PoW是高效的
前言：PoW是浪費嗎？如果它挖出的代幣可以迴圈成千上萬次，它還是浪費的嗎？本文作者從底層分析提出，PoW是高效的。本文作者是Dan Held，來源於blog.picks.co，由藍狐筆記社群“Leo”翻譯。
大多數人認為比特幣的PoW是浪費的。本文中，我會試圖探討一切都是關於能源；金錢是能源；能源消耗是主觀的；PoW能源成本跟現有治理系統進行對比。本文的思想來自於很多人的彙集。我的價值在於聚合、提純和彙總。
我還想說的是，我並不是說目前的PoW是完美的，也不是說它不會被優化的PoW/PoS所取代。
工作量就是能源
關於“工作量就是能源”的概念來源於法國數學家Gaspard-Gustave de Coriolis，他推出能源就是“完成工作”的想法。很久以前，在經濟中完成工作的都是人。這項工作是由食物賦能的。
大約100萬年前，人類偶然發現了火。結果是，人類獲得了更多的能量，不僅通過食物，也通過取火來保暖。增加的能源消耗提高了人類的生活水平。
幾千年前，當我們畜養動物時，我們的能源用量進一步增加。動物可以在我們的土地上勞作。這些新勞力也需要被餵養。需要產生更大量的食物來滿足能源需求，隨之帶來的是更大的繁榮。
在過去的幾百年，人類建立了機器。那些機械化的機器產生工作，一開始是通過風力和水力資源，之後是更便宜的資源如煤和天然氣，現在是核資源。機器和自然力都是通過使用能源產生工作量。我們的經濟體是基於工作量和能源，而不是金錢。
我們生活中的所有事物都跟能源價格密切相關。淨化水需要能源。運輸產品需要能源。製造產品需要能源。做飯需要能源。冰箱和冷櫃需要能源。在自由市場，任何商品的成本很大程度上反映了生產它所消耗的能源。由於自由市場鼓勵最低價格商品，生產商品所消耗的能源被最小化。貨幣，代表生產商品和服務的所需工作量，也可被視為儲存能量。
2010年的世界GDP（來自於USDA）與世界能源消耗的對比（來自於BP 2014年世界能源統計評論）
在20世紀初期，工業領袖亨利▪福特和托馬斯▪愛迪生曾對用“能源美元”或“能源貨幣單位”取代黃金或美元感興趣。這個概念很受歡迎，因為它具有正確貨幣的屬性，比如：明確定義的賬戶單位，容易衡量，不容易偽造，可分割為較小的單位，最後還可以替換（這些單位相當於其他單位）。然而，能源貨幣存在缺陷——它無法輕易傳輸或儲存。
“為了讓一個男人/女人貪戀某事，只需讓它難以企及即可。”——馬克▪吐溫
回到2008年10月31日，中本聰發表了比特幣白皮書。比特幣的PoW最初發明出來是作為反垃圾郵件的措施。後來中本聰才讓它用於數字現金的系統中。PoW挖礦基本上是使用專用的機器（ASIC）將電能轉換為比特幣（通過區塊獎勵）。機器重複執行雜湊操作，直到它解決數學問題，並接收比特幣獎勵。
難題的解決證明了礦工已經以ASIC和電力形式消耗了能源，證明礦工投入了工作量。
比特幣有一種資本主義式的投票機制，通過用於產生雜湊（投票）的能源/ASIC，從而實現“風險資金，獲得選票”。——Hugo Nguyen
當中本聰設計PoW，他從根本上改變了人與人之間達成共識的方式，從原來政治投票形成共識，到通過轉化能源達成非政治的投票（雜湊）共識。PoW是燃燒證明，或是能源燃燒的驗證。
為什麼這很重要？對於物理世界來驗證數字世界的事情，這是最簡單且公平的方式。PoW是關於物理的，而不是程式碼。比特幣是超級商品，從能源挖礦而來，是宇宙的基本商品。PoW將電力轉化為數字黃金。
只有當生產成本很高時，比特幣的分類賬本才是不可篡改的。PoW的“昂貴”是一個特性，而不是Bug。直到最近，保護事物的安全一般意味著構建厚實的物理圍牆來保護有價值的東西。
