--- title: "沙盒 · 运行一个宇宙需要什么？· 模拟假说" url: https://simulation-hypothesis.com/zh/sandbox description: "九个参数，包括规模、物质精度、内心生活、渲染比例和时间模型。一个以 FLOPS 计的总数，与地球上所有的计算硬件、与宇宙本身作对比。" license: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ credit: "Ross Allan Dahl，模拟假说（simulation-hypothesis.com）" --- # 沙盒 · 运行一个被模拟的宇宙需要什么 黑客帝国当今的地球，有数十亿个被完整计算的心智，只在有人看的地方画出来。 缸中之脑底层现实中的一个真实大脑。只有它的世界被计算，其他所有人都是脚本。 唯我论一个真实心智。世界只精细到那个心智能检验的程度。 2050 年服务器地球上的每一个人，真实心智的数量只取 2050 年的计算机所能运行的那么多。 本地宇宙从大爆炸开始、以原子分辨率运行的银河系。 轻量宇宙以分子分辨率运行的可观测宇宙，其中一半被略去。 完整量子把可观测宇宙当作一个波函数。上限。 基准自 1900 年以来逐个原子的地球，作为一次只改变一个旋钮的起点。 来世一个没有痛苦的世界，只在有人在场时才计算。 重置 分享 ↗ 所需算力 粗略 1.3 × 10^68 FLOPS 用一颗恒星的功率、采用普通逻辑，永远做不到，即使按热力学下限计算也是如此。 [倒计时 ▸](https://simulation-hypothesis.com/zh/countdown) 比太阳发出的功率还多，即使用普通芯片、按热力学极限（每次运算在室温下擦除一个比特）也是如此。 今天之后 47 个数量级 粗略 对数刻度：从当今所有的计算机 → 到一台宇宙大小的机器 物质 100% 占总量 粗略 算力中用于物质而非心智的份额 已计算 100% 的世界 纯属猜测 按完整精度下限计算的质量所占的份额 真实心智 100% 共 82亿 纯属猜测 所有内心生活中被完整计算的心智 已存储 \>99.9% 的历史 粗略 过去中只是被记录、从未运行的份额 ## 预设 · 基准 逐个原子的地球，每个人都是真实玩家，功能性心智，自 1900 年起一条时间线。远超当今计算机能运行的范围，但在物理极限之内。改变一个旋钮，就能看到它给总数增加多少。 * 哪个旋钮对总数的改变最大？ * 哪些假设重要，哪些几乎无关紧要？ ## 01 · 规模 计算多少世界？ 模拟覆盖多大的空间。 一个大脑 一个大脑，以及送给它的信号。其他一切都只作为这个大脑的输入而存在。 一个被模拟的神经系统，以及它所感知的东西，就像一次全脑上传。 1.2 × 10^44 FLOPS 一个房间 一个人、家具、墙壁和空气。门外的东西一概不计算。 一个人。墙外的东西一概不计算。 3.0 × 10^47 FLOPS 地球 整颗行星，从地壳到地核。天空只是背景。它不被计算。 一颗行星。天空是一块固定的背景。 1.3 × 10^68 FLOPS 太阳系 太阳、行星、卫星和小行星带，它们之间大多是空的空间。 太阳占了 99.9% 的质量，所以任何随质量增长的总数，都由它主导。 1.2 × 10^75 FLOPS 银河系 几千亿颗恒星，以及它们附近的任何生命。只含普通物质。暗物质不计入，与可观测宇宙的算法相同。 估计的恒星数从一千亿到四千亿不等。 7.0 × 10^85 FLOPS 可观测宇宙 粒子视界之内的一切，约两万亿个星系。 粒子视界之内的每一个原子。 10^98 FLOPS ## 02 · 物质精度下限 物质往下细分到哪一层？ 被追踪的最小物质单位。 原子 粗略 全原子经典分子动力学。不发生反应的化学能算对。化学键的形成与断裂需要量子方法，而这一档没有计入。比原子更小的东西都没有建模。 每个原子各自被追踪，用经典物理。 布景 完整量子态 布景 细胞 原子 夸克 量子，完全纠缠 单元，每 1 fs，标准全原子分子动力学步长 1.3 × 10^50 在这个精度下限下的总算力 1.3 × 10^68 FLOPS ## 03 · 大厅与内心生活 谁是真实的？ 