“肮脏的比特币”！？挖矿耗电量为什么比一个国家还高？

jason998

今年以来，数字货币势如破竹。尽管偶有动荡崩盘，但整体价格依旧保持在较高的水平。
在这背后，人们肉眼可见的是，比特币矿工疯狂扫货，显卡价高物稀，挖矿所消耗的电力也是水涨船高。
比特币为什么成了 " 电老虎 "？挖矿到底有多耗电？究竟发生了什么？
01" 教主 " 领衔，比特币能耗遭质疑
市场应该还没有忘记，一度接近 6 万美元的比特币上周三突然暴跌，起因是那个能在币圈呼风唤雨的男人——特斯拉 CEO、也是币圈 " 教主 " 马斯克说了几句话。
当时，马斯克突然在社交媒体宣布：" 特斯拉已经叫停用比特币购车。我们担心比特币挖矿和交易导致化石燃料、尤其是煤炭的耗用飞速增长，煤炭是所有化石燃料排放中影响最恶劣的。"
值得注意的是，此时距离特斯拉美国官网开始接受比特币付款还不到两个月。


此后一天，马斯克又在推特上再度质疑比特币能耗，表示 " 我仍然相信加密货币，但它不能使得化石燃料、尤其是煤炭的大量使用合理化 "。


一时之间，挖矿能耗成了市场的关注焦点。事实上，除了突然变身 " 叛徒 " 的马斯克，还有许多比特币质疑者都在长期批评其能耗问题。
两个月多前，美国财长耶伦就曾在《纽约时报》的一场线上活动中称，用比特币进行交易是一种 " 极其低效的方式 "，处理这些交易所消耗的能源惊人。
欧洲央行也已将加密资产 " 过高的碳足迹（即相关资产造成的温室气体总排放量）" 视为 " 令人担忧的理由 "。
与此同时，中国国内也有出于能耗考虑清退、限制挖矿项目的例子。
比如 5 月 18 日，据澎湃新闻引述内蒙古自治区发展和改革委员会网站披露的公告，为贯彻落实全面清理关停虚拟货币挖矿项目相关工作要求，特设立虚拟货币 " 挖矿 " 企业举报平台，针对四类企业受理信访举报：
1、虚拟货币 " 挖矿 " 企业；
2、伪装成数据中心享受税收、土地、电价等方面优惠政策的虚拟货币 " 挖矿 " 企业；
3、为从事虚拟货币 " 挖矿 " 企业提供场地租赁等服务的企业；
4、通过非法手段获取电力供应，从事虚拟货币 " 挖矿 " 业务的企业。
02挖矿究竟有多耗电？
比特币挖矿能耗遭谴责，其耗电量究竟有多高？
根据都柏林圣三一大学教授 Brian Lucey 的说法，单是比特币本身所消耗的电量，就相当于一个中等规模的欧洲国家。
他甚至语出惊人地表示：
用电规模太惊人了。这是一个肮脏的行业。这是一种肮脏的货币。
更具体来看，剑桥大学比特币耗电量指数的最新数据显示，比特币挖矿每年耗电量预计为 133.68 太瓦时（1 太瓦时为 10 亿度电）。这一数字已经超过瑞典的耗电量，位居全球各国耗电量的第 27 位。


不过，英国《金融时报》进一步指出，因剑桥大学的预测是在比特币矿工使用效率最低的计算机来挖矿的基础上进行计算，因此，挖矿的实际耗电量很可能比上述预计要更高。
若按上限计算，比特币挖矿每年的耗电量或能达到 500 太瓦时，比年均耗电约 300 太瓦时的英国、近 450 太瓦时的法国都要高得多。
针对比特币的耗电量，中国信息通信研究院还曾在币界网上举过更为直观易懂的例子：
就拿市面上功耗较小的蚂蚁 s9 的矿机来说，其算力是 13.5t，功耗是 1400w；
矿机在二十四小时运行的情况下：1.4 千瓦 *24=33.6 度。
市面上功耗较大的机器神马 m3：算力是 11.5t，功耗是 2150w；
二十四小时运行情况下单台耗电量：2.15 千瓦 *24=51.6 度。
这些数字是什么概念？这大概相当于比较节能的空调的用电量。但是，比特币矿机需要二十四小时不间断运行，那么一年算下来，单台机器耗电量确实非常大。
而且，相比于其他加密货币而言，比特币的能耗也特别大。
交银国际董事总经理洪灏在微博中指出，对比以太币和比特币的能耗来看，走 PoW（Proof of Work，工作量证明）机制的以太币是比特币的 1/35，以太币若走 PoS（Proof of Stake，权益证明）机制，能耗则是比特币的 3/10 万，由此，以太币是更高效的加密货币。


03
挖矿为什么这么耗电？

乍看之下，挖矿似乎只是多耗了些让矿机不停运转的电费。然而，挖矿又确确实实是一个 " 能耗黑洞 "。原因何在？
简单来说，挖矿的能耗与其根本的运行机制密切相关。
《财富》杂志曾在专栏文章中提到，比特币挖矿之所以需要惊人的算力，是因为它的 " 账本 "——也就是用来记录比特币交易历史的区块链技术，是由一种名为 " 工作量证明（即为上文的 PoW）" 的共识模型来维持的。
挖矿，其实就相当于是比特币系统出了一道数学题，谁家的矿机先计算出随机哈希函数的正确答案并提交，谁就能获得相应的比特币奖励。
除了让计算机不断进行计算之外，这道题没有捷径可解。因此，算力越强的计算机挖矿速度越快，挖到比特币的概率也就越高。
然而，系统出的题目难度并不是一成不变，它会随着全网算力的提升而提升，挖矿难度也就日益加大。
苏塞克斯大学商学院教授 Carol Alexander 就表示，比特币挖掘 " 难度 " ——即挖掘比特币所需的计算量——在过去三年里一直 " 不断上升 "。
中国能源网首席信息官韩晓平曾对《每日经济新闻》这么解释道，虚拟货币挖矿是一个动态过程。初期，虚拟货币很容易挖到，这时候挖矿的用电量也不大。但随着挖矿越来越困难，用电量越来越大，能耗也会变得很高。
所有的货币背后都是能耗。
当然，比特币这样的虚拟货币有特殊性，它的挖矿是一个越来越难的过程，能耗递增量越来越大。
另一方面，根据清华大学信息技术研究院副院长曹军威的说法，比特币挖矿的能耗，" 从根本上来讲，这是集成电路的功耗问题 "。
曹军威表示，从硬件层面来看，电路本身就会消耗电能，而比特币挖矿机对算力的要求又比较高，在进行大规模挖矿时矿机又比较集中，加起来功耗自然就很大。
自 21 世纪以来，全球有关节能减排、减缓温室气体效应的声音越来越多。这不禁使人疑惑：中本聪创造比特币的时候都 2008 年了，难道他没有考虑过能耗过高的问题吗？
在知乎上，有 IBM 软件工程师这么回答：比特币挖矿耗电量之所以这么大，" 是（中本聪）故意这么设计的 "。
简而言之，这是通过消耗大量电能，让攻击者的成本高过攻击收益，从而达到确保整个系统安全的目的。