比特幣能改寫高能耗的“罪惡基因”嗎？
巴益明（Eamon Barrett）
2021-05-19
馬斯克的一言一行都會對比特幣價格起伏產(chǎn)生直接且立竿見影的影響，3月底他宣布特斯拉接受比特幣付款時是如此，近期以不夠環(huán)保為由，暫停接受比特幣購買特斯拉產(chǎn)品時也是如此。只是這一次，與比特幣市場波動同時引起討論的還有比特幣挖礦的能耗問題。
高能耗是比特幣除了擾亂正常金融秩序之外，最讓人詬病的特點(diǎn)。比特幣礦工們?yōu)榇瞬坏貌话岬侥茉摧^為廉價的地區(qū)進(jìn)行挖礦。中國就因能耗問題，宣布內(nèi)蒙古禁止“挖礦”。
隨著虛擬貨幣市場的興起，越來越多的虛擬貨幣種類層出不窮，其中一些用與比特幣不同的運(yùn)作模式大大降低了能耗。比特幣能借鑒其他模式改寫自身的“罪惡基因”嗎？轉(zhuǎn)向可再生能源的比特幣會成為“綠色能源”的推動者嗎？未來，虛擬貨幣市場終將會在比特幣帶來的效益與能源環(huán)保之間做出抉擇。
比特幣的高能耗問題之所以在今年引起了很多人的關(guān)注，一個重要原因就是被特斯拉公司的首席執(zhí)行官埃隆?馬斯克帶了節(jié)奏，尤其他近期還在推特上發(fā)了一條很有殺傷力的推文。作為一位舉足輕重的科技大佬，他的每一句話都會受到幣圈的密切關(guān)注。
今年2月，馬斯克曾經(jīng)出臺了一項(xiàng)政策，允許消費(fèi)者在購買特斯拉汽車時使用比特幣支付。但是在5月12日，馬斯克收回了這一決定，理由是“比特幣挖礦消耗的化石能源正在快速增加”。
美國銀行今年3月發(fā)布的一份報告顯示，全球比特幣挖礦業(yè)的碳排放在過去兩年間增長了4000萬噸。作為一個行業(yè)而言，它的污染程度已經(jīng)超過了美國航空集團(tuán)。不過馬斯克并未徹底否定比特幣。他表示，特斯拉仍將繼續(xù)持有其目前保有的比特幣（大約價值15億美元），直到“挖礦業(yè)務(wù)過渡到更具可持續(xù)性的能源”。
但考慮到目前比特幣挖礦業(yè)的能耗已經(jīng)超過了整個阿根廷的能耗，這種轉(zhuǎn)變真的可能發(fā)生嗎？
比特幣為何是“電老虎”？
成規(guī)模的“挖礦”一般都是在“礦場”里進(jìn)行的。所謂的比特幣“礦場”，就是專門用來挖礦的數(shù)據(jù)中心，這里有成千上萬臺的專用計算機(jī)在同時工作，通過驗(yàn)證比特幣的區(qū)塊鏈算法，來證明自己的“工作量”。而作為回報，你有機(jī)率通過“挖礦”獲得一定數(shù)量的比特幣。
這樣龐大的計算力，需要的能耗也是極為驚人的。而且比特幣對能耗的需求在短期內(nèi)是不太可能降低的。
位于澳大利亞的比特幣礦商Iris Energy公司的創(chuàng)始人及執(zhí)行總裁丹?羅伯茨說：“比特幣的能耗是它的一個特點(diǎn)，而不是一個缺點(diǎn)?！?/p>
比特幣之所以需要如此驚人的計算力，是因?yàn)樗摹百~本”——也就是用來記錄比特幣交易歷史的區(qū)塊鏈技術(shù)，是由一種名為“工作量證明”（proof of work）的共識模型來維持的。
“工作量證明”模型需要每個“礦工”執(zhí)行兩個任務(wù)。首先是驗(yàn)證區(qū)塊鏈上的一系列操作，其次是要猜對一個隨機(jī)的64位十六進(jìn)制數(shù)，又稱作一個哈希（hash）。如果你的第一步驗(yàn)證工作與大多數(shù)其他礦工相符，那么最先猜到正確數(shù)字的礦工就會獲得比特幣獎勵——這樣解釋或許有些復(fù)雜，簡單來說，就是比特幣系統(tǒng)出了一道數(shù)學(xué)題，看誰家的挖礦設(shè)備先有解。
也就是說，礦工必須驗(yàn)證正確，并且最先生成正確的解，才能夠獲得比特幣獎勵。那么為了盡快解出這道題，礦工們就必須投入大量的計算力。
另一種模式
