Hola Habr! Les presento la traducción del artículo
"PoW is Efficient" de Dan Held.
Entrada
La mayoría de la gente piensa que la energía gastada en Prueba de Trabajo (PoW) se desperdicia. En este artículo explicaré por qué todo se basa en la energía, incluido el dinero. Y también por qué la evaluación del consumo de energía es subjetiva y cómo comparar el costo de la energía gastada en PoW con otros sistemas. Este artículo contiene los pensamientos de muchas personas del campo de las criptomonedas, acabo de reunir todo.
El trabajo consiste en energía.
La idea de que se necesita energía para hacer el trabajo provino del matemático francés Gaspard-Gustav de Coriolis. En aquellos días, el trabajo era completamente realizado por personas. El combustible para el trabajo era la comida.
Hace aproximadamente un millón de años, un hombre hizo fuego. Como resultado, la cantidad de energía disponible para una persona aumentó, ahora una persona podría calentarse con la ayuda del fuego, y no solo gracias a la comida consumida. Por lo tanto, esta energía adicional ha mejorado la vida de la humanidad.
Hace varios miles de años, el consumo de energía humana aumentó aún más debido a la domesticación de los animales. Los animales hicieron el trabajo por el hombre. Los animales también requerían mucha comida, y esto también contribuyó a un mayor desarrollo.
En los últimos cientos de años, el hombre ha fabricado automóviles. Las máquinas hicieron el trabajo, usando primero la energía del agua y el viento, luego usando fuentes de energía más baratas, como el carbón y el gas. Actualmente, se utiliza energía nuclear y termonuclear. Tanto las máquinas como la naturaleza hacen el trabajo mediante el uso de energía. La economía no se basa en el dinero, sino en el trabajo y la energía.
Todo en nuestra vida está estrechamente relacionado con el costo de la energía. La purificación del agua requiere energía. El transporte de mercancías requiere energía. La producción de bienes requiere energía. Cocinar requiere energía. Los refrigeradores y congeladores requieren energía. En un mercado libre, el precio de cualquier producto depende en gran medida de la cantidad de energía gastada en su producción. Dado que el mercado estimula los precios mínimos de los bienes, la cantidad de energía utilizada para producir energía también se minimiza.
PIB mundial (según el Departamento de Agricultura de EE. UU.) En comparación con el consumo mundial de energía (según el informe de BP de 2014):
A principios del siglo XX, los líderes de la industria Henry Ford y Thomas Addison consideraron reemplazar el oro o el dólar con un "dólar de energía" o "unidad de energía" (moneda energética). La idea era popular, porque dicha moneda tenía las características del dinero: una medida de liquidación claramente definida, fácilmente medible, pero difícil de falsificar, divisibilidad en partes más pequeñas e intercambiabilidad (cualquier unidad es equivalente a cualquier otra unidad). Sin embargo, había inconvenientes: era difícil transferir y almacenar dinero para energía.
Sobre todo, quiero lo que es difícil de conseguir: Mark Twain
Avance rápido hasta el 31 de octubre de 2008: Satoshi publicó un artículo sobre Bitcoin. El método PoW se inventó originalmente para combatir el spam. Entonces Satoshi adaptó esta tecnología para su uso en dinero electrónico. La minería utiliza máquinas especiales (ASIC) para convertir la electricidad en bitcoins (como recompensa por un bloque minado). Las máquinas realizan constantemente operaciones de hash (supuestos / voces) hasta que encuentran una solución al problema criptográfico. Se paga una recompensa en bitcoins por la solución encontrada. La solución encontrada demuestra que el minero gasta energía en forma de una máquina ASIC y electricidad. Bitcoin se basa en el principio capitalista de "arriesgar dinero, se obtiene un voto", utilizando energía y máquinas ASIC para calcular los hash (votos) - Hugo Nguyen.
Cuando Satoshi diseñó el método PoW, cambió fundamentalmente el sistema de votación de votos políticos a apolíticos (hashes) utilizando la conversión de energía. PoW sirve como un control de que se ha gastado energía. ¿Por qué es esto importante? Para el mundo físico, esta es la forma más fácil y justa de probar cualquier cosa en el mundo digital. PoW es sobre física, no programas. Los bitcoins se crean a partir de la energía, el producto principal del universo. PoW convierte la electricidad en oro digital.
El historial de transacciones de Bitcoin solo se puede modificar si es costoso crearlo. La necesidad de utilizar una gran cantidad de recursos para PoW no es un error, como se pretende. Hasta hace poco, proteger algo significaba construir un grueso muro físico alrededor de lo que se consideraba valioso. El nuevo mundo de las criptomonedas es extraño e inusual: no hay paredes físicas que protejan nuestro dinero, ni puertas que bloqueen la entrada a la tienda. La historia pública de las transacciones de bitcoin está protegida por el poder de cómputo agregado: la suma de toda la energía gastada en "construir el muro". Debido al costo, se requiere una cantidad comparable de energía para romperlo (alto costo injustificado).
