比特币的大问题：到 2020 年，能源消耗将超过当前全球用电量

根据最新报告，现在开采比特币所消耗的电力比整个塞尔维亚国家还要多。更有估计预测，到2019年年中，比特币P2P网络的用电量将超过美国全国用电量，到2020年，将超过全球用电量。如此夸张的能源消耗不会耗尽世界的能源吗？这个问题有这么严重吗？如果是这样，是否有解决问题的方法？ 《连线》杂志的一篇文章从数学、物理学和经济学的角度分析了解决问题的可能性。目前，比特币更像是一种投机工具，而不是一种可行的主流货币。数学、物理和经济学都有一个共同的科学规律：泡沫破灭。

能源消耗大户

让我让你紧张。比特币，你知道吗？基本上，它是一种“加密货币”，也就是秘密的计算机货币。比特币没有真正的物理形式，但一块比特币目前价值超过 16,000 美元。但是要获得一块比特币，你要么必须通过在线交易购买它，要么必须使用特殊的计算硬件“挖掘”它。采矿是人们紧张的地方。

加密货币网站 Digiconomics 上周发布了一份报告，称全球比特币挖矿消耗的电力比整个塞尔维亚国家还要多。 Eric Holthaus 为 Grist 撰文称，到 2019 年 7 月，比特币的点对点网络（即 BitTorrent 之类的网络）将需要比整个美国更多的电力。并且到2020年11月，其用电量将超过目前全球用电量。

这很糟糕。这意味着比特币每年排放相当于 1,770 吨二氧化碳，这是对地球气候和任何享受海岸、森林、不受蚊虫叮咬死亡威胁的人的赤裸裸的蔑视。我们从另一个比喻的角度来看，比特币 P2P 网络基本上是一个分布式的超级智能，所以它当然要把宇宙的所有能量（也就是物质）都转换成比特币。这就是它的工作。如果它需要招募贪婪的技术书呆子供自己使用，好吧，付给他们可怕的价值。发行催眠货币（hypnos，hypnos是睡眠之神）！

比特币的想法仍然有它的天才——它是一种难以追踪的数字货币，和现金一样可靠，但不受国家和物理形式的约束，平等主义和使用权已融入其哲学和技术固件。但事实上，过去三个月比特币的暴涨价格表明，这件事可能不可持续。但这并不是说人们还没有找到解决问题的方法。

比特币之所以是比特币，是因为区块链是所有支付和交易的安全分类账。 P2P 比特币网络的关键是生成和维护这个账本，从技术上讲，每个人都可以为更新做出贡献——那些交易记录就是链上的区块。但是有一个问题（这就是比特币发明者中本聪介绍中的天才）。为了贡献一个区块，你还必须解决一个非常复杂的数学问题，这是一种称为 SHA-256 的“哈希算法”。

工作证明

验证一堆交易然后解决数学问题，系统可能会选择你的区块添加到链中；如果系统这样做，您将获得一些比特币。这叫做挖矿，强制一个成本（哈希算法）加入区块链的想法就是“工作量证明”。

康奈尔大学加密货币和智能合约倡议联合主任 Emin Gün Sirer 说：“工作量证明的美妙之处在于它没有入职步骤。只要你能解决以密码学难题为核心，您可以为账本的维护做出贡献。”

解决这个数学问题没有诀窍。 SHA-256 算法经过精心设计，除了蛮力，别无他法。你必须尽可能快地给出尽可能多的计算答案。这意味着您必须保持计算机运转和风扇旋转以冷却超热、过载的处理器。 Sirer 说：“能源消耗是一项安全功能，也是一件好事。为了控制系统，你必须拥有至少与系统当前消耗的计算能力一样多的计算能力。你必须拥有总哈希算力的 51% 。”

