我们立即拔掉电源，把整套装置推到室外检查，并找到了罪魁祸首：一只松脱的、此时已经烧焦的电容。由于这只电容只影响了（三块主板中的）一块，我们决定干脆断开这块主板，让机器以三分之二的计算能力继续运行。展览保住了；演出照常进行。然而，尽管在随后的九个月里我们没有再经历爆炸，这个容器却始终在漏油，油既往里渗也往外漏，需要我们用注油器和大量纱布进行持续的、几近外科手术般的维护。¶

图 2.2　我们的比特大陆蚂蚁矿机 S7，浸没于石油基矿物油中，置于定制的液冷油箱内，因而保持相对安静和凉爽。凯尔·卡西迪（Kyle Cassidy）摄。¶

我之所以从这段关于燃烧与维护的亲身经历讲起，是因为它唤起人们去关注处于计算系统边缘的东西：那逸散之物，那无法也不会被容纳之物，那失落而未被计入之物。在展览期间，我们这台小小的比特大陆蚂蚁矿机 S7 总共消耗了 583.5 千瓦时的电力，略少于一台普通冰箱在同样时间内的耗电量。然而，如果仅从表面理解这个数字，它便遮蔽了大量的准备与维护工作、国际间的协作，以及持续被推入黏稠油液中的多余的热。在计算与能源使用之间、在工作与其证明之间，那座经过简单计算的桥梁之下与之外，还有更多东西。在这场跨越中，有什么掉落了？此前掉落了什么？此后又将掉落什么？一种以热为中心的能量学分析，可以让我们更接近这些问题的答案。¶

如果正如我们已讨论过的，媒介研究是对“中间”的研究（见本书导论），那么，我们该如何触及那些在穿越这些“中间”的险途中被耗尽、失落和未被计入之物？媒介在行进中不断脱落，而这种脱落又覆盖在别的地面和别的媒介之上。每当手机信号噼啪作响或中断时，我们都听到了这种脱落；每当视频缓冲时，我们都看到了它；每当笔记本电脑过热时，我们都感受到了它。因此，电子通信的历史也是一部针对这种脱落的绝缘与容纳的历史（Starosielski 2015；Tully 2009）——一场永无休止的斗争，一场在信号与噪声、秩序与混沌的基础设施之间时常凶险而暴烈的舞蹈（Larkin 2008；Serres 1982）。绝缘与容纳的实践制造出内部与外部，划分出想要之物与不想要之物，这也使电子通信的历史成为一部废弃物的历史——一部界定它、控制它并遗忘它的历史。废弃物研究的一个核心问题是：“为了使这个或那个系统得以建立并持续运转，什么必须被丢弃？”（Liboiron and Lepawsky 2022, 3）。本章沿着热逸出电路的旅程追踪它，试图绘出一条穿越若干相关概念的路线；这些概念在工作量证明——乃至更广泛的计算基础设施——的“废弃政治”中都举足轻重：外部性、不确定性和废弃物。这几个术语有时可以互换使用，因为它们都是热力学概念史中的常客，而我认为，工作量证明的意识形态构型正是建立在这一概念史之上的。此外，我用“逃逸”这一观念赋予热某种炽烈的能动性，不把它直接视为外部的、不确定的或浪费的，而是视为一种能动力量，一种对系统而言不可或缺的力量。克拉克与尤索夫（Clark and Yusoff）（2014）认为，火与燃烧的历史可被视为一场从外部化走向内部化和绝缘的运动，在其中，热与燃烧的体制被日益纳入更强、更广泛的控制之下。信息的历史与燃烧的历史彼此捆绑——犹如 DNA 的双链，通过共享的基础设施与交换而相互联结。一方动，另一方必随之而动。工作需要热来证明自身，而那热终将以某种方式逃逸，或经由排气，或经由爆炸。让我们追随它。¶

逃逸（The Escape）

正如哈尼与莫顿（Harney and Moten）（2013）所解释的，“物流无法容纳它所贬入货舱的东西。它不能。”计算机同样不能。数字计算是一种物流实践——它将光和电子从一处搬运到另一处：穿越电路微观的硅空间，在硬盘机械的磁性外壳之内，并经由铺设于海底、绵延数千公里的面条般的玻璃纤维。与更广义的物流科学一样，数字计算以其看似无限嵌套的黑箱，试图制造无摩擦的运动、不加追问的适应和不停顿的转译（Harney and Moten 2013）。比特币之类的工作量证明系统则有些不同。与过去十年通用云计算基础设施所尝试的种种“消失术”相反，比特币生成的可触知性，以及与其热和金属的贴近，始终是其价值与功能的关键指标。因此，工作量证明系统可以作为个案，用以发掘和追问关于数据与能源之关系的长期假设，以及这些假设对于计算的基础设施未来既遮蔽又揭示了什么。¶

