Quan sát dữ liệu: Bitcoin tiêu thụ nhiều năng lượng hơn hầu hết châu Phi cộng lại
Từ việc Musk tiết lộ sự lãng phí năng lượng khi khai thác đến việc Ethereum chuyển sang cơ chế bằng chứng cổ phần, từ lệnh cấm khai thác của Trung Quốc đến CNBC, mạng Bitcoin có thực sự tiêu thụ một lượng tài nguyên lớn như vậy không?
Bạn có thể đã thấy dòng tweet của Elon Musk thông báo rằng Tesla đang tạm dừng Bitcoin như một phương thức thanh toán do những lo ngại về môi trường, điều này có thể hiểu được vì Tesla là một công ty xanh. Musk cho biết vào tháng 5: “Chúng tôi lo ngại về việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch ngày càng tăng nhanh chóng trong khai thác và giao dịch Bitcoin, đặc biệt là than đá, loại nhiên liệu có lượng khí thải tồi tệ nhất so với bất kỳ loại nhiên liệu nào”. , than đá và dầu mỏ, chi phí của các dự án này nằm ngoài tầm với của nhiều người trên lục địa, đặc biệt là với lượng năng lượng cần thiết để sản xuất điện để khai thác Bitcoin.
Bitcoin sử dụng bao nhiêu năng lượng so với châu Phi?
Tín dụng hình ảnh: Kash
Mạng khai thác của Bitcoin được xếp hạng trong số 30 mạng hàng đầu trên thế giới về mức sử dụng năng lượng. Theo Chỉ số tiêu thụ năng lượng Bitcoin của Digiconomist, mức tiêu thụ năng lượng của Bitcoin có thể cung cấp 131,16 TWh điện cho một quốc gia có dân số hàng chục triệu người, nhiều hơn tổng mức tiêu thụ 130,05 TWh của 47 quốc gia có mức tiêu thụ năng lượng ít nhất ở Châu Phi. Theo một nghiên cứu năm 2019 được công bố trên tạp chí Khoa học Joule, nó tạo ra 22,9 megaton carbon dioxide mỗi năm, gần bằng Sao Tome và Principe, Comoros, Cộng hòa Trung Phi, Guinea-Bissau, Djibouti, Burundi, Gambia , Seychelles, Cape Verde, Somalia, Eritrea, Eswatini, Sierra Leone, Chad, Rwanda, Liberia, Malawi, Nam Sudan, Niger, Lesotho, Cộng hòa Dân chủ Congo và Guinea đã tạo ra cùng một lượng carbon dioxide Sản lượng kết hợp của các quốc gia này là 23,5 megaton carbon dioxide. Tuy nhiên, điều này sẽ không duy trì mãi mãi khi giá Bitcoin tăng lên và các ưu đãi dành cho người khai thác tăng lên, dẫn đến mức tiêu thụ năng lượng tăng lên. Một vấn đề khác là hầu hết các mỏ đều nằm ở Trung Quốc và phụ thuộc nhiều vào than đá. Trung Quốc đã ngừng hoạt động khai thác tiền điện tử do lo ngại về tiêu thụ năng lượng.
Từ dữ liệu, chúng ta có thể thấy rằng Bitcoin thực sự có thể gây ô nhiễm lớn cho môi trường và nó chỉ là một trong hàng nghìn loại tiền điện tử ngày càng phát triển. Với tốc độ này, liệu môi trường của chúng ta có thực sự chịu đựng được tất cả những điều này? Câu trả lời là không. Chúng tôi đã chiến đấu với biến đổi khí hậu. Cuộc cách mạng tiền điện tử phải bền vững hơn cho chính nó và Odaily của chúng ta.
Cơ chế đồng thuận PoW của Bitcoin và mối quan hệ của nó với mức tiêu thụ năng lượng
Như nhà toán học người Pháp Gaspard-Gustave de Corioli đã nói, công việc là năng lượng hướng vào một hành động và năng lượng là "công việc đã hoàn thành". Công việc đã hoàn thành có thể được lưu trữ bằng một loại tiền tệ như Bitcoin để chi tiêu trong tương lai. Cơ chế đồng thuận của Bitcoin dựa trên Proof of Work (PoW), trong đó năng lượng được sử dụng để giữ cho chuỗi khối hoạt động an toàn.
Trong quá trình tạo một khối mới, những người khai thác giải quyết một trò chơi đoán trong đó các giao dịch gộp cộng với một "nonce" được chèn vào hàm băm SHA-256 trong khung thời gian trung bình là 10 phút, cho đến khi kết quả đáp ứng các tiêu chí định trước được xác định bởi giao thức. Chi tiết hơn, những người khai thác truy xuất các giao dịch chưa được xác nhận từ mempool và nhóm chúng vào một khối mới. Khối này có một số thông tin trong tiêu đề khối. Sau đó, những người khai thác lấy các tiêu đề khối, thêm một số ngẫu nhiên được gọi là "nonce" và đặt nó vào một hàm băm, tạo ra một số 256 bit. Mạng chỉ chấp nhận các kết quả nhỏ hơn một giới hạn nhất định, một lần nữa được xác định trước bởi giao thức chuỗi khối và được gọi là "mục tiêu" (ví dụ: 32 bit đầu tiên của kết quả trả về phải bằng 0 [đơn giản hóa]).
