为什么比特币如此耗电？有什么办法可以省电吗？

很少有东西能像比特币那样受到关注。投资者之所以担心，是因为这十年来它的价格飞涨，而监管机构则担心它对法定货币构成的威胁。但环保主义者也很担心，因为它现在每年消耗的电力比菲律宾还多，菲律宾是一个大约 1. 1 亿人口的国家。这东西怎么这么耗电？有没有其他省电的方法？ Jon Huang、Claire O'Neill 和 Hiroko Tabuchi 打算在一篇易于理解的文章中解释这些问题。最初的文章发表在《纽约时报》上，标题为：比特币使用的电力比许多国家都多。这怎么可能？

重点：

比特币的起源是为了消除中间商；

比特币耗电主要是因为“挖矿”；

挖矿的原理类似于掷骰子，谁先掷出规则要求的数量，谁就获得比特币作为奖励；

挖矿本质是把电力变成安全；

挖矿所需的算力和电力消耗越来越高；

如果比特币使用可再生能源、家庭和工厂以及电动汽车，则没有可再生能源；

重写比特币的机制面临既得利益的阻力。

作为一种投资，加密货币是世界上最具吸引力但也是最令人烦恼的一种。所以这东西的价格涨跌了一段时间。加密货币爱好者声称它将通过取代美元、卢比或卢布等传统货币来改变世界。加密货币种类繁多，甚至以狗模因命名。

但就在维持其存在的过程中，像比特币这样最受欢迎的加密货币正在消耗惊人的电量。

我们将在一分钟内解释它的工作原理。但首先，想一想：创造比特币的过程每年需要大约 96 太瓦时的电力，这个数字已经超过菲律宾整个国家消耗的电力，菲律宾的人口约为 1.100百万。

这种规模的使用量正在接近世界总用电量的 0.5%，仅在过去五年中，比特币的用电量就增加了大约 10 倍。

比特币网络消耗的电量与华盛顿州一年使用的电量大致相同。

更多的电力用于为美国三分之一的家庭供暖。

是 Google 全球运营的七倍以上。

为什么比特币如此耗电？

长期以来，人们认为钱是可以放在口袋里的东西——就像一张美元钞票。

这样的货币似乎是一个简单而绝妙的主意。政府打印一些纸并保证其价值。然后我们把它换成汽车、糖果棒和筒袜。我们可以把这些东西给任何我们想要的人，甚至可以销毁它。

在互联网上，事情变得更加复杂。

传统类型的货币，例如由美国或其他政府铸造的货币，并非完全可以免费使用。银行、信用卡网络和其他中介机构可以控制谁可以使用他们的金融网络以及如何使用——这种控制通常有充分的理由，例如防止洗钱或其他邪恶活动。但这也可能意味着，如果您向某人进行大笔转账，即使转账完全正常，银行也会向政府报告。

因此，一群自由思想家——或无政府主义者，取决于你问谁——开始思考一件事：如果他们找到一种方法来消除这些控制怎么办？

2008 年，一个名为 Satoshi Nakamoto 的神秘人或一群人宣布了一项提议，为此目的创建一个类似于现金的电子支付系统：切断中间商。这就是比特币的由来。

中本聪说，比特币用户不需要信任第三方——银行、政府或其他任何东西——因为交易是由比特币用户的去中心化网络管理的。换句话说，任何个人或实体都无法控制比特币。所有比特币交易都公开记录在任何人都可以验证的公共分类账中，并且网络创建新的比特币作为对帮助管理这个庞大的计算机化分类账的参与者的奖励。但比特币的最终供应将是有限的。这个想法是，随着时间的推移，不断增长的需求将为比特币带来价值。

但人们需要一段时间才能理解这个概念。

今天，一个比特币的价值约为 45,000 美元——尽管在您阅读本文时，这个数字可能会发生很大变化——以及您想把它送给谁 把它送给任何人，没有人能阻止您。 （当然，如果被发现用于购买非法药物或策划勒索软件攻击，这两种喜欢使用加密货币的恶意行为，仍然无法逃脱当地法律的约束。）