在计算过程的每一个环节——在每一个黑箱的边缘，在每一根光纤电缆的橡胶外膜上——系统都在奋力挣扎，却终究无法容纳被强行灌入其往往拼接得岌岌可危的形态中的能源之可怕重量（Hu 2015；Mattern 2021）。斯塔罗谢尔斯基（Starosielski）（2021, 196）提醒我们，数字技术的历史在某种程度上可以被书写为“媒介趋冷的进程”（coldward course of media）——即为了在媒介基础设施中构建和维持热稳定性与热均一性而不断施展的“热权力”（thermopower）。然而，尽管有这种目的论式的冷冻，热在这一叙事中始终在场，它是正在进行的计算的关键指标，无论计算恰好在何处进行。通过它所产生的摩擦、麻烦乃至有时的暴力，热帮助我们在一种发自肺腑的、甚至生物学的层面上感受和理解计算的工作。任何一个身体只要在数据中心里走上一趟，就会确信：数据中心与其说首先是数据的“汇集中心”，不如说更像是“气候掩体”，它们致力于以某种方式使温度安全化，从而令数据中心“对大气中的碳，就像对胆大妄为的黑客一样，无懈可击”（Moro 2021, 3）。此外，布伦顿（Brunton）（2015）断言，从真空管到微芯片，一般意义上的计算工作始终是管理热的工作，因为如果没有为控制其热排放而建造的复杂基础设施，计算根本无法运转。但这永远是一场注定失败的游戏。比特从 0 切换到 1 再切换回来，就不可能不放走些什么。由于这场永无休止的斗争以及容纳的必然失败，热作为一种激进的元素进出系统，守护着计算的门槛。它是一个无形的过客，往返于爱德华兹（Edwards）（1996）所说的计算机的“封闭世界”（closed world）与人、树、猫以及——好吧——其他一切所在的“绿色世界”（green world）之间。它在二者之间来回穿梭，是计算之局限、计算之物质性及其无法逃脱的热力学基础的关键指标。这正是韦尔科娃（Velkova）（2021）所说的“热政治”（thermopolitics）的所在——热是这样一个场所：在这里，去物质化与连接的意识形态过程变得物质化并断开连接。¶

热常被视为计算的一种不想要的结果，是生产性行动之后排放出来的东西。但热的产生早在任何计算真正发生之前就已被界定、预期和管理，而且有一个复杂的行动者集合体负责对它的管理。因此，在透过热进行思考时，我们具有哈拉维（Haraway）（2016, 34）所说的“回应能力”（response-abilities），去透过并借助这些关系进行思考，与热所激起的“创造性的不确定性”共处，并追随它经历一连串计算的、能量的和行星的生命。博耶（Boyer）（2018）将基础设施定位为势能的蓄水池，是某一特定系统中对能量可能性的特定结构化。基础设施框定了一组潜在的未来，同时使另一些未来变得不那么可能或不可能。就计算之热而言，早在设备到达用户手中之前，计算机的设计就已预见并部署了一整套物质关系序列，用以管理和减缓热的产生。因此，尽管热的产生无疑是计算的结果，对它的减缓工作却先于计算行为本身；其摩擦与流动的方向被煞费苦心地预先规划，却从未被完全控制。这些正是斯塔罗谢尔斯基（2021, 7）所称“热权力”的政治经济结构：温度的中介借此在生物、地质和能量系统之间施行权力。容纳和管理热，是一个处于计算实践中心的政治过程。¶

尽管在物质层面上，工作量证明与其他种类的高性能计算（如图形渲染或机器学习）并无太大不同，但通过工作量证明来诠释价值体系，却要求在信息与能源之间建立一种彻底可见的、亲密的物质关系——这种关系向来是肮脏的、凌乱的、沉重的，而最重要的是，极其炽热的。所有数字计算的基本物质工作都完全依赖于对热的妥善处理，而工作量证明系统则在概念上把数据、能源、工作与热之间的复杂关系推到前台，使之比以往任何时候都更加赤裸而明确地显露出来。¶

这种可见性部分源于工作量证明系统主要作为单一用途数据实践的特性，即所有被消耗的能源都只导向一项任务。就比特币而言，这项任务就是反复运行 SHA-256 算法，求解随机化的方程，以验证比特币区块链上交易的“区块”。最终求解方程并验证某一区块的那台计算机（或那组计算机）会获得新生成的币作为奖励。比特币的算法相当简单，甚至简单得近乎优雅，但由于它每秒数百万次地反复运行，很快就变成一种处理器密集型的实践，消耗巨量能源。此外，由于稀缺性被硬编码进比特币网络（比特币永远只会有两千一百万枚），随着越来越多的比特币进入流通，验证区块所需的计算能力和能源便呈指数式、几乎渐近式地增长。因此，这一网络已经急剧扩张：从一种主要在笔记本电脑上进行的计算实践，变成一项由遍布全球的数百乃至数千座数据中心构成的大规模全球工业事业。¶

