华 尔 街 交 易 会 更 快 ， 它 得 到 了 斯 坦 福 大 学 和 Google 的 研 究 支 持

对 于 包 括 纳 斯 达 克 在 内 的 交 易 所 而 言 ， 计 算 机 系 统 上 每 秒 钟 都 会 有 数 百 万 宗 股 票 交 易 ， 而 计 算 机 处 理 时 间 的 细 化 对 于 这 些 股 票 交 易 的 准 确 排 序 至 关 重 要 。 ＊ 本 文 只 能 在 《 好 奇 心 日 报 》 发 布 ， 即 使 我 们 允 许 了 也 不 许 转 载 ＊ 旧 金 山 电 — 斯 坦 福 大 学 和 Google 的 计 算 机 科 学 家 发 明 了 一 种 技 术 ， 可 以 将 时 间 精 确 到 千 亿 分 之 一 秒 ， 而 这 或 许 正 是 华 尔 街 所 需 要 的 。 在 总 部 位 于 纽 约 的 纳 斯 达 克 交 易 所 ， 系 统 工 程 师 正 在 测 试 一 种 算 法 和 软 件 ， 它 们 能 将 巨 大 的 计 算 机 网 络 的 同 步 处 理 速 度 精 确 到 纳 秒 级 。 他 们 表 示 ， 一 台 模 型 机 已 经 造 好 了 ， 更 大 的 版 本 也 进 入 了 部 署 阶 段 。 对 于 包 括 纳 斯 达 克 在 内 的 交 易 所 而 言 ， 计 算 机 系 统 上 每 秒 钟 都 会 有 数 百 万 宗 股 票 交 易 ， 而 计 算 机 处 理 时 间 的 细 化 对 于 这 些 股 票 交 易 的 准 确 排 序 至 关 重 要 。 归 根 结 底 ， 这 都 是 钱 的 问 题 。 如 今 ， 股 票 的 买 卖 交 易 主 要 以 计 算 机 操 作 为 主 ， 计 算 机 的 处 理 速 度 快 得 惊 人 ， 而 保 持 这 种 处 理 顺 序 也 就 意 味 着 利 润 能 够 得 到 保 障 。 所 谓 的 高 频 交 易 公 司 的 处 理 速 度 通 常 只 有 几 分 之 一 秒 ， 有 时 候 就 是 赌 自 己 的 下 手 速 度 比 其 他 规 模 更 大 的 竞 争 对 手 更 快 。 股 市 越 动 荡 ， 管 理 这 些 高 频 交 易 的 压 力 越 大 ， 这 在 一 定 程 度 上 正 是 为 了 防 止 处 理 速 度 最 快 的 交 易 员 以 不 公 平 的 竞 争 优 势 打 败 速 度 较 慢 的 公 司 。Tabb 集 团 的 数 据 显 示 ， 由 高 频 交 易 员 负 责 处 理 的 股 票 交 易 占 到 了 美 国 股 市 日 交 易 量 的 一 半 以 上 。 全 新 同 步 系 统 的 设 计 人 员 之 一 、 斯 坦 福 大 学 电 气 工 程 师 巴 拉 吉 · 普 拉 巴 卡 尔 （Balaji Prabhakar） 表 示 ：“ 金 融 业 不 费 吹 灰 之 力 就 成 了 最 关 注 时 间 的 行 业 。” 由 于 买 卖 委 托 来 自 世 界 各 地 ， 这 些 委 托 单 通 常 并 不 会 依 次 到 达 交 易 所 的 计 算 机 。 通 过 这 个 全 新 的 系 统 ， 一 旦 出 现 新 的 买 卖 委 托 ， 每 一 台 计 算 机 便 可 以 对 委 托 单 的 时 间 进 行 标 记 。 通 过 这 种 方 式 ， 交 易 就 能 按 照 正 确 的 顺 序 进 行 排 序 和 执 行 了 。 在 网 络 化 的 市 场 中 ， 为 了 防 止 非 法 的 抢 先 交 易 （front-running）、 确 保 委 托 单 的 公 平 配 置 ， 这 种 精 确 度 必 不 可 少 。 