El Centro Bitcoin se mudó a Mongolia Interior , donde el carbón sucio alimenta sofisticados dispositivos semiconductores.
Cuando llego a mi destino en la prefectura de Ordos en Mongolia Interior, todavía son las 8 de la mañana, pero el aire ya es pesado y deprimente. Mi maestro nos lleva a través de la puerta, pasando el soñoliento guardia y entrando en el patio industrial, extendiéndose a través del campo seco y desierto, hasta donde alcanza la vista.
Frente a mí hay nueve almacenes con techos azules brillantes, cada uno de los cuales tiene el logotipo de Bitmain, una empresa china con sede en Beijing, probablemente la empresa más influyente en la industria bitcoin. Bitmain vende dispositivos para minar Bitcoin: computadoras especiales que ejecutan software de criptomonedas y que producen, o "minan", nuevos bitcoins para sus propietarios. También usan su propio equipo en fábricas, que poseen en su totalidad o en parte. Esta fábrica Bitmain posee el 20%.
Jihan Wu, director de Bitmain, afirma que el 70% de todos los dispositivos de minería de Bitcoin actualmente en uso son fabricados por su empresa. Según un estudio realizado por la Universidad de Cambridge el invierno pasado, es probable que la mayoría de estas máquinas estén conectadas a puntos de venta en algún lugar de China.
Bitmain compró esta fábrica minera en Mongolia Interior hace un par de años, y la convirtió en una de las fábricas de efectivo más poderosas de la red Bitcoin. Ella literalmente convierte la electricidad en dinero. Según mis cálculos, su hardware, alrededor de 21,000 computadoras, es responsable del 4% de la potencia de procesamiento total de la red Bitcoin.
Al igual que los pisapapeles de diez toneladas, estas máquinas ejercen presión sobre la base de datos de transacciones distribuidas, que es bitcoin, evitando que sus páginas vuelvan atrás. Aquí es donde se garantiza la seguridad de las existencias de bitcoins existentes. Aquí es donde nacen los nuevos.
El proceso de minería de bitcoins funciona como una lotería. Los mineros compiten en la producción de hashes: puntadas alfanuméricas de longitud fija, calculadas sobre la base de datos de longitud arbitraria. Producen hashes combinando tres datos: nuevos bloques de transacciones de Bitcoin; último bloque blockchain; número aleatorio Todo esto generalmente se denomina "encabezado de bloque" para el bloque actual. Cada vez que los mineros introducen un encabezado de bloque con un nuevo número aleatorio, obtienen un nuevo resultado. Para ganar la lotería, el minero necesita encontrar un hash que comience con un cierto número de ceros.
El número de ceros varía según la cantidad de potencia de procesamiento conectada al conjunto. En promedio, cada dos semanas, el software de minería corrige la cantidad de ceros iniciales (el nivel de complejidad) al estudiar la velocidad de agregar nuevos bloques de transacciones. El algoritmo intenta lograr un retraso de 10 minutos entre bloques. Cuando los mineros aumentan el poder de procesamiento de la red, aumentan temporalmente la velocidad de creación de bloques. La red rastrea los cambios y aumenta el nivel de complejidad. Cuando la computadora del minero encuentra un hash ganador, distribuye el encabezado del bloque a sus vecinos de la red, quienes lo revisan y lo distribuyen más.
Entonces suceden dos cosas. Se agrega una nueva transacción a la base distribuida, blockchain, y el minero ganador recibe nuevos bitcoins. También recibe un pequeño porcentaje, que los usuarios opcionalmente agregan a sus transacciones para acercarlos al comienzo de la cola. De hecho, este es el intercambio de electricidad por monedas, realizado a través de la mediación de grandes cantidades de computación. La probabilidad de ganar la lotería para un minero en particular está determinada por la velocidad con la que puede producir nuevos hashes en relación con la velocidad de todos los demás mineros. Parece una lotería de boletos, donde cuantos más boletos compre, más probabilidades hay de que se saque su nombre del sombrero.
Todo esto llevó a la carrera de los mineros por la acumulación de los chips más rápidos y de mayor eficiencia energética. Las solicitudes de equipos más rápidos generaron una nueva industria dedicada exclusivamente a las necesidades informáticas de los mineros de bitcoin. Hasta finales de 2013, las tarjetas gráficas regulares y FGPA eran lo suficientemente potentes como para competir. Pero este año, las empresas comenzaron a vender circuitos integrados de propósito especial (ASIC), orientados a trabajar con el algoritmo hash de Bitcoin. Hoy, ASIC es el estándar para las grandes fábricas, incluida la granja Ordos. Cuando Bitmain comenzó a producir ASIC en 2013, había muchos competidores en esta área: BitFury, un fabricante multinacional de ASIC; KnCMiner de Estocolmo; Laboratorios de mariposas en los Estados Unidos; Canaan Creative en Beijing; y cerca de otras 20 compañías chinas.
