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比特币开采真的是浪费能源吗?无功率效率

许多人认为比特币的工作证明(POW)机制“浪费能量”。我想向你解释一下:事实上,一切都是能量。金钱也是能量。对能源的评价是主观的。最后,与现有的控制系统相比,pow的能耗如何。这篇文章混合了许多圈内人士的原创性想法——我所做的就是收集、提炼和组合这些陈述。

工作就是能量

从法国数学家加斯帕德·古斯塔夫·德·科里奥利(Gaspard Gustave de Coriolis)开始,“功”被认为是能量的单位,他将能量定义为“完成的功”。

从前,经济活动中所做的一切工作都来自人力资源,所有的能量都来自粮食。

大约一百万年前,人类偶然学会用火。因此,我们有更多的能量来开车,因为我们不仅可以吃东西来保持体温,还可以从火中取暖。因此,这种额外的能源消耗提高了我们的生活水平。

几千年前,我们的能源消耗进一步增加,因为我们开始饲养牲畜。动物可以代替人类劳动,只要劳动力也有食物。我们需要大量的食物来满足这种能源需求,但我们的生活将变得更加繁荣。

在过去的几百年里,我们发明了能自己工作的大型机器。起初,能源来自水流和风力发电,后来变成了煤和天然气等更便宜的东西,现在变成了核能(核聚变/裂变)。机器和生物都是靠消耗能量来工作的。

我们的经济生活不是基于金钱,而是基于工作和精力。我们生活中的一切都与能源的价格密切相关。净化水、运输货物、制造产品、烹饪,甚至冰箱和冰柜都需要能源。在自由市场中,每种商品的单位成本反映了产品的能耗。因为自由市场鼓励人们生产物美价廉的商品,所以生产中每种商品的能源消耗都降到最低。金钱是生产商品和服务所需要的工作的代表,因此它也可以被认为是储存的能量。

比特币挖矿真的浪费能源吗?不 PoW有效率

20世纪上半叶,亨利·福特和托马斯·爱迪生等工业领袖有意用“能源元”或“能源单位”(商品货币/能源货币)取代黄金和美元。这一概念在当时非常流行,因为它们也具有健全货币的一些特点,包括:能够准确地定义统计单位,易于计量/难以伪造,可以划分为更小的单位,并且具有同质性(即每个单位与另一个单位没有区别)。但能源货币也有缺陷:难以转移,难以储存。

“要让男人和女人垂涎三尺,就要让他们难以得到。”——马克吐温

快进到2008年10月31日,中本网发表了一篇关于比特币的白皮书。比特币使用的工作证明最初是作为防御电子邮件攻击的一种手段而发明的。但后来,中本将其用于数字货币。一句话,POW mining就是使用特殊的机器(如ASIC)将电能(通过块奖励)转换成比特币。机器将重复哈希运算(猜测和投票),直到密码问题得到解决并收到比特币(块奖励)。这个密码学问题证明了矿工花费了大量的能量(以ASIC和电的形式),证明了矿工确实在工作。比特币有一种类似资本主义的投票机制,即“用真金白银冒险获得投票权”,消耗能量,并使用ASIC产生哈希值(投票)。– 雨果阮

中本在设计pow时,从根本上改变了人类共识的形成机制,将政治投票转化为非政治投票(hash值),依靠能量的转化。功的证明也是消耗的证明,或者是能量消耗的验证。那有什么重要的?这是在数字世界中验证物理世界中事物的最简单、最公平的方法。POW是关于物理,而不是代码。比特币是一种超级商品,由能量锻造而成,是整个宇宙的基本商品。POW将电能融化成数字黄金。

如果而且只有当比特币的书籍很难制作时,它才不会被篡改。的确,工作证明是“非常昂贵的”,但这是一个特点,而不是缺点。时至今日,“保卫”一词的意思仍然是建造一道厚厚的物理墙,把贵重的东西围起来。加密货币的新世界不是那么直观,没有有形的墙来保护我们的货币,也没有门和锁。比特币的公共账本受到其集体散列能力的保护,散列能力是比特币用于建造墙壁的总能量。这种设计既昂贵又透明,这意味着拆除墙壁需要同样的能量。(译者注:这样说并不严谨。它只需要支付相同数量的散列就可以去掉pow的墙,而不需要支付相同数量的能量,因为机器的计算效率(每单位能量输入的散列数)会越来越高。)

能源消耗

加密货币的批评者总是说:比特币的战力是垃圾。再过几年(比如2020年),世界将被比特币毁灭!正如你可能已经注意到的,大多数“世界末日”的文章都是基于Alex de Vries的分析。他是普华永道荷兰公司的“金融经济学家和区块链专家”,也是《数字经济学》的作者。由于计算能源消耗的公式很差,他的估计受到了许多公正的批评。他选择的关键指标“单笔交易平均耗电量”也有意误导,原因如下:

能量消耗基于块的数量,而块中事务的数量是不确定的。达成更多的交易并不意味着你需要消耗更多的精力

单个比特币交易的经济密度(或“经济价值”)也在增加(批量交易、赛格威特技术、闪电网络等)。由于比特币正日益成为一种结算网络,每单位能源所保护的经济价值也在成倍增长

单笔交易的平均能耗不足以衡量比特币pow机制的效率,应该根据经济历史的安全性来定义。能源消耗保护了被挖出的比特币,随着通胀率的下降,这一比例将越来越低。一枚比特币“积累”了挖掘这些区块所花费的全部能量。一位研究人员Laurent MT通过实证研究证明,比特币的pow将变得越来越有效,因为增加的成本将被系统保护的总价值的更大增长所抵消。