Consumo de energia
Se acerca la criptopocalypse: ¡el PoW de Bitcoin es tan terrible que destruirá el mundo para 2020! Es posible que haya notado que la mayoría de los artículos del "día del juicio final" utilizan los resultados de una investigación realizada por Alex de Rice, un "especialista en finanzas y blockchain" que trabaja para la firma de auditoría PwC en los Países Bajos. También dirige un blog Digiconomist. Sus hallazgos fueron criticados por la falta de precisión en el cálculo del consumo de energía. La métrica "consumo de energía por transacción" utilizada por él es deliberadamente engañosa por varias razones:
- La energía se gasta en bloques que pueden contener un número diferente de transacciones. Más transacciones no significan más energía
- El valor económico de una transacción de bitcoin aumenta constantemente (utilizando procesamiento por lotes, Segwit, Lightning, etc.). A medida que Bitcoin desempeña cada vez más el papel de una red de asentamientos, más valor energético por unidad de energía
- El costo promedio de transacción no es una métrica adecuada al evaluar la efectividad de Bitcoin PoW. La métrica debe considerar mantener el historial de transacciones. La energía se gasta en mantener un stock de bitcoins, cuya cantidad relativa disminuye junto con la inflación. Bitcoin resume la energía gastada en la extracción de todos los bloques desde el lanzamiento de la red. El investigador LaurentMT determinó empíricamente que Bitcoin PoW en realidad se vuelve más efectivo con el tiempo. El valor creciente se compensa con el valor cada vez más valioso de las monedas almacenadas en el sistema.
Ahora que sabemos que la métrica correcta de eficiencia está determinada por el retorno de los costos de energía, veamos el cambio en el precio de la energía gastada en PoW.
El aumento en la eficiencia de las máquinas ASIC se reduce. Porque disminuye el beneficio, podemos esperar una mayor competencia entre los fabricantes de máquinas ASIC.
https://cseweb.ucsd.edu/~mbtaylor/papers/Taylor_Bitcoin_IEEE_Computer_2017.pdf
https://research.bloomberg.com/pub/res/d3bgbon7nESTWTzC1U9PNCxDVfQLos costos totales de la minería consistirán principalmente en el costo de la energía (costos de operación) y no en el costo de las máquinas ASIC (costos de capital). La ubicación física de los centros mineros no es importante para la red bitcoin, por lo que los mineros tienden a lugares con un exceso de electricidad y, en consecuencia, su menor costo. A la larga, esto puede afectar la eficiencia del mercado eléctrico. Los mineros de Bitcoin actuarán como un arbitraje de electricidad entre centros globales. Para extraer bitcoins, se utilizará el exceso de electricidad. También puede ayudar a resolver el problema de las fuentes de energía renovables con un exceso de capacidad que no se consume de ninguna manera, por ejemplo, las centrales hidroeléctricas o la quema de gas derivado durante la producción de petróleo. En el futuro, la minería de bitcoin también puede usar energía renovable con potencia variable. Los productores de electricidad pueden conectar máquinas de minería y ahorrar el exceso de energía en bitcoins.
El aluminio fue ampliamente utilizado como un medio para exportar electricidad desde países donde hay muchas fuentes renovables de electricidad, pero no hay forma de venderlas (por ejemplo, Islandia). Para derretir las bauxitas (también son minerales de aluminio) en aluminio, se requiere una gran cantidad de energía, y este es un proceso unidireccional (además del hash). Los mismos argumentos sobre el uso irracional de la energía se hicieron para el aluminio hace 40 años, en 1979 (incluido el peligro de centralización). Las empresas de fundición de aluminio buscan constantemente fuentes de energía baratas en el planeta. A medida que el desarrollo de la producción de aluminio durante décadas, el consumo específico de energía (kW por kilogramo de aluminio producido) disminuyó.
https://www1.eere.energy.gov/man Manufacturing/resources/aluminum/pdfs/al_theoretical.pdfLa red mundial de energía libera activos no utilizados y crea otros nuevos. Imagine un mapa topográfico tridimensional del mundo, en el que las fuentes de energía barata están representadas por las tierras bajas, y más caras, por las colinas. Me imagino extrayendo bitcoins como un vaso de agua sobre esta superficie, llenando cualquier cavidad y nivelando la superficie - Nick Carter
Los mineros de Bitcoin son compradores confiables de electricidad. Estimulan la construcción de nuevas centrales eléctricas para utilizar fuentes de energía adicionales que de otro modo no se utilizarían.
