零、创新设计：

·基于“电子血液”的核心计算机组“北溟”：

“电子血液”(Electronic Blood)技术用于解决超级计算机的供能与散热问题，从而满足对大型传感器网络所产生的海量数据流进行实时分析与响应的需求。

“电子血液”的设计灵感来源于人类大脑，神经元就是由血液提供能量并冷却的。通过尝试复制人脑这种封装方案，有希望将千万亿次计算机的体积缩小1000倍，能耗降低30倍。^[1]

基于“电子血液”的核心计算机组“北溟”的设计关键在于以下几点：

1.3-D架构

即3-D芯片堆叠的封装结构，芯片堆叠的很高，内存存储单元与处理器交织在一起。为突出“北溟”对于解决电力传输和冷却问题的追求，参考IBM的研究项目可以拓展此概念为5-D缩放技术。

2.液体冷却

即通过芯片与微型水管夹层的设计进行集成液体冷却。IBM目前已在superMUC中对温水冷却技术进行了成功的应用，将这一可达每秒3000兆次运算的超级计算机耗电量减少了40%。

3.供能与散热并行

即同时进行电子燃料与冷却的液体工程。用于实现这一目的的微流体被称作“电子血液”，这是一种以钒电解质为典型的氧化还原流。“电子血液”在流经计算单元时，一方面通过有关反应提供一定的能量，另一方面作为冷却液体帮助计算机散热。

4.技术可行性：

主要依赖于IBM研究所的有关实验结果^[2]，以及具体到superMUC超级计算机的实践应用^[3]。依据上述相关论文，基于5-D电子血液的超算机组预计可以在2060年达到与人脑相当的效率。

^[1]一般的估计下，人脑中约70%的结构用于通信，20%用于计算，10%用于能量和热量的供应与消耗，以及结构稳定性；而普通计算机中约96%用于能量传输，1%用于电气和信息传输，1%用于结构稳定性，1ppm用于晶体管和设备。具体方法论上看，为使通信路径进一步缩短，集成密度进一步增大，整体效率进一步提高，应将频繁通信限制在0.1cm³芯片堆叠内的邻近位置，而跨越此边界的长距离通信应限制在最低限度。如此便可以迫近类似于人脑的功能和通信密度。

^[2]可以参考Ruch P,  Brunschwiler T, Escher W, et al.Toward five-dimensional scaling: How density improves efficiency in future computers[J].IBM Journal of Research and Development, 2011, 55(5): 15: 1-15: 13.

^[3]https://en.wikipedia.org/wiki/SuperMUC

一、智慧城市：

·数据资源体系的建构：

其核心在于数据采集与数据存储。数据采集依赖于广泛分布在整个世界中的广义上的传感器，通过显露式与嵌入式的各类传感设备实现万物互联。采集得到的海量数据被传送至云端，由核心计算机组“北溟”统一调度与授权。其中，数据存储应用知识图谱模型，以RDF的形式实现对多源异构数据的集成与组织。

·数据处理与事件响应：

借助既建的数据资源体系，将现实世界镜像到虚拟世界中，实现整个世界的数字孪生。通过知识整合、时空情报结合和人工智能计算推理，将分析结果呈现给核心计算机组“北溟”统一指挥调度，最后依照既定的规则与策略作出对事件的响应（人工智能进行，必要时可以进行人工干预），反馈到世界运行实践中，形成世界精准治理的管理闭环。

·算力的布局与实现：

本世界的算力由核心计算机组“北溟”与广泛的分布式云计算提供。核心计算机组“北溟”是一组超级计算机，利用电子血液进行供能与散热。分布式主机设备包括本世界所有签署协议（即个人让渡部分算力，以换取享有更强大的云计算服务的权利）的私有计算机设备（受数据安全与隐私法保护）以及广泛分布在世界各处的公有计算机设备，例如大量的墙体嵌入式计算单元。上述所有的主机设备将其部分或全部算力流动地接受云端调配并使用。

二、通信基建：

·无线网络全面覆盖：

通过墙体嵌入式路由单元构建起本世界内的无线网络全覆盖，面向本世界所有网络用户免费开放。 

·卫星通讯：

卫星模块本世界与人类返组进行合作。人类返组提供卫星发射服务，发射数量依照本世界需求灵活调整（发射能力为五年一颗）。本世界承担发射过程总能耗的75%，报偿方式为在海产、旅游以及卫星发射配套服务等方面支持人类返组。

本世界与UNOWorld进行合作。UNOWorld提供在轨卫星，以供给本世界民用所需，UNOWorld仍旧保有其军事使用权利。作为报偿，本世界承担发射燃料与能耗，以及相应标准下的发射费用。具体内容详见卫星联合计划协议条款（https://share.weiyun.com/9uL3dj6H）。

·基于光纤的量子通信：

量子通信是一种利用量子纠缠效应进行信息传递的新型通讯方式，主要涉及量子密码通信、量子隐形传态和量子密集编码等技术。量子通信带来的高效率、信息量大、即时受信者广、抗干扰性强等优势，对本世界通信设计有着重要的支持作用。

三、其他设计：

·扩展现实的大规模运用：

扩展现实技术包括VR（虚拟现实）、AR（增强现实）、MR（混合现实）等多种技术，可以提供虚拟世界与现实世界之间无缝转换的沉浸式体验。扩展现实技术在本世界的娱乐、科教等领域广泛应用。

·天文观测合作项目：

参与百万立方天文观测联合机构并开展长期合作。本世界提供一定算力以及5名科研人员长期参与相关工作，且其他科研人员可按需短期参与。详见早八不够睡小组。

（以上所有图片来自www.baidu.com）

参考文献：

[1] Ruch P, Brunschwiler T, Escher W, et al.Toward five-dimensional scaling: How density improves efficiency in future computers[J].IBM Journal of Research and Development, 2011, 55(5): 15: 1-15: 13.

[2] 许强.城市大脑工程实施路径分析[J].通讯世界,2022,29(1):172-174.DOI:10.3969/j.issn.1006-4222.2022.01.057.

[3] 马亚中,张聪聪,徐大鹏,等.城市大脑知识图谱构建及应用研究[J].中文信息学报,2022,36(4):48-56. DOI:10.3969/j.issn.1003-0077.2022.04.006.

[4] 梅一多,辜璐,刘大卫,等.城市大脑的赋能模式研究[J].人工智能,2021(5):67-75. DOI:10.16453/j.cnki.ISSN2096-5036.2021.05.007.

[5] 野澤哲生.IBMが「電子血液」でICに給電、10Lの1PFLOPSスパコン実現ヘ[J].日経エレクトロニクス,2016(TN.1166):20-21.

[6] 李九生,鲍振武,刘钊.量子通信[J].光通信技术,2003,27(7):41-43.DOI:10.3969/j.issn.1002-5561.2003.07.013.

[7] 薛鹏,郭光灿.量子通信[J].物理,2002,31(6):385-391.DOI:10.3321/j.issn:0379-4148.2002.06.013.