比特币能改写高能耗的“罪恶基因”吗？
巴益明（Eamon Barrett）
2021-05-19
马斯克的一言一行都会对比特币价格起伏产生直接且立竿见影的影响，3月底他宣布特斯拉接受比特币付款时是如此，近期以不够环保为由，暂停接受比特币购买特斯拉产品时也是如此。只是这一次，与比特币市场波动同时引起讨论的还有比特币挖矿的能耗问题。
高能耗是比特币除了扰乱正常金融秩序之外，最让人诟病的特点。比特币矿工们为此不得不搬到能源较为廉价的地区进行挖矿。中国就因能耗问题，宣布内蒙古禁止“挖矿”。
随着虚拟货币市场的兴起，越来越多的虚拟货币种类层出不穷，其中一些用与比特币不同的运作模式大大降低了能耗。比特币能借鉴其他模式改写自身的“罪恶基因”吗？转向可再生能源的比特币会成为“绿色能源”的推动者吗？未来，虚拟货币市场终将会在比特币带来的效益与能源环保之间做出抉择。
比特币的高能耗问题之所以在今年引起了很多人的关注，一个重要原因就是被特斯拉公司的首席执行官埃隆•马斯克带了节奏，尤其他近期还在推特上发了一条很有杀伤力的推文。作为一位举足轻重的科技大佬，他的每一句话都会受到币圈的密切关注。
今年2月，马斯克曾经出台了一项政策，允许消费者在购买特斯拉汽车时使用比特币支付。但是在5月12日，马斯克收回了这一决定，理由是“比特币挖矿消耗的化石能源正在快速增加”。
美国银行今年3月发布的一份报告显示，全球比特币挖矿业的碳排放在过去两年间增长了4000万吨。作为一个行业而言，它的污染程度已经超过了美国航空集团。不过马斯克并未彻底否定比特币。他表示，特斯拉仍将继续持有其目前保有的比特币（大约价值15亿美元），直到“挖矿业务过渡到更具可持续性的能源”。
但考虑到目前比特币挖矿业的能耗已经超过了整个阿根廷的能耗，这种转变真的可能发生吗？
比特币为何是“电老虎”？
成规模的“挖矿”一般都是在“矿场”里进行的。所谓的比特币“矿场”，就是专门用来挖矿的数据中心，这里有成千上万台的专用计算机在同时工作，通过验证比特币的区块链算法，来证明自己的“工作量”。而作为回报，你有机率通过“挖矿”获得一定数量的比特币。
这样庞大的计算力，需要的能耗也是极为惊人的。而且比特币对能耗的需求在短期内是不太可能降低的。
位于澳大利亚的比特币矿商Iris Energy公司的创始人及执行总裁丹•罗伯茨说：“比特币的能耗是它的一个特点，而不是一个缺点。”
比特币之所以需要如此惊人的计算力，是因为它的“账本”——也就是用来记录比特币交易历史的区块链技术，是由一种名为“工作量证明”（proof of work）的共识模型来维持的。
“工作量证明”模型需要每个“矿工”执行两个任务。首先是验证区块链上的一系列操作，其次是要猜对一个随机的64位十六进制数，又称作一个哈希（hash）。如果你的第一步验证工作与大多数其他矿工相符，那么最先猜到正确数字的矿工就会获得比特币奖励——这样解释或许有些复杂，简单来说，就是比特币系统出了一道数学题，看谁家的挖矿设备先有解。
也就是说，矿工必须验证正确，并且最先生成正确的解，才能够获得比特币奖励。那么为了尽快解出这道题，矿工们就必须投入大量的计算力。
另一种模式
可以看出，比特币挖矿业的高能耗，与“工作量证明”模型的底层设定有很大关系。但是，区块链协议并非一定要建立这种模型上。
俄罗斯Nadvoitsy加密货币采矿工厂，一名工人正在检查设备。图片来源：视觉中国
比如另一种流行的虚拟币——以太币，它的开发者正在试图从“工作量证明”模型向“权益模型”（proof of stake）转变。据称，“权益模型”的能耗只有“工作量证明”模型的1%左右。
“权益模型”之所以能耗更低，是因为它并不是让所有矿工同时在一道题上达成共识，而是在网络中随机选择矿工来验证每个区块。为了增加被选中的几率，矿工需要将相关虚拟币的股份作为抵押品，如果他们计算错误或是存在欺诈，抵押品就会被没收。
“权益模型”的原理听起来很复杂，事实也确是如此。以太币这几年一直在推动向这种模式转型，只是开发者在设计这种新的共识模型时遇到了很多问题。
而对比特币来说，从“工作量证明”模型模式转型到“权益模型”模式要比以太币困难得多，因为比特币并没有一个核心的开发者团队。
这也就意味着比特币挖矿业注定将是一个能源密集型的行业。
“候鸟矿工”
虽然比特币挖矿业是一个能源密集型行业，但它并不一定非得基于化石能源。目前，很多“矿工”已经用上了可再生能源，只不过具体比例仍然是一个谜。据估计，比特币目前的碳中和能耗约在39%至73%不等，实际数据也会呈季节性变化。
