为什么比特币如此耗电？

很少有东西能像比特币那样引起如此多的关注。 投资者担心是因为它的价格在过去十年中飙升，而监管机构担心是因为它对法定货币构成威胁。 但环保主义者也很担心，因为它现在每年消耗的电力比菲律宾这个拥有约 1.1 亿人口的国家还要多。 为什么这东西这么耗电？ 还有其他省电的方法吗？ Jon Huang、Claire O'Neill 和 Hiroko Tabuchi 打算在一篇易于理解的文章中解释这些问题。 原文发表于《纽约时报》，标题为：比特币比许多国家消耗更多的电力。 这怎么可能？

专注于：

比特币的诞生是为了切断中间商

比特币耗电主要是因为“挖矿”

挖矿原理类似于掷骰子，谁先掷出规则要求的数字，谁就可以获得比特币作为奖励

挖矿的本质是把电变成安全保障

挖矿所需的算力和功耗越来越高

如果比特币使用可再生能源，将没有可再生能源可用于家庭、工厂和电动汽车

重写比特币机制面临既得利益者的阻挠

作为一种投资，加密货币是世界上最有趣但也最令人头疼的品种之一。 所以这东西的价格一时涨一跌。 加密货币的粉丝声称，这种东西将通过取代美元、卢比或卢布等传统货币来改变世界。 加密货币有很多种，甚至以狗模因命名的加密货币也是如此。

但是像比特币这样最流行的加密货币仅仅为了维持它们的存在就使用了惊人的电量。

我们将在一分钟内解释它是如何工作的。 但首先，请考虑一下：创建比特币的过程每年消耗约 96 太瓦时的电力，比整个菲律宾（约 1.1 亿人口）还要多。

这种规模的使用量接近全球总用电量的 0.5%，而比特币的用电量仅在过去五年就增长了大约 10 倍。

比特币网络消耗的电量与华盛顿州一年消耗的电量大致相同。

这比用于冷却美国三分之一家庭的电力还多。

这是谷歌全球运营耗电量的七倍多。

为什么比特币如此耗电？

长期以来，金钱一直被认为是可以放在口袋里的东西——就像一美元钞票。

像这样的货币似乎是一个简单但绝妙的主意。 政府印刷一些纸并保证其价值。 然后我们用它换取汽车、糖果和筒袜。 我们可以把这东西给任何我们想要的人，甚至可以摧毁它。

但在互联网上，事情变得有点复杂。

传统类型的货币，例如由美国或其他政府铸造的货币，并非完全是一次性的。 银行、信用卡网络和其他中介机构可以控制谁可以使用他们的金融网络以及如何使用——控制通常有充分的理由，例如防止洗钱或其他邪恶活动。 但这也可能意味着，如果你向某人进行大笔转账，即使转账完全正常，银行也会向政府报告。

因此比特币是用来干什么的，一群自由思想者——或无政府主义者，取决于你问的是谁——开始思考一件事：如果有办法取消这种控制会怎样？

2008年，一个名叫中本聪的神秘人或一群人宣布了一项创建类似于现金的电子支付系统的提议，以实现这一目标：摆脱中间商。 这就是比特币的起源。

中本聪表示，比特币用户不需要信任第三方——银行、政府或任何其他机构——因为交易是由比特币用户的去中心化网络管理的。 换句话说，没有一个人或实体控制比特币。 所有比特币交易都公开记录在任何人都可以验证的公共分类账中，网络会创建新的比特币作为对帮助管理这个庞大的计算机化分类账的参与者的奖励。 但比特币的最终供应量将是有限的。 这个想法是，随着时间的推移，不断增长的需求将赋予比特币价值。

但是人们花了一段时间才理解这个概念。

今天，一个比特币价值大约 45,000 美元——尽管在您阅读本文时这个数字可能会发生很大变化——您可以把它给任何你想要的人，没有人能阻止你。 （当然，如果被发现购买非法药物或策划勒索软件攻击，这两种有利于使用加密货币的恶意行为，当地法律仍然存在。）

