PoW是有效的，比特幣可幫助人類尋找更廉價的能源

摘要： 前言 大多數人認為比特幣的工作量證明機制（PoW）是在浪費資源。而在本文中，我會論證為什麼一切都有關於能源，金錢亦關於能源，以及能源使用是主觀的，此外，我還會對比PoW和現有管理系統的能源成本。這篇文章吸收了行業中很多人的思想，而我的個人觀點則作為一個補充。為了更好地理解這篇文章，我建議大...

前言

大多數人認為比特幣的工作量證明機制（PoW）是在浪費資源。而在本文中，我會論證為什麼一切都有關於能源，金錢亦關於能源，以及能源使用是主觀的，此外，我還會對比PoW和現有管理系統的能源成本。這篇文章吸收了行業中很多人的思想，而我的個人觀點則作為一個補充。為了更好地理解這篇文章，我建議大家在閱讀的同時，可聆聽這些歌曲：Loscil的“Fury”和“Goat Mountain”，或者H.U.V.A. Network的“Rain Geometries”這首歌。

*我想提醒一下，我並不是說當前PoW機制的實現是完美的，也沒有說它不會被更優化的PoW/PoS機制所取代。

功和能量

“功”與能量之間的關係，起源於法國數學家古斯塔夫·科里奧利（Gaspard-Gustave de Coriolis）提出了能量是“做了多少功”的概念。很久以前，在經濟中所做的功完全來自於人類。而這一功是由食物所驅動的。

大約一百萬年前，人類偶然發現了火。由此，人類能夠得到的能量增加了，因為我們取暖的方式不僅僅是靠吃東西，還可以是依靠火苗。因此，這一增加的能源使用，提高了人類的生活水平。

幾千年前，當我們馴養動物時，我們的能源使用量進一步增加。動物們可以在我們提供的地方勞作。這些新的勞工也必須被餵養。我們需要提供大量的食物來滿足它們的能源需求，而同時我們也隨之越來越繁榮。

在過去的幾百年裡，人類建造了巨大的機器。這些機械化的機器首先從水和風力等資源產生功，然後從煤和天然氣等廉價資源產生功，現在又開始從核能源（裂變/聚變）產生功。機器和自然，都是通過能量的利用來產生功的。 我們的經濟並不是以貨幣為基礎，而是以功和能量為基礎的 。

我們生活中的一切都與能源價格息息相關。淨化水需要能量，運輸產品需要能量，製造產品需要能源，烹飪需要能量，冰箱和冷凍機都需要能量。在自由市場中，任何商品的成本，很大程度上反映了生產這種商品所用的能源。因為自由市場鼓勵最低價商品，所以生產任何商品的能量，都需要被最小化。而貨幣，是生產商品和服務所需功的代表，也可以看作是儲存的能量。

世界生產總值（USDA）與世界能源消費量之比（來自2014年BP世界能源統計報告）

在20世紀早期，像亨利·福特（Henry Ford）和托馬斯·愛迪生（Thomas Edison）這樣的行業領袖，對使用“能源美元”或“能源單位”（商品/能源貨幣）來代替黃金或美元產生了興趣。這個概念之所以能夠流行，是因為它具有健全的貨幣特性，包括：定義明確的記賬單位，易於測量/不易偽造，可劃分成較小的單位，以及可替換性（這些單位將等同於任何其他單位）。然而，能源貨幣是有缺陷的，它不能輕易地被傳播或儲存。

工作量證明

“想讓男人或女人覬覦某種東西的話，只需要讓它難以獲取就夠了。”——馬克·吐溫

快進到2008年10月31日，在這一天，中本聰釋出了比特幣白皮書。比特幣的工作量證明機制 (PoW)，其最初的發明，是被用作一種 對付垃圾郵件的措施 ，後來，中本聰採用了它，並將其用於比特幣這種數字現金。PoW挖礦過程，是使用專用機器（ASIC）將電能轉化成了比特幣（通過區塊獎勵）。機器會重複執行雜湊操作（猜測/投票），直到它解決密碼學難題，並收到比特幣區塊獎勵。比特幣具有資本主義的投票機制，其通過能量／ASIC 產生雜湊（選票），通過錢來獲得選票。— Hugo Nguyen

