總是有人說要用錢來生錢,為了從比特幣挖礦中獲利,你必須先購買挖礦設備并支付電費。隨著越來越多的礦工加入到了比特幣網絡,一些人開始擔心挖礦所消耗的電量會對環境產生負面影響。而其他人則認為比特幣挖礦的好處超過了生產比特幣所需的成本。

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比特幣挖礦和能源消耗

新的比特幣是通過一個叫做“挖礦”的過程產生的。在這個過程中,計算機需要消耗能量和算力資源來解決一個很難的數學問題,通過這個問題就可以驗證最近的比特幣交易塊。解決數學問題的礦工將區塊添加到區塊鏈中并接收新生成的比特幣。這個數學題的難度取決于網絡的計算能力。隨著比特幣網絡吸引了更多的礦工,其挖礦難度也在不斷增加,而且通常一臺挖礦設備所消耗的能量也在增加。

比特幣網絡目前每年消耗約25.5吉瓦(GW)的電力;從這個角度來看,整個愛爾蘭的平均用電量僅為3.1吉瓦,而奧地利的平均用電量為8.2吉瓦。在過去一年中,比特幣網絡每年消耗的太千瓦時(TwH)數估計增加了413.37%。與捷克這樣的國家相比,比特幣網絡每年消耗的電量占該國總用電量的102.3%。

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數據咨詢師、區塊鏈專家Alex De Vries認為比特幣挖礦所消耗的能量是有問題的。在最近的一項發表在Joule的研究報告中,德弗里斯發現平均每枚比特幣的交易要消耗300千瓦時的電力,要是按照新礦工加入網絡的速度、開艾克難度增加,這個數字有可能在2018年底達到900千瓦時。

De Vries告訴Cointelegraph,盡管社會無法看到通過比特幣挖礦對環境做出的改變,但挖礦行為并不能幫助世界接近他們的氣候和環境目標:

我們知道挖礦用的是煤炭發電,但它也可以用再生能源。在后一種情況下,我們不知道我們正在取代的是什么,再加上可再生能源也永遠不會有終生碳足跡。這里還有更多的工作要做,但肯定會有影響。比特幣使用的能源越多,其對環境的影響就越大——這反過來也會影響到每個人。這并不能幫助我們實現我們的氣候目標。

在弄清楚比特幣挖礦對環境的影響時,存在著一個灰色地帶。雖然挖礦使用的部分電力來自煤炭,但挖礦本身通常不會釋放碳排放。僅僅因為礦工沒有看到挖礦對環境造成的物理影響,其所消耗的資源數量和所涉及的機會成本本身應該是有關的。

哈希速率和能耗

挖礦所消耗的能源似乎在不斷增加。隨著挖礦設備在解決區塊問題上越來越專業化,每臺礦機消耗的電力都在不斷增加著。為了領先于競爭對手,礦工們一直在尋找具有更高哈希速率的挖礦設備。哈速率是礦工能夠回答數學問題的速度。哈希速率越高,礦機就能越快地猜出數學問題的答案。

起初,這個問題很容易被一個標準的CPU解決,但是隨著更多的礦工加入這個網絡,解決問題變得更加困難,礦工們發現GPU更適合解決這個問題。僅僅幾年后,FPGA和ASICs——應用特定的集成電路——要比GPU更適合解決一個塊。

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另一些人,比如企業家、前谷歌信息安全工程師Marc Bevand則認為挖礦消耗的能源數量將以可再生能源的形式引發進一步的創新。Bevand認為能源消耗最終將導致社會可再生能源成本的降低:

由于礦工對電價如此敏感,他們往往是推動公用事業公司進一步開發可再生能源的推動力量,而可再生能源現在是最廉價的能源來源。例如在中國,許多礦工居住在四川省,因為那里有豐富的水電。另一個例子是一位澳大利亞企業家,他正在建設一個20兆瓦的太陽能挖礦農場。如果加密貨幣礦工繼續增加能源使用的話,那么它將幫助社會降低可再生能源的成本(需求增加→增加研發→增加容量和更高的效率→通過規模經濟降低成本)。

電力成本問題已經開始讓礦工們不得不去尋找更便宜的能源。這些礦工們一直在尋找像加拿大和四川這樣電力通常比較便宜的地方。而由于礦工有使用廉價電力的動機,這將導致能源領域更多的研發。從長遠來看,隨著能源領域的創新,這將使各種形式的電力更加便宜。

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網絡安全的代價

盡管挖礦的能源消耗數量不容忽視,但一些人認為挖礦的好處——網絡安全——超過了電力消耗等其它的外部負面特性。

比特幣網絡由一種被稱為工作量證明(PoW)的共識算法所保護。礦工們通過解決一個區塊的交易費用來獲得新產生的比特幣和交易費,在此過程中進一步去保護網絡安全。如果礦機不能解決加密證明的話,那么交易的歷史記錄區塊將不會被添加到區塊鏈,而區塊鏈技術作為一個整體將被取消;如果礦工沒有解決區塊并將其添加到鏈中,則不會創建交易的歷史記錄。這個網絡安全需要付出的代價是PoW共識所消耗的大量能源。

