Вокруг майнинга биткоина уже давно ходят слухи, будто он потребляет столько энергии, что давно превысил энергопотребление некоторых стран. Экологи уже вовсю бьют тревогу: если это так, то углеродный след от его добычи может катастрофическим образом сказаться на окружающей среде. Однако далеко не все представители криптосообщества разделяют столь упаднические настроения, а многие и вовсе считают, что сейчас у майнинга нет ни одной удовлетворительной альтернативы. Действительно ли майнинг превысил энергопотребление всех государств в мире и насколько это может быть разрушительно, читайте в нашем материале.
Почему майнинг потребляет много?
Рассмотрим на примере биткоина, как именно устроен майнинг и что нужно для добычи заветного «цифрового золота». Да, майнинг действительно расходует большое количество энергоресурсов. Возрастающее потребление электричества для майнинга связано с тем, что этот процесс подразумевает привлечение множества нод по всему миру для поиска решения одной математической задачи. В течение каждых 10 минут решается загадка, и та или иная нода получает за это биткоины. Почему именно столько? Нужное число нулей в начале строки хэша, определяющее трудность вычисления, в большинстве случаев можно настроить, поэтому для обработки одного блока и необходимо 10 минут. Согласно консолидированному мнению майнеров, именно столько нужно для устойчивого и уменьшающегося потока новых монет ровно до цифры в 21 миллион, добыча которого предсказана к 2140 году. Таким образом, все новые блоки транзакций добавляются на блокчейн биткоина. Далее создается новая задачка, запускающая следующий виток процесса.
Сама головоломка обычно предполагает нахождение числа, которое вместе с данными в блоке направляется через хэш-функцию, тем самым создавая результат, находящийся в конкретном диапазоне. Само число (nonce) представляет собой конкатенацию числа, используемого один раз (конкатенация — это процедура совмещения объектов линейной структуры, в большинстве случаев строк. — DeCenter) Например, для биткоина это целое число между 0 и 4,294,967,296. На первый взгляд кажется, что найти его просто, однако это далеко не так.
Так как же ноды решают эти головоломки? Путем перебора. Майнеры пытаются отгадать номер, после чего пробуют применить хэш-функцию к комбинации этого числа, а также к данным в блоке. Крайне важно, чтобы полученный таким образом хэш начинался с заранее установленного количества нулей.
Как они обнаруживают этот номер? Угадывают. Дело в том, что хэш-функция не дает предсказать, каким будет выход. Майнеры наугад выбирают номер, применяя хэш-функцию к комбинации этого числа и данных в блоке. Этот хэш должен начинаться с ранее установленного количества нулей. При этом у майнеров нет абсолютно никакой возможности выяснить, какое именно число будет работать, поскольку два последовательных целых числа могут дать абсолютно противоположные результаты.
Кроме того, вполне вероятно, что существует несколько nonce, приводящих к вожделенному результату, а еще их может и вовсе не быть. В последнем случае майнеры продолжают свои попытки, используя иную конфигурацию блока.
Первый майнер, который получит желаемое, объявляет о своей победе, после чего остальные добытчики тут же останавливают свою работу над этим блоком, переходя к следующему. Майнер-победитель получает заветный биткоин (или другую криптовалюту, которую можно намайнить).
В целом главные составляющие успешного майнинга — это удача и высокая вычислительная мощность. И если в случае первого фактора техника бессильна, то во втором вполне может помочь качественное и отвечающее современным требованиям к майнингу оборудование.
Спустя время цена биткоина увеличивается, в результате чего все больше и больше людей вовлекаются в майнинг, а значит, все больше и больше компьютеров также присоединяются к процессу. Чтобы обеспечить все возрастающие потребности майнеров, нужны и все большие энергоресурсы для их удовлетворения. Более того, чем больше масштабируется биткоин, тем больший объем электроэнергии необходим. Также количество затраченной электроэнергии для майнинга зависит от колебаний цены на добываемую криптовалюту. Чем больше электроэнергии потребляет компьютер, тем скорее он решит задачу, а значит, тем выше шансы майнера получить заветную награду. Это побуждает людей тратить на майнинг все возрастающий объем энергетических ресурсов.
В будущем количество монет, присуждаемых в качестве вознаграждения за решение головоломок, будет уменьшаться. Говорят, что за следующие несколько лет цена биткоина может возрасти по отношению к стоимости оборудования и электроэнергии, что частично сможет восполнить сокращение объема наград, но гарантий этого нет. Поэтому существует небольшая вероятность, что в будущем количество потребляемой майнингом электроэнергии будет сокращаться.
