إثبات العمل الفعال

مرحبا يا هبر! أقدم إليكم ترجمة المقال "PoW is Efficient" من تأليف Dan Held.

دخول

يعتقد معظم الناس أن الطاقة المنفقة على إثبات العمل (PoW) تضيع. في هذه المقالة سأشرح لماذا يعتمد كل شيء على الطاقة ، بما في ذلك المال. وكذلك لماذا يكون تقييم استهلاك الطاقة ذاتيًا ، وكيفية مقارنة تكلفة الطاقة التي يتم إنفاقها على PoW مع الأنظمة الأخرى. تحتوي هذه المقالة على أفكار كثير من الناس من مجال العملات المشفرة ، لقد جمعت كل شيء معًا.

يتكون العمل من الطاقة

جاءت فكرة أن الطاقة مطلوبة للقيام بهذه المهمة من عالم الرياضيات الفرنسي جاسبارد جوستاف دي كوريوليس. في تلك الأيام ، تم تنفيذ العمل بالكامل من قبل الناس. كان الوقود للعمل الغذاء.

منذ حوالي مليون سنة ، أطلق رجل النار. نتيجة لذلك ، زادت كمية الطاقة المتاحة للشخص ، والآن يمكن للشخص الاحماء بمساعدة النار ، وليس فقط بفضل الطعام الذي يتم تناوله. وهكذا ، هذه الطاقة الإضافية قد حسنت حياة البشرية.

منذ عدة آلاف من السنين ، زاد استهلاك الطاقة البشرية أكثر بسبب تدجين الحيوانات. فعلت الحيوانات العمل للإنسان. الحيوانات تتطلب أيضا الكثير من الطعام ، وهذا ساهم أيضا في مزيد من التطوير.

على مدى مئات السنوات القليلة الماضية ، صنع الإنسان سيارات. قامت الآلات بالعمل ، باستخدام طاقة الماء والرياح أولاً ، ثم استخدمت مصادر أرخص للطاقة ، مثل الفحم والغاز. حاليا ، يتم استخدام الطاقة النووية والطاقة النووية الحرارية. كل من الآلات والطبيعة تقوم بالعمل من خلال استخدام الطاقة. الاقتصاد لا يعتمد على المال ، ولكن على العمل والطاقة.

يرتبط كل شيء في حياتنا ارتباطًا وثيقًا بتكلفة الطاقة. يتطلب تنقية المياه الطاقة. نقل البضائع يتطلب طاقة. إنتاج البضائع يتطلب طاقة. الطبخ يتطلب طاقة. تتطلب الثلاجات والمجمدات الطاقة. في السوق الحرة ، يعتمد سعر أي منتج بشكل كبير على كمية الطاقة التي يتم إنفاقها على إنتاجه. نظرًا لأن السوق يحفز على الحد الأدنى لأسعار السلع ، فإن كمية الطاقة المستخدمة لإنتاج الطاقة تقل أيضًا.

الناتج المحلي الإجمالي العالمي (وفقًا لوزارة الزراعة الأمريكية) مقارنةً باستهلاك الطاقة العالمي (وفقًا لتقرير BP لعام 2014):



في بداية القرن العشرين ، درس قادة الصناعة هنري فورد وتوماس أديسون استبدال الذهب أو الدولار بـ "دولار طاقة" أو "وحدة طاقة" (عملة طاقة). كانت الفكرة شائعة ، لأن مثل هذه العملة لها خصائص النقود: مقياس واضح المعالم للتسوية ، يمكن قياسه بسهولة ، ولكن من الصعب تزويره ، إلى أجزاء أصغر وقابلية للتبادل (أي وحدة تعادل أي وحدة أخرى). ومع ذلك ، كانت هناك عيوب - كان من الصعب تحويل وتخزين أموال الطاقة.

والأهم من ذلك كله أنني أريد ما يصعب الحصول عليه - مارك توين

سريع إلى الأمام حتى 31 أكتوبر 2008 - نشر ساتوشي ورقة على بيتكوين. تم اختراع طريقة PoW في الأصل لمكافحة البريد العشوائي. ثم ساتوشي تكييف هذه التكنولوجيا للاستخدام في النقود الإلكترونية. يستخدم التعدين آلات خاصة (ASICs) لتحويل الكهرباء إلى عملات بيتكوين (كمكافأة لكتلة ملغومة). تقوم الآلات باستمرار بإجراء عمليات التجزئة (الافتراضات / الأصوات) حتى تجد حلاً لمشكلة التشفير. يتم دفع مكافأة في عملات البيتكوين عن الحل الموجود. يثبت الحل أن العامل المنفق قد أنفق الطاقة في شكل جهاز ASIC والكهرباء. تعتمد Bitcoin على المبدأ الرأسمالي المتمثل في "المخاطرة بالمال ، يمكنك الحصول على تصويت" ، باستخدام آلات الطاقة وآسيك لحساب التجزئة (الأصوات) - هوغو نجوين.

