بيتكوين ، الهدر الكبير للطاقة

 

فني يتفقد تعدين البيتكوين في Bitfarms في Saint Hyacinthe ، كيبيك في مارس 2018. تصوير لارس

و blockchain تسمح بإنشاء العملات التشفير دون السلطة الإشرافية المركزية. Bitcoin هي واحدة من هذه العملات ، لكن تشغيلها يعتمد على منافسة حسابية ينتج عنها استهلاك طاقة كبير بقدر ما هو غير ضروري وفقًا لجين بول ديلاهاي ، الأستاذ الفخري في جامعة ليل وباحث CRISTAL. من CNRS. هذا ما يسميه "خطأ ناكاموتو".

Bitcoin المرئي ، الهدر الكبير للطاقة

Bitcoin هي عملة مشفرة تعمل من خلال الاعتماد على شبكة نظير إلى نظير - بدون عقدة مركزية - للتحقق من أجهزة الكمبيوتر التي يبلغ عددها اليوم حوالي 12000. الملف الذي يشير إلى المقدار الذي يحمله كل حساب بتكوين يتم نسخه بشكل مماثل في ذاكرة كل كمبيوتر في شبكة المدقق. يتكون هذا الملف المسمى "blockchain" من كتل موضوعة واحدة خلف الأخرى ، ولا يتم مسحها أبدًا. لا توجد سلطة تتحكم في الشبكة التي تعمل بفضل عقد التحقق هذه ، التي تنسق وتتحكم في بعضها البعض من خلال تبادل الرسائل.

البيتكوين: نظام يقوم على التطوع والمكافأة

لتشجيع وجود عقد المصادقة ، فإن بروتوكول البيتكوين الذي ابتكره ساتوتشي ناكاموتو (الاسم المستعار لمنشئ (منشئي) البيتكوين مجهول الهوية) يوفر مكافأة تُمنح كل عشر دقائق لإحدى العقد. وكانت هذه مكافأة 50 bitcoins عندما بدأت الشبكة في يناير كانون الثاني 2009. 

ويتم إنشاء bitcoins المخصصة العدم من قبل الشبكة. يتم تخفيض الجائزة الدورية إلى النصف كل أربع سنوات. إنها الآن 6.25 بيتكوين ، والتي ، مع تأرجح عملات البيتكوين حوالي 40 ألف يورو (اعتبارًا من 19 سبتمبر 2021) ، تمثل مبلغًا كبيرًا يتم توزيعه كل عشر دقائق. سيؤدي الانخفاض في المكافأة إلى عدم إنشاء عملة بيتكوين جديدة في حوالي عام 2140 ؛ عندها سيكون هناك أقل بقليل من 21 مليون.

يتم اختيار العقدة الفائزة من خلال عملية "إثبات العمل" ( إثبات العمل ، أسرى الحرب). هذه مسابقة حسابية حيث يجب أن تفوز بقدرة جيدة على حساب دالة SHA256 ، وهي دالة رياضية شائعة الاستخدام في علوم الكمبيوتر. إذا كانت لديك قدرة حوسبة SHA256 تساوي 10٪ من قوة الحوسبة التراكمية لجميع المدققين ، فستربح بنسبة 10٪ مع كل مهمة جديدة.

يضمن هذا النظام وجود متطوعين للتحقق. إنه يجعل من الصعب على كيان واحد التحكم في تشغيل الشبكة ، لأنه للسيطرة على الشبكة ، سيكون من الضروري امتلاك غالبية قوة حوسبة SHA256 - نتحدث عن "هجمات 51٪" - وهو أمر صعب. "هناك الكثير من المدققين يتمتع كل منهم بقدر كبير من القوة الحاسوبية.

نحو سباق محموم للحساب

ولدت من هذه الحالة سباق للحساب. تم تطوير جميع أنواع الوسائل لحساب دالة SHA256 بكفاءة. بعد استخدام أجهزة الكمبيوتر الشائعة ، قمنا بتنفيذ بطاقات الرسومات ، واليوم نقوم بتصميم وتصنيع شرائح متخصصة (ASIC - دائرة متكاملة خاصة بالتطبيقات ) لحساب SHA256.

 أولئك الذين يشاركون في مسابقة الحساب يطلق عليهم "القصر". إنهم ليسوا بالضرورة مدققين ، ولكن فيما يتعلق بالمدقق الذي يعملون فيه ، فإن هذا الشخص يتقاسم أرباحه مع القصر الذين يحسبون له. نتحدث عن "حوض تعدين" لهذه المجموعات.

المفارقة البيئية للتحول الرقمي

الحسابات التي تم إجراؤها لكسب المكافأة ليست مفيدة بشكل مباشر للتشغيل السليم للتبادلات على الشبكة لتنسيق ملف الحساب وتحديثه في نفس الوقت. إنها مجرد عملية حسابية لتحديد من يحصل على المكافأة.

 على الرغم من التقدم الكبير في تصميم الرقائق السريعة المتخصصة ، إلا أن الحد الأدنى من الإنفاق الكهربائي ضروري لكل حساب لـ SHA256. أدت المنافسة بين عمال المناجم ، شيئًا فشيئًا ، إلى زيادة قوة الشبكة. فيما يلي بعض الخطوات في هذا الصعود الهائل إلى السلطة. في كل مرة ، هذه هي القوة التراكمية لشبكة البيتكوين بأكملها ، وتُقاس بعدد حسابات SHA256 في الثانية: 1 تجزئة = 1 حساب دالة SHA256.