有多少心智被完整计算。 单人 一个真实心智。其他所有人只是看起来像人。他们是脚本。这需要的算力最少。 1.3 × 10^68 FLOPS 多人，没有群众演员 心智分界线以上的每个个体都被完整计算。没有人是脚本。 1.3 × 10^68 FLOPS 多人加 NPC 有些个体被完整计算，其余是脚本，而你从内部分不出是哪些。每个被完整计算的心智，需要的算力与多人情形相同。限定真实心智的数量，其余所有人就是脚本。 1.3 × 10^68 FLOPS 内心生活的分界线划在哪里？ 这是阶梯上的一个高度，不是一份谁是假的名单。 人类 及以上 实测 只有人类。这是按物种划分最谨慎的分界线。它不是按神经元数量划分的。大象和一些鲸的神经元总数更多，大多在小脑里，它们在这里不算一档。 所有东西 没有人 算作真实的 82亿 当作布景 4.5 × 10^20 这并不说明哪些个体有内心生活。它只是生物阶梯上的一个分界点。 ## 04 · 心智模型 每个心智内部能得到多少？ 每个大脑的模型有多精细。 脚本 内部什么都没建模的行为：说出恰当的话，做出恰当的反应，背后却没有任何内在过程。 行为进，行为出，内部什么都没建模。 每个人脑 10^6 FLOPS 纯属猜测 功能性 每个神经元是一个发放脉冲的单元，每个突触是一个权重。这样的系统是否真的有任何体验，就是困难问题，至今没有解决。 把神经元当作发放脉冲的单元，把突触当作权重。 每个人脑 10^18 FLOPS 粗略 生物物理 离子通道和膜电压，逐个房室。在这一层，已知的神经元工作方式一个都没有漏掉。 带离子通道动力学的房室神经元模型。 每个人脑 10^22 FLOPS 粗略 分子 单个分子的随机动力学。这是路线图给出数字的最深一层（第 10 级）。在它之下的量子层，没有人发表过估算。 每个神经元内单个分子的随机动力学。 每个人脑 10^43 FLOPS 粗略 量子 把意识看作一个量子过程。没有人发表过所需算力的估算，所以这个数字只是占位。 把认知看作一个量子过程。属于推测。 每个人脑 10^49 FLOPS 纯属猜测 真实大脑，在外部 心智是底层现实中的一个真实大脑，就像缸中之脑。思考由它自己的神经元完成。模拟只负责提供它所感知的东西，并对它的行为做出回应。只有世界计入总数。 底层现实中的一个生物大脑，接入了模拟。 没有 FLOPS：大脑自己完成计算 ## 05 · 观察 没人看的地方会发生什么？ 世界中有多少部分是按完整细节计算的。 一切，始终 处处是完整细节，不管有没有人在看。这需要最多的算力。 按需 始终 被 82亿 个心智观看 1.4 × 10^-6% 真正被计算的 100% 所需算力 1.3 × 10^68 FLOPS ## 06 · 时间 这里的时间是怎么运作的？ 被模拟历史的形态。 线性 一条时间线，一个状态，一个总数。 一段历史，只计算一次。 × 1 循环 宇宙是循环的。一个周期被存储并重放。所需算力与线性情形相同，外加存储一个周期的开销。 一个周期的历史，一遍遍重放。 × 1 分支，经过修剪 重大决定会让世界分叉。保留一千个分支，其余丢弃。 只保留有限的一部分分支，其余丢弃。 × 1000 多世界 每个量子事件都会分叉，每个分支都被保留。所需算力随每个事件翻一倍，而事件的数量极其庞大。 每个量子事件都让世界分叉，每个分支都被保留。 × 2^(每一次量子事件) 算力从什么时候开始？ 这个时间点之前的历史是存下来的，不是计算出来的。 1900 粗略 离现在足够近，化石和档案是存储的记录，而不是计算出来的历史。 大爆炸 此刻 大爆炸 生命 人类 1900 现在 年份 只是存下来的历史 99.9999991% 开始时就有人类在场，并带着预装的记忆 16亿 ## 07 · 痛苦 它会感到痛苦吗？ 是否包含痛苦。 关 没有痛苦，因此也没有什么利害攸关。这就是诺齐克的体验机。 不显示痛苦。 背景嗡嗡声 只有轻微的痛苦和失望，刚好够让选择有一点分量的摩擦。 只有轻微的不适。 原样 看起来存在的量：疾病、悲痛和其余种种。这是基准。 我们所见的痛苦程度。 提高 比我们看到的更多。