加密貨幣的新世界是反直覺的、奇怪的——沒有物理圍牆來保護你的金錢，沒有門用來進入你的金庫。比特幣的公眾賬本由集體雜湊能力來保證安全——所有能源的總和用於建造圍牆。通過這個透明且昂貴的設計，需要相當數量的能量才能將其拆除（不可篡改的成本）。
能源消耗
加密世界有一些“世界末日”文章，往往會提到：“加密災難正在來臨——比特幣（PoW）非常糟糕，它將在2020年摧毀世界。” 這些文章很多都是基於Alex De Vries提供的分析結果。他是“金融經濟學家和區塊鏈專家”。
由於計算能源消耗量表現不佳，他估計也受到不少批評。但他選擇的KPI存在有意誤導：“每筆交易的耗電量”，原因如下：
l 能源消耗是按每區塊計算，每個區塊可以有不同的交易筆數。更多交易筆數並不意味著更多能耗。
l 比特幣交易的經濟密度總是在增加（批處理，隔離驗證，閃電網路等）。隨著比特幣越來越變成一個結算網路，每個能源單位正在保護指數級增長的經濟價值。
l 每筆交易的平均成本並不是衡量比特幣PoW效率的適當指標。它應該根據經濟歷史的安全性來定義。能源消耗確保了比特幣的存量，隨著通貨膨脹的下降，這個比例會隨著時間的推移而下降。比特幣“累積”了從建立以來開採所有區塊相關的能量。研究者LaurentMT憑經驗發現，隨著時間的推移，比特幣的PoW實際上越來越有效率：增加的成本被更高的總價值所抵消了，這些價值由系統保證安全。
現在我們知道什麼是關於能耗ROI的正確KPI，讓我們來看看比特幣PoW能源成本趨勢。ASIC效率提升的速度正在放緩。隨著效率增長放緩，且由於利潤率縮小，我們可以預測製造商的競爭會加劇。
https://cseweb.ucsd.edu/~mbtaylor/papers/Taylor_Bitcoin_IEEE_Computer_2017.pdf
https://research.bloomberg.com/pub/res/d3bgbon7nESTWTzC1U9PNCxDVfQ
全部挖礦成本將從ASIC硬體的前期進入成本轉為持續的運營能源成本。由於挖礦中心的地理位置對於比特幣網路並不重要，它們可以移動，礦工湧向可以產生剩餘電力的地區，以獲得最低的邊際成本。長期看，這有可能產生更有效的全球能源市場，比特幣礦工可在全球挖礦中心之間進行電力的套利。
比特幣挖礦成本變成最低電力價值。這可以解決可再生能源的問題，該可再生能源具有可預測的產量，否則會被浪費，例如水力和燃燒的甲烷。未來，比特幣挖礦可以幫助可變產出的可再生能源——能源生產商可以插入礦工，並將多餘的能源儲存為比特幣。
鋁是從一個擁有豐富可再生能源國家“出口”電力的一種流行方式（如冰島）。冶煉鋁土礦（又名鋁礦石）有巨量的能源需求，將它轉化為鋁是一種單向功能（就像雜湊）。
近40年前，1979年（包括中心化的擔憂），對鋁的“不公平”能源消耗存在同樣的擔憂。所有這些公司持續尋求更廉價的電力和其他特許經營權。隨著鋁製產業在幾十年內逐漸成熟，每公斤鋁生產的kWh變得更加高效。
https://www1.eere.energy.gov/manufacturing/resources/aluminum/pdfs/al_theoretical.pdf
“這個全球能源網路解放了擱淺的資產，並使得新的資產變得可行。想象一下，世界的3D地形圖，它有更低的廉價能源熱點，更高的昂貴能源。我想比特幣挖礦類似於一杯水倒在表面上，沉澱在角落或縫隙中，並使其平滑。”——Nic Carter
比特幣的Pow是所有電力的最後買家。它建立了一個基礎，可以激勵圍繞不同的能源建設新的能源工廠，否則它們不會被開發利用。