以中国为例，夏天有几个月是雨季，很多矿工便会从北方的煤电大省，搬到四川等南方的水电大省，好充分运用季节性的水电盈余。
“虚拟货币在推动水电需求方面发挥了建设性的作用，帮助四川实现了减排目标，同时也减少了能源浪费，并且增加了财政收入。”中国区块链公司Neo的首席执行官达鸿飞介绍道。
不过等到雨季结束后，矿工们就会返回原籍，继续靠煤电挖矿。
比特币：绿色能源的终极客户？
今年4月，美国数字支付服务提供商Square和资产管理公司ARK发布了一份白皮书，称很多绿色发电厂都面临着产能过剩问题，而比特币挖矿业则可以成为这些绿色发电厂的“终极客户”。
推特和Square的首席执行官杰克•多尔西还在他的个人推特上转发了这份报告。马斯克当时对此也表示了支持。
不过有批评人士表示，这份白皮书是在“强行刷绿”比特币。
他们指出，就算比特币矿场都接入了可再生能源电网，也无助于解决风能和太阳能发电面临的关键问题——储备过剩电能，以备未来不时之需。
然而上文提到的澳大利亚比特币矿商Iris Energy公司的商业模式，恰恰是建立在这份白皮书所描绘的目标上。
该公司的创始人及执行总裁丹•罗伯茨称：“我们会进入电力过剩的市场，那里需要新的载荷，需要有人购买过剩的电力。而我们恰恰能够提供这种服务。我们可以以市场价格将这些电力买下来，然后将它高效地转化为比特币，这样的话我们每天都在生钱。”
如果仅仅依靠过剩的电力，那么Iris公司的收益可能就会不太稳定，毕竟电力的供应也可能是不稳定的。不过罗伯茨指出，该公司在构建这种业务模式时，已经考虑到了业务的可持续性。而且考虑到比特币价格的一路飙升，它的业务仍然是有利可图的。
但如果想要说服其他“矿工”采用可再生能源，可能就需要政府的干预了。目前，全球各主要经济体均承诺要在未来几十年内实现净零排放。为了达到这个目标，各国也可能会向补贴其他行业一样，对比特币采矿业给予一定的环保激励。或者干脆像中国的内蒙古自治区一样，完全叫停了比特币挖矿。
至于最终比特币挖矿会被鼓励还是会被限制，这就要取决于在各国监管机构眼里，比特币挖矿带来的效益，是否值得付出那么多能耗——不管这些能源环保与否。（财富中文网）
译者：朴成奎
马斯克的一言一行都会对比特币价格起伏产生直接且立竿见影的影响，3月底他宣布特斯拉接受比特币付款时是如此，近期以不够环保为由，暂停接受比特币购买特斯拉产品时也是如此。只是这一次，与比特币市场波动同时引起讨论的还有比特币挖矿的能耗问题。
高能耗是比特币除了扰乱正常金融秩序之外，最让人诟病的特点。比特币矿工们为此不得不搬到能源较为廉价的地区进行挖矿。中国就因能耗问题，宣布内蒙古禁止“挖矿”。
随着虚拟货币市场的兴起，越来越多的虚拟货币种类层出不穷，其中一些用与比特币不同的运作模式大大降低了能耗。比特币能借鉴其他模式改写自身的“罪恶基因”吗？转向可再生能源的比特币会成为“绿色能源”的推动者吗？未来，虚拟货币市场终将会在比特币带来的效益与能源环保之间做出抉择。
比特币的高能耗问题之所以在今年引起了很多人的关注，一个重要原因就是被特斯拉公司的首席执行官埃隆•马斯克带了节奏，尤其他近期还在推特上发了一条很有杀伤力的推文。作为一位举足轻重的科技大佬，他的每一句话都会受到币圈的密切关注。
今年2月，马斯克曾经出台了一项政策，允许消费者在购买特斯拉汽车时使用比特币支付。但是在5月12日，马斯克收回了这一决定，理由是“比特币挖矿消耗的化石能源正在快速增加”。
美国银行今年3月发布的一份报告显示，全球比特币挖矿业的碳排放在过去两年间增长了4000万吨。作为一个行业而言，它的污染程度已经超过了美国航空集团。不过马斯克并未彻底否定比特币。他表示，特斯拉仍将继续持有其目前保有的比特币（大约价值15亿美元），直到“挖矿业务过渡到更具可持续性的能源”。
但考虑到目前比特币挖矿业的能耗已经超过了整个阿根廷的能耗，这种转变真的可能发生吗？
比特币为何是“电老虎”？
成规模的“挖矿”一般都是在“矿场”里进行的。所谓的比特币“矿场”，就是专门用来挖矿的数据中心，这里有成千上万台的专用计算机在同时工作，通过验证比特币的区块链算法，来证明自己的“工作量”。而作为回报，你有机率通过“挖矿”获得一定数量的比特币。
这样庞大的计算力，需要的能耗也是极为惊人的。而且比特币对能耗的需求在短期内是不太可能降低的。
位于澳大利亚的比特币矿商Iris Energy公司的创始人及执行总裁丹•罗伯茨说：“比特币的能耗是它的一个特点，而不是一个缺点。”