要么运营者怀有恶意，要么痛苦比幸福更廉价，资源有限，于是定了这样的局面。 比我们看到的更多的痛苦。 这个旋钮只是一个建模设置，永远不能用来判断谁是真实的。一个人过得苦，并不能说明他是什么样的人。它会改变伦理仪表，但不增加任何 FLOP。 ## 08 · 自由意志 哪一种自由意志？ 是什么导致了我们的选择。 被决定的 带种子，可重放，每次运行都完全相同。选择，就是一条固定的因果链从内部感受起来的样子。 每个事件都由先前的原因决定。 骰子 量子层面的真正随机性。它不是自由意志论意义上的自由，但也不是完全由脚本决定的。随机性算起来很廉价。 没有能动性的非决定论。 真正自由 选择不由先前的原因决定。模拟必须留出一个缺口，并接受从中出来的任何结果。我们对此不赋任何数值，因为没有人知道该怎么计算它。 选择不由先前的原因决定。 感觉是自由的 相容论：在物理层面是确定的，但从内部看感觉是自由的。这种感觉完完全全存在，只是机制仍然隐藏。 相容论：是被决定的，却感觉是自由的。 这个旋钮是一个道德设置。它会改变伦理仪表，但不增加任何 FLOP。 ## 09 · 槽位 你的位置 报告上的一行说明。它不会改变所需算力。 一名玩家 一个被完整计算的心智，对模拟靠什么运行一无所知。 一个能察觉破绽的脚本角色 一个脚本角色，在世界对不上时依然会察觉。 运营者，下班了 运行这个模拟的人，但身在其中。 计算机大小教科书 10²¹ × 一个由兰道尔极限芯片构成的太阳 太阳的全部输出，按热力学下限计算，即室温下每次运算擦除一个比特。 按劳埃德极限，这需要 246.3万亿 吨 的物质，全部用来计算。 可行性 超出太阳的全部输出 比太阳发出的功率还多，即使按热力学下限的常规逻辑也是如此。 宇宙计算机教科书 1.6 × 10^-36 一台宇宙计算机，就是可观测宇宙中的每一千克物质都按劳埃德极限在计算。 耗电功率，兰道尔下限教科书 10^21 个太阳 在室温下翻转比特的热力学最小值。目前最好的真实硬件，耗能是它的 约 50亿 倍。 按兰道尔下限，假设芯片完美，需要 10^21 个太阳的功率。实际最好的芯片，耗能是它的 约 50亿 倍。 在地球上的所有计算机上粗略 每秒 4.2 × 10^39 年 在人类所有计算机（约 10^21 FLOPS）上，按钟表时间计算模拟的一秒钟需要多久。 在地球上的所有算力上，模拟的每一秒需要 3.1 × 10^29 个宇宙年龄。 实际被计算的世界纯属猜测 100% 1.4 × 10^-6% 的质量由 82亿 位观察者观看。观察旋钮决定其余部分中有多少按完整的精度下限来计算。 ## 这个数字有多敏感？ 只改变带标签的输入，十次抽样中有八次落在 **3.2 × 10^67** 到 **5.7 × 10^68 FLOPS** 之间（在所示数值上下 −0.6 到 +0.6 个数量级）。这是敏感度，不是关于这个世界的概率。 每单位物质的算力，原子下限 粗略 −0.6 到 +0.6 在这些设置下没有影响：每位观察者的布景成本。 每个输入单独在其 80% 区间内摆动，看它让总数变动多少个数量级。按标签划分的离散度（一个标准差）：实测 ±12%，教科书 ±41%，粗略 ×3.2，纯属猜测 ×10。离散度是按标签设定的，并非对每个输入分别测得。旋钮设置是选择，不是估算，不带离散度。完全不在这个范围内的有：颗粒度的选择、经典与量子宿主、每 FLOP 一次运算的对应关系、内存，以及可逆计算。 ## 用人的尺度来看 用当今最好的芯片所需功率 实测 1.8 × 10^57 W，5.2 × 10^44 倍世界的电力供应 当前的 AI 加速器 粗略 1.3 × 10^53，每个每秒约 10^15 次运算 硬件价格 粗略 $4.0 × 10^57，3.6 × 10^43 倍世界一年的产出 每年的电力 粗略 $1.6 × 10^57，按每千瓦时 $0.10 计 卡尔达肖夫 教科书 型 5.1，超过 III 型，在量表的顶端 （人类大约是 0.7；I 型掌控一颗行星的能量，II 型掌控一颗恒星的，III 型掌控一个星系的） 价格按每个加速器约 $30,000 计。这些数字是用当今技术来运行它的情况。