總是有人說要用錢來生錢，為了從比特幣挖礦中獲利，你必須先購買挖礦設(shè)備并支付電費。隨著越來越多的礦工加入到了比特幣網(wǎng)絡(luò)，一些人開始擔(dān)心挖礦所消耗的電量會對環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。而其他人則認(rèn)為比特幣挖礦的好處超過了生產(chǎn)比特幣所需的成本。

比特幣挖礦和能源消耗

新的比特幣是通過一個叫做“挖礦”的過程產(chǎn)生的。在這個過程中，計算機(jī)需要消耗能量和算力資源來解決一個很難的數(shù)學(xué)問題，通過這個問題就可以驗證最近的比特幣交易塊。解決數(shù)學(xué)問題的礦工將區(qū)塊添加到區(qū)塊鏈中并接收新生成的比特幣。這個數(shù)學(xué)題的難度取決于網(wǎng)絡(luò)的計算能力。隨著比特幣網(wǎng)絡(luò)吸引了更多的礦工，其挖礦難度也在不斷增加，而且通常一臺挖礦設(shè)備所消耗的能量也在增加。

比特幣網(wǎng)絡(luò)目前每年消耗約25.5吉瓦(GW)的電力;從這個角度來看，整個愛爾蘭的平均用電量僅為3.1吉瓦，而奧地利的平均用電量為8.2吉瓦。在過去一年中，比特幣網(wǎng)絡(luò)每年消耗的太千瓦時(TwH)數(shù)估計增加了413.37%。與捷克這樣的國家相比，比特幣網(wǎng)絡(luò)每年消耗的電量占該國總用電量的102.3%。

數(shù)據(jù)咨詢師、區(qū)塊鏈專家Alex De Vries認(rèn)為比特幣挖礦所消耗的能量是有問題的。在最近的一項發(fā)表在Joule的研究報告中，德弗里斯發(fā)現(xiàn)平均每枚比特幣的交易要消耗300千瓦時的電力，要是按照新礦工加入網(wǎng)絡(luò)的速度、開艾克難度增加，這個數(shù)字有可能在2018年底達(dá)到900千瓦時。

De Vries告訴Cointelegraph，盡管社會無法看到通過比特幣挖礦對環(huán)境做出的改變，但挖礦行為并不能幫助世界接近他們的氣候和環(huán)境目標(biāo)：

我們知道挖礦用的是煤炭發(fā)電，但它也可以用再生能源。在后一種情況下，我們不知道我們正在取代的是什么，再加上可再生能源也永遠(yuǎn)不會有終生碳足跡。這里還有更多的工作要做，但肯定會有影響。比特幣使用的能源越多，其對環(huán)境的影響就越大——這反過來也會影響到每個人。這并不能幫助我們實現(xiàn)我們的氣候目標(biāo)。

在弄清楚比特幣挖礦對環(huán)境的影響時，存在著一個灰色地帶。雖然挖礦使用的部分電力來自煤炭，但挖礦本身通常不會釋放碳排放。僅僅因為礦工沒有看到挖礦對環(huán)境造成的物理影響，其所消耗的資源數(shù)量和所涉及的機(jī)會成本本身應(yīng)該是有關(guān)的。

哈希速率和能耗

挖礦所消耗的能源似乎在不斷增加。隨著挖礦設(shè)備在解決區(qū)塊問題上越來越專業(yè)化，每臺礦機(jī)消耗的電力都在不斷增加著。為了領(lǐng)先于競爭對手，礦工們一直在尋找具有更高哈希速率的挖礦設(shè)備。哈速率是礦工能夠回答數(shù)學(xué)問題的速度。哈希速率越高，礦機(jī)就能越快地猜出數(shù)學(xué)問題的答案。

起初，這個問題很容易被一個標(biāo)準(zhǔn)的CPU解決，但是隨著更多的礦工加入這個網(wǎng)絡(luò)，解決問題變得更加困難，礦工們發(fā)現(xiàn)GPU更適合解決這個問題。僅僅幾年后，F(xiàn)PGA和ASICs——應(yīng)用特定的集成電路——要比GPU更適合解決一個塊。

另一些人，比如企業(yè)家、前谷歌信息安全工程師Marc Bevand則認(rèn)為挖礦消耗的能源數(shù)量將以可再生能源的形式引發(fā)進(jìn)一步的創(chuàng)新。Bevand認(rèn)為能源消耗最終將導(dǎo)致社會可再生能源成本的降低：