但是，就像现在一样。正如已经发生的那样，在没有中央机构的情况下管理这种价值的数字货币需要大量的计算能力。

1.从事务开始。

假设你想买东西并且你想用比特币支付。第一部分快速简单：您可以在 Coinbase 等比特币交易所开设账户，然后在那里用美元购买比特币。

现在你有了一个“数字钱包”，里面有一些比特币。要花费比特币，只需将其转移到商品卖家的数字钱包中。就这么简单。

但是这个交易，或者实际上任何比特币交易，必须首先通过比特币网络进行验证。用最简单的话来说，卖家通过这个过程来确信他们收到的比特币是真实的。

这将我们带到了整个比特币分类账系统的核心：维护一个庞大的比特币公共分类账。比特币的大部分电力消耗都用于这项维护工作。

2.全球猜谜游戏开始。

在世界各地，将有一群公司和个人，即所谓的比特币矿工，他们将竞争成为验证交易并将其输入记录所有比特币交易的公共分类账的人。该团伙基本上是在玩猜谜游戏，使用功能强大且耗电的计算机试图击败其他人。因为如果他们成功了，他们将获得新创造的比特币作为奖励，这些比特币当然价值不菲。

新创造比特币的竞争被称为“挖矿”。

您可以将其视为玩彩票或掷骰子游戏。比特币矿业公司 Braiins 发表的一篇文章为我们提供了一个很好的类比：想象你在赌场，每个人手里都有一个 500 面的骰子。 （更准确地说，骰子有数十亿面，但这很难画出来。）第一个掷出 10 以下数字的人就是赢家。

您手头的计算机能力越强，您掷骰子的速度就越快，次数也就越多。所以，与其说赌场只有一个骰子，而且以人类的速度掷骰子，不如你可以得到很多电脑，这样你就可以每秒掷骰子很多次了。

比特币网络的设计使得参与的矿工越多，猜谜游戏就越难，从而进一步增加对快速、耗电的计算机的奖励。具体来说，该系统旨在平均花费 10 分钟来赢得一轮比赛。用骰子游戏的类比，如果获胜时间因更多人加入游戏而减少，则游戏会重新校准并增加难度。例如：现在您必须掷出小于 4 的数字，或者必须掷出 1 才能获胜。

这就是为什么比特币矿工现在要在一个大型仓库里装满功能强大的计算机，以便他们有机会在猜大数的速度游戏中获得竞争优势，但这个过程也消耗大量电力。

3.获胜者将获得价值数十万美元的新比特币。

猜谜游戏的获胜者验证了一个标准的比特币交易“区块”，作为奖励，将获得 6.25 个新铸造的比特币，每个价值约 45,000 美元。不难理解，为什么这么多人要磨砺自己的脑袋，挤进这个挖矿行业。

为什么要进行如此复杂和昂贵的猜谜游戏？那是因为将交易记录到分类帐中非常容易。因此，这里的挑战是确保只有“值得信赖”的计算机才能做到这一点。

不良行为者可能对系统造成严重破坏，阻止合法转移，或用虚假比特币交易欺骗人们。但是比特币的设计是为了让坏人赢得大多数猜谜游戏才能在网络中拥有多数权力，这需要大量的金钱和电力。