“PoW能源的使用什麼時候會停止增長？精確地說，當有足夠多的能源生產商開始直接進行PoW時，通過PoW燃燒1千瓦時能源的邊際收益=賣出該1千瓦時能源的邊際收益”——也就是PoW 的“溢價”降至為零。我將這種均衡稱為“Nakamoto點”。我預計當達到這種均衡時，PoW將使用全球1-10%的能量。”——Dhruv Bansal
一些人抱怨比特幣挖礦並不尋求解決“任何有用”的問題，比如尋找素數之類的。雖然為工作量引入二級獎勵，似乎是個很讚的想法，但它實際上也帶來了安全風險。
拆分獎勵可能會導致“做輔助功能比執行主要功能更有價值。” 即使輔助功能是無害的（加熱器），而不是預期的每X雜湊100美元。“挖礦加熱器”只是另外一個硬體效率的增加，導致更高的難度和增加更多能量等。很幸運的是，比特幣永遠不會有這個問題，因為它的安全性是由其工作量證明演算法的純度來保證的。
注意：比特幣已經為社會做了非常有用的事情（如果不是，挖礦就不會有利可圖），要求礦工在沒有激勵的情況下無私執行功能是不合理的。
相對成本
一切都需要能源，這是熱動力學第一定律。聲稱這個方面使用能源比其他方面使用能源或多或少是浪費，這是完全主觀的想法，因為所有人使用電力都支付了同樣的市場利率。
“如果人們發現電力值得支付，電力就不會被浪費。他們花費這些電力會獲得比特幣的回報。”——Saifedean Ammous
在熱力學中，宇宙是最終的封閉系統。比特幣所消耗的電量比現有法幣系統要少，法幣系統需要銀行基礎設施支撐，還需要軍隊和政治機器支援。利用這種電力來確保金融系統骨幹安全的能量權衡是“純積極”的結果。下面是對現有金融、軍事和政治體系對粗略比較。
I型文明
為了尋找廉價能源的來源，我們將在現實世界中釋放更大的經濟資源。比特幣，通過利用這些新的或不同的能源來源，不僅推動我們進入Kardeshev I型經濟，還可能引領我們更接近Kardeshev I型能源文明（我們大約處在Kardashev規模的0.72）。
比特幣挖礦作為激勵，我們也許可以把走向 T1的時間從200年壓縮到幾十年。在達到I型狀態後，不需要限制能源消耗的增長，這會提高每個人的生活水平。
尋找廉價電力來源的壓力會加速建造核聚變反應堆的努力。大自然正在顯示它的力量和方法，它通過核聚變為整個宇宙提供動力。通過建造聚變反應堆，人類正在模仿自然的過程中。據估計，它將在未來數十年耗費800億美元的研究才能實現最終完全掌握核聚變。
核聚變的燃料（主要是氘）在地球的海洋上存量豐富，有可能為未來數百萬年的世界能源需求提供資源。核聚變能源具有可再生能源的許多好處，例如長期能源供應，不排放溫室氣體或汙染空氣。
核聚變可以提供非常高的發電密度和不間斷的電力輸送。另一方面，生產成本不會受到規模不經濟的影響。比如，在最佳位置開發完後，水力和風力能源成本會上升，更多的發電機只能位於不太理想的位置下。利用核聚變能源，即使建造了大量的站點，生產成本也不會增加太多，因為海水這種原始資源存量豐富。
“水、水、無處不在，但沒有任何一滴可以飲用。”——Samuel Taylor Cleridge。
核聚變能源和其他廉價能源資源將為人類解決淡水短缺等問題。我們被海水包圍，但從海水中進行淡化水處理需要大量能源。海水淡化的成本目前高於淡水、地下水、迴圈水以及節約用水。
人類的意志是探索。上山、下海、進入原子的核心再到時空結構。人類要成長，不能受制於能量限制。我們將抵達遙遠的星空。
每年的高達1.34萬億美元的無須信任的結算，是否值得花45億美元的挖礦成本？我認為答案是不言而喻的。
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