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比特币与电:那些不为人知的秘密(一)

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比特币与电:那些不为人知的秘密(一)
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比特币是世界上市值最大、运行时间最久的加密货币。

比特币使用工作量证明机制(POW Mechanism),这种机制以消耗算力(电力)保证系统安全性。

结合这两点,今天的比特币消耗了大量电力。这是值得我们深入研究的事实。

在半年前,比特币电力总消耗已经可以与欧洲中小型国家(如爱尔兰、捷克共和国)比肩;更为恐怖的是,有人认为在不久的未来,比特币耗电量完全有可能超过任何一个欧洲国家。

比特币对电力的巨大消耗,使这种加密货币已经脱离了一个技术解决方案(Technical Solution)范畴,而是衍生为一个全社会层面的问题。围绕这一问题,我见到了太多的误解、议论、谬误、甚至是更为激烈的观点对抗。我认为有必要就每一个值得讨论的重要话题(我会总结成一些Topic),与大家分享我的观点,无论您是加密货币领域的新人、或是有经验的行业从业人员,总会有所收获!

Topic 1:比特币是否浪费了太多电能?

这是一个非常非常基础的问题,但也是关于比特币最为复杂和微妙的问题。

如果您方才对比特币有所了解,也许是一知半解,相信这会是您的疑问所在。因此,我想把这个问题放到整个系列的首位,不仅仅是因为这是新人常会问到的经典问题,我认为这对理解比特币的实质也非常重要。即使您认为自己理解很多关于比特币的原理,这个问题也值得再度深入思考!

比特币的挖矿(技术上来说-Block Production)是基于一个表现出高度随机性的算法,SHA256哈希算法。当给定输入的时候,你完全没有办法预测输出会是什么样的;这意味着,输出值几乎是完全随机的。

在挖矿过程中,矿工争相枚举数量惊人的随机数种子(Nonce),以期待对应的哈希值输出能够满足一个非常严苛的要求–例如这个哈希值要小于0.000000000000001之类。一旦某个幸运的矿工恰好找到了这样一个Nonce,他就得到了当下区块的记账权,他将会是这个区块的生产者,并得到Coinbase中新发行的比特币奖励。

Coinbase奖励只是一个附带的结果,但是戏剧性地成为了整个经济系统的源动力。这是比特币POW机制最迷人的地方,这是中本聪真正天才的体现;POW背后所蕴藏的深刻哲学思想,值得任何人仔细、反复地体味。

这个机制对矿工提出了这样的要求:即他/她必须使用一个可用于计算哈希函数的计算单元(一个芯片,或者一个特别设计的电路)持续地枚举Nonce,昼夜不停,在渺茫的机会中争夺某一个Block的记账权。

比特币是否浪费了大量电能这个问题的争议中心在于,比特币背后的SHA256计算是否真的是毫无意义的。反对者认为SHA256计算不能产生价值,因而比特币纯粹是一种对能源的浪费。支持者认为虽然SHA256本身是一个随机数算法(Pseudo-Random),但是算力竞争提升了比特币的安全性和不可篡改性,因而认为算力(以及背后消耗的电力)需要被看作比特币固有的维护成本。

这些都是陈词滥调。我想给出一个我的版本。比特币的安全性、市场价值和电力消耗是一个正循环圈(a loop of positive feedback);任何一个因素单独而言,既不是原因、也不是结果。比特币的巨大历史算力沉淀、或者当下的实时算力,都仅仅是通过增强人们对比特币的信心,进而达到间接增加其市场价值的结果。

与直觉相反的是,市场价值绝不是算力积累的必然结果,我们不接受这样的绑架。大胆地说,比特币完全有可能在某一个未来时刻、在积累了如此巨大的哈希算力的基础上,仍然走向价格归零的结局。虽然发生的可能性很小(我认为在可预见的未来还看不到),但至少这个逻辑是行得通的,我们必须面对它、接受它。

所以我对能耗问题的解释是:比特币消耗的电力代表了维持比特币账本体系安全性的『日常支出』,它是一个被这个体系以合理、稳定、可持续的方式需要。而那些超出合理范围的维护成本,可能并不能像有些人认为的那样,能够等比例地增加安全性和网络价值。如果当下比特币账本已经被市场认为『不太可能被篡改』的话,那么我不认为在此基础上增加10倍的算力,会有什么特别的意义。

Topic 2:究竟是比特币市场价格决定了挖矿成本,还是挖矿成本决定了市场价格?

这看似是一个先有鸡还是先有蛋的问题,实则不然。

矿工的挖矿行为,正如前文所提及过的那样,是自发的。这是一个基于经济理性人的行为。这一点非常关键。

中本聪把固定金额的比特币藏在每一个区块的Coinbase交易中,由那些幸运的、获取记账权的矿工写入转账交易到他们自己的地址。

矿工的行为完全是利益驱动的,犹如程序设定好一样,前赴后继地加入这个游戏。当矿工过剩、算力过剩时,降低的收益自然会赶跑一部分成本不占优势的矿工。这也是为什么对POW而言,挖矿中心化是很难避免的。不过这又是另外一个问题,我们这里先不展开。

这种程式化的行为,给了我们一个清晰的传导路径。比特币的市场价值决定了出块者获得奖励的法币金额,引发矿工进行成本收益的核算(注意:矿机硬件成本和电费都是法币计算的,因此这种核算是客观存在、有据可循的)。一个简单的成本收益核算就可以决定矿工是否继续参与挖矿。当然,现实情况更加复杂,矿工可能需要把静态状况和动态状况结合起来考虑,又或者需要考虑沉没成本(固定资产的投入和折旧)和继续投入的成本(电费,本质是资产负债表中的费用)。

不过,我们不要把问题想复杂,你不用懂资产负债表也没关系,大道理都是很简单的。道理就是,比特币市场价值的变化会触发每一个矿工思考:我是否要继续挖矿?总体而言,更高的市场价格吸引矿工投入挖矿,包括更多的新矿机、对电费降低敏感度…反之亦然。在这种市场自发调节机制的作用下,矿工自然会调节它的成本到恰好有利可图的地步,所有的矿工总会达成某个平衡,这是微观经济的宏观体现,总是这样有效。

至此,我们的逻辑很完美地解释了,是比特币的市场价格决定了挖矿成本,而非反过来。这可能是有些反直觉的,但我的结论符合我的逻辑。你认为呢?

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