这是一项功能，而不是错误（分布式超级智能会这么说）。纽约大学计算机科学家 Joseph Bonneau 说：“如果你这样描述它的模型，它会说，‘这个网络不仅不受管理，节点可以随时加入或离开网络，而且每个人都对区块链。'”计算机科学家认为这是不可能的。但令人惊讶的是，比特币可以做到这一点。这是一个很大的创新。代价是它使用了工作量证明，关键是加入区块链的成本很高。”

这就是平等主义崩溃的地方。一开始，加密货币狂热者可以在他们的家用电脑上运行挖矿软件。这种情况已经演变。人们首先意识到的是，图形处理单元 (GPU) 比旧 CPU 更适合散列。它们使用更多的电力，也需要更复杂的冷却系统，但问题仍然存在。然后大家开始定制FPGA（Field Programmable Gate Array）芯片，购买套件并定制用于挖矿。从那时起，人们更倾向于使用为比特币定制并部署在专用数据中心的专用集成电路。

这不仅集中了比特币挖矿，还大大增加了能源消耗。最先进的比特币矿工现在每十亿哈希操作（或“gigahashes, Gh”）消耗 0.3 瓦电力。将其转换为 300Gh/sec/kW。即每笔交易相当于13600 petahash（1000Gh）/秒的操作，能耗为234kWh，整个比特币网络的能耗为32.71太瓦时——相当于当前全球总量能耗 0.15%.

更高效的硬件也不能解决这个问题。梅努斯大学计算机科学家 David Malone 表示，在 2014 年至 2017 年间，哈希率从每秒 300,000 上升到 200 万，硬件效率也从 2,000 兆哈希 (Mh)/焦耳提高到 10,000 MH/J。所以它基本上是一个两阶段的取消。 2017 年哈希率几乎上升到 120 万。“但硬件改进并不多，”Malone 说。

因此能源消耗增加了，比特币矿工现在开始在爱尔兰（热量充足）或中国（电力由政府认购，比特币不受监管）开始。很好的猜测）和其他电力便宜的地方构建 ASIC 云。由于这些地方，他们可以让更多服务器上线并挖掘更多比特币。

Sirer 说：“现在让我们在不最小化问题的情况下公正对待比特币。无论是使用任何其他机制来记录资产、核对账本和确保秩序的能源成本，还是运行基于现金的经济、印钞、处理、退出流通和印制新货币的能源成本——这与一年前的情况相当。”也许。 Digiconomy 估计整个 Visa 信用卡网络的能耗大约是比特币的千分之三。这并没有考虑到 Visa 场所的用电量，但另一方面为什么比特币那么费电，与比特币不同，你可以用 Visa 卡购买东西。哦，还有谷歌，2015年整个谷歌的总用电量只有5.7TWh，2017年全部采用了可再生能源。

矿工利用更快、更高效的硬件，不是为了消耗更少的电力，而是为了挖掘更多的资源。这就是人们一直在部署更节能技术的地方。这是蒸汽时代。石油时代也是如此。 LED 也是如此——它们更节能，但它们的引入并没有降低照明的整体电力消耗。因为每个人都安装了更多更亮的灯。华盛顿大学计算机科学家迈克尔泰勒表示：“比特币价格越高，为了争夺货币而消耗更多能源的意愿就越大。提高比特币 SHA-256 挖矿硬件能效的效果只是亚线性的。 ，因为提高能源效率只意味着您可以以相同的运营成本部署更多的矿工。”

股权证明

工作量证明是个问题。所以也许我们可以取消这个？加密货币研究人员正在考虑其他方式。其中之一是资源高效挖掘为什么比特币那么费电，它减少了工作量，但使用受信任的硬件来完成。另一个是权益证明，它为先前的价值交易做计算工作。 “你只是要求人们根据他们持有的货币按比例创建区块，因此大货币持有者创造了大部分区块，”博诺说。换句话说，你并没有让挖矿算数挖矿成本高昂，而是让挖矿本身变得昂贵。 “它有可能将功耗降低到几乎为零，但实际上并没有——”他停顿了一下，“——有几个研究小组正在研究它，”Bonneau 说。