可以看出，比特幣挖礦業(yè)的高能耗，與“工作量證明”模型的底層設(shè)定有很大關(guān)系。但是，區(qū)塊鏈協(xié)議并非一定要建立這種模型上。
俄羅斯Nadvoitsy加密貨幣采礦工廠，一名工人正在檢查設(shè)備。圖片來源：視覺中國
比如另一種流行的虛擬幣——以太幣，它的開發(fā)者正在試圖從“工作量證明”模型向“權(quán)益模型”（proof of stake）轉(zhuǎn)變。據(jù)稱，“權(quán)益模型”的能耗只有“工作量證明”模型的1%左右。
“權(quán)益模型”之所以能耗更低，是因?yàn)樗⒉皇亲屗械V工同時在一道題上達(dá)成共識，而是在網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)選擇礦工來驗(yàn)證每個區(qū)塊。為了增加被選中的幾率，礦工需要將相關(guān)虛擬幣的股份作為抵押品，如果他們計算錯誤或是存在欺詐，抵押品就會被沒收。
“權(quán)益模型”的原理聽起來很復(fù)雜，事實(shí)也確是如此。以太幣這幾年一直在推動向這種模式轉(zhuǎn)型，只是開發(fā)者在設(shè)計這種新的共識模型時遇到了很多問題。
而對比特幣來說，從“工作量證明”模型模式轉(zhuǎn)型到“權(quán)益模型”模式要比以太幣困難得多，因?yàn)楸忍貛挪]有一個核心的開發(fā)者團(tuán)隊。
這也就意味著比特幣挖礦業(yè)注定將是一個能源密集型的行業(yè)。
“候鳥礦工”
雖然比特幣挖礦業(yè)是一個能源密集型行業(yè)，但它并不一定非得基于化石能源。目前，很多“礦工”已經(jīng)用上了可再生能源，只不過具體比例仍然是一個謎。據(jù)估計，比特幣目前的碳中和能耗約在39%至73%不等，實(shí)際數(shù)據(jù)也會呈季節(jié)性變化。
以中國為例，夏天有幾個月是雨季，很多礦工便會從北方的煤電大省，搬到四川等南方的水電大省，好充分運(yùn)用季節(jié)性的水電盈余。
“虛擬貨幣在推動水電需求方面發(fā)揮了建設(shè)性的作用，幫助四川實(shí)現(xiàn)了減排目標(biāo)，同時也減少了能源浪費(fèi)，并且增加了財政收入?！敝袊鴧^(qū)塊鏈公司Neo的首席執(zhí)行官達(dá)鴻飛介紹道。
不過等到雨季結(jié)束后，礦工們就會返回原籍，繼續(xù)靠煤電挖礦。
比特幣：綠色能源的終極客戶？
今年4月，美國數(shù)字支付服務(wù)提供商Square和資產(chǎn)管理公司ARK發(fā)布了一份白皮書，稱很多綠色發(fā)電廠都面臨著產(chǎn)能過剩問題，而比特幣挖礦業(yè)則可以成為這些綠色發(fā)電廠的“終極客戶”。
推特和Square的首席執(zhí)行官杰克?多爾西還在他的個人推特上轉(zhuǎn)發(fā)了這份報告。馬斯克當(dāng)時對此也表示了支持。
不過有批評人士表示，這份白皮書是在“強(qiáng)行刷綠”比特幣。
他們指出，就算比特幣礦場都接入了可再生能源電網(wǎng)，也無助于解決風(fēng)能和太陽能發(fā)電面臨的關(guān)鍵問題——儲備過剩電能，以備未來不時之需。
然而上文提到的澳大利亞比特幣礦商Iris Energy公司的商業(yè)模式，恰恰是建立在這份白皮書所描繪的目標(biāo)上。
該公司的創(chuàng)始人及執(zhí)行總裁丹?羅伯茨稱：“我們會進(jìn)入電力過剩的市場，那里需要新的載荷，需要有人購買過剩的電力。而我們恰恰能夠提供這種服務(wù)。我們可以以市場價格將這些電力買下來，然后將它高效地轉(zhuǎn)化為比特幣，這樣的話我們每天都在生錢?！?/p>
如果僅僅依靠過剩的電力，那么Iris公司的收益可能就會不太穩(wěn)定，畢竟電力的供應(yīng)也可能是不穩(wěn)定的。不過羅伯茨指出，該公司在構(gòu)建這種業(yè)務(wù)模式時，已經(jīng)考慮到了業(yè)務(wù)的可持續(xù)性。而且考慮到比特幣價格的一路飆升，它的業(yè)務(wù)仍然是有利可圖的。