¿Cuándo se detendrá el aumento en la cantidad de energía utilizada para PoW? Exactamente cuando suficientes productores de energía encienden el equipo PoW, y el beneficio de la operación de este equipo es igual al beneficio de la venta de electricidad a los consumidores. Por lo tanto, el "beneficio adicional" de la operación de equipos mineros se reducirá a cero. Yo llamo a este equilibrio el punto de Nakamoto. Supongo que entre el 1 y el 10% de la energía global se gastará en PoW cuando se alcance el equilibrio. - Druv Bansal
Existe la idea de que extraer bitcoins no hace un trabajo útil, a diferencia de la búsqueda de
primos , por ejemplo. La idea de usar PoW para realizar alguna otra tarea puede parecer buena, pero de hecho afecta negativamente la seguridad de la red. Compartir una recompensa puede llevar a una situación en la que es más rentable realizar un trabajo secundario que el principal. Incluso si el trabajo de fondo es inofensivo (un calentador, por ejemplo), en lugar de ingresos de $ 100 para X hashes, resulta ser $ 100 + $ 5 (como calor) para X hashes. Un calentador con una función de extracción es solo un ejemplo de aumento de la eficiencia de los equipos, lo que lleva a un aumento en la complejidad y, como resultado, el consumo de energía para extraer un bloque. Tal problema nunca estará en bitcoin, porque PoW se usa solo para proteger la red.
Nota: Bitcoin en sí mismo es extremadamente útil para la sociedad (de lo contrario, la minería sería desventajosa), por lo que es irracional pedirles a los mineros que hagan un trabajo paralelo, sin mucho incentivo.Comparación de costos
La energía se usa en todas partes (la primera ley de la termodinámica). La opinión de que el uso de energía para un trabajo es más derrochador que para otro es completamente subjetivo, porque Todos los usuarios pagan el precio de mercado de la electricidad.
Si la gente lo encuentra rentable, se desperdiciará electricidad. Aquellos que gastan electricidad serán recompensados con bitcoins. - Saifedin Ammos
En termodinámica, el universo es un sistema cerrado. El uso del exceso de electricidad para extraer bitcoins es un orden de magnitud menor que el utilizado para los sistemas fiduciarios existentes, que se basan no solo en el sistema bancario que consume electricidad, sino también en la existencia de las fuerzas armadas y el sistema político. Usar esta electricidad para proteger la columna vertebral del sistema financiero es beneficioso. La siguiente tabla se compara con los sistemas financieros, militares y políticos existentes.
Civilización tipo I
En el proceso de encontrar fuentes de energía baratas, podremos utilizar aún más oportunidades globales. Gracias al desarrollo de estas fuentes de energía, bitcoin no solo nos acerca a una economía tipo I según Kardashev, sino también a una civilización tipo I según Kardashev (mientras estamos aproximadamente en el nivel de 0,72 en la escala de Kardashev). Puede llevar mucho menos tiempo llegar a T1, gracias al incentivo en forma de minería de bitcoin. Varias décadas en lugar de 200 toneladas. Una vez que se logre el Tipo I, habrá menos necesidad de limitar el consumo de energía, y esto mejorará las condiciones de vida para todos.
El incentivo para encontrar electricidad barata acelerará la creación de reactores de fusión. La naturaleza te dice cómo, proporcionando energía termonuclear a todo el universo (estrellas). La humanidad está en el proceso de crear dicho mecanismo a través de la construcción de reactores termonucleares. Se estima que se necesitarán aproximadamente $ 80 mil millones para investigación y desarrollo durante varias décadas para aprender a usar la energía termonuclear. El combustible para reactores termonucleares (principalmente deuterio) abunda en la Tierra en los océanos. Es suficiente para proporcionar energía a la humanidad durante millones de años. La energía termonuclear tiene la mayoría de los beneficios de la energía renovable, como la producción de energía a largo plazo, sin emisiones de gases de efecto invernadero o contaminación del aire. La densidad de la energía termonuclear es muy alta y la producción es continua. Otro aspecto de la energía termonuclear es que su costo no aumenta en proporción a los volúmenes, por ejemplo, el costo de la energía del agua y el viento aumenta a medida que las ubicaciones óptimas para las centrales eléctricas ya se utilizan. El costo de la energía termonuclear no aumentará mucho, incluso si se construyen muchas estaciones, porque hay muchas materias primas (agua de mar) en diferentes lugares del planeta.
Agua, agua por todos lados. Pero ni una gota para beber. - Samuel Taylor Coleridge
La energía termonuclear y otras fuentes de energía baratas resolverán muchos problemas, por ejemplo, la disponibilidad de agua potable fresca. Estamos rodeados de agua de mar, pero las plantas desaladoras consumen grandes cantidades de energía. El costo de la desalinización del agua de mar es actualmente más alto que el costo del agua de pozos, tratamiento de agua y almacenamiento.
El deseo humano de explorar los picos más altos de las montañas, los mares y océanos más profundos, el corazón del átomo y la esencia del espacio-tiempo, no debe estar limitado por la energía. Alcanzaremos las estrellas.
¿El volumen anual vale $ 1.34 billones? acuerdos mutuos no basados en la confianza, más energía barata para todos, ¿$ 4.5 mil millones gastados en minería en este momento? Creo que la respuesta es segura sí.