Bitmain tomó la delantera al ofrecer productos de la mejor calidad en grandes cantidades, que otros no podían manejar. La fábrica de Ordos utiliza casi todos los mejores equipos de Bitmain, el Antminer S9. De acuerdo con las especificaciones de la compañía, S9 puede moler 14 terahashes, o 14 billones de hashes por segundo, consumiendo 0.1 J por gigacheh, lo que equivale a una potencia total de 1,400 vatios (que es comparable a un microondas).
Aunque BitFury afirma estar produciendo chips casi similares a S9, la compañía los empaquetó en un producto completamente diferente. Se llama BlockBox, es un centro de datos de minería completo que se entrega a los clientes en un contenedor para el transporte de carga. Beijing Canaan Creative todavía vende dispositivos de minería a una amplia gama de personas, pero ofrece un solo producto, AvalonMiner 741, dos veces menos potente y no tan efectivo como el S9.
Antminer S9 consta de 189 chips ASIC fabricados por Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (la fábrica más grande del mundo) en una tecnología de proceso de 16 nm.
Cada chip ASIC tiene más de 100 núcleos que ejecutan independientemente algoritmos de hash SHA-256. El panel de control en la parte superior de la máquina coordina su trabajo, descarga el encabezado del bloque hash y distribuye la tarea entre todos los componentes informándole de las soluciones encontradas y los números aleatorios utilizados.
"Es como una colonia de hormigas donde el panel de control es el útero que controla a los trabajadores", dice Peter Holm, director de desarrollo de circuitos integrados en Bitmain, explicando el origen del nombre.
Todos los ASIC de minería realizan cálculos esencialmente similares, el algoritmo de hash SHA-256, aunque lo abordan de manera un poco diferente. Para completar el algoritmo estándar, se requieren 64 pasos, pero en el caso de bitcoin, funciona dos veces para cada encabezado de bloque, lo que significa que hay 128 pasos que utilizan activamente la suma de enteros. "Esto dicta todo el esquema", dice Timo Hanke, el criptógrafo jefe de String Labs, una incubadora de Palo Alto. “Si alguien quiere optimizarlo, necesita optimizar la adición. El trabajo principal está sucediendo en esta área ".
Mongolia Interior tiene algunos de los precios de electricidad más bajos (4 centavos de dólar por kWh gracias a los subsidios del gobierno), razón por la cual los mineros se establecen aquí. Pero el clima fuera de Bitmain es terrible, especialmente en verano.
A pesar de necesidades similares, existe una amplia variedad de esquemas que resuelven el problema del hash, dice Hanke, quien anteriormente trabajó como CTO del fabricante de equipos de minería ahora cerrado, CoinTerra. Por ejemplo, Bitmain utiliza la canalización, una estrategia que conforma una cadena de pasos de proceso en los que la salida de un paso es la entrada para otro. El competidor de Bitmain, BitFury, ha abandonado esta tecnología.
El principal problema en el desarrollo de chips para la minería es la eficiencia energética, ya que su beneficio es la diferencia entre el dinero gastado en electricidad y los bitcoins que ganó.
“La energía es más importante que la velocidad nominal. No diseñas chips para la velocidad máxima; los desarrollas para obtener la máxima eficiencia energética ”, dice Hanke.
Si haces todo bien, aún consideras la necesidad de enfriar las fichas. S9 debe funcionar a temperaturas inferiores a 38 ° C. El controlador en la parte superior de la máquina mide la temperatura ambiente y controla la velocidad del ventilador, el voltaje y la velocidad del reloj.
Pero estas medidas no son suficientes si está minando en Mongolia Interior.
Dentro del hangar en Ordos es oscuro, ruidoso y ventoso. Un joven llamado Zhang me lleva adentro, gritando un ruido ensordecedor. "Este es el lado genial", dice. A lo largo de la pared del hangar, todas las ventanas fueron reemplazadas por ventiladores del desierto: paneles de tiras de metal retorcidas y apretadas, regadas con agua desde una tubería desde arriba.
Zhang se dirige a la puerta entre dos estantes con equipo, y nosotros lo atravesamos. "Este es el lado caliente", dice. Nos paramos en una habitación vacía y bien iluminada que sirve para eliminar el calor. Los ventiladores que soplan de los equipos de minería en el otro lado de la pared de metal sobresalen de pequeños agujeros, soplando aire caliente en la habitación, de donde sale otra pared de ventiladores de metal gigantes.
