垃圾分类——一场全民分布式计算的实践 能从区块链借鉴什么

能否效仿区块链,比如用户对垃圾分类投放进行短视频拍摄,获取一定积分,积分有助于信用的提升,甚至获得一些奖励,奖励可以来自垃圾处理带来的收益,于是,行动和治理都可以通过智合约协议在终端进行。

互链脉搏评论员·元尚

 

7月1日,《上海市生活垃圾管理条例》正式实施,在这前后段子不断。

穿透到源头的垃圾处理方式是一个发展趋势,毕竟发达国家已经较为完备系统工程,并产生了有益的社会价值。

从组织形态上观察,这像极了区块链的分布式计算,不同是,算力是人脑。

在过去,城市的执政者以及相关单位不断向垃圾分类做的比较好的国家学习经验,但如果将模型简化,参考比特币这样的分布式计算组织,或能带去另一些经验。

 

垃圾埋城的治理

在讨论垃圾和比特币之前先了解一下垃圾分类和熵的关系,因为熵和分布式关系密切。

从“熵”理论来观察,垃圾和人类命运息息相关。

物理学家告诉我们,在能力或者物质由一种形态转化为另一种形态过程中,总有一部分变成无用的东西,也就是说变成垃圾,这就是熵增。

人类消耗的物质越多,耗散的能量也就越多,所以熵就表现为增加的趋势。物质的损耗的最大值就是全部物质变成垃圾,能量的耗散的最大值就是“死寂”,换句话说,就是人类的灭亡。这是自然规律——熵定律。

垃圾是“熵增”产物,人类为了减缓“垃圾埋城”的灭亡,就需要处理垃圾,将垃圾转化成新的能量或者物质。

要处理无序的垃圾,需要投入能量进行“熵减”操作。投入的能量从低到高可以分为几个版本:1.0,随手一丢,几乎不处理;2.0,集中无差别处理,堆积、填埋、焚烧……;3.0,集中分类处理;4.0,垃圾在居民端进行分布式分类处理。

从1.0到4.0过程来看,表现形式是人类文明的发展,但底层的物理逻辑是人类对能量的使用及掌控。

有意思的是,当电成为居民生活主要的能量来源后,人均用电量和垃圾处理的阶段几乎匹配。

人均用电量可以分为这样四个档次:第一个档次是年人均用电量在1万千瓦时以上的,主要是北美、北欧及澳大利亚等少数发达国家。这一区域地区尤其是北欧国家,是4.0的标杆,居民对垃圾分类的处理较之我们熟悉的日本有过之无不及。其硬件设备甚至让日本望尘莫及。(了解一下芬兰的真空垃圾回收系统)

 

(芬兰坦佩雷市真空垃圾回收系统)

第二个档次是5000-10000千瓦时,大部分发达国家都在此列。这些国家垃圾实现了3.0的操作,即集中分类处理。中国部分发达省市处于这个阶段,比如深圳新建的垃圾处理厂都会进行集中分类处理。

值得注意的是,日本、德国人均用电量在7000-9000千瓦时,但却已经实现垃圾处理4.0模式。这意味着,通过管理,可以提前把能量用于分布式垃圾处理。上海2018年人均用电量是6400千万时。

第三个档次是2000-5000千瓦时,主要包括金砖国家等新兴市场。2018年,中国人均用电量4889千瓦时,即将突破这个阶段,中国大部分垃圾仍是在2.0阶段,集中进行填埋、焚烧等。

第四个档次是不足2000千瓦时,主要是一些发展中国家和欠发达地区。比如印度2017年人均1118千瓦时,很多垃圾丢在路边,处在垃圾处理1.0阶段。

 

(全球人均用电量情况 单位:年/千万时 2011年数据)

 

这些数据显示,垃圾熵的处理,需要有充沛的能源做保障。当一个城市,区域的能源主要解决居民温饱生存问题的时候,是顾不上垃圾分类的。垃圾分类越精细、越有序就需要越多的能源。

 

分布式垃圾处理向区块链借鉴什么

接下来可以探讨分布式的垃圾处理和区块链的关系了。

首先有个结论,为什么很多企业或者组织大了后,效率降低,变得官僚、拖沓。华为有过讨论:这就是“熵”定律造成的。表现在组织携带、流程讲话、技术创新乏力、业务守成;个人贪婪怠惰、安逸享乐、缺乏使命感、没有责任感。

  

其原因是,中心化系统的复杂度过高导致效率降低,因此引入去中心化的分布式系统,可以保持系统的低熵。

垃圾处理从中心化的分拣到去中心化的分拣也是这个原因。当垃圾越来越多,中心分拣的效率会越来越低,分布式的分拣,会大大提高系统效率,虽然居民需要消耗更多能量。但整个系统却能维系低熵。

区块链以及其他分布式技术(比如边缘计算、雾计算、分布式CDN)的出现也是基于互联网的信息熵。互联网产生的信息越多,系统就越复杂,并且复杂度以指数级的速度增长。因此为了维系系统的低熵,分布式信息处理已经成为趋势。

但是分布式的系统如何达成一致共识,从上海的垃圾分类可以看到,那么多的挖苦段子表明,共识似乎并未达成。

在熵理论中,有个麦克斯韦妖(注:Maxwell's demon,是在物理学中假想的妖,能探测并控制单个分子的运动,于1871年由英国物理学家詹姆斯·麦克斯韦为了说明违反热力学第二定律的可能性而设想的),这个“小妖”后来被证明是需要消耗能量的,但是它却能用很少的能量来维持系统低熵。自然界有大量这样的低熵系统,比如鸟群能在空中不碰撞;鱼群能在海洋中快速组织。他们都只是在分布式的系统中遵循,最为简单的协议,却做到整个系统的奇迹,每个个体都让系统保持了最低熵。

 

(鱼群可以通过很简单的信息处理实现系统低熵)

回到垃圾分类,发达国家的经验表明,惩罚是达成共识的一种“麦克斯韦妖”。众所周知,日本和北欧都有对不遵守垃圾分类的高额惩罚。

比如日本对乱扔垃圾有5年以下徒刑,并处罚金1000万日元的严惩法律;美国部分州乱扔垃圾最高可能面临最长达6年的监禁。

上海目前也是采取惩罚来维系系统的低熵,但针对单位最高的处罚只有五万元以上五十万元以下罚款。

但是这个惩罚“妖”消耗的能量仍然巨大,换句话说执法成本很高。因为惩罚仍然是中心化的。行动分布、治理中心,治理成本必然更大。

能否用能量更少的规则,实现一个“麦克斯韦妖”。区块链的出现给我们了一些思路。

基于区块链的第一个组织,比特币组织已经运营了10年。其生命力仍然非常强劲,维系这个系统的“妖”很简单,“挖矿得BTC”。比特币实现了行动分布、治理也分布。

能否效仿区块链,比如用户对垃圾分类投放进行短视频拍摄,获取一定积分,积分有助于信用的提升,甚至获得一些奖励,奖励可以来自垃圾处理带来的收益,于是,行动和治理都可以通过智合约协议在终端进行。这个系统将小妖所消耗的能量降低,实现系统低熵运行。

 


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