比特币的大成绩：2020年，能耗将超越目前全球总用电

原标题：比特币的大成绩：2020年，能耗将超越目前全球总用电

编者按：比特币价钱一飞冲天。可是“挖矿”的代价也日益昂扬。依据最新的报告，发掘比特币耗费的电力如今曾经超越了塞尔维亚整个国度的用电。更有测算估计，到2019年中时比特币P2P网络的耗电将超越美国全国用电量，到2020年时将会超越全球用电。这么夸大的能耗岂不是要把全球的动力都给耗光？这个成绩有没有这么严重呢？假如有的话，成绩有解吗？《连线》杂志的一篇文章从数学、物理学和经济学的角度剖析了成绩处理的能够性。目前来看，比特币更像是一种投机工具，而不是可行的主流货币。而数学、物理和经济学都共同遵照的一个迷信定律是：泡沫决裂。

能耗大户

我来让你紧张一下。比特币你懂吧？根本上，这是一种“加密货币”，也就是机密的计算机货币。比特币没有真正的物理形状，但是一块比特币目前的价钱就超越了16000美元。不过要想弄到一块比特币，要么你得经过在线买卖购置，要么就得应用特殊的计算硬件来“开采”。而挖矿就是让人紧张的中央。

加密货币网站Digiconomics上周发布了一份报告，报告说全球比特币开采耗费的电力曾经超越了塞尔维亚整个国度的用电。Eric Holthaus则在给Grist撰写的文章中称，依据计算，到2019年7月，比特币点对点网络（就是像BITTorrent那样的东西）需求的电力将会超越整个美国。而到了2020年11月，它的用电就将超越目前全球的电耗。

这很蹩脚。这意味着比特币每年相当于排放了1770顿的二氧化碳，这是对地球气候以及任何享用海岸、森林，不会遭到蚊虫叮咬死亡要挟的人光秃秃的的蔑视。我们从另一种隐喻的角度来看，比特币P2P网络根本上就是一个散布式的超级智能，所以它当然想要把宇宙一切的能量（也就是物质）都变成比特币。这就是它的任务。假如它需求招募贪心的技术宅为本人所用的话，没关系，那就领取给他们幽灵般的价值吧。发行许普诺斯货币（hypnocurrency，hypnos，许普诺斯是睡眠之神）吧！

比特币的想法依然有其天赋之处——它是一种难以跟踪的数字货币，又像现金一样牢靠，还不受国度和物理形状的约束，对等主义和拜访运用曾经植入到它的哲学和技术固件外面。但实践上，过来3个月比特币在价钱上的暴跌阐明这个东西未必能维系下去。但并不是说大家没有想方法去处理成绩。

比特币之所以成为比特币是由于区块链，一切领取和买卖的平安总账。P2P比特币网络的关键在于生成和维护这个总账，从技术下去说每团体都可以为更新做奉献——那些买卖记载就是链上的区块。但是有个成绩（这就是比特币创造者中本聪引见外面的天赋之处）。为了给一个区块做出奉献，你也得处理一个真的很复杂的数学难题，这是一种“哈希算法”，名字叫做SHA-256。

任务量证明

验证一堆的买卖然后处理数学成绩，零碎能够就会选择你的区块添加到链外面；假如零碎这么做了，你就会取得一些比特币。这就叫做挖矿，而强行给参加区块链施加本钱（哈希算法）的想法，就是“任务量证明（proof of work）”。

康奈尔大学Initiative for Cryptocurrencies and Smart Contracts （加密货币与智能合约举动方案）结合主任Emin Gün Sirer说：“任务量证明的美好之处在于它没有准入步骤。只需你可以处理其中心的加密难题，就可以为总账的维护做出奉献。”

处理这道数学题没有诀窍。SHA-256算法经过了精心设计，除了暴力破解以外别无他法。你得尽能够多尽能够快地给出计算答案。这意味着你得让计算机不停地运算，让风扇不停地转来冷却超热、超载的处置器。Sirer说：“能耗是个平安特性，是个好东西。为了控制零碎，你的算力至多得跟零碎目前的耗费一样。你得拥有全部哈希算力的51%。”