现在我们知道了能源消耗的投资回报率的关键绩效指标应该是什么。让我们来看看比特币pow的能源成本趋势。

ASIC效率的增长速度正在放缓。由于效率增长缓慢,制造商之间的竞争将变得更加激烈,因为利润正在减少。

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- UCSD教育部;-

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- 彭博社;-

采矿总成本将继续从ASIC设备的购置前成本(资本支出)转变为持续能源支出(运营成本)。由于采矿中心的实际位置与代币网络无关(矿山是移动的),因此矿工会转移到能够以最低边际成本生产额外电力的地区。从长远来看,随着比特币矿商在全球范围内套利电价,这可能会创造一个更高效的世界能源市场。比特币开采成本将成为过剩电力的最小值。它还有望解决可再生能源(如氢气和沼气)的一个问题:电力是可以预见的,如果不立即使用就会浪费。在未来,比特币开采可以帮助可再生能源的可变输出功率-能源制造商可以打开矿工的需求,并将额外的电力转换成比特币。

铝曾经是向可再生能源过剩的国家(如冰岛)“出口”电力的常用手段。铝土矿冶炼能耗大,转化是单向的(是否类似于hash函数?)。从1979年开始,对铝“异常”能源消耗的担忧已经持续了40年(包括对集中化的担忧)。但所有这些公司都在地球上不断寻找廉价能源和优惠政策。由于铝工业已经发展了几十年,每公斤铝的电耗也在下降。

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- 能源政府;-

“这一全球能源网络解放了闲置资产,使新的资产得以出现。想象一下一张3D打印的世界地图,其中地势低的地方能源价格低,地势高的地方能源价格高。在我看来,比特币开采就像在这张地图的表面倒了一杯水。水会在山谷和裂缝之间流动,直到到处都是水平的。”– 尼克·卡特

比特币是所有电力的最后买家,这将创造一个平台,鼓励人们围绕未使用的能源开发新的利用方案,如果比特币被使用,就不会开发出新的能源。

“什么时候用来制造战俘的能量不再增长?确切地说,当足够的能源制造商开始直接生产电能时,每千瓦时电能运行的边际收益等于卖给电网的1千瓦时电能的边际收益——也就是说,电能的“溢价”降为0。我把这个平衡叫做“中本宗”。我估计,当POW的用电量占世界用电量的1%-10%时,这个平衡点就会到来。”– 德鲁夫·班萨尔

一些人抱怨比特币挖掘没有“做一些有用的事情”,比如寻找素数。虽然给工作人员二次奖励听起来是个好主意,但这会带来安全风险。分离报酬可能会导致“为次要职能工作比为主要职能工作更有价值”(德里吉吉)。即使辅助函数是无害的(例如heating),每个x散列操作也将得到100美元,而且还将额外获得5美元(因为您提供heat)。这种“矿用取暖器”只提高了硬件效率,造成了块难度和每块能耗的增加。幸运的是,比特币永远不会遇到这个问题,因为它的安全性受到纯工作负载证明算法的保护。

注:比特币已经为这个社会提供了非常有用的东西(如果没有,采矿就不会赚钱),出于利他主义而要求矿工采矿是不合理的。

相对成本

无论你做什么,你都会消耗能量(热力学第一定律)。如果你想说一些能源的使用或多或少是浪费,那完全是自以为是,因为所有的用户都必须支付相同的电费。

“只要人们找到值得花钱的东西,电就不是浪费。支付电费的人可以得到比特币作为回报。”– 赛菲丹阿莫斯

就热力学而言,整个宇宙是一个终极的封闭系统。比特币比现有的法定货币体系消耗的额外能量要少得多,而法定货币体系不仅需要银行基础设施,还需要暴力和政治机制。用电来保护金融体系的框架是一个“正和”的结果。下面,我将对现有的财政、军事和政治制度进行粗略的比较(见本文底部的注释)。

图表的灵感来自 @hassmccook 他的原著是:“比特币开采的经济和环境成本”。

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第一类文明

在追求廉价能源的同时,我们将为世界创造更大的繁荣。比特币通过使用这些全新的、完全不同的能源,不仅可以把我们带到卡尔德谢夫I型经济阶段,也可以让我们更接近卡尔德谢夫I型能源文明他是前苏联的天文学家,世界卫生组织提出用文明可以利用的能量水平来评价文明的先进程度。第一类文明可以使用其母行星的所有可用能源。)以比特币开采作为激励,我们实现第一类文明所需的时间可能会从200年缩短到几十年。一旦进入第一阶段,就没有必要限制能源消费的增长,每个人都可以享受更高的生活水平。

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寻找廉价电力的压力将促使人们建造聚变反应堆。大自然为我们指明了方向,行星利用恒星的核聚变作为能量

“水,水,都是水,但不是一滴可以喝的。”——塞缪尔·泰勒·柯勒律治

核能和其他廉价能源将解决许多人道主义问题,例如清洁水的短缺。我们被海水包围,但是海水淡化需要大量的能源。海水淡化现在比使用淡水、地下水、水循环和节水技术更昂贵。

人类不会停止探索,从高山到海底,从微小到原子,从浩瀚到时空;他们应该成长,而不是被能量束缚。我们要去摘星星和月亮。

一个每年支付1.38万亿美元的系统能为我们所有人带来更便宜的能源,难道不值得45亿美元的采矿业吗?我想答案是肯定的。





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