El equipo necesita aire no más caliente que 38 ° C, y Mongolia no es un lugar ideal para una fábrica minera. En julio, cuando fui allí, la temperatura se mantuvo a 40 ° C durante varios días. Y en invierno puede bajar a –20 ° C, por lo que fue necesario agregar aislamiento térmico a los hangares. También causa polvo y polvo, razón por la cual todas las habitaciones están cercadas con filtros de tela.
Ventanas reemplazadas por abanicos del desierto. Los paneles metálicos se lavan con agua de una tubería. Cuando el aire ingresa a la habitación, el agua se evapora y la enfría.Para ahorrar en enfriamiento, algunos mineros eligen climas más fríos. BitFury tiene tres grandes fábricas mineras, una de las cuales se encuentra en Islandia, aprovechando el clima frío. "Muchos centros de datos en el mundo gastan 30-40% de su dinero cuando pagan electricidad para enfriamiento", explica Valery Vavilov, director de BitFury. "Para nuestro centro de datos islandés, esto no es un problema".
Otras dos fábricas de BitFury se encuentran en Tbilisi, Georgia, donde el clima es mucho más cálido. Según Vavilov, la compañía desarrolló una tecnología de enfriamiento sumergible de dos fases junto con una subsidiaria de Allied Control. El sistema sumerge el equipo en el fluido de transferencia de calor dieléctrico de Novec que enfría las computadoras durante la evaporación. Este sistema se está implementando en centros de datos georgianos.
Los ventiladores industriales expulsan el aire caliente. De este lado, la temperatura supera los 40 ° C.Y aunque el calor en Ordos es un problema, la electricidad aquí es muy barata: solo 4 centavos de dólar estadounidense por kWh [
aproximadamente 2,4 rublos - aprox. perev. ], gracias a los subsidios del gobierno. Esto es aproximadamente cinco veces menos que el costo promedio de energía en Gran Bretaña [el
costo promedio de electricidad para la población en Rusia es de 3.1 rublos. por kW ∙ h // aprox. perev. ] Los gastos restantes se gastan solo en las computadoras y los salarios de varias docenas de personas que los apoyan en condiciones de trabajo.
Uno de ellos es Zhang. Recientemente se graduó de la universidad en Mongolia Interior y comenzó a trabajar en la fábrica hace solo unos meses. Se hace llamar trabajador técnico y señala a una persona parada en un elevador neumático y sacando equipos de los estantes. "Estoy haciendo esto", me dice.
El panel de control S9 tiene una luz roja que se apaga cuando se producen problemas. Técnicos como Zhang están buscando equipos defectuosos en los bastidores. Al encontrarlo, lo sacan y lo envían a un edificio especial en el territorio de la fábrica, donde otros técnicos identifican el problema, lo arreglan y devuelven la computadora. A veces falla un chip. A veces se quema un ventilador. En casos más graves, la computadora se envía al laboratorio Bitmain en Shenzhen, en el sureste de China. Cada segundo cuando la computadora no funciona es una ganancia perdida.
Dado el costo de bitcoin en el momento de mi visita a Ordos, cada computadora de fábrica ganaba $ 10 por día. A esta velocidad, toda la fábrica, que contiene más de 20,000 computadoras Antminer, puede obtener una ganancia de $ 70 millones por año. Y esta es solo una de las fábricas de Bitmain.
Escudos térmicos. Los bastidores de las computadoras están ubicados en el lado frío del hangar, y los ventiladores envían aire caliente hacia el lado caliente.
Debido a la volatilidad de bitcoin, es imposible predecir el beneficio anual de una granja minera. Cuando volé de China a los Estados Unidos, el costo de bitcoin cayó un 25%, de $ 2,400 a $ 1,800. Como resultado, toda la fábrica que visité comenzó a dar $ 50,000 por día menos. Durante una semana, los precios volvieron y se están acercando a un récord.
Las fluctuaciones de precios familiares para la red Bitcoin desde el día en que apareció hace ocho años agobian a los mineros con riesgos e incertidumbre. Esta carga se comparte con los fabricantes de chips, especialmente aquellos como Bitmain, que invierten tiempo y dinero en el desarrollo desde cero. Según Nishant Sharma, gerente de marketing internacional de Bitmain, cuando Bitcoin cotizó récords esta primavera, las ventas de S9 se duplicaron. Pero la compañía no puede poner esta tendencia.
Por lo tanto, Bitmain tomó la diversificación. Además del negocio de bitcoins, la compañía comenzó a trabajar con inteligencia artificial y está desarrollando equipos de reconocimiento facial, que planea vender al gobierno chino.