物理下限见上面的卡片。 ## 实例图 ## 现实渲染 ## 计算复杂度 ## 意识的分布 ## 意识的时间线 ## 多重宇宙分支 一条时间线，一个状态，一个总数。 ## 无穷后退 被模拟的计算机，算不过运行它的那个世界。如果每个世界把 1% 的算力交给下一层，这个层级要深到 27 层，最里面的那一层才只能跑在一台笔记本电脑上。 [搭建层级](https://simulation-hypothesis.com/zh/nesting). ## 观察者的影响 存在什么（物质，对数刻度） 100% 什么能得到完整精度下限 100% 某个心智所观察的东西 1.4 × 10^-6% 柱子用从 10^−40 到 1 的对数刻度，因为用线性刻度的话，小的柱子就看不见了。有人在看的物质会被完整计算。没人在看的物质，则可能只以存储的数值保存。 ## 博斯特罗姆的三难困境 博斯特罗姆的算术，套用在把这个情景当作被模拟的世界上。一个使用 一台地球质量的终极计算机 计算的成熟文明，会同时运行其中的 **2.4 × 10^7 份副本**。另外两个比例由你设定。 成熟的文明使用 地球上的每一台计算机一个戴森云数据中心一个由兰道尔极限芯片构成的太阳一台地球质量的终极计算机一个木星大脑一台太阳质量的终极计算机一台星系质量的终极计算机一台宇宙计算机进行计算 在能建成这一切之前就灭绝的文明：**50%** 成熟却拒绝运行这类模拟的文明：**50%** 每个剩下的文明，运行的副本数等于它的计算机所能运行的数量 这是算术，不是裁决。其中两个比例由你设定。副本数由这个世界所需的算力和你选的计算机算出。第三根柱子由这三者共同决定。 ## 是判断，不是测量 这些面板用道德框架来审视这套设置。它们是作者的判断，不是测量结果，也都不会改变上面的算力总数。 ## 伦理后果图 ## 四个学派 | 坐标轴 | 功利 | 义务 | 美德 | 存在 | | ---------------------------------------------- | -- | -- | -- | -- | | 痛苦 | ? | ? | ✓ | ✓ | | 内心生活 | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | | 自由意志 | ? | ? | ? | ✗ | | 利害 | ? | ? | ✓ | ✓ | | 真相 | ? | ? | ✓ | ? | | ✓ 倾向支持 · ? 意见分歧 · ✗ 倾向反对。每一列都是对一个学派的简化模型，不是裁决。 | | | | | ## 道德权重 真实心智 86% 脚本角色 0% 有内心生活的动物 0% 布景 5% 运营者 9% 道德权重随人数的对数增长，也随每个心智内心生活的丰富程度增长。这是一个简化模型。 ## 痛苦的存在 1. 关 2. 背景嗡嗡声 3. 原样 我们所见的这一层 4. 提高 **原样.** 看起来存在的量：疾病、悲痛和其余种种。这是基准。 构成 疾病, 悲痛, 饥饿, 无聊 理由 没有提供；这就是我们所见的基准 各个学派如何评判这种程度的痛苦 * 功利主义 ? 意见分歧 * 义务论 ? 意见分歧 * 美德伦理学 ✓ 倾向支持 * 存在主义 ✓ 倾向支持 一个建模设置。永远不能用来判断谁是真实的。 ## 这个设计中的张力 一段从未被计算的过去 化石、照片和记忆是预装的，所以过去是一堆存储的记录，而不是计算出来的历史。 → 把起始日期往回挪，直到记忆所指的事件确实是被计算出来的。 ## 成绩单 分享 ↗ 实例报告 一个刚刚开始的世界 设置 规模 地球 物质精度下限 原子 大厅 多人 内心生活 82亿 · 功能性 已计算 100% 时间 线性，实时来自 1900 所需算力 1.3 × 10^68 FLOPS 计算机大小 10²¹ × 一个由兰道尔极限芯片构成的太阳 宇宙计算机 1.6 × 10^-36 可行性 超出太阳的全部输出 是判断，不是测量 作者的解读。其中没有一项会改变算力总数。 痛苦 原样 自由意志 感觉是自由的 功利主义 意见分歧 义务论 倾向支持 美德伦理学 倾向支持 存在主义 意见分歧 “在 原子 分辨率下算出的 地球：1.3 × 10^68 FLOPS，即 10²¹ × 一个由兰道尔极限芯片构成的太阳。” 