由于礦工對電價如此敏感，他們往往是推動公用事業(yè)公司進(jìn)一步開發(fā)可再生能源的推動力量，而可再生能源現(xiàn)在是最廉價的能源來源。例如在中國，許多礦工居住在四川省，因為那里有豐富的水電。另一個例子是一位澳大利亞企業(yè)家，他正在建設(shè)一個20兆瓦的太陽能挖礦農(nóng)場。如果加密貨幣礦工繼續(xù)增加能源使用的話，那么它將幫助社會降低可再生能源的成本(需求增加→增加研發(fā)→增加容量和更高的效率→通過規(guī)模經(jīng)濟(jì)降低成本)。

電力成本問題已經(jīng)開始讓礦工們不得不去尋找更便宜的能源。這些礦工們一直在尋找像加拿大和四川這樣電力通常比較便宜的地方。而由于礦工有使用廉價電力的動機(jī)，這將導(dǎo)致能源領(lǐng)域更多的研發(fā)。從長遠(yuǎn)來看，隨著能源領(lǐng)域的創(chuàng)新，這將使各種形式的電力更加便宜。

網(wǎng)絡(luò)安全的代價

盡管挖礦的能源消耗數(shù)量不容忽視，但一些人認(rèn)為挖礦的好處——網(wǎng)絡(luò)安全——超過了電力消耗等其它的外部負(fù)面特性。

比特幣網(wǎng)絡(luò)由一種被稱為工作量證明(PoW)的共識算法所保護(hù)。礦工們通過解決一個區(qū)塊的交易費用來獲得新產(chǎn)生的比特幣和交易費，在此過程中進(jìn)一步去保護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全。如果礦機(jī)不能解決加密證明的話，那么交易的歷史記錄區(qū)塊將不會被添加到區(qū)塊鏈，而區(qū)塊鏈技術(shù)作為一個整體將被取消;如果礦工沒有解決區(qū)塊并將其添加到鏈中，則不會創(chuàng)建交易的歷史記錄。這個網(wǎng)絡(luò)安全需要付出的代價是PoW共識所消耗的大量能源。

加密貨幣龐克Jameson Lopp在twitter上表達(dá)了他對比特幣能源消耗問題的感受。Lopp認(rèn)為比特幣挖礦所產(chǎn)生的電費費用只是網(wǎng)絡(luò)安全所必須支付的一種稅費。

抱怨為保護(hù)比特幣免受計算攻擊而消耗的能源不會產(chǎn)生任何效果。比特幣生態(tài)系統(tǒng)向承包商(礦工)支付安全費用;如果你想讓他們停止，那么你必須在公開市場上提供更好的報價。

經(jīng)濟(jì)研究員Vasily Sumanov也認(rèn)為能源效率低下和浪費是目前我們進(jìn)行區(qū)塊鏈實驗所付出的代價：

更高的能源消耗不僅與環(huán)境污染有關(guān)，而且還與致力于價值儲存和轉(zhuǎn)移的分布式賬簿的更高安全性有關(guān)。我有一種強(qiáng)烈的感覺就是這只是一個暫時的情況，在未來比特幣作為交易量和能源消耗的功能會隨著閃電網(wǎng)絡(luò)的采用而增加。

只要看看其他任何行業(yè)，例如汽車或電子設(shè)備——我們就能發(fā)現(xiàn)隨著這些行業(yè)的發(fā)展，它們的環(huán)境污染和能源成本隨著時間的推移而大大降低。那么，為什么人們一開始就期望比特幣能提高能源效率呢?它現(xiàn)在可是只有9歲啊。

共識算法

PoW是目前區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上最流行的共識形式。在驗證交易之前，礦工必須先解決加密證明問題。然而這也是最耗費能源的一種共識形式，為了提高區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的效率，人們正在開發(fā)其他能源消耗更少的技術(shù)，如權(quán)益證明和閃電網(wǎng)絡(luò)。

但在很大程度上這些創(chuàng)新還沒有正式啟動。比特幣還處于早期階段，甚至它的存在還不到10年。縱觀歷史，技術(shù)在初始階段的次優(yōu)性并不罕見。