随着工作量证明系统的基础设施不断扩张，处于工作量证明模式核心的那些不可调和的能源与热的问题，也愈发赤裸地显露出来。在本文写作之时，据估计比特币网络的能源消耗约为每年 139.06 太瓦时，与乌克兰一国的用量相当（De Vries 2021）。尽管比特币的能源问题在学术和大众话语中都日益突出（见 Lally et al. 2019；McKenzie 2021；Mora et al. 2018），但工作量证明这一理念本身除了被笼统地斥为“无用”、以及被呼吁全面禁止之外（Bateman 2021），很少受到实质性的批判。我并不反对这样的看法：工作量证明——尤其是在比特币等工作量证明区块链当前的工业规模上——是一种浪费到危险程度的计算实践。但我主张，与其将它视为例外，我们不如更多地思考它如何指向有关计算与能源之关系的更广泛关切。或许我们应该禁止工作量证明，但在这样做时，我们必须明白，呼吁禁止它未必能触及腐朽的根源。这种呼吁只不过提出了一个价值主张，做出一道切割，把好的数据与坏的数据分开。这道切割不可避免地将数据能量关系更广泛的毒性归咎于工作量证明，而工作量证明恰恰倾向于使这种毒性凸显出来。换言之，假如比特币明天就消失，目前投入工作量证明的大部分物质资本将毫无困难地转向其他服务，这些服务在名义或结果上也许并不完全是工作量证明，但在实践中会与之极为相似。工作量证明是数字能量学一种更广泛、更复杂的病理的一个极其显眼的症状。¶

加密货币生成常被描绘为一种边缘活动：它在相对不透明的状态下进行，藏身于日渐破败的工业园区边缘的废弃仓库中（见 Young 2019），并被整个数据中心产业视为不能代表其核心业务而加以回避（Masanet et al. 2020；Shehabi et al. 2016）。实际上，工作量证明式的加密货币生成经常在“传统”数据中心空间中进行，与机器学习和图形渲染等其他高密度计算服务并肩运行。比特币之所以能如此迅速地增长，恰恰是因为它能够作为一种适应性强的高性能计算实践而在这些空间中安身。比特币 ASIC 于 2013 年首次上市，到 2014 年，托管型数据中心便开始在机架上将它们与更传统的服务器配置并排托管（Miller 2014）。即便比特币专用数据中心已大量涌现，工作量证明计算仍牢牢嵌入一些人眼中更“传统”的数据中心产业之中（Masanet et al. 2020）。¶

这场基础设施上的捉迷藏游戏在冰岛尤为明显。由于气候寒冷而稳定，冰岛常被描述为数据中心的“天然家园”（Johnson 2019b）。冰岛国家商业发展部门甚至全盘接受了这一气候口号，称冰岛为“数据中心最酷（最凉爽）的地方”（Invest in Iceland, n.d.）。这是横跨整个北极地区的一种更广泛的热政治策略（Velkova 2021）的一部分，即利用凉爽气候把该地区塑造为面向未来的、数据驱动型基础设施的理想选址。自 2010 年以来，冰岛的数据中心产业迅速扩张，然而鲜被提及的是，这一增长大部分来自工作量证明基础设施。2018 年，冰岛全国数据中心所用能源中不少于 90% 被用于工作量证明式的加密货币生成（KPMG 2018）；直到 2019 年末，冰岛所有数据中心客户中多达 80% 是加密货币“矿工”。简言之，是工作量证明建立了冰岛如今强健的数据中心产业，即便自 2020 年以来，许多最大的公司已明确不再把加密货币“挖矿”作为核心业务。¶

与美国和（过去的）中国等其他地区的加密货币生成不同，冰岛绝大多数工作量证明基础设施安置在外观上看似传统托管设施的场地中，而且主要集中在一处——位于凯夫拉维克（Keflavik）郊外的 atNorth 公司 ICE02 数据中心园区，该园区目前有十座独立的仓库。尽管 ICE02 园区主要托管加密货币基础设施——包括世界上最大的云“挖矿”^[2]服务 Genesis Mining（Real Vision 2021）——但加密货币并未被列为 atNorth 的主要服务之一，而只是包括高性能计算和 AI 在内的多种托管方案之一。此外，Verne Global 位于一处前美国军事基地旧址上的凯夫拉维克数据中心（Johnson 2019a），至少自 2014 年起就一直托管加密货币基础设施（Richmond 2018），但最近已承诺将彻底逐步退出其工作量证明业务。我们无从确切知道冰岛究竟有多少家加密货币公司，但这一产业的区域地形图说明了工作量证明如何既在一些人所认为的更传统的数据中心空间之内、也在其之外扩张。¶