比特币之所以需要如此惊人的计算力，是因为它的“账本”——也就是用来记录比特币交易历史的区块链技术，是由一种名为“工作量证明”（proof of work）的共识模型来维持的。
“工作量证明”模型需要每个“矿工”执行两个任务。首先是验证区块链上的一系列操作，其次是要猜对一个随机的64位十六进制数，又称作一个哈希（hash）。如果你的第一步验证工作与大多数其他矿工相符，那么最先猜到正确数字的矿工就会获得比特币奖励——这样解释或许有些复杂，简单来说，就是比特币系统出了一道数学题，看谁家的挖矿设备先有解。
也就是说，矿工必须验证正确，并且最先生成正确的解，才能够获得比特币奖励。那么为了尽快解出这道题，矿工们就必须投入大量的计算力。
另一种模式
可以看出，比特币挖矿业的高能耗，与“工作量证明”模型的底层设定有很大关系。但是，区块链协议并非一定要建立这种模型上。
比如另一种流行的虚拟币——以太币，它的开发者正在试图从“工作量证明”模型向“权益模型”（proof of stake）转变。据称，“权益模型”的能耗只有“工作量证明”模型的1%左右。
“权益模型”之所以能耗更低，是因为它并不是让所有矿工同时在一道题上达成共识，而是在网络中随机选择矿工来验证每个区块。为了增加被选中的几率，矿工需要将相关虚拟币的股份作为抵押品，如果他们计算错误或是存在欺诈，抵押品就会被没收。
“权益模型”的原理听起来很复杂，事实也确是如此。以太币这几年一直在推动向这种模式转型，只是开发者在设计这种新的共识模型时遇到了很多问题。
而对比特币来说，从“工作量证明”模型模式转型到“权益模型”模式要比以太币困难得多，因为比特币并没有一个核心的开发者团队。
这也就意味着比特币挖矿业注定将是一个能源密集型的行业。
“候鸟矿工”
虽然比特币挖矿业是一个能源密集型行业，但它并不一定非得基于化石能源。目前，很多“矿工”已经用上了可再生能源，只不过具体比例仍然是一个谜。据估计，比特币目前的碳中和能耗约在39%至73%不等，实际数据也会呈季节性变化。
以中国为例，夏天有几个月是雨季，很多矿工便会从北方的煤电大省，搬到四川等南方的水电大省，好充分运用季节性的水电盈余。
“虚拟货币在推动水电需求方面发挥了建设性的作用，帮助四川实现了减排目标，同时也减少了能源浪费，并且增加了财政收入。”中国区块链公司Neo的首席执行官达鸿飞介绍道。
不过等到雨季结束后，矿工们就会返回原籍，继续靠煤电挖矿。
比特币：绿色能源的终极客户？
今年4月，美国数字支付服务提供商Square和资产管理公司ARK发布了一份白皮书，称很多绿色发电厂都面临着产能过剩问题，而比特币挖矿业则可以成为这些绿色发电厂的“终极客户”。
推特和Square的首席执行官杰克•多尔西还在他的个人推特上转发了这份报告。马斯克当时对此也表示了支持。
不过有批评人士表示，这份白皮书是在“强行刷绿”比特币。
他们指出，就算比特币矿场都接入了可再生能源电网，也无助于解决风能和太阳能发电面临的关键问题——储备过剩电能，以备未来不时之需。
然而上文提到的澳大利亚比特币矿商Iris Energy公司的商业模式，恰恰是建立在这份白皮书所描绘的目标上。
该公司的创始人及执行总裁丹•罗伯茨称：“我们会进入电力过剩的市场，那里需要新的载荷，需要有人购买过剩的电力。而我们恰恰能够提供这种服务。我们可以以市场价格将这些电力买下来，然后将它高效地转化为比特币，这样的话我们每天都在生钱。”
如果仅仅依靠过剩的电力，那么Iris公司的收益可能就会不太稳定，毕竟电力的供应也可能是不稳定的。不过罗伯茨指出，该公司在构建这种业务模式时，已经考虑到了业务的可持续性。而且考虑到比特币价格的一路飙升，它的业务仍然是有利可图的。
但如果想要说服其他“矿工”采用可再生能源，可能就需要政府的干预了。目前，全球各主要经济体均承诺要在未来几十年内实现净零排放。为了达到这个目标，各国也可能会向补贴其他行业一样，对比特币采矿业给予一定的环保激励。或者干脆像中国的内蒙古自治区一样，完全叫停了比特币挖矿。
至于最终比特币挖矿会被鼓励还是会被限制，这就要取决于在各国监管机构眼里，比特币挖矿带来的效益，是否值得付出那么多能耗——不管这些能源环保与否。（财富中文网）
译者：朴成奎
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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