Halo, Habr! Saya mempersembahkan untuk Anda terjemahan artikel
“PoW is Efficient” oleh Dan Held.
Entri
Kebanyakan orang berpikir bahwa energi yang dihabiskan untuk Bukti Kerja (PoW) terbuang sia-sia. Dalam artikel ini saya akan menjelaskan mengapa semuanya didasarkan pada energi, termasuk uang. Dan juga mengapa penilaian konsumsi energi bersifat subyektif, dan bagaimana membandingkan biaya energi yang dihabiskan untuk PoW dengan sistem lain. Artikel ini berisi pemikiran banyak orang dari bidang cryptocurrency, saya baru saja mengumpulkan semuanya.
Pekerjaan terdiri dari energi
Gagasan bahwa energi diperlukan untuk melakukan pekerjaan itu datang dari ahli matematika Prancis Gaspard-Gustav de Coriolis. Pada masa itu, pekerjaan sepenuhnya dilakukan oleh orang-orang. Bahan bakar untuk bekerja adalah makanan.
Sekitar satu juta tahun yang lalu, seorang pria membuat api. Akibatnya, jumlah energi yang tersedia untuk seseorang meningkat, sekarang seseorang dapat melakukan pemanasan dengan bantuan api, dan bukan hanya berkat makanan yang dimakan. Dengan demikian, energi tambahan ini telah meningkatkan kehidupan umat manusia.
Beberapa ribu tahun yang lalu, konsumsi energi manusia semakin meningkat karena domestikasi hewan. Hewan melakukan pekerjaan untuk manusia. Hewan juga membutuhkan banyak makanan, dan ini juga berkontribusi pada pengembangan lebih lanjut.
Selama beberapa ratus tahun terakhir, manusia telah membuat mobil. Mesin bekerja, menggunakan energi air dan angin terlebih dahulu, kemudian menggunakan sumber energi yang lebih murah, seperti batu bara dan gas. Saat ini, energi nuklir dan termonuklir digunakan. Baik mesin dan alam melakukan pekerjaan melalui penggunaan energi. Ekonomi tidak didasarkan pada uang, tetapi pada pekerjaan dan energi.
Segala sesuatu dalam hidup kita terkait erat dengan biaya energi. Pemurnian air membutuhkan energi. Pengangkutan barang membutuhkan energi. Produksi barang membutuhkan energi. Memasak membutuhkan energi. Lemari es dan freezer membutuhkan energi. Di pasar bebas, harga produk apa pun sangat tergantung pada jumlah energi yang dihabiskan untuk produksinya. Karena pasar merangsang harga minimum untuk barang, jumlah energi yang digunakan untuk menghasilkan energi juga diminimalkan.
PDB Dunia (menurut Departemen Pertanian AS) dibandingkan dengan konsumsi energi dunia (menurut laporan BP untuk 2014):
Pada awal abad ke-20, para pemimpin industri Henry Ford dan Thomas Addison mempertimbangkan untuk mengganti emas atau dolar dengan "dolar energi," atau "unit energi" (mata uang energi). Idenya populer, karena mata uang seperti itu memiliki karakteristik uang: ukuran penyelesaian yang terdefinisi dengan jelas, mudah diukur, tetapi sulit dipalsukan, dapat dibagi menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dan dapat dipertukarkan (setiap unit setara dengan unit lainnya). Namun, ada kekurangannya - sulit untuk mentransfer dan menyimpan uang energi.
Yang terpenting, saya menginginkan yang sulit didapat - Mark Twain
Maju cepat hingga 31 Oktober 2008 - Satoshi menerbitkan makalah tentang Bitcoin. Metode PoW awalnya diciptakan untuk memerangi spam. Kemudian Satoshi mengadaptasi teknologi ini untuk digunakan dalam uang elektronik. Penambangan menggunakan mesin khusus (ASIC) untuk mengubah listrik menjadi bitcoin (sebagai hadiah untuk blok yang ditambang). Mesin terus melakukan operasi hashing (asumsi / suara) sampai mereka menemukan solusi untuk masalah kriptografi. Hadiah dalam bitcoin dibayarkan untuk solusi yang ditemukan. Solusi yang ditemukan membuktikan bahwa penambang menghabiskan energi dalam bentuk mesin ASIC dan listrik. Bitcoin didasarkan pada prinsip kapitalis "mempertaruhkan uang, Anda mendapatkan suara", menggunakan energi dan mesin ASIC untuk menghitung hash (suara) - Hugo Nguyen.