但如果想要說服其他“礦工”采用可再生能源，可能就需要政府的干預(yù)了。目前，全球各主要經(jīng)濟(jì)體均承諾要在未來幾十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)凈零排放。為了達(dá)到這個目標(biāo)，各國也可能會向補(bǔ)貼其他行業(yè)一樣，對比特幣采礦業(yè)給予一定的環(huán)保激勵。或者干脆像中國的內(nèi)蒙古自治區(qū)一樣，完全叫停了比特幣挖礦。
至于最終比特幣挖礦會被鼓勵還是會被限制，這就要取決于在各國監(jiān)管機(jī)構(gòu)眼里，比特幣挖礦帶來的效益，是否值得付出那么多能耗——不管這些能源環(huán)保與否。（財富中文網(wǎng)）
譯者：樸成奎
馬斯克的一言一行都會對比特幣價格起伏產(chǎn)生直接且立竿見影的影響，3月底他宣布特斯拉接受比特幣付款時是如此，近期以不夠環(huán)保為由，暫停接受比特幣購買特斯拉產(chǎn)品時也是如此。只是這一次，與比特幣市場波動同時引起討論的還有比特幣挖礦的能耗問題。
高能耗是比特幣除了擾亂正常金融秩序之外，最讓人詬病的特點(diǎn)。比特幣礦工們?yōu)榇瞬坏貌话岬侥茉摧^為廉價的地區(qū)進(jìn)行挖礦。中國就因能耗問題，宣布內(nèi)蒙古禁止“挖礦”。
隨著虛擬貨幣市場的興起，越來越多的虛擬貨幣種類層出不窮，其中一些用與比特幣不同的運(yùn)作模式大大降低了能耗。比特幣能借鑒其他模式改寫自身的“罪惡基因”嗎？轉(zhuǎn)向可再生能源的比特幣會成為“綠色能源”的推動者嗎？未來，虛擬貨幣市場終將會在比特幣帶來的效益與能源環(huán)保之間做出抉擇。
比特幣的高能耗問題之所以在今年引起了很多人的關(guān)注，一個重要原因就是被特斯拉公司的首席執(zhí)行官埃隆?馬斯克帶了節(jié)奏，尤其他近期還在推特上發(fā)了一條很有殺傷力的推文。作為一位舉足輕重的科技大佬，他的每一句話都會受到幣圈的密切關(guān)注。
今年2月，馬斯克曾經(jīng)出臺了一項(xiàng)政策，允許消費(fèi)者在購買特斯拉汽車時使用比特幣支付。但是在5月12日，馬斯克收回了這一決定，理由是“比特幣挖礦消耗的化石能源正在快速增加”。
美國銀行今年3月發(fā)布的一份報告顯示，全球比特幣挖礦業(yè)的碳排放在過去兩年間增長了4000萬噸。作為一個行業(yè)而言，它的污染程度已經(jīng)超過了美國航空集團(tuán)。不過馬斯克并未徹底否定比特幣。他表示，特斯拉仍將繼續(xù)持有其目前保有的比特幣（大約價值15億美元），直到“挖礦業(yè)務(wù)過渡到更具可持續(xù)性的能源”。
但考慮到目前比特幣挖礦業(yè)的能耗已經(jīng)超過了整個阿根廷的能耗，這種轉(zhuǎn)變真的可能發(fā)生嗎？
比特幣為何是“電老虎”？
成規(guī)模的“挖礦”一般都是在“礦場”里進(jìn)行的。所謂的比特幣“礦場”，就是專門用來挖礦的數(shù)據(jù)中心，這里有成千上萬臺的專用計算機(jī)在同時工作，通過驗(yàn)證比特幣的區(qū)塊鏈算法，來證明自己的“工作量”。而作為回報，你有機(jī)率通過“挖礦”獲得一定數(shù)量的比特幣。
這樣龐大的計算力，需要的能耗也是極為驚人的。而且比特幣對能耗的需求在短期內(nèi)是不太可能降低的。
位于澳大利亞的比特幣礦商Iris Energy公司的創(chuàng)始人及執(zhí)行總裁丹?羅伯茨說：“比特幣的能耗是它的一個特點(diǎn)，而不是一個缺點(diǎn)?！?/p>