然而，像现在这样在没有中央权威的情况下管理这种价值的数字货币需要大量的计算能力。

1. 从交易开始。

假设你想买东西，你想用比特币支付。 第一部分简单快捷：您在像 Coinbase 这样的比特币交易所开设一个账户，然后您可以用美元购买比特币。

现在你有一个“数字钱包”，里面有一些比特币。 要花费比特币，只需将其转移到商品卖家的数字钱包中即可。 就这么简单。

但这笔交易，或者实际上任何比特币交易，都必须首先通过比特币网络进行验证。 用最简单的话来说，这是卖家确信他们收到的比特币是真实的过程。

这就引出了整个比特币记账系统的核心：维护一个庞大的比特币公共账本。 比特币的大部分电力消耗都用于这项维护工作。

2.全球猜谜游戏开始。

在世界各地，将有一群公司和个人，被称为比特币矿工，他们将竞争成为验证交易并将其输入记录所有比特币交易的公共分类账的人。 该团伙基本上是在玩猜谜游戏，使用功能强大且耗电的计算机来打败其他人。 因为如果他们成功了，他们将获得新创造的比特币作为奖励，这当然很有价值。

这种获得新创造的比特币的竞赛被称为“挖矿”。

你可以把它想象成玩彩票或骰子游戏。 比特币矿业公司 Braiins 发表的一篇文章给我们提供了一个很好的类比：想象你在一家赌场，每个人都有一个 500 面的骰子。 （更准确地说，骰子有数十亿面，但这很难画。）第一个掷出小于 10 的数字的人就是赢家。

您手头的计算机能力越强，您掷骰子的速度就越快，次数也就越多。 因此，在赌场中，您可以拥有一个骰子并以人的速度掷骰子，而您可以拥有多台计算机，并且您可以每秒掷多次骰子。

比特币网络的设计使得参与的矿工越多，猜谜游戏就越难，进一步增加了对快速、耗电计算机的奖励。 具体来说，该系统的设计使得平均需要 10 分钟才能赢得一轮比赛。 使用掷骰子类比，如果由于更多人加入游戏而导致获胜所需的时间变短，则游戏将重新校准并增加难度。 例如：现在您必须掷出一个小于 4 的数字，或者您必须掷出 1 才能获胜。

这就是为什么比特币矿工现在用功能强大的计算机填满一个大型仓库，以便在猜测大数字的速度游戏中具有竞争优势，但这个过程也会消耗大量电力。

3. 获胜者将获得价值数十万美元的新比特币。

猜谜游戏的获胜者将获得 6.25 个新铸造的比特币作为奖励，每个价值约 45,000 美元，用于验证比特币交易的标准“块”。 不难理解为什么那么多人要削尖脑袋挤进这个挖矿行业。

为什么会有这么复杂和昂贵的猜谜游戏？ 那是因为在分类帐中记录交易非常容易。 因此，这里的挑战是确保只有“值得信赖”的计算机才能做到这一点。

不良行为者可以对系统造成严重破坏，阻止合法传输，或通过虚假比特币交易欺骗所有人。 但比特币的设计使得坏人需要赢得大多数猜谜游戏才能在网络上拥有多数权力，而这需要大量的金钱和电力。

在中本聪的系统中，黑客会使用资源来挖掘比特币并收集奖励，而不是攻击系统，因为前者在经济上更有意义。

通过这种方式，比特币挖矿将电力变成了证券。 这就是系统设计为浪费能源的原因。

比特币不断增长的能源需求

在早期，当比特币不那么流行且价值不高时，任何拥有计算机的人都可以在家里轻松地开采它。 但是现在没有那么多比特币了。

今天，你需要拥有高度专业化的机器，投入大量资金，拥有大量空间，并有足够的冷却能力来防止不断运行的硬件过热。 所以现在挖矿是由拥有大型数据中心的公司或团体来完成的。