冰岛是思考工作量证明的一个富有成效的地理场所，因为尽管加密货币继续主导着冰岛的数据中心产业，大多数公司却已基本把加密货币“挖矿”从其主页上抹去，转而偏好“区块链服务”之类的措辞，甚至干脆只说“高性能计算”。位于冰岛北部布伦迪欧斯（Blönduós）郊外的 Borealis 数据中心托管着若干高性能计算服务和含糊其辞的“区块链解决方案”，并与 Kaiser Global 合作开发高科技科研联盟。然而，当我于 2019 年到访时，整个数据中心园区（全部六座机房）都塞满了数以千计的比特大陆蚂蚁矿机 S9，全部在积极生成比特币，其能源容量为每小时三十二兆瓦——对冰岛北部而言，这是一个巨大的数量。作为参照，整个布伦迪欧斯镇的用电约为每小时 1.5 兆瓦。这些数据中心服务类别的不断变换，说明了工作量证明在修辞上的可替换性，即这一术语在多大程度上可以被映射到不同的社会价值拓扑之上，又被从中剥离。这种可替换性与现场实际的 ASIC 集合体几乎毫无关系，因而引人注意到围绕工作量证明基础设施形成的种种策略性不透明：它们试图在 AI、机器学习和高性能计算等其他情感色彩较淡、更“可接受”的计算实践的面纱之下，掩饰其所谓的无用性。¶

这在很大程度上是一种修辞和概念上的转向，而非物质上的转向。在过去几年里，工作量证明这一理念日益与深重的浪费和生态危害联系在一起，在大众和学术话语中都带上了强烈的情感色彩。在人们对工作量证明的集体厌拒背后，存在一部更广泛的数字能量学概念史，有待进一步发掘。由于工作量证明使数字计算的物质与能量依赖更加显著地可见，它迫使我们以往往令人不适的方式，去直面数字信息与热力学历史之间晦暗不明的理论与物质纠缠——那是一部肮脏的、沾满煤灰的历史，自 19 世纪末开始，经过数十年的数学抽象，它已在很大程度上与现代信息科学脱钩。¶

数字计算离不开热的产生，然而热的产生与处置在信息论中却基本缺席，尽管熵的概念（改编自热力学第二定律）在信息科学家如何思考信息及其与信号和噪声之关系的问题上仍居于核心地位（Serres 1982；Shannon and Weaver 1949）。在整个 20 世纪 40 和 50 年代，特别是在梅西控制论会议（Macy Conferences on Cybernetics）上，人们明确地采取行动，使关于信息的观念脱离其在热之热力学中的情境性，转向更抽象、可替换、无语境且无意义的框架。以克劳德·香农（Claude Shannon）为例，他深受吉布斯（Gibbs）统计力学理论的影响（Shannon and Weaver 1949），将信息首先定义为一种“没有维度、没有物质性、与意义没有必然联系的概率函数”（Hayles 1999）。由此，信息成为某一系统中控制与秩序的代理，而系统的物质性及其热的产生则被视为废弃物，被外部化，被当作附带的东西（Hayles 1999；Kline 2015）。这种废弃行为是一种“权力技术”（Liboiron and Lepawsky 2022, 3），它日益将计算的热问题的可见性从终端用户那里转移开，把这些问题卸载到被藏匿起来、不为人所见的巨型数据中心之中。在那里，计算机工程师和建筑工程师在相对不透明的状态下工作，引导热穿过并排出庞大的基础设施黑箱那黏稠的黑暗。¶

把能源消耗、热和损耗问题重新置于信息论的中心，会是什么样子？技术与基础设施研究者建构这一批判已有一段时间。内森·恩斯门格（Nathan Ensmenger）（2018, S14）追随托马斯·P. 休斯（Thomas P. Hughes），将计算、尤其是互联网，定位为一个“大型技术系统”，与能源、政治和社会生活的基础设施紧密相连。同样，赛·塔费尔（Sy Taffel）（2021, 13）认为，必须将数据视为深深嵌入当代碳资本主义的“代谢断裂”（metabolic rift）之中。此外，乔希·莱帕夫斯基（Josh Lepawsky）（2018）将电子废弃物置于其更大的工业、社会政治和地质语境中，极大地拓展了电子废弃物系统的地理学和政治经济学。他推断：“认识废弃物的问题，部分在于要统计什么以及在哪里统计的问题”（96）。把这些观点转译到信息论及其概念上的先祖——热力学——的领域中，数字系统中对废弃物的指认便与秩序对混沌、确定性对不确定性的考量密切相关。这些指认不仅仅是物质上的举措，也同样是意识形态上的举措。通过这些举措，热的物理产生及其挣脱封闭系统掌控的压倒性倾向，被抽象为熵——它同时是一种混沌元素、一种有待丢弃的废弃产物，以及一种有待耗尽的不确定性。¶