今 年 1 月 生 效 的 欧 洲 法 规 强 调 了 时 间 计 量 采 用 先 进 技 术 的 重 要 性 ， 要 求 金 融 机 构 将 标 记 时 间 的 交 易 同 步 精 确 到 微 秒 。 纳 秒 级 交 易 对 于 纳 斯 达 克 至 关 重 要 。 为 了 能 够 将 股 票 、 债 券 交 易 延 伸 至 鱼 、 共 享 汽 车 等 所 有 领 域 ， 两 年 前 ， 纳 斯 达 克 推 出 了 纳 斯 达 克 金 融 框 架 （Nasdaq Financial Framework） 软 件 系 统 。 普 拉 巴 卡 尔 表 示 ， 通 过 全 新 同 步 系 统 ， 纳 斯 达 克 能 够 在 很 短 的 时 间 内 向 世 界 任 何 地 方 提 供 “ 弹 出 式 ” 电 子 市 场 。 他 还 引 用 了 世 界 杯 作 为 一 个 短 期 电 子 市 场 的 假 设 性 范 例 。 “ 人 们 需 要 购 票 、 住 宿 、 交 通 出 行 ，” 他 说 ，“ 你 可 以 把 电 子 市 场 想 象 成 是 一 个 由 纳 斯 达 克 软 件 主 办 的 大 型 跳 蚤 市 场 。” 为 了 从 股 票 交 易 拓 展 为 管 理 各 种 金 融 交 易 ， 需 要 将 纳 斯 达 克 的 计 算 机 网 络 处 理 速 度 提 升 一 个 以 上 的 数 量 级 。 只 有 在 交 易 所 的 所 有 计 算 机 都 精 确 到 纳 秒 的 前 提 下 ， 才 有 可 能 做 到 这 一 点 。 大 约 三 十 年 前 ， 计 算 通 常 通 过 一 台 大 型 电 脑 或 个 人 计 算 机 进 行 。 如 今 ， 计 算 通 常 分 布 在 成 千 上 万 个 独 立 的 设 备 处 理 器 中 ， 这 些 设 备 或 近 在 咫 尺 、 或 远 隔 重 洋 。 长 期 以 来 ， 芯 片 设 计 人 员 一 直 都 在 努 力 维 持 单 个 计 算 芯 片 内 数 学 运 算 排 序 所 需 的 精 确 时 间 。 而 如 何 实 现 这 些 集 合 的 同 步 化 已 经 成 为 限 制 Google 称 之 为 “ 行 星 级 ”（planetary-scale） 计 算 机 的 速 度 和 处 理 能 力 的 一 大 因 素 。 从 事 计 算 机 网 络 软 件 与 数 据 扩 展 相 关 难 题 专 项 研 究 的 Google 软 件 工 程 师 皮 特 · 霍 克 希 尔 德 （Peter Hochschild） 表 示 ：“ 这 有 点 令 人 难 以 置 信 。 在 处 理 器 内 部 ， 十 亿 分 之 一 秒 的 时 间 内 会 处 理 数 量 如 此 庞 大 的 事 件 。” 十 亿 分 之 一 秒 差 不 多 相 当 于 光 传 播 一 英 尺 所 需 的 时 间 。 长 期 以 来 ， 这 一 直 被 认 为 一 个 关 键 的 计 算 衡 量 数 据 。1960 年 代 ， 计 算 机 领 域 先 行 者 格 蕾 丝 · 霍 珀 （Grace Murray Hopper） 拿 出 一 根 11.8 英 寸 长 的 电 线 ， 向 人 们 阐 述 了 如 何 设 计 更 小 的 电 子 元 件 来 制 造 运 行 速 度 更 快 的 计 算 机 。 随 着 软 件 开 始 超 越 个 人 计 算 机 范 畴 进 入 云 端 （ 覆 盖 全 球 的 巨 大 计 算 机 数 据 中 心 网 络 ）， 距 离 变 得 愈 发 重 要 。 