提高效率

與此同時，也有人致力于解決這些網(wǎng)絡(luò)問題。以太坊網(wǎng)絡(luò)正在研究權(quán)益證明的解決方案以提高效率，同時它也可以進(jìn)一步降低能耗;比特幣網(wǎng)絡(luò)正在尋求實現(xiàn)閃電網(wǎng)絡(luò)。但是在這些解決方案沒有經(jīng)過測試網(wǎng)絡(luò)階段并上線之前，PoW將繼續(xù)因其電力消耗而受到批評。

一旦優(yōu)化比特幣網(wǎng)絡(luò)的用電量，比特幣網(wǎng)絡(luò)的整體效率就會提高。在名為《由于區(qū)塊鏈技術(shù)所帶來的成本節(jié)省》的學(xué)術(shù)論文中，來自于卡利亞里大學(xué)的電氣工程和計算機(jī)科學(xué)部門的Luisanna Cocco、Andrea Pinna和Michele Marchesi發(fā)現(xiàn)比特幣必須提高其經(jīng)濟(jì)效率、運(yùn)營效率和服務(wù)效率才能真正優(yōu)化全球金融基礎(chǔ)設(shè)施。

簡而言之，我們所有的研究結(jié)果都表明比特幣系統(tǒng)的整體效率只有在克服了它的主要局限之后才會增加：每一比特幣區(qū)塊的交易量很低，同時它目前需要的計算能力也太高了。

比特幣對其透明的分類賬、安全的數(shù)據(jù)存儲和用戶授權(quán)功能非常有用，但在它能夠解決可擴(kuò)展性和能源消耗問題之前，它將很難被廣泛采用。比特幣的總存儲量為2100萬枚，而隨著挖礦設(shè)備消耗更多的能源，礦工們需要支付更高的電費，比特幣挖礦的回報也隨之減少。最終，僅靠比特幣挖礦的利潤不足以支付電費。在未來，礦工們將需要用他們收到的交易費來補(bǔ)充他們的電費。

能量消耗值得嗎?

盡管有些人認(rèn)為，挖礦的能源消耗量存在問題，但他們卻很難衡量社會中有多少人從比特幣中獲益。Bevand告訴Cointelegraph：

回答‘比特幣的能源消耗值得嗎?’這是非常主觀的，因為我們沒有任何數(shù)據(jù)來衡量比特幣對社會的幫助程度。有多少委內(nèi)瑞拉人用它來逃避通貨膨脹?有多少家庭將其用于國際匯款，從而避免了7.13%的匯款服務(wù)提供商的平均費用?有多少比特幣百萬富翁將他們新獲得的財富捐給了慈善機(jī)構(gòu)?我們沒有足夠的數(shù)據(jù)來回答這些問題。我不認(rèn)為目前的能源消耗水平令人擔(dān)憂。我們只占全球用電量的0.2- 0.5%。正如摩根士丹利的研究人員在他們的報告中所說的，加密貨幣的礦工目前只是公用事業(yè)‘微不足道的力量’。

到目前為止，世界上還沒有辦法去定量衡量或知道有多少人在使用比特幣，他們使用比特幣的目的是什么，以及比特幣是否能讓他們的生活變得更好。但像Bevand這樣的個人以及摩根士丹利這樣的企業(yè)表示，我們沒有必要對此感到擔(dān)心，因為比特幣挖礦只消耗了全球總用電量的一小部分。

創(chuàng)新是必不可少的

盡管我們可能無法用肉眼看到比特幣挖礦對我們的環(huán)境造成的危害，但毫無疑問的是比特幣網(wǎng)絡(luò)將不得不在比特幣區(qū)塊鏈大規(guī)模普及之前降低其能耗。監(jiān)管機(jī)構(gòu)為礦工制定政策和法規(guī)試圖控制/減少電力消耗，這一舉動并不奇怪。

由于比特幣礦工對電價如此敏感，這將推動能源領(lǐng)域的研發(fā)，并產(chǎn)生更有效的能源解決方案。人們很難理解比特幣的正面和負(fù)面外部性，因此很難說挖礦所消費的能量是否真的是“值得的”。但是，如果挖礦消耗的電量沒有得到控制，或者沒有提高效率的話，如果人們一旦意識到比特幣挖礦對環(huán)境的負(fù)面影響，那么其對環(huán)境的影響可能是不可逆轉(zhuǎn)的。