这是一项特性，不是bug（散布式的超级智能会这么说）。纽约大学计算机迷信家Joseph Bonneau说：“假如你这么描绘它的模型说，‘这个网络不只没人担任管理而且节点随时可以参加或许分开网络，但是每团体都对区块链树立了共识。’计算机迷信家不会以为这是能够的。但比特币可以做成这些确实很令人吃惊，是一大创新。代价是它要用任务量证明，其关键是这使得参加区块链变得很昂贵。”

而这就是平权主义瓦解的中央。一开端的时分，加密货币狂热分子可以在本人的家用计算机上跑挖矿软件。这种状况曾经发作了演化。大家首先认识到图像处置单元（GPU）要比老旧的CPU更合适停止哈希运算。他们应用了更多的电力，同时也需求更复杂的散热零碎，但成绩照旧。然后大家开端定制FPGA（现场可编程门阵列）芯片，购置套件然后针对挖矿加以定制。这段工夫以来，大家偏好的是公用集成电路，依照比特币公用来定制，并且部署到专门的数据中心外面。

这一点不只让比特币开采变得集中化，而且也极大添加了能耗。最先进的比特币矿工如今每10亿次哈希运算（或称为“gigahashes，Gh”）要耗费0.3瓦特电能。换算一下这相当于300Gh/秒/千瓦。也就是每一笔买卖相当于13600 petahash（1000Gh）/秒运算，能耗为234kWh，整个比特币网络的能耗为32.71太瓦时——相当于目前全球能耗总量的0.15%。

效率更高的硬件也不能处理这个成绩。梅努斯大学的计算机迷信家David Malone说，2014至2017年间，哈希率从300000涨到了200万每秒，硬件效率也从2000megahash（Mh）/焦耳添加到了10000MH/J。所以这根本上是两相抵消了。2017年哈希率简直涨到了120万。Malone说：“但硬件改良并不多。”

于是能耗下跌，比特币矿工如今开端在爱尔兰（热能充足）或许中国（电力由政府认购，而比特币是缺乏监管的很好的投机手腕）等电力廉价的中央建立ASIC云。由于这些中央他们可以让更多的效劳器上线，发掘出更多的比特币。

Sirer说：“如今我们来公道看待比特币，同时也不要把成绩最小化。无论是应用任何其他机制来记载资产、核对总账、确保次第井然所需的能耗本钱，或许运转基于现金的经济、印刷货币、处置现金、让货币加入流通以及印刷新币所需的能耗本钱——这些在一年前的时分还是可比拟的。”也许吧。Digiconomy估量整个Visa信誉卡网络的能耗大约是比特币的千分之三。这并没有思索到Visa办公场所的用电，但另一方面，跟比特币不一样的是你可以经过Visa卡买东西。哦，还有Google，2015年整个Google的总通电量只要5.7TWh，而且在2017年曾经全部采用可再生动力。

矿工应用了更快更高效硬件的优势，这种优势不是用来少耗电，而是多挖矿。这就是大家总是部署更高能效技术的用途。蒸汽时代如此。石油时代亦然。LED也是这样——它们能效是高了，但是它们的引入并没有增加照明的总用电量。由于大家装置了更多更亮的灯。华盛顿大学计算机迷信家Michael Taylor说：“比特币的价钱越高，为了抢夺到这种货币大家耗费更多能量的志愿就会更强。添加比特币SHA-256挖矿硬件能效的作用只是亚线性的，由于改良能效只会意味着大家可以用相反的运营本钱部署更多的矿工。”

权益证明

任务量证明是个成绩。那么也许我们可以取消这个？加密货币研讨人员正在思索其他方法。其中之一是资源效率高的开采法，降低任务量但是采用受信任的硬件来做。另一种是权益证明（proof of stake），为先前价值买卖计算性任务。Bonneau说：“你只是让人们依照他们所持有的货币比例来创立区块，这样大的货币持有者会创立大局部的区块。”换句话说，你的做法不是让挖矿在计算上代价昂扬，而是让挖矿自身变得昂贵。 “这有能够会把功耗降低到简直为零，但实践上并没有——”他顿了一下“——有几个研讨小组正在研讨这个成绩。”Bonneau说。