在中本聰設計PoW時，他從根本上改變了人類之間的共識，通過能量轉換將政治投票變成為非政治投票。PoW是燃燒的證明，或者說是能量被燃燒的證明。為什麼它會是重要的？這對於在物理世界中驗證數字世界中的某些東西而言，是最簡單，也是最公平的方式。PoW是有關於物理，而不是程式碼的一種機制。比特幣是一種超級商品，它從能源中提煉出來，它是宇宙的基礎商品。正是PoW將電能轉化為數字黃金。

比特幣的賬本只有在昂貴的時候，它才會是不可更改的。工作量證明（PoW）是“昂貴的”是一種特徵，而不是一個bug。密碼貨幣的新世界是不直觀的，而且顯得很奇怪（沒有物理牆來保護我們的金錢，也不存在進入我們金庫的大門）。比特幣的賬本正是由網路的雜湊算力來保護的：所有消耗掉的能量總和來建造這座牆壁。通過透明且昂貴的設計，想要拆除它，就需要消耗相當數量的能量。

能源消耗

密碼貨幣末日即將來臨，比特幣的PoW機制太糟糕了，它將在2020年毀滅世界！你可能已經注意到，近期大多數關於比特幣“末日論”的文章，都是基於Alex De Vries提供的分析文章，他是荷蘭PWC公司的一名“經濟學家和區塊鏈專家”。很顯然，Alex的預測結論，（由於其糟糕的能耗計算）受到了大量的批評。而他所選擇的KPI—“每筆交易的電力消耗”是具有很大誤導性的，原因有以下幾個：

1. 能量消耗是以每個區塊進行計算的，而每個區塊可以容納不同數量的交易。更多的交易，並不意味著需要更多的能量；
2. 比特幣交易的經濟密度總是在不斷增加的（交易批處理(batching)，隔離見證，閃電網路等）。隨著比特幣逐漸成為一種結算網路，每個單位的能源，都以指數型增長的方式來保護越來越多的經濟價值。
3. 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，而應該是根據經濟歷史的安全性來定義的。能源消耗保證了比特幣的安全，而隨著通脹率的下降，這個百分比會隨著時間推移而下降。研究員LaurentMT根據經驗發現， 比特幣的PoW確實隨著時間推移而變得更有效率 ：增加的成本，被系統所保證的更多的總價值所抵消。

現在，我們知道了什麼是能源消耗ROI的正確KPI，讓我們比特幣PoW的能源消耗是什麼樣的趨勢。

https://cseweb.ucsd.edu/~mbtaylor/papers/Taylor_Bitcoin_IEEE_Computer_2017.pdf

https://research.bloomberg.com/pub/res/d3bgbon7nESTWTzC1U9PNCxDVfQ

所有的挖礦成本，將從ASIC硬體（capex）的前期可訪問性成本轉移至能源運營成本（opex）。由於挖礦中心的物理位置對於比特幣網路而言並不重要（它們是可移動的），所以礦工們會蜂擁到電力成本最低的區域。從長遠來看，隨著比特幣礦商在全球中心之間進行電力套利，這有可能會產生出更有效的全球能源市場。比特幣挖礦的成本變成了最低的電力成本。這可以解決可再生能源具有的浪費問題（如水力和燃燒的甲烷）。在未來，比特幣挖礦可通過具有可變輸出的可再生能源來進行生產。

https://www1.eere.energy.gov/manufacturing/resources/aluminum/pdfs/al_theoretical.pdf

“全球能源網解放了滯留資產，使得新資產得以生存。想象一個三維世界地形圖，其中便宜的能源熱點較低，而昂貴的能源熱點則更高。我能想象比特幣挖礦就像一杯水倒在了其表面上，它們會在角落和裂縫裡安頓下來，然後把地面弄平滑，” — Nic Carter

比特幣的 PoW是所有電力的最後買家，它創造了一個平臺，鼓勵在不同的能源來源處建立新的能源生產工廠，而原本這些能源是不會被開發利用的。

“什麼時候PoW所使用的能量會*停止*增長？”確切地說，當足夠多的能源生產商開始直接參與PoW工作時，通過PoW燃燒能量的邊際收益 ＝ 將電力出售給電網的邊際收益，也就是當PoW的“溢價”減少到零時。我稱這種平衡為“中本聰平衡點”。我猜想，當達到這種平衡時，PoW將使用1–10%的世界能源。” — Dhruv Bansal