                أكتوبر 2010: 10 10 تجزئة / ثانية ، مايو 2011: 10 12 تجزئة / ثانية

                يونيو 2013: 10 14 تجزئة / ثانية ديسمبر 2013: 10 16  تجزئة / ثانية     

                فبراير 2016: 10 18 تجزئة / ثانية يناير 2020: 10 20 تجزئة /             

(البيانات من https://www.blockchain.com/charts/hash-rate )

لقد اكتسبنا حوالي 10 في السنة!

استهلاك الطاقة لأربعة مفاعلات نووية على الأقل   

لا يمكن إجراء تقييم الكهرباء المستخدمة بطريقة دقيقة تمامًا ، ولكن يمكننا حساب الحد الأدنى من تيراواط ساعة (TWh) التي تنفقها الشبكة سنويًا من خلال النظر في أكثر الأجهزة كفاءة في استخدام الكهرباء لحساب وظيفة SHA256.، وافتراض أنها تستخدم فقط. القوة التراكمية لعمال المناجم معروفة بدقة عالية إلى حد ما. هذا المجموع اليوم (اعتبارًا من 19 سبتمبر 2021) هو حوالي 135 × 10 18 تجزئة في الثانية. أفضل آلة هي AntminerS19Pro التي تحسب 110 تيراهاش في الثانية. تبلغ طاقتها الكهربائية 3250 واط / ساعة (Wh ).  

بقبول افتراض أن جميع القاصرين يستخدمون هذه الأداة ، من الضروري:

135 '10 18 /110 "10 12 = 1227000 الآلات

تبلغ قوتهم الكهربائية 1،227،000 3،250 Wh = 3،987،750،000 Wh ، مما يعطي نفقات سنوية تبلغ:

3987 750.000 365 ´ 24 Wh = 3.49 10 13 Wh / year »35 تيراوات ساعة / سنة

مع العلم أن متوسط ​​قدرة المفاعل النووي ينتج حوالي 8 تيراواط ساعة / سنة ، نرى أن شبكة عمال المناجم تستهلك الكهرباء التي تنتجها أربعة مفاعلات نووية أو أكثر.

الحساب المقترح هنا متوافق مع 40 تيراواط ساعة / سنة المشار إليها بواسطة Digiconomist ومع 36 تيراواط ساعة / سنة من موقع Cambridge Bitcoin لاستهلاك الكهرباء .

لذلك يجب أن نعتبر أن 35 تيراواط ساعة / سنة هو الحد الأدنى الآمن تمامًا. للحصول على تقييم أقرب إلى الواقع ، يجب مضاعفة هذه النتيجة أو مضاعفتها ثلاث مرات اعتمادًا على الافتراضات المعتمدة فيما يتعلق بما يلي:

• - أهمية الآلات الأقل كفاءة ؛
• - تكلفة تبريد أنظمة الحوسبة ؛
• - الطاقة المستهلكة لتصنيع أدوات التعدين ، ونقلها ، وبناء وتشغيل المصانع ، إلخ.

الفحم لتشغيل عمال مناجم البيتوين 

بعد إجراءات حظر التعدين التي اتخذتها السلطات الصينية ، توقفت مصانع التعدين الصينية التي تمثل أكثر من 50 ٪ من طاقة التعدين لعملة البيتكوين عن العمل لبضعة أشهر. استقر بعضهم في أمريكا الشمالية.

 تأتي الكهرباء المستخدمة من مصادر مختلفة ، ولكن يأتي جزء كبير منها من الفحم. الموقع Digiconomist بحساب انبعاثات الكربون من 77 ميغاطن (مليون طن) من CO 2 .

 نظرًا لارتفاع سعر البيتكوين خمسة أضعاف خلال العام الماضي ، يمكننا أن نتوقع زيادة في العامين المقبلين بمقدار خمسة أضعاف في هذا الاستهلاك الضخم بالفعل للكهرباء.

ومع ذلك ، فإن استهلاك الكهرباء هذا ليس حتميًا ، حتى بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر التي تعمل باستخدام blockchain. توجد عدة طرق يمكن أن تحل محل إثبات العمل. لقد ثبت الآن أنهم يقدمون مثل هذه البروتوكولات الآمنة مصحوبة بنفقات كهربائية أقل من تلك الخاصة بإثبات العمل. سيكون التوفير الذي تم تحقيقه بواسطة طرق معينة هو 99.95٪ ، مما سيقلل من استهلاك الطاقة في blockchain إلى مستوى مقبول تمامًا.

وبالتالي فإن الوضع سخيف. أدت المنافسة بين عمال المناجم إلى ظهور آلة شيطانية يبدو أنها لا يمكن إيقافها ولا نحاول حتى التوقف في حالة عملة البيتكوين. لسوء الحظ ، هناك قلق من تفاقم عواقب خطأ ناكاموتو في اختيار دليل العمل. يوجد احتمالان لعكس الحركة: أن ينهار سعر البيتكوين ، أو أن السلطات التي لديها القدرة على التدخل.