比特幣之所以需要如此驚人的計算力，是因?yàn)樗摹百~本”——也就是用來記錄比特幣交易歷史的區(qū)塊鏈技術(shù)，是由一種名為“工作量證明”（proof of work）的共識模型來維持的。
“工作量證明”模型需要每個“礦工”執(zhí)行兩個任務(wù)。首先是驗(yàn)證區(qū)塊鏈上的一系列操作，其次是要猜對一個隨機(jī)的64位十六進(jìn)制數(shù)，又稱作一個哈希（hash）。如果你的第一步驗(yàn)證工作與大多數(shù)其他礦工相符，那么最先猜到正確數(shù)字的礦工就會獲得比特幣獎勵——這樣解釋或許有些復(fù)雜，簡單來說，就是比特幣系統(tǒng)出了一道數(shù)學(xué)題，看誰家的挖礦設(shè)備先有解。
也就是說，礦工必須驗(yàn)證正確，并且最先生成正確的解，才能夠獲得比特幣獎勵。那么為了盡快解出這道題，礦工們就必須投入大量的計算力。
另一種模式
可以看出，比特幣挖礦業(yè)的高能耗，與“工作量證明”模型的底層設(shè)定有很大關(guān)系。但是，區(qū)塊鏈協(xié)議并非一定要建立這種模型上。
比如另一種流行的虛擬幣——以太幣，它的開發(fā)者正在試圖從“工作量證明”模型向“權(quán)益模型”（proof of stake）轉(zhuǎn)變。據(jù)稱，“權(quán)益模型”的能耗只有“工作量證明”模型的1%左右。
“權(quán)益模型”之所以能耗更低，是因?yàn)樗⒉皇亲屗械V工同時在一道題上達(dá)成共識，而是在網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)選擇礦工來驗(yàn)證每個區(qū)塊。為了增加被選中的幾率，礦工需要將相關(guān)虛擬幣的股份作為抵押品，如果他們計算錯誤或是存在欺詐，抵押品就會被沒收。
“權(quán)益模型”的原理聽起來很復(fù)雜，事實(shí)也確是如此。以太幣這幾年一直在推動向這種模式轉(zhuǎn)型，只是開發(fā)者在設(shè)計這種新的共識模型時遇到了很多問題。
而對比特幣來說，從“工作量證明”模型模式轉(zhuǎn)型到“權(quán)益模型”模式要比以太幣困難得多，因?yàn)楸忍貛挪]有一個核心的開發(fā)者團(tuán)隊。
這也就意味著比特幣挖礦業(yè)注定將是一個能源密集型的行業(yè)。
“候鳥礦工”
雖然比特幣挖礦業(yè)是一個能源密集型行業(yè)，但它并不一定非得基于化石能源。目前，很多“礦工”已經(jīng)用上了可再生能源，只不過具體比例仍然是一個謎。據(jù)估計，比特幣目前的碳中和能耗約在39%至73%不等，實(shí)際數(shù)據(jù)也會呈季節(jié)性變化。
以中國為例，夏天有幾個月是雨季，很多礦工便會從北方的煤電大省，搬到四川等南方的水電大省，好充分運(yùn)用季節(jié)性的水電盈余。
“虛擬貨幣在推動水電需求方面發(fā)揮了建設(shè)性的作用，幫助四川實(shí)現(xiàn)了減排目標(biāo)，同時也減少了能源浪費(fèi)，并且增加了財政收入。”中國區(qū)塊鏈公司Neo的首席執(zhí)行官達(dá)鴻飛介紹道。
不過等到雨季結(jié)束后，礦工們就會返回原籍，繼續(xù)靠煤電挖礦。
比特幣：綠色能源的終極客戶？
今年4月，美國數(shù)字支付服務(wù)提供商Square和資產(chǎn)管理公司ARK發(fā)布了一份白皮書，稱很多綠色發(fā)電廠都面臨著產(chǎn)能過剩問題，而比特幣挖礦業(yè)則可以成為這些綠色發(fā)電廠的“終極客戶”。
推特和Square的首席執(zhí)行官杰克?多爾西還在他的個人推特上轉(zhuǎn)發(fā)了這份報告。馬斯克當(dāng)時對此也表示了支持。
不過有批評人士表示，這份白皮書是在“強(qiáng)行刷綠”比特幣。
他們指出，就算比特幣礦場都接入了可再生能源電網(wǎng)，也無助于解決風(fēng)能和太陽能發(fā)電面臨的關(guān)鍵問題——儲備過剩電能，以備未來不時之需。
