你有沒有想過，當你在蝦皮下單、玩手遊打怪、或是問 Siri 今天天氣如何的時候，這些計算到底是在哪裡發生的？是在你的手機上？還是在某個遠端的伺服器？
這篇文章會用最白話的方式，帶你搞懂：
- 運算是什麼
- 雲端運算 vs 本地運算 vs 霧運算的差別
- 垂直擴充 vs 水平擴充怎麼選
- 單一運算與平行運算的概念
看完之後，下次聽到這些名詞就不會再一頭霧水了！
運算是什麼？其實你每天都在用
小時候的加減乘除，長大後的商業邏輯
運算，說穿了就是「讓電腦幫你算東西」。
小時候我們用計算機按加減乘除，這就是最基本的運算。但在真實世界的網站和 App 裡面，運算要處理的東西複雜多了，我們通常把這些叫做 Business Logic（商業邏輯）。
生活中的運算例子
電商網站在算什麼？
- 這個商品多少錢？
- 你的購物車總金額是多少？
- 折扣碼可以折多少？
- 根據你過去買過的東西，推薦你可能喜歡的商品
手遊在算什麼？
- 你的角色從 A 點走到 B 點要多久？
- 你放了什麼技能？
- 你砍了怪物幾刀？
- 怪物該扣多少血？
這些全部都是「運算」的一部分，只是比按計算機複雜得多。
運算在哪裡發生？三種位置一次搞懂
講到運算，第一個問題就是：這些計算到底在哪裡進行？
答案有三種：雲端、本地端、或是兩個都用。
雲端運算：讓遠端伺服器幫你算
還記得瀏覽器和伺服器的關係嗎？
- 瀏覽器（你的電腦/手機）= Client 端（客戶端）
- 伺服器（遠端的電腦）= Server 端（伺服器端）
當運算發生在伺服器那一端，我們就說這是「雲端運算」。
講白了，雲端就是「別人的電腦」。你把資料丟過去，讓那邊的機器幫你處理，處理完再把結果傳回來。
雲端運算的優點
- 不吃你的電腦效能：運算都在遠端進行，你的電腦不用太好也能用
- 可以用很多台機器一起算：伺服器那邊可以放一堆電腦同時運作
- 很多人可以同時連線：不只你一個人能用，大家都能連上去
雲端運算的缺點
- 沒網路就 GG：斷網的時候，什麼都做不了
- 網路慢就會卡：如果你的網路環境不好，體驗就會很差
本地端運算：讓你自己的裝置來算
雲端要靠網路，沒網路就不能用。那乾脆在自己的裝置上算不就好了？這就是「本地端運算」。
本地端包含哪些地方？
- 你的瀏覽器
- 你的手機 App
- 穿戴式裝置（Apple Watch、小米手環等）
- 各種嵌入式裝置
本地端運算的優點
- 不需要網路也能用
- 反應速度快（不用等資料傳來傳去）
本地端運算的缺點
- 受限於裝置效能：手機、手錶的運算能力有限
- 裝置太弱就跑不動
霧運算：雲端 + 本地端的混合技
有沒有可能兩邊都用？當然可以！這就叫做「霧運算（Fog Computing）」。
為什麼叫「霧」？
你知道雲和霧其實都是小水滴組成的嗎？差別只在於出現的位置：
- 雲在天上（遠端伺服器）
- 霧靠近地面（比較靠近你的裝置）
霧運算就是把一部分運算放在雲端，一部分放在本地端，取兩邊的優點。
霧運算的實際應用：智慧車
想像一下自動駕駛的車子：
- 如果全部靠雲端運算，車子進隧道沒訊號怎麼辦？難道要在隧道裡亂開嗎？
- 所以車子必須有本地端的運算能力，確保沒網路時也能正常駕駛
- 但有些功能（像是更新地圖、分析路況）又需要雲端的支援
這種「有些在本地算、有些在雲端算」的做法，就是霧運算。
為什麼會出現霧運算？
幾年前物聯網（IoT）開始流行，各種智慧裝置越來越普及：智慧燈泡、智慧手錶、監控攝影機等等。
這些裝置有兩個共同的限制：
- 不能太貴：總不能一個燈泡賣你幾萬塊
- 不能太大：要小巧才能嵌入各種地方
既然又便宜又小，運算能力自然就弱。本地端不夠力，就需要雲端幫忙，霧運算因此應運而生。
運算的種類：怎麼讓電腦算得更快？
除了「在哪裡算」，另一個重要的問題是「怎麼算」。
根據運算的方式，我們可以分成三種：
單一運算：一個人慢慢算
用計算機來比喻
想像你現在有一堆點數卡，要把上面的數字全部加起來。
你拿了一台計算機，一張一張慢慢按、慢慢加。這就是「單一運算」——用一台機器處理所有的工作。