Ketika Satoshi merancang metode PoW, ia secara mendasar mengubah sistem pemungutan suara dari suara politik menjadi apolitis (hashes) menggunakan konversi energi. PoW berfungsi sebagai pengecekan bahwa energi telah dihabiskan. Mengapa ini penting? Untuk dunia fisik, ini adalah cara termudah dan paling adil untuk menguji apa pun di dunia digital. PoW adalah tentang fisika, bukan program. Bitcoin diciptakan dari energi, produk utama alam semesta. PoW mengubah listrik menjadi emas digital.
Riwayat transaksi Bitcoin tidak dapat diubah hanya jika biaya pembuatannya mahal. Kebutuhan untuk menggunakan sejumlah besar sumber daya untuk PoW bukanlah kesalahan, seperti yang dimaksudkan. Sampai baru-baru ini, melindungi sesuatu berarti membangun dinding fisik tebal di sekitar apa yang dianggap berharga. Dunia baru cryptocurrency aneh dan tidak biasa - tidak ada dinding fisik yang melindungi uang kita, tidak ada pintu yang menghalangi pintu masuk ke toko. Sejarah publik transaksi bitcoin dilindungi oleh kekuatan komputasi agregat: jumlah dari semua energi yang dihabiskan untuk “membangun dinding”. Karena biaya, jumlah energi yang sebanding diperlukan untuk memutusnya (biaya tinggi yang tidak dapat dibenarkan).
Konsumsi energi
Cryptopocalypse akan datang - Bitcoin's PoW begitu mengerikan sehingga akan menghancurkan dunia pada tahun 2020! Anda mungkin telah memperhatikan bahwa sebagian besar artikel "kiamat" menggunakan hasil investigasi oleh Alex de Rice, "ahli keuangan dan blockchain" yang bekerja untuk perusahaan audit PwC di Belanda. Dia juga menjalankan blog Digiconomist. Temuannya dikritik karena kurangnya akurasi dalam menghitung konsumsi energi. Metrik "konsumsi energi per transaksi" yang digunakan olehnya sengaja menyesatkan karena beberapa alasan:
- Energi dihabiskan untuk blok yang mungkin mengandung jumlah transaksi yang berbeda. Lebih banyak transaksi tidak berarti lebih banyak energi
- Nilai ekonomi dari transaksi bitcoin terus meningkat (menggunakan pemrosesan batch, Segwit, Lightning, dll.). Karena bitcoin semakin memainkan peran sebagai jaring penyelesaian, semakin banyak nilai energi per unit energi
- Biaya transaksi rata-rata bukanlah metrik yang memadai ketika mengevaluasi efektivitas Bitcoin PoW. Metrik harus mempertimbangkan menyimpan riwayat transaksi. Energi dihabiskan untuk mempertahankan stok bitcoin, jumlah relatif yang berkurang seiring dengan inflasi. Bitcoin merangkum energi yang dihabiskan untuk mengekstraksi semua blok sejak peluncuran jaringan. Peneliti LaurentMT secara empiris menentukan bahwa Bitcoin PoW sebenarnya menjadi lebih efektif seiring berjalannya waktu. Nilai peningkatan diimbangi dengan peningkatan nilai koin yang disimpan dalam sistem.
Sekarang kita tahu bahwa metrik efisiensi yang tepat ditentukan oleh pengembalian biaya energi, mari kita lihat perubahan harga energi yang dihabiskan untuk PoW.
