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PoW是有效的,比特币可帮助人类寻找更廉价的能源

PoW是有效的,比特币可帮助人类寻找更廉价的能源

洒脱喜 发布在 比特币 62005

前言


 

大多数人认为比特币的工作量证明机制(PoW)是在浪费资源。而在本文中,我会论证为什么一切都有关于能源,金钱亦关于能源,以及能源使用是主观的,此外,我还会对比PoW和现有管理系统的能源成本。这篇文章吸收了行业中很多人的思想,而我的个人观点则作为一个补充。为了更好地理解这篇文章,我建议大家在阅读的同时,可聆听这些歌曲:Loscil的“Fury”和“Goat Mountain”,或者H.U.V.A. Network的“Rain Geometries”这首歌。

*我想提醒一下,我并不是说当前PoW机制的实现是完美的,也没有说它不会被更优化的PoW/PoS机制所取代。

 

功和能量


 

“功”与能量之间的关系,起源于法国数学家古斯塔夫·科里奥利(Gaspard-Gustave de Coriolis)提出了能量是“做了多少功”的概念。很久以前,在经济中所做的功完全来自于人类。而这一功是由食物所驱动的。

大约一百万年前,人类偶然发现了火。由此,人类能够得到的能量增加了,因为我们取暖的方式不仅仅是靠吃东西,还可以是依靠火苗。因此,这一增加的能源使用,提高了人类的生活水平。

几千年前,当我们驯养动物时,我们的能源使用量进一步增加。动物们可以在我们提供的地方劳作。这些新的劳工也必须被喂养。我们需要提供大量的食物来满足它们的能源需求,而同时我们也随之越来越繁荣。

在过去的几百年里,人类建造了巨大的机器。这些机械化的机器首先从水和风力等资源产生功,然后从煤和天然气等廉价资源产生功,现在又开始从核能源(裂变/聚变)产生功。机器和自然,都是通过能量的利用来产生功的。我们的经济并不是以货币为基础,而是以功和能量为基础的

我们生活中的一切都与能源价格息息相关。净化水需要能量,运输产品需要能量,制造产品需要能源,烹饪需要能量,冰箱和冷冻机都需要能量。在自由市场中,任何商品的成本,很大程度上反映了生产这种商品所用的能源。因为自由市场鼓励最低价商品,所以生产任何商品的能量,都需要被最小化。而货币,是生产商品和服务所需功的代表,也可以看作是储存的能量。

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世界生产总值(USDA)与世界能源消费量之比(来自2014年BP世界能源统计报告)


在20世纪早期,像亨利·福特(Henry Ford)和托马斯·爱迪生(Thomas Edison)这样的行业领袖,对使用“能源美元”或“能源单位”(商品/能源货币)来代替黄金或美元产生了兴趣。这个概念之所以能够流行,是因为它具有健全的货币特性,包括:定义明确的记账单位,易于测量/不易伪造,可划分成较小的单位,以及可替换性(这些单位将等同于任何其他单位)。然而,能源货币是有缺陷的,它不能轻易地被传播或存储。

 

工作量证明


 
“想让男人或女人觊觎某种东西的话,只需要让它难以获取就够了。”——马克·吐温

快进到2008年10月31日,在这一天,中本聪发布了比特币白皮书。比特币的工作量证明机制 (PoW),其最初的发明,是被用作一种对付垃圾邮件的措施,后来,中本聪采用了它,并将其用于比特币这种数字现金。PoW挖矿过程,是使用专用机器(ASIC)将电能转化成了比特币(通过区块奖励)。机器会重复执行哈希操作(猜测/投票),直到它解决密码学难题,并收到比特币区块奖励。比特币具有资本主义的投票机制,其通过能量/ASIC 产生哈希(选票),通过钱来获得选票。— Hugo Nguyen

在中本聪设计PoW时,他从根本上改变了人类之间的共识,通过能量转换将政治投票变成为非政治投票。PoW是燃烧的证明,或者说是能量被燃烧的证明。为什么它会是重要的?这对于在物理世界中验证数字世界中的某些东西而言,是最简单,也是最公平的方式。PoW是有关于物理,而不是代码的一种机制。比特币是一种超级商品,它从能源中提炼出来,它是宇宙的基础商品。正是PoW将电能转化为数字黄金。