（不）确定性（The (Un)certainty）

2019 年 5 月，在金融服务巨头富达投资（Fidelity Investments）全球总部的一间宴会厅里，富达应用技术中心（Center for Applied Technology）召开了 #MiningSummit（“挖矿”峰会）。加密货币界的各路名流齐聚一堂，就加密货币“挖矿”产业的机构与基础设施展开广泛讨论。午后时分，在一场关于“‘挖矿’的未来”的座谈中，由前石油天然气游说者转型为加密货币专家的主持人梅尔泰姆·德米罗斯（Meltem Demirors）开启了一个日益具争议性的话题：比特币骇人的能源消耗，以及是否应该——如果应该的话——对此采取什么措施。对此，一家加密资产投资控股公司的创始合伙人万卉（Dovey Wan）提出，比特币简直是在通过热力学共识拯救宇宙。她解释道：¶

“我有一个非常根本的理论，来说明为什么从热力学角度看比特币其实是高效的。我们知道，我们整个人类，其实都在努力对抗熵增，对吧？然后呢，就是，当熵增到最大，然后我们就死了……然后……整个宇宙，从宇宙的角度看，熵必然要增加……”德米罗斯插话道：“嗯，你需要混沌才能有秩序，需要秩序才能有混沌。一枚硬币的两面。”万卉答道：“所以就像是，比特币网络一直在做的是……其实是在形成共识，带来秩序，然后去对抗内部的熵增，对吧？然后问题是，在宏观层面上，我们的宇宙其实在膨胀。然后……一般的宇宙，熵总是正的。这就是为什么，为了对抗那个单一系统的熵增，你必须把那些熵倾倒到别人身上，所以这就是为什么不存在不消耗任何能源就能形成的像样的、密码学上安全的共识。所以从热力学角度看，这是说得通的。这是科学！”（Soluna 2019, 9:55–11:09）

工作量证明系统依赖于确定性的叙事来使其安全性得以物化。这些叙事断言，比特币网络共识机制的安全性直接源自宇宙本身的热力学定律，并依赖这些定律作为不可变更的确定性。因此，工作量证明系统以独特的方式将计算与热力学的直接关系推到前台，明确地回溯到 19 世纪末能量概念的兴起——这一概念将做功的观念重新框定为某种可耗尽的、有方向的、不可逆的东西（Prigogine and Stengers 1984）。热力学科学重新定义了“功／工作”（work）的含义，而正如达格特（Daggett）（2019）所阐明的，将功重新定义为一种稀缺的、可耗尽的、不可挽回的资产，成为帝国与资本扩张的必要工具。牛顿动力学曾将能量和功界定为可再生、可逆的，热力学则把它们变为可离散量化、可耗尽、不可逆的。突然之间，能量和功变得稀缺，并且只朝一个方向运动——朝向进步。¶

不可逆能量的确定性，是工作量证明的意识形态核心。这一框架的一个核心问题在于，热力学不是、也从来不是一门关于确定性的科学。恰恰相反，它确确实实是一门关于不确定性的科学，其定律往往与它们所描述的现象一样，在文化上和概念上富有弹性。在发言中，万卉以熵的概念为中心，将比特币定位为对抗必然熵增的某种堡垒，因为它“带来秩序”，从计算与能量的混沌中制造出共识。但无论作为概念还是作为物理过程，熵都远非必然，尤其是在像我们的全球计算基础设施这样开放的、与其他系统存在差异化纠缠的系统中。能量定律与其说是自然定律，不如说是“语义实体”和“对自然力的回应”（Daggett 2019, 46），其中嵌入了一种宗教政治，深受 19 世纪工业进步理想以及苏格兰长老会使工业进步与上帝意志相一致之愿望的影响（Daggett 2019；Smith 1998）。熵尤其如此：它充其量是一个不确定的概念，弹性大到了成为缺陷的地步。它曾经意味着、并将继续意味着许多东西，其定义在很大程度上取决于语境。要理解工作量证明及其所谓安全性与确定性植根于热力学物理定律的主张，我们首先必须理解熵的概念是如何迁移的，以及这种迁移如何影响了与之密切相关的能量和功的观念。所有这些观念都是在同一个 19 世纪的家庭中一同成长起来的，而工作量证明正是这些观念在概念上的直接产物。¶