加密貨幣龐克Jameson Lopp在twitter上表達了他對比特幣能源消耗問題的感受。Lopp認為比特幣挖礦所產生的電費費用只是網絡安全所必須支付的一種稅費。

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抱怨為保護比特幣免受計算攻擊而消耗的能源不會產生任何效果。比特幣生態系統向承包商(礦工)支付安全費用;如果你想讓他們停止,那么你必須在公開市場上提供更好的報價。

經濟研究員Vasily Sumanov也認為能源效率低下和浪費是目前我們進行區塊鏈實驗所付出的代價:

更高的能源消耗不僅與環境污染有關,而且還與致力于價值儲存和轉移的分布式賬簿的更高安全性有關。我有一種強烈的感覺就是這只是一個暫時的情況,在未來比特幣作為交易量和能源消耗的功能會隨著閃電網絡的采用而增加。
只要看看其他任何行業,例如汽車或電子設備——我們就能發現隨著這些行業的發展,它們的環境污染和能源成本隨著時間的推移而大大降低。那么,為什么人們一開始就期望比特幣能提高能源效率呢?它現在可是只有9歲啊。

共識算法

PoW是目前區塊鏈網絡上最流行的共識形式。在驗證交易之前,礦工必須先解決加密證明問題。然而這也是最耗費能源的一種共識形式,為了提高區塊鏈網絡的效率,人們正在開發其他能源消耗更少的技術,如權益證明和閃電網絡。

但在很大程度上這些創新還沒有正式啟動。比特幣還處于早期階段,甚至它的存在還不到10年。縱觀歷史,技術在初始階段的次優性并不罕見。

提高效率

與此同時,也有人致力于解決這些網絡問題。以太坊網絡正在研究權益證明的解決方案以提高效率,同時它也可以進一步降低能耗;比特幣網絡正在尋求實現閃電網絡。但是在這些解決方案沒有經過測試網絡階段并上線之前,PoW將繼續因其電力消耗而受到批評。

一旦優化比特幣網絡的用電量,比特幣網絡的整體效率就會提高。在名為《由于區塊鏈技術所帶來的成本節省》的學術論文中,來自于卡利亞里大學的電氣工程和計算機科學部門的Luisanna Cocco、Andrea Pinna和Michele Marchesi發現比特幣必須提高其經濟效率、運營效率和服務效率才能真正優化全球金融基礎設施。

簡而言之,我們所有的研究結果都表明比特幣系統的整體效率只有在克服了它的主要局限之后才會增加:每一比特幣區塊的交易量很低,同時它目前需要的計算能力也太高了。

比特幣對其透明的分類賬、安全的數據存儲和用戶授權功能非常有用,但在它能夠解決可擴展性和能源消耗問題之前,它將很難被廣泛采用。比特幣的總存儲量為2100萬枚,而隨著挖礦設備消耗更多的能源,礦工們需要支付更高的電費,比特幣挖礦的回報也隨之減少。最終,僅靠比特幣挖礦的利潤不足以支付電費。在未來,礦工們將需要用他們收到的交易費來補充他們的電費。

能量消耗值得嗎?

盡管有些人認為,挖礦的能源消耗量存在問題,但他們卻很難衡量社會中有多少人從比特幣中獲益。Bevand告訴Cointelegraph:

回答‘比特幣的能源消耗值得嗎?’這是非常主觀的,因為我們沒有任何數據來衡量比特幣對社會的幫助程度。有多少委內瑞拉人用它來逃避通貨膨脹?有多少家庭將其用于國際匯款,從而避免了7.13%的匯款服務提供商的平均費用?有多少比特幣百萬富翁將他們新獲得的財富捐給了慈善機構?我們沒有足夠的數據來回答這些問題。我不認為目前的能源消耗水平令人擔憂。我們只占全球用電量的0.2- 0.5%。正如摩根士丹利的研究人員在他們的報告中所說的,加密貨幣的礦工目前只是公用事業‘微不足道的力量’。

到目前為止,世界上還沒有辦法去定量衡量或知道有多少人在使用比特幣,他們使用比特幣的目的是什么,以及比特幣是否能讓他們的生活變得更好。但像Bevand這樣的個人以及摩根士丹利這樣的企業表示,我們沒有必要對此感到擔心,因為比特幣挖礦只消耗了全球總用電量的一小部分。

創新是必不可少的

盡管我們可能無法用肉眼看到比特幣挖礦對我們的環境造成的危害,但毫無疑問的是比特幣網絡將不得不在比特幣區塊鏈大規模普及之前降低其能耗。監管機構為礦工制定政策和法規試圖控制/減少電力消耗,這一舉動并不奇怪。

由于比特幣礦工對電價如此敏感,這將推動能源領域的研發,并產生更有效的能源解決方案。人們很難理解比特幣的正面和負面外部性,因此很難說挖礦所消費的能量是否真的是“值得的”。但是,如果挖礦消耗的電量沒有得到控制,或者沒有提高效率的話,如果人們一旦意識到比特幣挖礦對環境的負面影響,那么其對環境的影響可能是不可逆轉的。