挖矿需要的算力和功耗越来越高，个人在家就能做的事情变成了少数拥有大型数据中心的公司。

事实上，目前的运营集中度已经非常高，高到七大矿业集团占据了全网近80%的算力。 （比如像这样“池化”算力的目的是为了更平均地分配收入，让参与者每天得到10美元，而不是每10年得到几个比特币。）

挖矿活动遍布世界各地，通常是在有大量廉价能源的地方。 一直在追踪比特币挖矿活动的剑桥大学研究人员最近表示，世界上最大的比特币挖矿国的份额已从 2019 年底的 75% 下降到今年 4 月的 46%。 同期，美国矿业的份额从 4% 上升到 16%。

比特币挖矿影响的不仅仅是排放。 所需的硬件也堆积如山。 每个人都想要最新、最快的机器，这导致高周转率和新的电子垃圾问题。 巴黎经济学家亚历克斯·德弗里斯 (Alex de Vries) 表示，大约每隔一年半，挖矿硬件的计算能力就会翻一番，而旧机器就会过时。 根据他的计算，到 2021 年初，仅比特币一项就会产生比许多中等国家更多的电子垃圾。

“比特币矿工完全没有注意到这个问题，因为他们没有解决方案。 所以旧机器就被扔掉了，”德弗里斯说，他经营着一个追踪加密货币可持续性的网站 Digiconomist。

能不能更环保一点？

如果可以使用风能、太阳能或水力发电等更多可再生能源来开采比特币会怎样？ 会发生什么？

鉴于比特币作为一种去中心化货币的性质，矿工基本上是匿名的，因此很难弄清楚有多少比特币开采是由可再生能源驱动的。

在全球范围内，比特币对可再生能源的使用估计在 40% 到近 75% 之间。 但专家表示，一般来说，使用可再生能源开采比特币意味着可再生能源无法为家庭、工厂或电动汽车供电。

一些矿工已经开始尝试在石油和天然气钻探地点开采多余的天然气，但这样的例子仍然很少见，也很难确定。 再一次，这种做法最终可能会刺激更多的钻探。 矿工们还声称使用了中国西南部等地雨季产生的多余水力发电。 但如果这些矿工在旱季作业，他们将主要使用化石燃料。

新墨西哥大学经济学助理教授本杰明·A·琼斯说：“据我们所知，使用的主要是基本负荷化石燃料，但因季节和国家而异。” 他的研究涉及加密货币的讽刺对环境的影响。 “所以你会得到各种截然不同的估计比特币是用来干什么的，”他说。

是否可以重写比特币的机制来降低能耗？ 一些较小的加密货币已经在推广替代会计系统。 在这样的系统中，交易处理权不是通过计算劳动获得的，而是通过证明一个人拥有足够的加密货币来获得的。 这样会更有效率。 但这种做法尚未得到大规模证明，并且不太可能在比特币这里站稳脚跟，因为除其他原因外，比特币利益相关者有强烈的经济动机不改变，因为他们在挖矿中投入了大量资金它。

一些政府和环保主义者同样对比特币持谨慎态度。 如果他们限制采矿活动，理论上可以减少能源压力。 但请记住，这是一个旨在切断中间人的网络。 一些地方已经开始限制采矿，但据报道，矿工正在转向煤炭资源丰富的哈萨克斯坦和价格便宜但问题多多的德克萨斯电网。

只要价格波动，比特币的能源消耗在可预见的未来可能会保持波动。

虽然比特币可能不是用镐和安全帽开采的，但它不是纯粹的数字抽象：它是关于化石燃料、电网和排放的物理世界，以及我们今天所处的气候危机。 一种被认为具有前瞻性的数字货币已经对现实世界产生了影响，而且影响还在不断扩大。

译者：boxi。