想算快一點怎麼辦？
方法一：按快一點
讓演算法更聰明、更有效率，就像你按計算機的速度變快。
方法二：換一台更強的計算機
從最陽春的計算機，換成工程用計算機，可以暫存數字、套用公式。
這種「把小東西換成大東西」的做法，叫做垂直擴充（Vertical Scaling）。
就像飲料從小杯換成大杯，杯子變大了，但還是只有一杯。
垂直擴充的限制
問題是，計算機再怎麼強也有極限。當工作量大到一台機器處理不完，光靠「換更強的機器」就不夠了。
平行運算：找一群人一起算
一個人算太慢，那就找十個人！
回到點數卡的例子。與其一個人慢慢加，不如找十個人，每人分一部分，同時計算，最後再把結果加起來。
這就是「平行運算（Parallel Computing）」。
平行運算要考慮的問題
聽起來很簡單，但實際上有很多細節要處理：
- 怎麼分配工作？ 每人固定分 1/10？還是做完的人自己來拿新任務？
- 怎麼通知大家？ 新任務來的時候，要怎麼讓所有人知道？
- 怎麼整合結果？ 每個人算完之後，要怎麼把答案合在一起？
這些問題，就是平行運算領域在研究的課題。
水平擴充：用數量取勝
如果你設計了一套好的平行運算策略，不管是 10 個人、100 個人、還是 1000 個人，都可以順利協作。
這種「用更多機器來分擔工作」的做法，叫做水平擴充（Horizontal Scaling）。
就像用一群小兵去打大魔王，而不是只派一個勇者硬扛。
網格運算：更進階的玩法
網格運算（Grid Computing）是把單一運算和平行運算結合起來的進階技術。
如果說平行運算是「一維」的（一排人一起算），網格運算就是「二維」的（變成一個格狀的運算架構）。
這是比較專業的領域，有興趣的話可以自己 Google 深入了解。
運算位置 × 運算種類：實際怎麼搭配？
前面講了運算的「位置」（雲端、本地端、霧）和「種類」（單一、平行、網格），但實際上這兩個是可以自由組合的。
本地端的運算組合
本地端 + 垂直擴充
最簡單的做法：換一台更好的裝置。
手機瀏覽器跑不動？換成電腦瀏覽器。筆電不夠力？換成桌機。這就是本地端的垂直擴充——把你手上的設備變強。
本地端 + 水平擴充
讓多台裝置一起幫忙算。你可能聽過這些：
- P2P（點對點）：很多裝置互相連接，一起分擔運算工作
- 區塊鏈：每個裝置都是一個節點，大家共同維護整個系統
本地端 + 網格運算
比較少見，但理論上可以把多台本地裝置組成格狀架構，同時做垂直和水平的擴充。
雲端的運算組合
雲端 + 垂直擴充
把伺服器升級成更強的機器。例如從 2 核心 CPU 升級到 16 核心，或是加大記憶體。
這是最直覺的做法，但有上限——再怎麼強的單台機器，終究有極限。
雲端 + 水平擴充
這是目前最主流的做法。與其買一台超強的機器，不如用很多台普通的機器一起算。
像是 Netflix、Google 這種大型服務，背後都是靠成千上萬台伺服器同時運作，這就是雲端的水平擴充。
雲端 + 網格運算
把雲端的多台機器組成格狀架構，結合垂直和水平的優點。這是處理超大規模運算（像是科學模擬、大數據分析）時會用到的進階技術。
總結
| 概念 | 簡單說明 |
|---|---|
| 運算 | 電腦幫你處理商業邏輯（計算價格、推薦商品、遊戲邏輯等） |
| 雲端運算 | 在遠端伺服器上進行運算，不吃本地效能，但需要網路 |
| 本地端運算 | 在你的裝置上進行運算，不需網路，但受限於裝置效能 |
| 霧運算 | 雲端 + 本地端的混合，各取所長 |
| 單一運算 | 一台機器處理所有工作 |
| 平行運算 | 多台機器同時處理，分工合作 |
| 垂直擴充 | 把機器變強（小杯換大杯） |
| 水平擴充 | 增加更多機器（找更多人來幫忙） |
結語
運算是網站和應用程式的核心，理解這些概念會幫助你在未來學習更進階的技術時，有更清晰的思路。
不管是雲端還是本地端、單一還是平行，每種運算方式都有它適合的場景。重點是根據實際需求，選擇最適合的解決方案。
希望這篇文章對你有幫助，我們下次見！👋