Майнинг биткоина
Текущее годовое потребление биткоина составляет 73.12 тВт⋅ч, гласит индекс потребления энергии биткоином Digiconomist (данные на 20 августа 2018 года). Несмотря на то что биткоин теперь действительно потребляет энергии больше, чем 159 стран в мире, это составляет всего около 0.13% от общемирового объема, говорится в исследовании powercomare. Но биткоин уже потребляет больше, чем такие страны, как Нигерия, Ирландия, Марокко, Словакия, Сербия и Оман. В то же время энергопотребление биткоина составляет всего 0.49%, 0.74%, 2.73%, 2.9% и 3.11% от потребления Китая, США, России, Индии и Японии соответственно.
Если представить всю общность майнеров биткоина в качестве отдельного государства, то оно бы занимало 61-ю строчку общемирового рейтинга лидеров стран по электропотреблению.
Если рост энергопотребления майнеров продолжит увеличиваться, то уже к февралю 2020 года, согласно прогнозам, биткоин «завладеет» всем электричеством в мире.
Вообще, лучше всего проиллюстрировать энергопотребление биткоина можно, сравнив его с энергопотреблением платежных систем. Для примера возьмем VISA.
Сравнение весьма приблизительное, поскольку не включает в себя такие факторы, как, например, использование электроэнергии в офисах платежной компании, но разница настолько ощутима, что просто не укладывается в голове.
Невзирая на то, что вычислить хэш-уровень вполне возможно, нельзя наверняка сказать, как он влияет на потребление энергии из-за того, что не существует центрального регистра со всеми активными компьютерами и их мощностью. Ранее потребление электроэнергии оценивалось только на предположениях о том, какие именно ноды до сих пор работают и каким образом они расположены, тем самым получалось конкретное количество ватт на гигахэш/сек (GH/s). В итоге столь приблизительный подход стал причиной широкого разброса оценок потребления электричества.
Индекс Digiconomist строится на теории о том, что расходы и доходы майнера созависимы. Из-за того, что электроэнергия является основной статьей затрат, связанных с майнингом, совокупное потребление в сети биткоина зависимо от доходов всех майнеров. Чем выше доходы от майнинга, тем более энергоемкие ноды были в нем задействованы.
И все же индекс энергопотребления биткоина является весьма интересным инструментом будущих прогнозов. Согласно его предсказаниям, в конечном итоге майнеры будут тратить порядка 60% своей выручки непосредственно на электричество. Сейчас эта статья расходов занимает гораздо меньшую долю бюджета майнинг-бизнеса.
Энергопотребление Ethereum
Индекс энергопотребления Ethereum создали с помощью тех же методов и руководствуясь теми же допущениями, что и в аналогичном индексе для биткоина. Единственное отличие между этими двумя индексами заключается в том, что средняя цена за кВт⋅ч для майнинговых компаний, специализирующихся на добыче биткоина, составляет примерно $0.05 за кВт⋅ч, в то время как майнеры Ethereum отдают около 12 центов за кВт. Такая дифференциация расходов обусловлена запуском «ASIC-устойчивого» алгоритма Ethash.
Майнинг биткоина уже превратился в индустрию и огромный бизнес, и для его добычи уже не пользуются обычными домашними компьютерами. В то же время для майнинга Ethereum до сих пор используется GPU, который можно найти практически на любом ПК. Поэтому и было выведено значение в $0.12 центов за кВт⋅ч — усредненный показатель обычных расходов на электроэнергию различных домохозяйств.
Интересно, что к концу года в Ethereum планируют сменить алгоритм PoW на PoS, который будет называться Casper. Эта трансформация может свести к минимуму потребление энергии. Но в текущий момент энергопотребление майнинга эфира все еще сопоставимо с потреблением энергии ряда стран и занимает по этому показателю место между Исландией и Азербайджаном.
Такая оценка уже выглядит впечатляющей, однако если сравнить энергопотребление майнинга эфира и биткоина, то разница составит почти 600%, поэтому майнинг биткоина все еще остается мировым лидером по всем показателям.
Вопрос экологии
Столь активное использование электроэнергии не было бы большой проблемой, если бы не экологическая составляющая. Блокчейн биткоина «подпитывается», в основном, за счет китайских угольных электростанций, где электричество доступно по очень низким ценам. Даже по самым скромным расчетам, воздействие на окружающую среду оказывается колоссальным.