自 19 世纪中叶诞生以来，熵的概念已在经济学、社会学和信息科学等众多学科之间迁移和变异。但这一切都始于一种损失的经验，始于逃逸的、不可挽回的热。克劳修斯（Clausius）于 1865 年首次提出熵的概念，作为量化燃煤发动机热损失的一种方式，并用以在那些无论何种情况下都趋向混沌、不确定之未来的系统中，对“有用”能量的不同等级加以分类（Daggett 2019, 44–45）。在这第一个例子中——熵的第一个例子——这一关系深具物质性，并作为一种物理转变被深切感知。热从发动机中辐射出去，就此失去，再也无法使用。这些热去了哪里？它为何离去？我们如何保留和容纳它，使之继续有用？从根本上说，熵的概念是向一个不确定的未来提出的问题，是一种概率性的对冲：它猜测可能的结果，并区分对某一系统有用和无用的东西。尽管这在今天看起来已被自然化，但达格特阐明，熵的概念以及不可逆、不确定之损失的观念，在 19 世纪中叶是一个石破天惊的命题。能量不仅不像牛顿动力学所设想的那样可守恒、可逆，而且熵似乎将宇宙固定在一个不可移动、不可逆转的方向上——即最大熵、完全热平衡的方向，或者说整个宇宙的热寂。热寂假说或许是熵理论在时空上最为广阔的应用，但它属于 19 世纪末一种日益增长的趋势的一部分，即在各种不同的知识领域中运用热力学理论。¶

熵作为一种将工业能量损失概念化并加以应对的方式登场，并在此过程中像传染病一样蔓延于各种知识体制之间，作为应对概率性不确定性的手段，重塑了关于空间与时间的一般观念。然而，在成为科学思想的一个激进的新范式（Kuhn 1996）的过程中，热力学这门不确定的科学被包裹上了一层社会与政治确定性的面纱，这层面纱在各种认识论语境中固化下来，使得原本具有物质性的熵概念（对热机中能量损失的一种度量）得以为众多学科中千差万别的能量与功的观念提供依据。这始于 19 世纪 70 和 80 年代路德维希·玻尔兹曼（Ludwig Boltzmann）、詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）和约西亚·威拉德·吉布斯（Josiah Willard Gibbs）将能量耗散抽象为一种统计概率的数学。¶

这种新的统计力学数学使熵脱离了物质损失的直接观念，转向更抽象的秩序与混沌的概率。在这些新的数学表述中，熵不必再局限于热机，而可以应用于任何具有类似发动机特性的、理论上封闭的系统。这被证明是很方便的，因为就像今天的计算机隐喻一样，发动机是 19 世纪工业世界中解释社会过程的主导隐喻。大多数物理的、社会的和生物的系统都可以被安置于发动机隐喻的领域之中。从国家到公司再到身体，一切在功能上都可以被视为发动机，因而可以通过热力学原理被纳入科学控制之下。这有助于创造关于功／工作的新观念，以及功与新近变得稀缺且可离散量化的能量概念之间的关系。由此，功／工作变成一个有方向的过程，（在身体和机器中一样）以被耗费和耗尽的焦耳或卡路里来度量。¶

这一新生的“能量—功”范式深刻塑造了 20 世纪初的工业设计与工作条件，并最终进入亨利·福特（Henry Ford）的装配线和泰勒（Taylor）的科学管理理论。热力学在社会和经济上的这些应用大多极不精确，与关于热的科学几乎毫无关系，但人们对其效力与效率的确信却受到鼓励，因为它们为资本和帝国引入了新的、更容易的攫取价值的方式（Daggett 2019）。这一攫取过程吊诡地把一种关于工业进步的认识论的、意识形态的和社会学的确定性，嵌入了一门建立在不确定性、低效和损失之基础上的科学之中。到 19 世纪末，热力学科学和熵的观念（以及它作为一个包罗万象的物理、社会学和经济学概念的确定性）已经握有如此巨大的概念力量，以至于任何人只要对热力学某些较为宏大的主张的真实性稍加质疑（例如马克思和恩格斯对热寂假说的批判），就会被贬斥为思想落后（Foster and Burkett 2016）。¶

然而，即使能量概念占据主导地位，熵的统计应用遍及经济学和劳动管理，熵那看似无限的语义弹性直到 20 世纪 40 年代仍遭遇抵抗。1949 年，在梅西会议期间（1946 年至 1953 年间，控制论和信息论正是在这些会议上被正式确立为主流科学范式），熵在信息论中的角色远未确定。前一年，克劳德·香农在《贝尔系统技术期刊》（Bell Systems Technical Journal）上发表了他里程碑式的论文《通信的数学理论》（“A Mathematical Theory of Communication”），将熵重新框定为一个与信息传输中噪声概率相关的通信概念。同年，诺伯特·维纳（Norbert Wiener）（1948）在其影响巨大的著作《控制论：或关于在动物和机器中控制和通信的科学》（Cybernetics; or, Control and Communication in the Animal and the Machine）中，将信息系统中信号与噪声的关系比作吉布斯统计力学中秩序与无序的关系，提出信息是系统秩序的指标，因而是他所称的负熵（negative entropy 或 negentropy）的动因。在这两部重要著作发表后的这第一次会议聚会上，熵在信息论中的角色是一个激烈争论的话题。希伯来大学的哲学家耶霍舒亚·巴尔—希勒尔（Yehoshua Bar-Hillel）在一场关于度量语义信息的报告中提出了如下批评：¶