Su competidor ASIC, BitFury, también está atento a las industrias no mineras. "En 2011, abrimos una empresa específicamente para la minería, pero desde entonces se ha expandido significativamente", dice Vavilov. Entre otras cosas, BitFury vende tecnología de enfriamiento sumergible a centros de datos de alto rendimiento que no están ocupados trabajando con bitcoins.
Algo está mal El software que rastrea el trabajo de miles de mineros informa a los empleados sobre sus fallas.Para el director de Bitmain, Jihan Wu, encontrar nuevas fuentes de ganancias es una forma de proteger el lugar que la compañía tiene en la red de bitcoin, que él describe con cariño. "Para mí, el éxito de bitcoin fue una aspiración personal", dice Wu. - Pero la compañía no puede basarse en un éxito de bitcoin. No podemos pagarlo ”.
La incertidumbre puede explicarse por el hecho de que los gigantes de la industria de los semiconductores aún no se han enfrentado. Pero si el valor de bitcoins sigue siendo alto, esto puede cambiar.
“A favor de Bitmain dice que pudieron repeler a sus competidores. Pero aún no ha visto cómo Nvidia o Intel ingresan a este sector, y sería interesante ver lo que habría sucedido en este caso ”, dice Garyk Hileman, un historiador de economía de la London School of Economics que, junto con la Universidad de Cambridge, compiló una revisión de los mineros.
En un edificio en el territorio de la fábrica hay un comedor, una oficina de trabajo, un taller de reparación y un albergue. Muchos de los empleados se graduaron recientemente de la universidad local.¿Y qué necesita un competidor para meterse en una pelea? Debería querer invertir una tonelada de dinero. En el desarrollo del chip, puede aumentar varios millones de dólares para producir el primer prototipo. "Para apretar el gatillo y pagar todo esto, se necesita un testamento", dice Hanke. Pero él confía en que esto sucederá. "La gente verá ganancias y vendrá".
Quizás esto ya esté funcionando. En septiembre de 2017, GMO Internet Group, una compañía japonesa con un retorno de $ 1.2 mil millones, anunció el desarrollo de su propio ASIC utilizando tecnología de 7 nm.
Tal evento será una buena noticia para muchos miembros de la comunidad que creen que la posición demasiado fuerte de Bitmain en el mercado de equipos mineros amenaza a bitcoin.
En la primavera, Bitmain causó inquietud cuando los desarrolladores encontraron la puerta trasera Antbleed en el firmware S9 Antminer. Se podría usar para rastrear la ubicación de los vehículos y apagarlo de forma remota. Si bien ningún comprador consideraría aceptable tal vulnerabilidad, esto se ha convertido en una noticia particularmente mala para Bitcoin.
El protocolo de Bitcoin fue diseñado para fomentar la distribución del poder de hashing entre los mineros, en lugar de su concentración. Los mineros tienen poder no solo sobre la adición de transacciones a la red de Bitcoin, sino también sobre la evolución del propio software de Bitcoin. Después de la aparición de las actualizaciones de protocolo, son los mineros quienes supervisan su implementación. Si los mineros se unen y deciden no implementar la actualización recibida de los principales desarrolladores, pueden retrasar las transacciones o incluso dividir la moneda en versiones de la competencia.
El uso de la puerta trasera puede dar al fabricante de ASIC la capacidad de conectar mineros que admitan la versión del protocolo con el que el fabricante no está de acuerdo. Por ejemplo, Bitmain podría presionar el botón para cerrar toda la fábrica en Ordos si no hubiera acordado ningún problema con los accionistas.
Wu afirma que Antbleed, que ya se ha solucionado, era solo un código rudimentario dejado por error cuando los programadores intentaron hacer un interruptor remoto para uso del propietario del equipo. Esta explicación era escéptica, pero dado que el firmware S9 es de código abierto, los usuarios están seguros de la versión corregida. Sin embargo, tal descubrimiento fue un claro recordatorio de la necesidad de diversificación en la industria de los fabricantes de equipos de minería.
"Los productores de hierro pueden controlar seriamente el bitcoin", dice Peter Todd, uno de los principales desarrolladores y consultores de Bitcoin en criptografía. "Una puerta trasera bien diseñada sería muy difícil de detectar, y podría actuar como un interruptor de alimentación hash, que mataría la red o la subordinaría a un jugador".
En julio, cuando Wu estaba en su oficina, creía que la competencia en esta área era suficiente, o al menos había suficiente amenaza de competencia para que Bitmain jugara limpio.“En cualquier área, todavía habrá uno o dos jugadores. Esta es la especificidad del negocio ASIC. Si no somos nosotros, podría ser AMD. Podría ser Nvidia. Podría ser Intel. Podría ser alguien más, dice Wu. "Y si hacemos algo mal, otro puede venir en nuestro lugar".