«Первые шесть крупнейших майнинговых конгломераций от Antpool до BTCC в основном находятся в Китае, — рассказал аналитик торговой платформы eToro Мати Гринспен. — По некоторым оценкам, hashpower Китая составляет более 80% от общей сети. Большая часть электроэнергии, производимой в Китае, — это ископаемое топливо, испускающее CO2. Нам нужно помнить, как эта энергия создана».
Дело в том, что повышенная эмиссия углерода увеличивает температуру, тем самым изменяя общемировой климат. Также глобальное потепление может стать причиной таких катаклизмов, как тайфуны и ураганы. Кроме того, рост температуры негативно сказывается на водной биосфере, существенно уменьшая разнообразие морских обитателей.
Долгосрочные последствия воздействия углеродного следа пока неизвестны, однако непосредственный вред экологии уже нанесен, а учитывая огромный рост потребления биткоин-майнинга, урон, судя по всему, будет увеличиваться.
Как снизить затраты на электроэнергию?
Из-за описанных выше причин экологи призывают криптосообщество отказаться от концепции PoW и перейти на PoS. В PoS применяется размер доли (Stake), определяющий, какая из нод обнаружит блок и приобретет награду. Проще говоря, чем больше у вас монет, тем большую награду вы получите.
Но далеко не всем в криптосообществе по душе такой вариант добычи криптовалют. Дело в том, что при таком распределении монет в сети вполне может установиться монополия. Такой сценарий развития событий вероятен, если размер Stake одного из участников окажется больше 51%.
Выброс Co2 уже вызывает возмущение со стороны общественности. Так, колумнист the Guardian Алекс Херн уверен, что люди должны задуматься о том, как и на что они расходуют электроэнергию, а также не допускать увеличения майнинга биткоина. Вместе с тем он всецело поддерживает планы создателя Ethereum Виталика Бутерина в вопросе введения в Ethereum протокола Casper. «Становится все хуже. Если биткоин должен стать мировой валютой, как надеются его сторонники, его цена может резко возрасти. И если это случится, количество майнеров также увеличится. Это нельзя допустить», — сокрушается Херн.
С другой стороны, далеко не все разделяют мнения Херна и Бутерина об опасности для экологии, исходящей от майнеров. Дело в том, что, по мнению ряда крипто-энтузиастов, предлагаемая Виталиком Бутериным система не является настолько же безопасной, как PoW. Особенно яростно защищали «традиционный» метод добычи защитники биткоина, убежденные, что новый метод автоматически отменит ценные для криптовалют свойства.
На их взгляд, большой объем вычислительной мощности вкупе с электричеством и дает тот симбиоз, который необходим комьюнити. «Это единственное проверенное временем решение. В текущий момент, если вам нужна надежная защита, то вам нужны доказательства работы», — заявил крипто-энтузиаст Ван Валкенбург.
Что в итоге?
Конечно, проблемы экологии не должны оказываться на задворках во время принятия решений о запрете или модернизации той или иной технологии, однако углеродный след от майнинга все еще не превышает энергопотребление многих стран мира. Кроме того, из-за увеличения стоимости добычи в будущем объем электроэнергии, который тратится на крипто-добычу, может существенно сократиться ввиду запуска естественных регуляционных рыночных механизмов. Никому не будет выгодно продолжать майнить, если стоимость самого процесса хотя бы приблизится к стоимости полученного вознаграждения.
Технический прогресс тоже не стоит сбрасывать со счетов — материальный интерес крупных майнинг-пулов вполне может вылиться в запрос на разработку куда более экономичного оборудования. И наверняка этим вопросом займутся лучшие умы человечества.
Еще одним фактором, который может существенно смягчить негативное влияние на природу, является конкуренция. Скорее всего, майнинг все-таки никуда не денется, однако объем энергозатрат на него наверняка существенно сократится. Также вполне вероятен сценарий, при котором криптосообщество начнет использовать гибридную систему PoW и PoS и тем самым сократит объем потребляемого электричества. Таким образом также можно существенно продвинуться в вопросе консолидации криптосообщества, представители которого беспрестанно спорят о преимуществах одной концепции над другой. Опасения, касающиеся «чудовищного» воздействия майнинга биткоина на экологию, похоже, все-таки несколько преувеличены. На протяжении всей истории инноваций людям вообще было свойственно остерегаться новых технологий и предсказывать скорую гибель от них. Майнинг все-таки далеко не главная мировая экологическая проблема. Действительно ли энергопотребление майнинга сравнимо с энергопотреблением некоторых стран? Да. Опасно ли это? Похоже, что не очень.
Загрузка комментариев…