然而上文提到的澳大利亞比特幣礦商Iris Energy公司的商業(yè)模式，恰恰是建立在這份白皮書所描繪的目標(biāo)上。
該公司的創(chuàng)始人及執(zhí)行總裁丹?羅伯茨稱：“我們會進(jìn)入電力過剩的市場，那里需要新的載荷，需要有人購買過剩的電力。而我們恰恰能夠提供這種服務(wù)。我們可以以市場價格將這些電力買下來，然后將它高效地轉(zhuǎn)化為比特幣，這樣的話我們每天都在生錢。”
如果僅僅依靠過剩的電力，那么Iris公司的收益可能就會不太穩(wěn)定，畢竟電力的供應(yīng)也可能是不穩(wěn)定的。不過羅伯茨指出，該公司在構(gòu)建這種業(yè)務(wù)模式時，已經(jīng)考慮到了業(yè)務(wù)的可持續(xù)性。而且考慮到比特幣價格的一路飆升，它的業(yè)務(wù)仍然是有利可圖的。
但如果想要說服其他“礦工”采用可再生能源，可能就需要政府的干預(yù)了。目前，全球各主要經(jīng)濟(jì)體均承諾要在未來幾十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)凈零排放。為了達(dá)到這個目標(biāo)，各國也可能會向補(bǔ)貼其他行業(yè)一樣，對比特幣采礦業(yè)給予一定的環(huán)保激勵?；蛘吒纱嘞裰袊膬?nèi)蒙古自治區(qū)一樣，完全叫停了比特幣挖礦。
至于最終比特幣挖礦會被鼓勵還是會被限制，這就要取決于在各國監(jiān)管機(jī)構(gòu)眼里，比特幣挖礦帶來的效益，是否值得付出那么多能耗——不管這些能源環(huán)保與否。（財富中文網(wǎng)）
譯者：樸成奎
Bitcoin’s incredible power consumption has become a matter of popular concern this year, most recently because of an errant tweet from Tesla CEO Elon Musk—whose musings on cryptocurrency are watched closely by crypto-enthusiasts.
On May 12, Musk reversed his February decision to accept Bitcoin as payment for Tesla, citing the “rapidly increasing use of fossil fuels for Bitcoin mining.”
The carbon footprint of global Bitcoin mining operations has increased by 40 million tons in the past two years, according to a Bank of America report published in March. That makes Bitcoin mining more polluting than American Airlines.Musk hasn’t written Bitcoin off, however, adding that Tesla would hold on to the roughly $1.5 billion worth of Bitcoin it has on its books until “mining transitions to more sustainable energy.” But with Bitcoin mining currently draining more power than all of Argentina, is that shift possible?