一些人總是在抱怨比特幣挖礦並不能像找到素數（素數幣）那樣“有用”。雖然引入次級獎勵來做這項工作，似乎是一個很好的想法，但實際上它引入了一個安全風險。即分割獎勵，可能會導致“執行次要功能，會比執行主要功能更值得”的情況， 即使次要功能是無害的（例如加熱器）。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純正的工作量證明演算法來保證的。

注意：比特幣已經在做一些對社會非常有用的事情（如果挖礦是不會盈利的，礦工就不會去進行），而要求礦工在沒有激勵的情況下履行無私的職能，是不合理的。

比特幣PoW和現有系統的成本對比

熱力學第一定律告訴我們，一切都需要能量。聲稱一種系統所使用的能量，相比另一種浪費的更多或更少，完全是主觀的，因為所有使用者為了利用電力都支付了市場價格。

“如果人們發現一種系統值得消耗電力，電力就不會被浪費。而那些消耗電力來挖礦的人，會得到比特幣作為獎勵。” — Saifedean Ammous

卡爾達肖夫第I型文明

在尋找廉價能源的過程中，我們將解鎖現實世界中更大的經濟丰度。比特幣，通過利用這些新的或截然不同的能源，不僅能使人類前進到卡爾達肖夫（Kardeshev）提出的第I型經濟社會，而且可能使我們更接近卡德謝夫（Kardeshev）第I型能源文明（根據卡爾達肖夫指數，我們目前在0.72）。而以比特幣挖礦作為一種經濟激勵，它可能會讓我們到達I型階段的時間從200年縮短到不到幾十年。在到達I型狀態之後，人類就不再需要限制能源消耗的增長，這提高了每個人的生活水平。

尋找廉價電力源的壓力，將加快建造核聚變反應堆的程序。大自然用核聚變（星體）為整個宇宙供電，正展示了這條道路。人類正在通過建造核聚變反應堆，來模擬整個自然界。據估計，幾十年內，人類將花費800億美元來研究解鎖核聚變。用於核聚變的燃料（主要是氘）在地球海洋中大量存在，這些燃料可供應世界數百萬年的能源需求。聚變能具有很多可再生能源的好處，例如作為長期能源供應，並且不會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以及不間斷的電力輸送。此外，聚變能的另一個好處是，其生產成本不受規模不經濟的影響（指隨著企業生產規模擴大,而邊際效益卻漸漸下降,甚至跌破零）。利用聚變能，由於原資源（海水）豐富、分佈廣，即使建造大量的核電站，生產成本也不會大幅增加。

“水，水，到處都是，但沒有一滴是可以喝的，” －Samuel Taylor Coleridge

而聚變能和其他廉價能源將為人類解決諸如淡水短缺等重大問題。我們被海水包圍著，而海水淡化站（除去海水中的鹽分）需要大量的能量。而在目前，海水淡化的成本，要高於淡水、地下水、水迴圈和節約用水的成本。

人類有探索的意願，從上山、下海，到探索原子中心，再到時空的結構。人類需要成長，而不是被能量的限制所阻擋。人類，終將實現崇高的目標。

相比每年帶來的 1.34萬億美元無需信任的結算 ，以及可能為人類帶來更廉價的能源，比特幣每年45億美元的挖礦成本是否是值得的？我認為答案是響亮的“yes”。

註釋：

1. 所有的成本都以美元計算；
2. “政府”開支包含了軍事和政治系統開支；
3. 在2006年，美國國防部使用了將近30000千兆瓦特小時（GWH）電力，耗資近22億美元。
4. 全球每年的軍事開支約為1.7萬億美元。
5. 黃金挖礦、銀行系統、黃金回收成本均為2014年的估算資料；
6. 銀行系統每年的電力消耗為638億美元。
7. 比特幣至今因挖礦而死的礦工數為0，而黃金卻在過去100年中因挖礦而死去至少50000人；
8. 法定貨幣的通貨膨脹率每年大約為2％-3%，這是一種侵蝕儲蓄的隱形稅。成本過於巨大，無法進行計算，並不包括在內。
9. 比特幣不是由政府發行的，幾乎在發行過程中沒有涉及任何腐敗。

發文時比特幣價格 ￥44503.34