Những người khai thác liên tục chèn các kết hợp giao dịch được nhóm thành các khối vào hàm băm cho đến khi kết quả đáp ứng các tiêu chí. Số lượng thử nghiệm như vậy mỗi giây được gọi là "tỷ lệ băm". Người khai thác đầu tiên nhận được kết quả đáp ứng các tiêu chí được xác định trước sẽ phát kết quả lên mạng và nhận phần thưởng khối, phần thưởng này cũng bao gồm phí giao dịch cho các giao dịch có trong khối. Do các đặc tính tương tự của Bitcoin và kim loại quý, quá trình này được gọi là "khai thác". Tên hư cấu của nhà phát minh Bitcoin, Satoshi Nakomoto, đã ủng hộ tuyên bố này trong một trong những bài đăng của anh ấy.
"Theo nghĩa đó, [Bitcoin] giống như một kim loại quý hơn. Nguồn cung được xác định trước và giá trị thay đổi, thay vì thay đổi nguồn cung để giữ giá trị không đổi." - Satoshi Nakamoto
Số lượng bitcoin được phát hành trên mỗi khối được xác định trước bởi giao thức. Do đó, nguồn cung của Bitcoin được kiểm soát và hạn chế về mặt toán học — hoàn toàn trái ngược với tiền do ngân hàng trung ương phát hành. Theo thời gian, số lượng bitcoin mới được phát hành trên mỗi khối đã giảm 50%. Việc "giảm một nửa" này xảy ra sau mỗi 210.000 khối hoặc khoảng 4 năm một lần. Hiện tại, 12,5 bitcoin được phát hành cho mỗi khối được khai thác.
Cơ chế chứng minh công việc của bitcoin được thiết lập để điều chỉnh độ khó của việc tìm khối mới sau mỗi khối 2016 và thời gian trung bình để tìm khối mới là khoảng 10 phút. Độ khó bị ảnh hưởng bởi sức mạnh tính toán do mạng cung cấp (sức mạnh tính toán càng cao thì độ khó càng cao).
Điều này có nghĩa là có một thị trường khai thác với nguồn cung cấp bitcoin cố định, như được xác định bởi giao thức và nhu cầu thay đổi về sức mạnh tính toán dựa trên độ khó được xác định bởi tỷ lệ băm tổng thể. Do quy luật cung và cầu, phần thưởng bitcoin được xác định trước cho mỗi khối, giá bitcoin hiện tại và chi phí khai thác xác định số lượng người khai thác hiệu quả về chi phí có thể đóng góp vào việc bảo mật mạng. Trong một thị trường hiệu quả, phí bảo hiểm bằng 0, có nghĩa là lợi nhuận cận biên khi đốt 1 kWh năng lượng thông qua bằng chứng công việc bằng với chi phí khai thác cận biên. Công thức cho phần thưởng khối bao gồm phí giao dịch là:
Việc tự động điều chỉnh độ khó khai thác Bitcoin dẫn đến một hệ thống năng động, tự điều chỉnh. Giả sử rằng giá Bitcoin và phần thưởng khối không đổi trong khi chi phí khai thác tăng lên. Để giữ được phương trình trên, sẽ có ít người khai thác hơn, điều này cuối cùng sẽ làm giảm độ khó của việc khai thác. Điều ngược lại cũng đúng: chi phí khai thác giảm, giả sử vế trái của phương trình không đổi. Nhiều công cụ khai thác bitcoin sẽ xuất hiện trực tuyến, điều này làm tăng độ khó.
Tuy nhiên, trên thực tế, trạng thái cân bằng hoàn hảo không xảy ra vì các công ty khai thác không tắt thiết bị của họ ngay lập tức khi nó trở nên không có lãi. Ngoài ra, sự gia tăng tốc độ băm bị trễ do yêu cầu về thời gian sản xuất và giao hàng. Điều này mang lại cho chủ sở hữu tỷ lệ băm hiện tại một lợi thế tùy ý khi giá Bitcoin tăng.
Một kết luận có thể được rút ra:
Mức tiêu thụ năng lượng để giữ cho chuỗi khối Bitcoin hoạt động phụ thuộc vào tỷ lệ băm của mạng và mức tiêu thụ năng lượng của mỗi người khai thác.
Phần thưởng bitcoin được xác định trước bởi giao thức.
Sức mạnh khai thác hiệu quả về chi phí tổng thể được xác định bởi thị trường (phần thưởng Bitcoin cho mỗi khối và giá Bitcoin).
Một cuộc cách mạng tiền điện tử bền vững với môi trường
May mắn thay, trong số các loại tiền điện tử hàng đầu, Bitcoin là loại duy nhất tiêu thụ nhiều năng lượng như vậy - Ethereum hiện đang chuyển sang một quy trình hoàn toàn khác và các loại tiền điện tử hàng đầu khác như Cardano cần ít thời gian năng lượng hơn rất nhiều.