比特币的账本只有在昂贵的时候,它才会是不可更改的。工作量证明(PoW)是“昂贵的”是一种特征,而不是一个bug。密码货币的新世界是不直观的,而且显得很奇怪(没有物理墙来保护我们的金钱,也不存在进入我们金库的大门)。比特币的账本正是由网络的哈希算力来保护的:所有消耗掉的能量总和来建造这座墙壁。通过透明且昂贵的设计,想要拆除它,就需要消耗相当数量的能量。

 

能源消耗


 

“密码货币末日即将来临,比特币的PoW机制太糟糕了,它将在2020年毁灭世界!” 你可能已经注意到,近期大多数关于比特币“末日论”的文章,都是基于Alex De Vries提供的分析结论,他是荷兰PWC公司的一名“经济学家和区块链专家”。很显然,Alex的预测结论,(由于其糟糕的能耗计算)受到了大量的批评。而他所选择的KPI—“每笔交易的电力消耗”是具有很大误导性的,原因有以下几个:


  1. 能量消耗是以每个区块进行计算的,而每个区块可以容纳不同数量的交易。更多的交易,并不意味着需要更多的能量;

  2. 比特币交易的经济密度总是在不断增加的(交易批处理(batching),隔离见证,闪电网络等)。随着比特币逐渐成为一种结算网络,每个单位的能源,都以指数型增长的方式来保护越来越多的经济价值。

  3. 每笔交易的平均成本,并不是衡量比特币PoW效率的适当指标,而应该是根据经济历史的安全性来定义的。能源消耗保证了比特币的安全,而随着通胀率的下降,这个百分比会随着时间推移而下降。研究员LaurentMT根据经验发现,比特币的PoW确实随着时间推移而变得更有效率:增加的成本,被系统所保证的更多的总价值所抵消。


现在,我们知道了什么是能源消耗ROI的正确KPI,让我们看看比特币PoW的能源消耗是什么样的趋势。

ASIC效率提高的速度正在放缓。随着效率增速的放缓,我们可以预期到,ASIC设备制造商之间的竞争会增加(利润减小)。
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https://cseweb.ucsd.edu/~mbtaylor/papers/Taylor_Bitcoin_IEEE_Computer_2017.pdf


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https://research.bloomberg.com/pub/res/d3bgbon7nESTWTzC1U9PNCxDVfQ


所有的挖矿成本,将从ASIC硬件(capex)的前期可访问性成本转移至能源运营成本(opex)。由于挖矿中心的物理位置对于比特币网络而言并不重要(它们是可移动的),所以矿工们会蜂拥到电力成本最低的区域。从长远来看,随着比特币矿商在全球中心之间进行电力套利,这有可能会产生出更有效的全球能源市场。比特币挖矿的成本变成了最低的电力成本。这可以解决可再生能源具有的浪费问题(如水力和燃烧的甲烷)。在未来,比特币挖矿可通过具有可变输出的可再生能源来进行生产。

对于拥有丰富可再生能源,且处于滞留状态的国家(例如冰岛)而言,铝曾是一种流行的“出口”电力的手段。炼铝土(又名铝土矿)具有巨大的能源需求,将其转化为铝是单向的(就像哈希)。40年前(1979),人们对铝存在的“不公平”能源消耗问题,也存有着同样的担忧(包括对中心化的担忧)。所有的公司不断地搜寻地球上的廉价能源,而几十年后,当铝制造变得逐渐成熟时,生产铝所消耗的电力变得更加高效。
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https://www1.eere.energy.gov/manufacturing/resources/aluminum/pdfs/al_theoretical.pdf

“全球能源网解放了滞留资产,使得新资产得以生存。想象一个三维世界地形图,其中便宜的能源热点较低,而昂贵的能源热点则更高。我能想象比特币挖矿就像一杯水倒在了其表面上,它们会在角落和裂缝里安顿下来,然后把地面弄平滑,” — Nic Carter

比特币的 PoW是所有电力的最后买家,它创造了一个平台,鼓励在不同的能源来源处建立新的能源生产工厂,而原本这些能源是不会被开发利用的。
“什么时候PoW所使用的能量会*停止*增长?”确切地说,当足够多的能源生产商开始直接参与PoW工作时,通过PoW燃烧能量的边际收益 = 将电力出售给电网的边际收益,也就是当PoW的“溢价”减少到零时。我称这种平衡为“中本聪平衡点”。我猜想,当达到这种平衡时,PoW将使用1–10%的世界能源。” — Dhruv Bansal

 