عندما صمم Satoshi طريقة PoW ، قام بتغيير نظام التصويت بشكل أساسي من الأصوات السياسية إلى (التجزئة) غير السياسية باستخدام تحويل الطاقة. يعمل PoW كتحقق من استهلاك الطاقة. لماذا هذا مهم؟ بالنسبة للعالم المادي ، هذه هي الطريقة الأسهل والأكثر عدلًا لاختبار أي شيء في العالم الرقمي. PoW هو عن الفيزياء ، وليس البرامج. يتم إنشاء عملات البيتكوين من الطاقة ، المنتج الرئيسي للكون. تحول PoW الكهرباء إلى ذهب رقمي.

لا يمكن تغيير سجل معاملات Bitcoin إلا إذا كان إنشاءه مكلفًا. ليست هناك حاجة إلى استخدام قدر كبير من الموارد لـ PoW ، كما هو مقصود. حتى وقت قريب ، كانت حماية شيء ما تعني بناء جدار مادي سميك حول ما كان يعتبر قيمة. العالم الجديد من العملات المشفرة غريب وغير عادي - لا توجد جدران مادية تحمي أموالنا ، ولا توجد أبواب تمنع مدخل المتجر. إن التاريخ العام لمعاملات البيتكوين محمي بواسطة القدرة الكلية للحوسبة: مجموع الطاقة المستهلكة في "بناء الجدار". بسبب التكلفة ، يلزم توفير كمية مماثلة من الطاقة لكسرها (التكلفة العالية غير المبررة).

استهلاك الطاقة

Cryptopocalypse قادم - برنامج Bitcoin's PoW أمر فظيع للغاية لدرجة أنه سيدمر العالم بحلول عام 2020! ربما لاحظت أن معظم مقالات "يوم القيامة" تستخدم نتائج التحقيق الذي أجراه أليكس دي رايس ، "أخصائي مالي و blockchain" يعمل في شركة PwC لتدقيق الحسابات في هولندا. كما يدير مدونة Digiconomist. وقد تم انتقاد النتائج التي توصل إليها عن حق بسبب عدم الدقة في حساب استهلاك الطاقة. يعد "استهلاك الطاقة لكل معاملة" المتري الذي يستخدمه مضللاً عن عمد لعدة أسباب:

• يتم إنفاق الطاقة على الكتل التي قد تحتوي على عدد مختلف من المعاملات. المزيد من المعاملات لا يعني المزيد من الطاقة
• تتزايد القيمة الاقتصادية لمعاملة البيتكوين باستمرار (باستخدام معالجة الدُفعات ، و Segwit ، و Lightning ، وما إلى ذلك). كما يلعب البيتكوين بشكل متزايد دور شبكة من المستوطنات ، المزيد من قيمة الطاقة لكل وحدة من الطاقة
• متوسط ​​تكلفة المعاملة ليس مقياسًا مناسبًا عند تقييم فعالية Bitcoin PoW. يجب أن يفكر المقياس في الاحتفاظ بسجل المعاملة. يتم إنفاق الطاقة على الاحتفاظ بمخزون من عملات البيتكوين ، حيث يتناقص المبلغ النسبي مع التضخم. يلخص Bitcoin الطاقة المستهلكة في استخراج جميع الكتل منذ إطلاق الشبكة. قرر الباحث LaurentMT تجريبيا أن Bitcoin PoW يصبح في الواقع أكثر فعالية مع مرور الوقت. يتم تعويض القيمة المتزايدة بزيادة القيمة الأكثر قيمة للقطع النقدية المخزنة في النظام.

الآن بعد أن علمنا أن مقياس الكفاءة الصحيح يتم تحديده من خلال العائد على تكاليف الطاقة ، دعنا ننظر إلى التغير في سعر الطاقة المنفقة على PoW.

تم تقليل الزيادة في كفاءة أجهزة ASIC. لأن انخفاض الأرباح ، يمكننا أن نتوقع زيادة المنافسة بين الشركات المصنعة للآلات أسيك.