我们一些最优秀的思想家表达了这样一种观点：这一类比远不只是随便一个类比；并且，最近还有人提出了将热力学与通信信息论等同起来、要求修正热力学第二原理的说法，甚至还有将热力学与逻辑等同起来的说法。我相信，这些宣言不只是试图打破老派的思维方式，迫使人们比迄今为止更深入地探究热力学的基础。但是，或许是我平生第一次，我发现自己站在了科学保守派一边。我认为完全不可接受的是，物理熵的概念——因而是一个经验概念——竟要与语义信息量的概念——这是一个逻辑概念——等同起来。（Macy Conference 2016, 705）

我引用巴尔—希勒尔的批评，是为了说明：尽管信息即负熵的观念最终成为早期控制论的基石，但这一主张与其所指涉的物理现象之间的距离曾引发激烈争论，并且需要时间才能渗入主流科学思想。部分原因在于，熵向语义逻辑领域的迁移，遮蔽并隔离了香农最终所称之“比特”（bit）的那些牢固的物质层面（见第一章）。信息的传输——尤其是在当时，经由导线和真空管——明显可见地是一种高热且能源密集的实践，然而，将信息认定为负熵，使得这一实践背后的许多理论得以富有成效地从其能量基础设施中抽象出来（Hayles 1999；Kline 2015）。自那以后，对信息和熵的语义化呈现，在信息基础设施的物质工程与将信息视为负熵的那些更抽象、无语境的理论之间，造成了深刻的认识论张力。自 20 世纪 40 年代以来，关于信息、能量和熵之间关系的抽象观念已扩展为一系列宇宙论原则，并嵌入几乎每一种当代生活形式之中，从集装箱化的全球物流产业（Klose 2015），到主导数字设备设计的单体（single-body）原则的泛滥。这些系统擅长抵消和外部化其耗竭性的低效，擅长维持无摩擦的幻觉，尽管支撑其运作的逻辑仍与 19 世纪对燃煤热机的科学研究中产生的关于功和能量的假设密不可分。¶

工作量证明系统在意识形态上搅扰了信息论与工程学之间岌岌可危的认识论边界，因此能教会我们如何透过逸散之物——透过那些它们过去未能、现在也不能容纳之物——更好地看待数据基础设施。虽然工作量证明中实际进行的计算在物质上与其他计算并无太大区别，但工作量证明的分歧之处在于这种计算如何被诠释和评价。与其他计算实践不同，支撑工作量证明的基本逻辑在能源消耗与由此产生的数据之间映射出一个明确的价值主张，依靠能源消耗在理论上的不可逆性来确立区块链所谓的不可篡改性。换言之，通过工作量证明产生的区块链数据，确确实实是一份关于消耗、排放和不可挽回之损失的记录——是熵的一种表述。再说一遍，所有计算都会产生热、排放和熵，但工作量证明明确承认这些物质约束，并为之赋予价值。这是一种在根本上与关于信息为何物、信息如何流动的流行理解相冲突的意识形态主张。¶

信息即负熵的观念预设了信息自然会减缓熵增，并因而提升某一系统的效率。信息越多，熵越少！然而，工作量证明颠倒了这一观念，将区块链信息框定为熵损失的直接产物，把这一损失在计算过程中的绝对必要性推到前台。在富达 #MiningSummit 上的发言中，万卉指认了这种损失，并提到将其外部化的必要性，即需要“把熵倾倒到别人身上”。在某种意义上，工作量证明系统试图把两种认知上相互失调的力量维系在一起。它们一方面试图重新夺回熵的动态物质能量学，另一方面又通过熟悉的外部化过程保留其语义特质——用万卉的话说，就是把熵倾倒到别人身上。¶

许多工作量证明的拥护者把不断增加的能源使用和不可逆的排放视为值得骄傲之处，因为这些过程在理论上保障了网络的安全。损失正是要点所在。排放正是工作的证明。比特币的早期采用者对此已有深刻的理解：¶

我们都在仪式性地燃烧计算机周期，作为对一个“信任池”的资源投资。这一过程的不可逆性——我们燃烧自己的计算小麦收成，仅仅是为了压榨出数值异常小的哈希值这一事实——无疑是反常的，而且是故意如此。铸造比特币所浪费的资源之多，愚蠢到了极点，这使得几乎不可能有人会选择“更加愚蠢”，去浪费足以在计算上胜过你的资源量。（Gridecon 2010）