但是比特币贵族听起来不错吗？ Bonneau 说：“只要给想要消耗最多电力的人创造积木的能力——不管那个人是否来自中国沙漠并获得补贴。目前尚不清楚这是否比电力运营商或世界其他地区的情况更糟。”

做一些有用的事

好吧，让我们换个方式。现在散列算法没用了。这纯粹是浪费电。那么如果我们做一些有用的事情呢？使用P2P网络完成协同计算。用它来寻找外星人，或者弄清楚蛋白质如何为医学科学做出贡献，或者解决现实世界的加密问题和质数分解如何？没门。 “我在这里告诉你为什么这不会发生，这是违反直觉的，”Sirer 说。 “通过做有用的事情来挖掘比特币，有用的工作和你获得的比特币之间存在关系。”它创造了一种相关性……这在每个人的脑海中创造了一个心理锚点，以评估比特币应该值多少钱。”

看，比特币的成本是任意浮动的。是社会决定的。对，因为你不想要一种汇率合理的国际货币，因为……嘿，等一下。货币兑换不应该有汇率吗？！这难道不是钱就是钱的原因之一吗？交易 P2P 网络的计算工作不应该是一堆狗屎，对吧？ Sirer 说：“我一开始还以为它应该做一些更有用的事情，但是你知道，为什么要把你的命运与蛋白质折叠这样的东西联系起来呢？如果有一天蛋白质折叠很容易做到呢？你全新系统的命运最终会变成与其他技术纠缠在一起。”

无法消除工作量证明。你也不能使这项工作有用。 （或者，如果你做这些有用的事情之一，你可能会得到其他加密货币，但不是比特币。）提高硬件效率也无济于事。但不要放弃。我们不要说Bitcan不能。我们说Bit可以。

如果我们的目标是减少能源负载，为什么不用这个硬件做一些更有趣的事情呢？ “一个好的短期解决方案是回收热量中的废热，”泰勒说。指出斯德哥尔摩，例如，正在试验用于家庭供暖的数据中心排气。从这个意义上说，如果一个城市要依靠燃烧化石燃料来为家庭取暖，那将是一个更环保的解决方案，具有更高的价值。 （注：此做法可在乱北之北借鉴）

是的，但这种方法也不适合物理学家嘲笑。因为这需要围绕 ASIC 云构建一个全新的基础设施，尽管每个人都知道挖矿硬件在不断改进和变化。事实上，最便宜、能源密度最高的能源来自导致气候变化的化石燃料，而比特币的采矿系统奖励最便宜的能源。我有点喜欢将热电偶贴在比特币挖矿系统外部并将热量直接转化为电能的想法，就像 Biolite 炉子一样，但热力学仍然表明，物有所值。

让经济运转起来

如果数学和物理没有帮助，也许经济学可以。只有当奖励（开采的比特币）能够支付电费时，比特币矿工才愿意运行该硬件。如果比特币的价值下降或电费上涨，他们就会关闭服务器。哈希问题的难度呈指数级增长，奖励的大小每 4 年减半。目前每个区块有 12.5 个比特币，但 Taylor 表示“下一次下跌将在 2020 年 6 月，随着比特币价格趋于稳定以及区块收益导致的全球净能源消耗，也将开始下跌，而不是起来。”

较低的回报将限制开采的比特币总量。这个数字是 2100 万，按照目前的趋势线，到 2032 年，所有比特币都将被开采。一旦发生，交易费用将成为系统内置的唯一奖励机制。其他一些加密货币，也许是更节能的加密货币，变得更具竞争力。目前，比特币更像是一种投机工具，而不是一种可行的主流货币。数学、物理和经济学都有一个共同的科学规律：泡沫破灭。

OGC技术架构的运行逻辑——OGC的核心是“技术”，OGC联盟的核心是“高性能”。因此，OGC独创的网络游戏链、资源链“双链”模式以及游戏云与区块云的分离结构，将为区块链技术在游戏行业的落地提供一站式解决方案。