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


https://research.bloomberg.com/pub/res/d3bgbon7nESTWTzC1U9PNCxDVfQ

سوف تتكون التكاليف الإجمالية للتعدين بشكل أساسي من تكلفة الطاقة (تكاليف التشغيل) ، وليس تكلفة آلات ASIC (التكاليف الرأسمالية). الموقع الفعلي لمراكز التعدين ليس مهمًا لشبكة البيتكوين ، لذلك يميل عمال المناجم إلى الأماكن التي بها فائض من الكهرباء ، وبالتالي تكلفتها المنخفضة. على المدى الطويل ، قد يؤثر هذا على كفاءة سوق الكهرباء. سوف عمال المناجم بيتكوين بمثابة التحكيم في الكهرباء بين المراكز العالمية. لاستخراج عملات البيتكوين ، سيتم استخدام الكهرباء الزائدة. يمكن أن يساعد أيضًا في حل مشكلة مصادر الطاقة المتجددة ذات السعة الزائدة التي لا يتم استهلاكها بأي شكل من الأشكال ، على سبيل المثال ، محطات توليد الطاقة الكهرومائية أو حرق غاز المنتجات الثانوية أثناء إنتاج النفط. في المستقبل ، قد يستخدم تعدين البيتكوين أيضًا الطاقة المتجددة ذات الطاقة المتغيرة. يمكن لمنتجي الكهرباء توصيل آلات التعدين وتوفير الطاقة الزائدة في عملات البيتكوين.

تم استخدام الألومنيوم على نطاق واسع كوسيلة لتصدير الكهرباء من البلدان التي توجد بها العديد من مصادر الطاقة المتجددة ، ولكن لا توجد وسيلة لبيعها (على سبيل المثال ، أيسلندا). لإذابة البوكسيت (كما أنها خام الألومنيوم) إلى الألومنيوم ، هناك حاجة إلى قدر كبير من الطاقة ، وهذه عملية في اتجاه واحد (وكذلك التجزئة). تم تقديم نفس الحجج حول الاستخدام غير الرشيد للطاقة للألمنيوم قبل 40 عامًا - في عام 1979 (بما في ذلك خطر المركزية). تبحث شركات صهر الألومنيوم باستمرار عن مصادر طاقة رخيصة على هذا الكوكب. مع تطور إنتاج الألومنيوم على مدى عقود ، انخفض استهلاك الطاقة المحدد (كيلوواط لكل كيلوغرام من الألومنيوم المنتج).


https://www1.eere.energy.gov/manufacturing/resources/aluminum/pdfs/al_theoretical.pdf

تقوم شبكة الطاقة العالمية بإصدار أصول غير مستخدمة وإنشاء أصول جديدة. تخيل خريطة طبوغرافية ثلاثية الأبعاد للعالم ، حيث تمثل مصادر الطاقة الرخيصة الأراضي المنخفضة ، وأكثر تكلفة - بواسطة التلال. أتصور أن تعدين عملات البيتكوين مثل كوب من الماء سكب على هذا السطح ، وملء أي تجاويف وتسوية السطح - Nick Carter

عمال المناجم بيتكوين والمشترين موثوق بها من الكهرباء. أنها تحفز بناء محطات توليد الطاقة الجديدة لاستخدام مصادر الطاقة الإضافية التي لن يتم استخدامها.

متى ستتوقف الزيادة في كمية الطاقة المستخدمة لـ PoW؟ بالضبط عند تشغيل ما يكفي من منتجي الطاقة على معدات PoW ، والربح من تشغيل هذا الجهاز يساوي الربح من بيع الكهرباء للمستهلكين. وبالتالي ، سيتم تخفيض "الربح الإضافي" من تشغيل معدات التعدين إلى الصفر. أسمي هذا التوازن نقطة Nakamoto. أفترض أنه سيتم إنفاق ما بين 1 و 10٪ من الطاقة العالمية على الطاقة عند الوصول إلى التوازن. - دروف بانسال

هناك فكرة أن تعدين عملات البيتكوين لا يؤدي عملاً مفيدًا ، على عكس البحث عن الأعداد الأولية ، على سبيل المثال. قد تبدو فكرة استخدام PoW للقيام ببعض المهام الأخرى جيدة ، لكنها في الواقع تؤثر سلبًا على أمان الشبكة. يمكن أن تؤدي مشاركة المكافأة إلى وضع يكون فيه العمل الثانوي أكثر ربحية من العمل الرئيسي. حتى إذا كان العمل في الخلفية غير ضار (سخان ، على سبيل المثال) ، بدلاً من الدخل 100 دولار للتجزئة X ، فإنه يتحول إلى 100 دولار + 5 دولارات (كحرارة) للتجزئة X. إن السخان ذو وظيفة التعدين هو مجرد مثال على زيادة كفاءة المعدات ، مما يؤدي إلى زيادة التعقيد ، ونتيجة لذلك ، استهلاك الطاقة في تعدين الكتلة. لن تكون هذه المشكلة في البيتكوين أبدًا ، لأن PoW يستخدم فقط لحماية الشبكة.

ملاحظة: تعتبر Bitcoin نفسها مفيدة للغاية للمجتمع (وإلا فإن التعدين سيكون غير مواتٍ) ، لذلك فمن غير المنطقي أن تطلب من عمال المناجم القيام بعمل جانبي ، دون حافز كبير.