Peningkatan efisiensi mesin ASIC berkurang. Karena laba berkurang, kita bisa mengharapkan peningkatan persaingan di antara produsen mesin ASIC.
https://cseweb.ucsd.edu/~mbtaylor/papers/Taylor_Bitcoin_IEEE_Computer_2017.pdf
https://research.bloomberg.com/pub/res/d3bgbon7nESTWTzC1U9PNCxDVfQTotal biaya penambangan terutama akan terdiri dari biaya energi (biaya operasi), dan bukan biaya mesin ASIC (biaya modal). Lokasi fisik pusat penambangan tidak penting untuk jaringan bitcoin, sehingga penambang cenderung ke tempat-tempat dengan kelebihan listrik, dan karenanya, biayanya lebih rendah. Dalam jangka panjang, ini dapat mempengaruhi efisiensi pasar listrik. Penambang Bitcoin akan bertindak sebagai arbitrase listrik antara pusat-pusat global. Untuk menambang bitcoin, kelebihan listrik akan digunakan. Ini juga dapat membantu memecahkan masalah sumber energi terbarukan dengan kapasitas berlebih yang tidak dikonsumsi dengan cara apa pun, misalnya, pembangkit listrik tenaga air atau pembakaran gas hasil samping selama produksi minyak. Di masa depan, penambangan bitcoin juga dapat menggunakan energi terbarukan dengan kekuatan variabel. Produsen listrik dapat menghubungkan mesin pertambangan, dan menghemat daya berlebih dalam bitcoin.
Aluminium banyak digunakan sebagai alat untuk mengekspor listrik dari negara-negara di mana ada banyak sumber energi terbarukan, tetapi tidak ada cara untuk menjualnya (misalnya, Islandia). Untuk mencairkan bauksit (mereka juga bijih aluminium) menjadi aluminium, sejumlah besar energi diperlukan, dan ini adalah proses satu arah (dan juga hashing). Argumen yang sama tentang penggunaan energi yang tidak rasional dibuat untuk aluminium 40 tahun yang lalu - pada tahun 1979 (termasuk bahaya sentralisasi). Perusahaan peleburan aluminium terus mencari sumber energi murah di planet ini. Seiring perkembangan produksi aluminium selama beberapa dekade, konsumsi energi spesifik (kW per kilogram aluminium yang diproduksi) menurun.
https://www1.eere.energy.gov/manufacturing/resources/aluminum/pdfs/al_theoretical.pdfJaringan energi global melepaskan aset yang tidak digunakan dan menciptakan yang baru. Bayangkan sebuah peta topografi tiga dimensi dunia, di mana sumber energi murah diwakili oleh dataran rendah, dan lebih mahal - oleh bukit. Saya membayangkan menambang bitcoin seperti segelas air yang dituangkan di permukaan ini, mengisi semua rongga dan meratakan permukaan - Nick Carter
Penambang Bitcoin adalah pembeli listrik yang andal. Mereka merangsang pembangunan pembangkit listrik baru untuk menggunakan sumber energi tambahan yang seharusnya tidak digunakan.
Kapan peningkatan jumlah energi yang digunakan untuk PoW berhenti? Tepat ketika cukup banyak produsen listrik menghidupkan peralatan PoW, dan laba dari pengoperasian peralatan ini sama dengan keuntungan dari penjualan listrik kepada konsumen. Dengan demikian, "laba tambahan" dari pengoperasian peralatan pertambangan akan dikurangi menjadi nol. Saya menyebut keseimbangan ini titik Nakamoto. Saya berasumsi bahwa antara 1 dan 10% energi global akan dihabiskan untuk PoW ketika keseimbangan tercapai. - Druv Bansal
Ada gagasan bahwa menambang bitcoin tidak melakukan pekerjaan yang bermanfaat, tidak seperti pencarian
bilangan prima , misalnya. Gagasan menggunakan PoW untuk melakukan beberapa tugas lain mungkin tampak bagus, tetapi pada kenyataannya itu mempengaruhi keamanan jaringan. Membagikan hadiah dapat mengarah pada situasi di mana lebih menguntungkan untuk melakukan pekerjaan sekunder daripada yang utama. Bahkan jika pekerjaan sekunder tidak berbahaya (pemanas, misalnya), bukannya penghasilan $ 100 untuk hash X, ternyata menjadi $ 100 + $ 5 (sebagai panas) untuk hash X. Pemanas dengan fungsi penambangan hanyalah contoh dari peningkatan efisiensi peralatan, yang mengarah pada peningkatan kompleksitas dan, akibatnya, konsumsi energi untuk penambangan blok. Masalah seperti itu tidak akan pernah ada dalam bitcoin, karena PoW hanya digunakan untuk melindungi jaringan.