在中本聪的系统中，黑客会使用资源来挖掘比特币并收集奖励，而不是攻击系统，因为前者更具经济意义。

通过这种方式，比特币挖矿将电力转化为安全。这就是系统旨在浪费能源的原因。

比特币不断增长的能源需求

在早期，比特币还没有那么流行和价值不高，任何有电脑的人都可以在家里轻松地挖矿。但现在没有那么多比特币了。

今天，您需要高度专业化的机器、大量资金、大量空间和足够的冷却装置，以防止运行中的硬件过热。所以现在挖矿是由拥有大型数据中心的公司或群体来完成的。

挖矿所需的算力和电力消耗越来越高，个人可以在家做的事情已经成为少数拥有大型数据中心的公司的责任。

事实另一方面，运营集中度已经非常高，以至于七大矿组占了全网近80%的算力。 （例如，像这样“汇集”计算能力的目的是为了更平均地分配收入，让参与者每天获得 10 美元，而不是每 10 年获得几个比特币。）

采矿在世界各地进行，通常在有大量廉价能源的地方进行。剑桥大学一直在追踪比特币挖矿活动的研究人员最近表示，这个世界上最大的比特币挖矿国家的份额已经从 2019 年底的 75% 下降到今年 4 月的 46%。同期区块链比特币pow为什么耗电，美国矿业的份额从 4% 增加到 16%。

比特币挖矿活动影响的不仅仅是排放。所需的硬件也在堆积。每个人都想要最新最快的机器，这会导致高周转率和新的电子垃圾问题。根据巴黎经济学家亚历克斯·德弗里斯的估计，大约每年半年，采矿硬件的计算能力翻一番，而旧机器则过时。根据他的计算，到 2021 年初，仅比特币就将比许多中等国家产生更多的电子垃圾。

追踪加密货币可持续性的网站 Digiconomist 的运营商 De Vries 说：“比特币矿工完全没有注意到这个问题，因为他们没有解决方案。所以旧机器就被扔掉了。。” p>

你能更环保吗？

如果可以使用风能、太阳能或水力等更多可再生能源来开采比特币会怎样？会发生什么？

鉴于比特币作为一种去中心化货币的性质，矿工在很大程度上是匿名的，因此很难弄清楚有多少比特币挖矿活动是由可再生能源驱动的。

据估计区块链比特币pow为什么耗电，在全球范围内，比特币利用了 40% 到近 75% 的可再生能源。但专家表示，总的来说，使用可再生能源开采比特币意味着可再生能源无法为家庭、工厂或电动汽车供电。

一小部分矿工开始尝试从石油和天然气钻探地点开采过剩的天然气，但这样的例子仍然很少见，而且很难确定。话又说回来，这种做法最终可能会刺激更多的钻探活动。矿工们还声称在中国西南等地利用雨季产生的多余水力发电。但如果这些矿工在旱季作业，他们仍将主要使用化石燃料。

新墨西哥大学经济学助理教授 Benjamin A. Jones 说：“据我们所知，基荷化石燃料不一样。”他的研究涉及加密货币讽刺对环境的影响。“所以你会得到各种截然不同的估计，”他说。

是否有可能重写比特币的机制来减少能源消耗？一些小型加密货币已经在推广另一种会计系统。在这样的系统中，交易处理权不是通过计算劳动来获得的，而是通过证明你拥有足够的加密货币来获得的。这样会更有效率。但是这种做法尚未得到大规模证明，并且不太可能在比特币中站稳脚跟，因为除其他原因外，比特币利益相关者有强烈的经济动机不改变，因为他们正在开采大量资金已投资于它。

一些政府和环保主义者对比特币同样持谨慎态度。如果他们限制采矿活动，理论上他们可以减少能源压力。但请记住，这是一个旨在消除中间人的网络。一些地方已经开始对采矿业实施限制，但据报道，矿工们正在转向煤炭资源丰富的哈萨克斯坦，以及德克萨斯州廉价但有问题的电网。

只要价格波动，比特币的能源消耗在可预见的未来很可能会保持波动。

虽然比特币挖矿可能不需要镐和安全帽，但它也不是纯粹的数字抽象：它与化石燃料、电网和排放的物理世界以及我们今天所处的气候危机有关。具有前瞻性的数字货币已经对现实世界产生了影响，而且这些影响正在增长。