其中两项是粗略估计，三项是纯属猜测，每一项都有相应标注。只要改变任何一个旋钮，你得到的就是另一个宇宙。 链接格式 本页的全部状态都保存在它的链接里，所以链接可以手写，也可以由脚本或智能体来写。`/sandbox` 的参数： * `sc`: 被模拟领域的规模. `brain`, `room`, `earth`, `solar`, `galaxy`, `universe` * `fi`: 物质精度下限，被计算的最精细层次. `0` painted, `1` organ, `2` tissue, `3` cell, `4` organelle, `5` protein, `6` molecule, `7` atom, `8` particle, `9` quark, `10` qfield, `11` qfull * `lb`: 谁是真实的. `single`, `multi`, `npc` * `co`: 内心生活分界线：哪些存在有体验. `0` 所有人，`1` fly 及以上, `2` insect 及以上, `3` fish 及以上, `4` frog 及以上, `5` mouse 及以上, `6` bird 及以上, `7` pig 及以上, `8` dog 及以上, `9` dolphin 及以上, `10` human 及以上，`11` 无人 * `mm`: 一个心智是如何被计算的. `scripted`, `functional`, `biophysical`, `molecular`, `quantum`, `outside` * `ob`: 被完整渲染的世界所占的百分比. 整数 `0` 到 `100` * `tm`: 时间模型. `linear`, `cyclic`, `tree`, `manyworlds` * `sy`: 模拟的起始年份. 整数，`-13800000000` 到 `2026` * `su`: 痛苦旋钮. `off`, `low`, `natural`, `high` * `fw`: 自由意志. `determined`, `dice`, `libertarian`, `illusion` * `sl`: 可选：访客的槽位. `player`, `npc`, `operator` * `pl`: 可选：真实玩家的数量. 整数 `1` 到 `1000000000000000` 示例：[https://simulation-hypothesis.com/sandbox?sc=earth&fi=7&lb=multi&co=10&mm=functional&ob=100&tm=linear&sy=1900&su=natural&fw=illusion](https://simulation-hypothesis.com/zh/sandbox?sc=earth&fi=7&lb=multi&co=10&mm=functional&ob=100&tm=linear&sy=1900&su=natural&fw=illusion)。每个工具都一样，本站的开放数据在 。 ## 比较与引用 保存这个世界 复制引用 复制嵌入代码 打印成绩单 最多 3 个世界，只保存在这个浏览器里。 物质计算粗略 1.3 × 10^68 FLOPS 在 地球 内有 1.3 × 10^50 个 原子 大小的单元，每个每 1 fs，标准全原子分子动力学步长 更新一次。 心智计算粗略 顺带免费获得 在 原子 精度下限下，大脑已经被当作物质来计算。单是它们就需要 8.2 × 10^27。 在这个物质精度下限下，大脑已经被当作物质来计算，所以心智不给总数增加任何东西。 内心生活纯属猜测 82亿 82亿 个真实心智。4.5 × 10^20 个生物被当作布景。 迄今的运算次数粗略 5.3 × 10^77 钟表上的时间 126 年，速度为每秒 1.3 × 10^68。 只是存储下来的历史粗略 99.9999991% 计算始于 1900 年。 一开始有 16亿 个人，带着预装的记忆。