为 了 利 用 廉 价 的 水 电 能 源 ， 它 们 通 常 位 于 靠 近 水 坝 的 位 置 ； 而 所 处 的 寒 冷 地 区 也 有 利 于 降 低 冷 却 成 本 。 微 软 甚 至 开 始 将 它 们 浸 没 在 海 洋 中 来 利 用 潮 涌 产 生 的 能 量 。 由 于 软 件 和 数 据 不 再 位 于 同 一 个 地 方 ， 对 以 英 尺 或 英 里 相 隔 的 事 件 顺 序 进 行 准 确 计 算 已 成 为 影 响 数 据 处 理 速 度 的 主 要 因 素 。 莱 斯 大 学 （Rice University） 理 论 计 算 机 科 学 家 克 里 希 纳 · 帕 勒 姆 （Krishna Palem） 表 示 ：“ 我 们 对 于 计 算 正 确 性 的 绝 大 部 分 展 望 本 质 上 取 决 于 对 这 一 顺 序 的 了 解 。” 云 计 算 领 域 的 整 个 数 据 库 则 分 散 于 不 同 的 计 算 机 和 数 据 中 心 。 这 给 电 子 商 务 系 统 的 设 计 者 带 来 了 巨 大 的 挑 战 。 纳 斯 达 克 系 统 中 采 用 的 全 新 软 件 同 步 标 准 ， 即 惠 更 斯 （ Huygens ）， 来 取 代 一 个 使 用 了 33 年 的 网 络 时 间 协 议 （NTP）， 以 及 依 赖 原 子 钟 和 全 球 定 位 卫 星 、 成 本 更 昂 贵 的 方 法 。 惠 更 斯 得 名 于 荷 兰 物 理 学 家 克 里 斯 蒂 安 · 惠 更 斯 （Christiaan Huygens）。1656 年 ， 惠 更 斯 发 明 了 摆 钟 ， 使 用 所 谓 的 机 器 学 习 技 术 将 计 算 机 网 络 的 精 确 度 同 步 到 千 亿 分 之 一 秒 之 内 。 相 比 之 下 ， 通 过 NTP 标 准 同 步 计 算 机 的 精 确 度 尚 不 及 一 毫 秒 或 千 分 之 一 秒 。 为 了 确 保 买 家 和 卖 家 得 到 公 平 对 待 ， 几 十 年 来 ， 纳 斯 达 克 一 直 在 寻 找 确 保 交 易 按 序 处 理 的 方 法 。 1990 年 代 ， 数 字 设 备 公 司 （Digital Equipment Corporation） 计 算 机 科 学 家 布 赖 恩 · 里 德 （Brian Reid） 为 纳 斯 达 克 构 建 网 络 时 ， 曾 在 马 萨 诸 塞 州 的 一 间 仓 库 里 试 验 把 不 同 长 度 的 大 卷 电 缆 卷 绕 起 来 ， 以 便 在 数 据 的 网 络 传 输 时 间 内 插 入 微 小 的 延 迟 ， 从 而 确 保 消 息 传 递 的 公 平 性 。 之 后 ， 他 还 利 用 来 自 卫 星 的 定 时 信 息 来 同 步 不 同 地 点 的 时 钟 。 为 了 确 保 数 据 库 系 统 能 够 对 交 易 进 行 正 确 排 序 ，Google 后 续 将 使 用 这 种 方 法 来 同 步 基 于 GPS 数 据 和 原 子 钟 的 计 算 机 。 但 由 于 系 统 需 要 超 级 精 确 的 时 钟 和 卫 星 接 收 器 ， 这 种 方 法 比 基 于 软 件 的 惠 更 斯 方 法 成 本 更 高 。 证 券 交 易 管 理 委 员 会 （Securities and Exchange Commission） 曾 要 求 ， 所 有 的 股 票 销 售 必 须 采 用 人 工 操 作 的 形 式 ，