这种蓄意的热力学反常观念，已经固化为一个由松散聚合、定义含糊的种种意识形态组成的集合体，它们将工作量证明视为一个纯粹科学的、近乎自然的过程。企业云安全公司微策略（MicroStrategy）的首席执行官、受过训练的工程师、比特币布道者迈克尔·塞勒（Michael Saylor）一贯宣扬比特币的纯粹性，声称比特币是一个永远由热力学定律保障安全的“货币能源网络”。“一旦你理解了……比特币是一个货币能源网络，你就会开始领会到这样一个事实：它要么遵守、要么不遵守热力学定律。如果它不遵守，那就意味着它有泄漏”（引自 Bourgi 2021）。借此，塞勒勾勒出比特币爱好者中一种日益占主导地位的意识形态立场的轮廓——即比特币的价值通过工作量证明，借由物理学、也就是热力学定律而得以自然化并获得保障（Mind/Matter 2021）。塞勒使用的“泄漏”一词在这里颇具启发性，因为它暗示比特币由于“遵守”热力学定律而是一个封闭的（因而无泄漏的）系统。这是一个矛盾。在这一设想中，比特币的生产就是由宇宙自然法则所支配的、不可变更之确定性的生产。工作量证明依赖于安全容纳的确定性，但正如我们在热力学史中所看到的，确定性很少——如果有过的话——是确定的。正如普里戈金（Prigogine）（1997）提醒我们的，热力学科学的整部历史，就是从宇宙论上的可逆性与确定性走向不可逆性与不确定性的运动。泄漏与损失是这一运动的核心。工作量证明的拥护者很少会承认这些泄漏，但它们就在那里，遍布系统的每一处。碰巧的是，区块链正是对这种泄漏的记录。每一段经过哈希运算的数据，都直接对应于被耗尽的能源，对应于热、噪声、劳动、油以及其他任何可能逃脱系统容纳之物的泄漏。在迈克尔·塞勒看到一个无泄漏系统的地方，我看到的是一个由其深刻的泄漏所构造和界定的系统，一个通过生产和验证外部的不确定性来生产内部确定性的系统。它处处都在泄漏。我有那支沾满油污的注油器为证。¶

与热一同思考（Thinking with Heat）

我们从一场爆炸开始这段旅程——一台二手 ASIC 中，热从一只松脱的电容下方失控地燃烧迸出。追随这股热及其惊险的逃逸，我们对工作量证明进行了基础设施分析，并简要回顾了热力学科学的历史及其在工作量证明模式中心的意识形态定位。我之所以聚焦于工作量证明，并不是因为它是信息处理中一个在物质上例外的类别，而是因为它在意识形态上颠倒了我们通常看待数字信息的方式（Kirkwood 2021）。这一颠倒富有揭示性。作为一种计算实践，工作量证明系统看起来与其他类型的工业规模计算颇为相似：服务器机架、有线以太网连接和巨额电费账单。但凭借其单一用途的应用场景，以及能源消耗与哈希数据结果之间近乎索引式的关系，工作量证明系统更广泛地凸显了能源、损失与信息之间的纠缠。由此，热——一种系统性的必然——成为一种启发工具，让我们从外向内地思考计算，透过那已然逃逸之物、已然耗散之物、不可挽回地失落之物的眼睛来思考。¶

与热及其关系一同思考，是一种“回应能力”（Haraway 2016），它不仅能帮助我们更好地关注计算的物质性，还能重构我们的思考，把那些原本就无法被数据捕获或容纳之物推到前台——即所有那些常常是非意图的外部（Cooper 2021），它们被排除在我们对数据关系的思考之外。除了把注意力引向数据基础设施外部的劳动、维护和能源使用之外，透过热来思考、以应对信息基础设施中的这些损失过程，还有助于将能源人文学和废弃物研究运用于大数据中外部性、不确定性和废弃物的更广泛议题，以及大数据未能捕获的一切。一种以热为中心的能量学分析，必然从失败之处、从容纳被突破之处开始，因而不仅凸显数据本身，也凸显在此过程中被当作外部的、不确定的和废弃的一切。它有助于使权力结构就何者应当、何者不应当被纳入数据或其相关基础设施所作出的能动切割（agential cuts，Barad 2007）和价值判断变得可见。大数据垂死的痕迹与毒性（Thylstrup 2019），揭示出形形色色无法消化的、熵化的主体与空间（Bridges 2021），它们被判定为无用的、非生产性的和不想要的。热可以为我们指出一条进入并走出这些空间的道路。让我们追随它。¶

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注释