Catatan: Bitcoin sendiri sangat berguna bagi masyarakat (jika tidak, penambangan akan merugikan), jadi tidak rasional untuk meminta penambang untuk melakukan kerja sampingan, tanpa banyak insentif.Perbandingan biaya
Energi digunakan di mana-mana (hukum termodinamika pertama). Pendapat bahwa penggunaan energi untuk beberapa pekerjaan lebih boros daripada yang lain sepenuhnya subjektif, karena semua pengguna membayar harga pasar untuk listrik.
Jika orang menemukannya menguntungkan, listrik akan sia-sia. Mereka yang menghabiskan listrik akan dihargai dengan bitcoin. - Saifedin Ammos
Dalam termodinamika, alam semesta adalah sistem tertutup. Penggunaan kelebihan listrik untuk menambang bitcoin adalah urutan besarnya kurang dari yang digunakan untuk sistem fiat yang ada, yang didasarkan tidak hanya pada sistem perbankan yang mengkonsumsi listrik, tetapi juga pada keberadaan angkatan bersenjata dan sistem politik. Menggunakan listrik ini untuk melindungi tulang punggung sistem keuangan bermanfaat. Tabel di bawah ini membandingkan dengan sistem keuangan, militer dan politik yang ada.
Peradaban tipe I
Dalam proses menemukan sumber energi murah, kita akan dapat menggunakan peluang global yang lebih banyak lagi. Berkat pengembangan sumber energi ini, bitcoin tidak hanya membawa kita lebih dekat ke ekonomi tipe I menurut Kardashev, tetapi juga ke peradaban tipe I menurut Kardashev (sementara kita berada pada level 0,72 pada skala Kardashev). Mungkin perlu waktu yang jauh lebih sedikit untuk mencapai T1, berkat insentif dalam bentuk penambangan bitcoin. Beberapa dekade bukannya 200 ton. Setelah Tipe I tercapai, akan ada lebih sedikit kebutuhan untuk membatasi konsumsi energi, dan ini akan meningkatkan kondisi kehidupan untuk semua.
Insentif untuk mencari listrik murah akan mempercepat pembuatan reaktor fusi. Alam memberi tahu Anda caranya, menyediakan energi termonuklir untuk seluruh alam semesta (bintang). Umat ​​manusia sedang dalam proses menciptakan mekanisme seperti itu melalui pembangunan reaktor termonuklir. Diperkirakan sekitar $ 80 miliar akan dibutuhkan untuk penelitian dan pengembangan selama beberapa dekade untuk belajar bagaimana menggunakan energi termonuklir. Bahan bakar untuk reaktor termonuklir (terutama deuterium) berlimpah di bumi di lautan. Cukup untuk memberi manusia energi selama jutaan tahun. Energi termonuklir memiliki sebagian besar manfaat energi terbarukan, seperti produksi energi jangka panjang, tidak ada emisi gas rumah kaca atau polusi udara. Kepadatan energi termonuklir sangat tinggi, dan produksinya berkelanjutan. Aspek lain dari energi termonuklir adalah bahwa biayanya tidak meningkat secara proporsional dengan volume, misalnya, biaya energi air dan angin meningkat karena lokasi optimal untuk pembangkit listrik sudah digunakan. Biaya energi termonuklir tidak akan meningkat banyak, bahkan jika banyak stasiun dibangun, karena ada banyak bahan baku (air laut) di berbagai tempat di planet ini.
Air, air di mana-mana. Tapi tidak setetes untuk minum. - Samuel Taylor Coleridge
Energi termonuklir dan sumber energi murah lainnya akan menyelesaikan banyak masalah, misalnya ketersediaan air minum segar. Kita dikelilingi oleh air laut, tetapi tanaman desalinasi mengkonsumsi banyak energi. Biaya desalinasi air laut saat ini lebih tinggi daripada biaya air sumur, pengolahan air dan penyimpanan.
Keinginan manusia untuk menjelajahi puncak gunung tertinggi, laut dan samudera terdalam, jantung atom dan esensi ruang-waktu, seharusnya tidak dibatasi oleh energi. Kami akan meraih bintang-bintang.
Apakah volume tahunan bernilai $ 1,34 triliun? penyelesaian bersama bukan berdasarkan kepercayaan, ditambah energi murah untuk semua orang, $ 4,5 miliar dihabiskan untuk penambangan saat ini? Saya pikir jawabannya pasti ya.