Có hai giải pháp cho cuộc khủng hoảng môi trường do cuộc cách mạng tiền điện tử mang lại. Bitcoin và hầu hết các loại tiền điện tử khác đã và đang sử dụng một khái niệm gọi là "Proof of Work" (PoW) để xác minh từng giao dịch. Cơ chế bằng chứng công việc đảm bảo rằng các cuộc tấn công vào mạng rất tốn kém và cơ chế này cho phép giải quyết xung đột trong trường hợp chia tách chuỗi. Ngoài ra, bằng chứng công việc giảm thiểu sự tin cậy vì chuỗi hợp lệ—chuỗi có công việc được tích lũy nhiều nhất—có thể dễ dàng được chứng thực bởi mọi người.
Nhưng khái niệm này có một lỗ hổng cơ bản, và đó là vấn đề về khả năng mở rộng. Nguồn cung của bitcoin là hữu hạn và khi nguồn cung giảm đi, sẽ mất nhiều thời gian hơn để xác minh các giao dịch, điều này khiến cho việc tạo khối được sử dụng nhiều năng lượng hơn bao giờ hết, khiến con đường tốn ít thời gian hơn. Trên thực tế, có rất nhiều kho khai thác trên khắp thế giới cạnh tranh để giải quyết nhiệm vụ nhanh nhất có thể, vì chỉ máy tính nhanh nhất mới có thể chứng minh giao dịch và nhận phần thưởng trong số hàng trăm máy tính cạnh tranh để giải cùng một bài toán. Điều này có nghĩa là 99% năng lượng dành cho một giao dịch về cơ bản là năng lượng bị lãng phí.
Một giải pháp là tập trung hóa một phần. Tất cả những rắc rối mà một hệ thống bằng chứng gặp phải là có thể xác minh các giao dịch theo cách phi tập trung. Một số người tin rằng một cơ quan trung ương sản xuất tiền theo thuật toán sẽ giảm lãng phí năng lượng. Ví dụ: một số loại tiền điện tử đã giới thiệu một khái niệm gọi là khai thác trước, yêu cầu cơ quan trung ương tạo một số lượng mã thông báo dựa trên chuỗi khối nhất định trước khi phát hành chúng ra công chúng. Về lâu dài, nhiều người phản đối ý tưởng tập trung hóa một phần, muốn giữ cho công nghệ blockchain hoàn toàn phi tập trung.
Một giải pháp khác là chuyển sang khai thác bằng chứng cổ phần (PoS) và sử dụng năng lượng tái tạo. Hệ thống Proof Of Stake về cơ bản loại bỏ quá trình tính toán cạnh tranh của hệ thống Proof Of Work, trong khi vẫn giữ mọi thứ phi tập trung (thậm chí còn phi tập trung hơn PoW). Nó cho phép mỗi máy tính trong hệ thống xử lý một tác vụ tại một thời điểm. Các hệ thống bằng chứng cổ phần yêu cầu người xác thực/người khai thác đặt một lượng tiền điện tử nhất định làm tài sản thế chấp, được gọi là "cổ phần". Đổi lại, thuật toán định kỳ có một trong những trình xác thực tạo khối tiếp theo trong chuỗi khối. Điều này làm giảm đáng kể mức sử dụng năng lượng so với các hệ thống bằng chứng công việc, vì không cần phải chạy đua để giải quyết các vấn đề toán học phức tạp.
Ngoài ra, có một số phát triển làm cho chuỗi khối Bitcoin hiệu quả hơn. Những phát triển này bao gồm các tối ưu hóa như phân lô giao dịch và mật mã nâng cao, cũng như các lớp bổ sung trên Bitcoin, chẳng hạn như sàn giao dịch, ngân hàng Bitcoin, sidechains và Lightning Network.
Điều đặc biệt thú vị là Lightning Network mở rộng quy mô khối lượng giao dịch Bitcoin bằng cách giảm lượng năng lượng trung bình cần thiết để đảm bảo giao dịch Bitcoin. Là một hệ thống thanh toán ngang hàng phi tập trung sử dụng sự đồng thuận của chuỗi khối Bitcoin làm lớp thanh toán để kế thừa các thuộc tính tin cậy duy nhất của nó, Lightning Network không dựa vào các mục trong sổ cái chung được gọi là chuỗi khối và về mặt lý thuyết có thể Xử lý hàng tỷ đô la giao dịch mỗi giây.
Các giao dịch được thực hiện trên lớp thứ hai tập trung (các sàn giao dịch như Coinbase) cũng không được đặt trên chuỗi khối và không trực tiếp tiêu thụ năng lượng. Trong trường hợp này, sự tin tưởng đến từ thực thể ghi lại các giao dịch bitcoin cho khách hàng của mình và duy trì sổ cái kín về việc ai sở hữu bao nhiêu bitcoin. Những phát triển này dẫn đến nhiều khoản thanh toán hơn (nếu không muốn nói là không giới hạn) mà không cần đưa chúng vào chuỗi khối. Đây là lý do tại sao sự gia tăng các giao dịch Bitcoin sẽ đảm bảo rằng năng lượng trung bình cần thiết cho mỗi giao dịch Bitcoin giảm xuống gần như bằng không.