مقارنة التكلفة

تستخدم الطاقة في كل مكان (أول قانون للديناميكا الحرارية). إن الرأي القائل بأن استخدام الطاقة في بعض الأعمال أكثر إهدارًا من أي عمل آخر هو أمر شخصي تمامًا ، لأنه يدفع جميع المستخدمين سعر السوق للكهرباء.

إذا وجد الناس أنها مربحة ، ستضيع الكهرباء. أولئك الذين ينفقون الكهرباء سوف يكافأون على عملات البيتكوين. - سيف الدين عموس

في الديناميكا الحرارية ، الكون هو نظام مغلق. إن استخدام الكهرباء الزائدة في تعدين عملات البيتكوين هو أمر أقل من ذلك المستخدم في أنظمة fiat الحالية ، والتي لا تعتمد فقط على النظام المصرفي الذي يستهلك الكهرباء ، ولكن أيضًا على وجود القوات المسلحة والنظام السياسي. استخدام هذه الكهرباء لحماية العمود الفقري للنظام المالي مفيد. الجدول أدناه يقارن مع النظم المالية والعسكرية والسياسية القائمة.

نوع الحضارة

في عملية العثور على مصادر طاقة رخيصة ، سنكون قادرين على استخدام المزيد من الفرص العالمية. بفضل تطوير مصادر الطاقة هذه ، فإن عملات البيتكوين لا تقربنا فقط من الاقتصاد من النوع الأول وفقًا لكاردشيف ، بل أيضًا من الحضارة من النوع الأول وفقًا لكاردشيف (بينما نحن في مستوى 0.72 تقريبًا على مقياس كارداشيف). قد يستغرق الأمر وقتًا أقل بكثير للوصول إلى T1 ، وذلك بفضل الحافز في شكل تعدين البيتكوين. عدة عقود بدلا من 200 طن. بمجرد تحقيق النوع الأول ، ستكون هناك حاجة أقل للحد من استهلاك الطاقة ، وسيؤدي ذلك إلى تحسين الظروف المعيشية للجميع.


إن الحافز لإيجاد كهرباء رخيصة سيعجل في إنشاء مفاعلات الاندماج. تخبرك الطبيعة عن كيفية توفير الطاقة النووية الحرارية للكون بأكمله (النجوم). الإنسانية في طريقها لإنشاء مثل هذه الآلية من خلال بناء مفاعلات نووية حرارية. تشير التقديرات إلى أن هناك حاجة إلى حوالي 80 مليار دولار للبحث والتطوير على مدى عدة عقود لتعلم كيفية استخدام الطاقة النووية الحرارية. يزود وقود المفاعلات النووية الحرارية (الدوتريوم بشكل أساسي) على الأرض في المحيطات. يكفي تزويد البشرية بالطاقة منذ ملايين السنين. تتمتع الطاقة النووية الحرارية بمعظم فوائد الطاقة المتجددة ، مثل إنتاج الطاقة على المدى الطويل ، وعدم وجود انبعاثات غازات الدفيئة أو تلوث الهواء. كثافة الطاقة النووية الحرارية مرتفعة للغاية ، والإنتاج مستمر. جانب آخر للطاقة النووية الحرارية هو أن تكلفتها لا تزداد بما يتناسب مع الكميات ، على سبيل المثال ، تزداد تكلفة طاقة الماء والرياح مع استخدام المواقع المثلى لمحطات الطاقة. لن تزيد تكلفة الطاقة النووية الحرارية كثيرًا ، حتى لو تم بناء العديد من المحطات ، لأن هناك الكثير من المواد الخام (مياه البحر) في أماكن مختلفة على الكوكب.

الماء ، الماء في كل مكان. ولكن ليس قطرة للشرب. - صموئيل تايلور كولريدج

الطاقة النووية الحرارية وغيرها من مصادر الطاقة الرخيصة ستحل العديد من المشاكل ، على سبيل المثال ، توفر مياه الشرب العذبة. نحن محاطون بمياه البحر ، لكن محطات تحلية المياه تستهلك كميات كبيرة من الطاقة. تكلفة تحلية مياه البحر أعلى حاليًا من تكلفة مياه الآبار ومعالجة المياه وتخزينها.

إن الرغبة الإنسانية في استكشاف أعلى قمم الجبال وأعمق البحار والمحيطات وقلب الذرة وجوهر الزمان والمكان ، يجب ألا تقتصر على الطاقة. سوف نصل للنجوم.

هل يبلغ الحجم السنوي 1.34 تريليون دولار؟ التسويات المتبادلة غير القائمة على الثقة ، بالإضافة إلى الطاقة الرخيصة للجميع ، أنفق 4.5 مليار دولار على التعدين في الوقت الراهن؟ أعتقد أن الإجابة بالتأكيد نعم.