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区块链共识PoW


时间:2018-11-11 19:13:37  来源:原创  作者:admin  点击次数:


  大多数人认为比特币的PoW是浪费的。本文中,我会试图探讨一切都是关于能源;金钱是能源;能源消耗是主观的;PoW能源成本跟现有治理系统进行对比。本文的思想来自于很多人的汇集。我的价值在于聚合、提纯和汇总。

  我还想说的是,我并不是说目前的PoW是完美的,也不是说它不会被优化的PoW/PoS所取代。

  工作量就是能源关于“工作量就是能源”的概念来源于法国数学家Gaspard-Gustave de Coriolis,他推出能源就是“完成工作”的想法。很久以前,在经济中完成工作的都是人。这项工作是由食物赋能的。

  大约100万年前,人类偶然发现了火。结果是,人类获得了更多的能量,不仅通过食物,也通过取火来保暖。增加的能源消耗提高了人类的生活水平。

  几千年前,当我们畜养动物时,我们的能源用量进一步增加。动物可以在我们的土地上劳作。这些新劳力也需要被喂养。需要产生更大量的食物来满足能源需求,随之带来的是更大的繁荣。

  在过去的几百年,人类创建了机器。那些机械化的机器产生工作,一开始是通过风力和水力资源,之后是更便宜的资源如煤和天然气,现在是核资源。机器和自然力都是通过使用能源产生工作量。我们的经济体是基于工作量和能源,而不是金钱。

  我们生活中的所有事物都跟能源价格密切相关。净化水需要能源。运输产品需要能源。制造产品需要能源。做饭需要能源。冰箱和冷柜需要能源。在自由市场,任何商品的成本很大程度上反映了生产它所消耗的能源。由于自由市场鼓励最低价格商品,生产商品所消耗的能源被最小化。货币,代表生产商品和服务的所需工作量,也可被视为存储能量。

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  2010年的世界GDP(来自于USDA)与世界能源消耗的对比(来自于BP 2014年世界能源统计评论)在20世纪初期,工业领袖亨利▪福特和托马斯▪爱迪生曾对用“能源美元”或“能源货币单位”取代黄金或美元感兴趣。这个概念很受欢迎,因为它具有正确货币的属性,比如:明确定义的账户单位,容易衡量,不容易伪造,可分割为较小的单位,最后还可以替换(这些单位相当于其他单位)。然而,能源货币存在缺陷——它无法轻易传输或存储。

  “为了让一个男人/女人贪恋某事,只需让它难以企及即可。”——马克▪吐温

  回到2008年10月31日,中本聪发表了比特币白皮书。比特币的PoW最初发明出来是作为反垃圾邮件的措施。后来中本聪才让它用于数字现金的系统中。PoW挖矿基本上是使用专用的机器(ASIC)将电能转换为比特币(通过区块奖励)。机器重复执行哈希操作,直到它解决数学问题,并接收比特币奖励。

  难题的解决证明了矿工已经以ASIC和电力形式消耗了能源,证明矿工投入了工作量。

  比特币有一种资本主义式的投票机制,通过用于产生哈希(投票)的能源/ASIC,从而实现“风险资金,获得选票”。——Hugo Nguyen

  当中本聪设计PoW,他从根本上改变了人与人之间达成共识的方式,从原来政治投票形成共识,到通过转化能源达成非政治的投票(哈希)共识。PoW是燃烧证明,或是能源燃烧的验证。

  为什么这很重要?对于物理世界来验证数字世界的事情,这是最简单且公平的方式。PoW是关于物理的,而不是代码。比特币是超级商品,从能源挖矿而来,是宇宙的基本商品。PoW将电力转化为数字黄金。

  只有当生产成本很高时,比特币的分类账本才是不可篡改的。PoW的“昂贵”是一个特性,而不是Bug。直到最近,保护事物的安全一般意味着构建厚实的物理围墙来保护有价值的东西。

  加密货币的新世界是反直觉的、奇怪的——没有物理围墙来保护你的金钱,没有门用来进入你的金库。比特币的公众账本由集体哈希能力来保证安全——所有能源的总和用于建造围墙。通过这个透明且昂贵的设计,需要相当数量的能量才能将其拆除(不可篡改的成本)。

  能源消耗加密世界有一些“世界末日”文章,往往会提到:“加密灾难正在来临——比特币(PoW)非常糟糕,它将在2020年摧毁世界。” 这些文章很多都是基于Alex De Vries提供的分析结果。他是“金融经济学家和区块链专家”。

  由于计算能源消耗量表现不佳,他估计也受到不少批评。但他选择的KPI存在有意误导:“每笔交易的耗电量”,原因如下:

  l 能源消耗是按每区块计算,每个区块可以有不同的交易笔数。更多交易笔数并不意味着更多能耗。

  l 比特币交易的经济密度总是在增加(批处理,隔离验证,闪电网络等)。随着比特币越来越变成一个结算网络,每个能源单位正在保护指数级增长的经济价值。

  l 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。它应该根据经济历史的安全性来定义。能源消耗确保了比特币的存量,随着通货膨胀的下降,这个比例会随着时间的推移而下降。比特币“累积”了从创建以来开采所有区块相关的能量。研究者LaurentMT凭经验发现,随着时间的推移,比特币的PoW实际上越来越有效率:增加的成本被更高的总价值所抵消了,这些价值由系统保证安全。

  现在我们知道什么是关于能耗ROI的正确KPI,让我们来看看比特币PoW能源成本趋势。ASIC效率提升的速度正在放缓。随着效率增长放缓,且由于利润率缩小,我们可以预测制造商的竞争会加剧。

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https://cseweb.ucsd.edu/~mbtaylor/papers/Taylor_Bitcoin_IEEE_Computer_2017.pdf

  https://research.bloomberg.com/pub/res/d3bgbon7nESTWTzC1U9PNCxDVfQ全部挖矿成本将从ASIC硬件的前期进入成本转为持续的运营能源成本。由于挖矿中心的地理位置对于比特币网络并不重要,它们可以移动,矿工涌向可以产生剩余电力的地区,以获得最低的边际成本。长期看,这有可能产生更有效的全球能源市场,比特币矿工可在全球挖矿中心之间进行电力的套利。

  比特币挖矿成本变成最低电力价值。这可以解决可再生能源的问题,该可再生能源具有可预测的产量,否则会被浪费,例如水力和燃烧的甲烷。未来,比特币挖矿可以帮助可变产出的可再生能源——能源生产商可以插入矿工,并将多余的能源存储为比特币。

  铝是从一个拥有丰富可再生能源国家“出口”电力的一种流行方式(如冰岛)。冶炼铝土矿(又名铝矿石)有巨量的能源需求,将它转化为铝是一种单向功能(就像哈希)。


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