但是一个比特币贵族制听起来就不错吗？ Bonneau说：“跟把创立区块的才能赋予任何情愿耗费最多电力的人——无论这团体是来自中国沙漠拿到补贴电力的运营商，还是世界其他中央的人的做法相比，还不清楚这种做法是不是愈加蹩脚。”

做点有用的事情

好吧，让我们换个做法。如今哈希算法属于无用功。是地道的糜费电。那我们换成做点有用的事情什么样？用P2P网络来完成协作计算。把它用来寻觅外星人，或许找出蛋白质如何为医疗迷信做奉献，或许处理理想世界的加密成绩和停止素因子分解怎样？不行的。Sirer说：“我来通知你为什么这样的事情不会发作，这是有违常理的。经过做有用的事情来发掘比特币的话，那么有用的任务和你拿到的比特币之间就会树立起一种关联……这会在大家脑子里树立一个心思锚点来评价比特币应该值多少钱。”

看到了吧，比特币的本钱是恣意浮动的。是由社会决议的。对吧，由于你不想要一种有着合理汇率的国际货币，由于……嘿，等一下。货币兑换不是原本就应该有汇率的吗？！这不就是货币之所以是货币的缘由之一吗？买卖性的P2P网络的计算任务不应该是一堆狗屎，对吧？Sirer说：“我一开端也以为它还是应该做点更有用的事，但你晓得的，为什么要把你的命运跟蛋白质折叠这样的事情捆绑在一同呢？假如蛋白质折叠有朝一日或其他手腕可以很容易做到了呢？你的全新零碎的命运最终就会跟其他技术纠缠在一同。”

任务量证明没法去掉。你也不能把这项任务变得有用。（或许，假如你做其中的一件有用的事情的话，能够会失掉别的加密货币，但不会失掉比特币。）让硬件更高效也没有协助。可是别保持。我们不要说Bitcan’t。我们说Bit can。

假如我们的目的是降低能量负荷的话，为什么不必这些硬件做点更风趣的事情呢？Taylor说：“一个好的短期处理方案可以是将发热发生的废热回收。”他指出，比如说斯德哥尔摩就在尝试将数据中心的排气用于家庭供暖。从这个意义下去说，假如一座城市要靠烧化石燃料来个家庭供暖的话，相比之下，这是一个愈加环境敌对的处理方案，价值更高。（注：这个做法可以供闹气荒的南方自创哈）

没错，但是这种做法也有令物理学家五体投地的不妥。由于这会要求围绕着ASIC云树立全新的根底设备，虽然每团体都晓得挖矿的硬件会不时改良和改动。现实上，最廉价，能量密度最高的动力就是出自会惹起气候变化的化石燃料，而比特币的发掘零碎奖励的就是最廉价的动力。我有点喜欢把热电偶贴在比特币发掘零碎里面，然后将热量直接转化为电能的想法，就像Biolite火炉一样，但是热力学仍然标明，给多少钱办多少事是真理。

让经济发扬作用

假如数学和物理学没有协助，也许经济学可以发扬作用。比特币矿工只要在报答（挖出的比特币）能付得起电费的时分才情愿让那些硬件跑起来。假如比特币的价值下跌或许电费下跌的话，他们就会关掉效劳器。哈希成绩的难度在指数性添加，每4年报答的规模就会减半。目前每区块有12.5个比特币，但是Taylor说“下一次下跌会是2020年6月，随着比特币的价钱波动上去，全球的净能耗由于区块报答的缘故，也会开端下降也不是上升。”

报答变少会比照特币的开采总量发生限制。这个数字是2100万，依照目前的趋向线开展，到2032年一切的比特币就会被开采终了。一旦发作了这种状况，买卖费就会成为独一的零碎内置报答机制。一些其他的加密货币，也许是能效更高的加密货币，其竞争力就会变得加强。目前来看，比特币更像是一种投机工具而不是可行的主流货币。而数学、物理和经济学都共同遵照的一个迷信定律是：泡沫决裂。

原文链接：https://www.wired.com/story/bitcoin-global-warming/

编译组出品。编辑：郝鹏程。