一些人总是在抱怨比特币挖矿并不能像找到素数(素数币)那样“有用”。虽然引入次级奖励来做这项工作,似乎是一个很好的想法,但实际上它引入了一个安全风险。即分割奖励,可能会导致“执行次要功能,会比执行主要功能更值得”的情况, 即使次要功能是无害的(例如加热器)。幸运的是,比特币永远不会有这个问题,因为它的安全性是由其纯正的工作量证明算法来保证的。

注意:比特币已经在做一些对社会非常有用的事情(如果挖矿是不会盈利的,矿工就不会去进行),而要求矿工在没有激励的情况下履行无私的职能,是不合理的。

 

比特币PoW和现有系统的成本对比


 

热力学第一定律告诉我们,一切都需要能量。声称一种系统所使用的能量,相比另一种浪费的更多或更少,完全是主观的,因为所有用户为了利用电力都支付了市场价格。

“如果人们发现一种系统值得消耗电力,电力就不会被浪费。而那些消耗电力来挖矿的人,会得到比特币作为奖励。” — Saifedean Ammous

在热力学中,宇宙是基本的封闭系统。比特币对过剩电力的利用,要比现有法币系统消耗掉的电量要少得多,现有法币系统的电力需求不仅来自于银行基础设施,还包括军事和政治机构。下面我将对现有的金融、军事和政治系统和比特币消耗的电力进行粗略的比较(注释在文章底部)
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卡尔达肖夫第I型文明


 

在寻找廉价能源的过程中,我们将解锁现实世界中更大的经济丰度。比特币,通过利用这些新的或截然不同的能源,不仅能使人类前进到卡尔达肖夫(Kardeshev)提出的第I型经济社会,而且可能使我们更接近卡尔达肖夫(Kardeshev)第I型能源文明(根据卡尔达肖夫指数,我们目前在0.72)。而以比特币挖矿作为一种经济激励,它可能会让我们到达I型阶段的时间从200年缩短到不到几十年。在到达I型状态之后,人类就不再需要限制能源消耗的增长,这提高了每个人的生活水平。

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寻找廉价电力源的压力,将加快建造核聚变反应堆的进程。大自然用核聚变(星体)为整个宇宙供电,正展示了这条道路。人类正在通过建造核聚变反应堆,来模拟整个自然界。据估计,几十年内,人类将花费800亿美元来研究解锁核聚变。用于核聚变的燃料(主要是氘)在地球海洋中大量存在,这些燃料可供应世界数百万年的能源需求。聚变能具有很多可再生能源的好处,例如作为长期能源供应,并且不会排放温室气体或污染空气。核聚变可以提供非常高的发电密度以及不间断的电力输送。此外,聚变能的另一个好处是,其生产成本不受规模不经济的影响(指随着企业生产规模扩大,而边际效益却渐渐下降,甚至跌破零)。利用聚变能,由于原资源(海水)丰富、分布广,即使建造大量的核电站,生产成本也不会大幅增加。

“水,水,到处都是,但没有一滴是可以喝的,” -Samuel Taylor Coleridge

而聚变能和其他廉价能源将为人类解决诸如淡水短缺等重大问题。我们被海水包围着,而海水淡化站(除去海水中的盐分)需要大量的能量。而在目前,海水淡化的成本,要高于淡水、地下水、水循环和节约用水的成本。

人类有探索的意愿,从上山、下海,到探索原子中心,再到时空的结构。人类需要成长,而不是被能量的限制所阻挡。人类,终将实现崇高的目标。

相比每年带来的1.34万亿美元无需信任的结算,以及可能为人类带来更廉价的能源,比特币每年45亿美元的挖矿成本是否是值得的?我认为答案是响亮的“yes”。
注释:


  1. 所有的成本都以美元计算;

  2. “政府”开支包含了军事和政治系统开支;

  3. 在2006年,美国国防部使用了将近30000千兆瓦特小时(GWH)电力,耗资近22亿美元。

  4. 全球每年的军事开支约为1.7万亿美元。

  5. 黄金挖矿、银行系统、黄金回收成本均为2014年的估算数据;

  6. 银行系统每年的电力消耗为638亿美元。

  7. 至今因比特币挖矿而死的矿工数为0,而过去100年中,因黄金挖矿而死去的矿工数至少有50000人;

  8. 法定货币的通货膨胀率每年大约为2%-3%,这是一种侵蚀储蓄的隐形税。成本过于巨大,无法进行计算,并不包括在内。

  9. 比特币不是由政府发行的,几乎在发行过程中没有涉及任何腐败。


 

文章标签: 比特币 POW
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