Power hungry
Bitcoin mines are data centers where thousands of computers work continuously to both verify the Bitcoin blockchain’s algorithm and spit out complicated numbers for the chance to be rewarded for their work. That computing power consumes vast amounts of energy. And the cryptocurrency’s energy demands are unlikely to abate anytime soon.
“Bitcoin’s power consumption is a feature, not a bug,” says Dan Roberts, founder and executive chairman of Australia-based Bitcoin miner Iris Energy. Bitcoin requires such staggering computing power because its ledger—the blockchain tech that documents the cryptocurrency’s transaction history—is maintained by a consensus model known as “proof of work.”
The proof of work (POW) model requires each miner to perform two tasks.First, verify a series of transactions on the blockchain and, second, correctly guess a random 64-digit hexadecimal number, called a hash. The miner to guess the correct number or lower first is rewarded with a Bitcoin payout—if the verification performed in step one matches the work performed by the majority of other miners.
Because miners are rewarded only if they verify accurately and then generate the correct number first, miners have to commit vast amounts of computing power—and energy—to guessing the number quickly.
A different model
Blockchain protocols don’t need to be built on the POW model. Developers of Ethereum—another popular blockchain protocol—are trying to shift the Ethereum network from POW to an alternative model known as "proof of stake" (POS), which they say requires roughly 1% of POW’s energy input.
POS uses less energy because it doesn’t reach consensus by having every miner work on the same puzzle at the same time. Instead, POS randomly selects miners from the network to validate each block. To increase their chance of being selected, miners need to front a stake in the relevant cryptocurrency as collateral, which is then forfeited if their computations are fraudulent or wrong.
If that sounds complicated, it is. Ethereum has been trying to make the switch to POS for years, but developers keep encountering issues in designing the new consensus model. Converting Bitcoin—which, unlike Ethereum, doesn’t have a team of core developers that advocate for change—from POW to POS would be much harder.
That means Bitcoin mining is likely destined to remain an energy-intensive enterprise.
Chasing cheap
But just because Bitcoin is energy intensive, it doesn’t necessarily have to be powered by fossil fuels. Renewables are already in the mix, although the exact proportion of electricity contributed by clean power is a best guess. Estimates of Bitcoin carbon-neutral energy consumption range from 39% to 73% of the total. The actual figure likely changes seasonally too.
During China’s rainy season in the summer months, for instance, many miners migrate from coal-powered provinces in the north to lush provinces in the south, such as Sichuan, in order to take advantage of the seasonal hydropower surplus.
“Cyptocurrency has played a productive role in terms of driving demand for hydropower, thus helping Sichuan reach its emissions reduction goals while also reducing waste [energy] and increasing fiscal revenue,” says Da Hongfei, CEO of Chinese blockchain pioneer Neo.
But once the rainy season ends, miners move out and revert to fossil fuels.
Bitcoin as a driver?
In April, digital payments provider Square and asset managers ARK released a white paper that argued that Bitcoin mines could create a “customer of last resort” for green power plants that suffer from a surplus of production. Twitter and Square CEO JackDorsey shared the report in a tweet. Musk endorsed it.
Critics slammed the paper as “greenwashing,” pointing out that inserting Bitcoin mines into renewable energy grids will do little to solve the key issue facing wind and solar generation: storing excess energy for future periods of high demand. But Iris Energy’s business model is built on the premise promoted by Square’s white paper.
“We go into markets where there is an excess of power, and the people will need new load, and they need a buyer for that power. We come in and provide that service. We pay a market rate for that power; we then monetize that power effectively into Bitcoin, which we liquidate daily,” Roberts says.
Relying solely on excess power means Iris’s earnings are somewhat inconsistent, since the power supply is inconsistent too. But Roberts says the business model is built with long-term sustainability in mind and—given Bitcoin’s soaring price—operations continue to be profitable.
Convincing other miners to switch to renewable energy could require government intervention, which might happen as global economies pledge to achieve net-zero carbon emissions in the decades ahead. Bitcoin mines, like other industries, could be offered incentives to go green or—as was the case this month in China’s Inner Mongolia province—be shut down altogether.
Which route regulators choose to take—incentivize or outlaw—depends largely on whether they see Bitcoin mining as worth the energy it takes to produce the digital currency—no matter how that energy is created.
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