آیا استخراج بیت کوین هدر دادن انرژی است؟ بررسی مزایا و معایب کلی ماینینگ بیت کوین

در ماه های اخیر بیت کوین شور و شوق و کنجکاوی زیادی را در میان همه اقشار جامعه و در سطح جهانی برانگیخته است. این ارز دیجیتال، به ویژه پس از صعود به رتبه های بهترین دارایی دهه اخیر، مورد توجه بسیاری از رسانه ها قرار گرفته است که خواه ناخواه باعث پذیرش بیشتر آن در میان مردم به عنوان یک دارایی برای سرمایه گذاری شده است. با این حال ، هر زمان که قیمت بیت کوین بالا می رود ، تردیدها و سوالات زیادی ایجاد می شود  که عمدتا در مورد منشا و ماهیت آن و مصرف انرژی استخراج و ماینینگ بیت کوین می باشد.آیا به طور کلی منافع حاصل از بیت کوین و تاثیر آن بر بهبود سطح زندگی همه، استفاده قابل توجه انرژی برای استخراج آن و مصرف برق ماینینگ بیت کوین را توجیه می کند؟

پروتکل بیت کوین یک دارایی دیجیتال منحصر به فرد ایجاد کرده است

برای درک چگونگی ایجاد بیت کوین (BTC) و استخراج آن ، مسئله اصلی مشکل دوبار خرج کردن یا double spending است.

بیت کوین تحول بزرگی را در سیستم پولی ایجاد کرده است و توانسته است یک سیستم قدیمی و پر هزینه را به یک حالت کاملا دیجیتال تبدیل کند بدون این که مشکل خرج کردن دوباره وجود داشته باشد. قبل از بیت کوین تلاش‌هایی برای ایجاد یک سیستم پولی دیجیتال پایدار به‌عمل‌آمده بود، که همه آنها با شکست مواجه شدند زیرا یک مشکل آشکار با پول دیجیتال این بود که تراکنش‌ها را می توان دو بار کپی کرد و در واقع یک مقدار پول مشخص را دوبار خرج کرد. یعنی چون پول دیجیتال است و ماهیت فیزیکی ندارد، در معاملات امکان کپی کردن و انجام مجدد آن وجود دارد و این احتمال وجود دارد که همان پول را بتوان دوبار خرج کرد.  به این اتفاق دوبار خرج کردن یا Double spending گفته می شود.  بیت کوین در واقع اولین ارز دیجیتالی بود که ادعا کرد می‌تواند این مشکل را حل کند.

روشی که بیت کوین برای حل این مشکل در رابطه با پول های دیجیتال ارائه کرده است استفاده از سیستمی است که تراکنش‌ها در آن به صورت زنجیروار و در یک دفتر کل توزیع شده ثبت می شود. این در واقع همان بلاکچین است. این سیستم یک دفتر ثبت دیجیتال است که تمام تراکنش‌ها را در خود ذخیره می‌کند و از سال 2009 که بیت کوین معرفی شده است تا بحال تمام تراکنش‌ها در آن موجود است. اطلاعات تراکنش ها داخل بلوک ها قرار می‌گیرد و هر 10 دقیقه یک بلوک به دفترکل اضافه می‌شود. نکته مهم این است که همه گره‌ها در شبکه بیت کوین یک کپی از این دفتر جهانی دارند. در واقع نکته مهم این است.

تصور کنید که فردی یک بیت کوین دارد و می خواهد دو بار آن را خرج کند. این فرد ابتدا تراکنش را با یک مقصد انجام می دهد و بیت کوین را به مقصد اول ارسال می کند. سپس همان بیت کوین را به آدرس دیگری به عنوان مقصد دوم می فرستد. هر دو تراکنش‌ها به مجموعه تراکنش های تایید نشده در بلاکچین بیت کوین وارد می ‌شوند. اما فقط اولین تراکنش فرد تایید می شود و توسط ماینرها در بلوک بعدی قرار می ‌گیرد. تراکنش دوم فرد هرگز تایید نخواهد شد چرا که ماینرها آن را نامعتبر می دانند.

همه ما در زندگی روزمره از گوشی های هوشمند استفاده می کنیم. ایمیل ، عکس یا فیلم می فرستیم ، اما در واقع این روندبه این شکل است که ما یک کپی از ایمیل (و نه ایمیل اصلی) ، یک کپی از عکس های خود (و نه اصلی) ارسال می کنیم. وقتی روی دکمه ارسال روی تلفن هوشمند یا رایانه کلیک می کنیم ، یک کپی از نسخه اصلی همیشه در دستگاه ما باقی می ماند. اما هنگامی که بر روی دکمه ارسال بیت کوین در تلفن همراه خود کلیک می کنید ، کپی نمی فرستید ، در واقع یک شی دیجیتالی ارسال می کنید. هنگامی که معامله در بیت کوین انجام شد ، غیرقابل برگشت می شود و نمی توان آن را دستکاری کرد.

به همین دلیل ، لغو یا دستکاری انتقال بیت کوین پس از تأیید شدن توسط شبکه بلاکچین غیرممکن است ، زیرا پروتکل بیت کوین مشکل دوبار خرج کردن را حل کرده است. بیت کوین ، از نظر دیجیتالی منحصر به فرد ساخته شده است و معاملات و اتقال پول و ارزش را در اینترنت و بدون واسطه (مستقل از یک نهاد مرکزی) امکان پذیر می کند.

چه کسانی در روند پیدایش و تراکنش های بیت کوین دخیل هستند ؟

در حالی که پول ها و ارزهای سنتی از طریق بانک های مرکزی تولید می شوند ، بیت کوین توسط الگوریتم هایی صادر یا پیدا می شود که قوانین آنها در پروتکل آن – بلاکچین بیت کوین – از قبل تعیین شده است.

در واقع می توان گفت که بلاکچین بیت کوین یک سیستم ثبت معاملات است که در یک شبکه باز (توزیع شده) از شرکت کنندگان “مشکوک” ، که یکدیگر را نمی شناسند و به یکدیگر اعتماد ندارند ، نگهداری می شود.

بنابراین ، وقتی Satoshi Nakamoto کد منبع نرم افزار پروتکل بیت کوین را نوشت و آن را در اینترنت منتشر کرد ، پیشنهاد داد که اگر امنیت این شبکه را تأمین کنید و به این شبکه مالی کمک کنید ، به شما پاداش تعلق می گیرد.

اهمیت ماینینگ بیت کوین

در طول زمان تعداد بیشتری از افراد انگیزه های بالقوه موجود در بیت کوین را درک می کردند و شروع به “اتصال” رایانه های خود برای تأمین امنیت شبکه کردند ، و این سبب شد که بلاکچین بیت کوین روز به روز زنده تر و امن تر شود. اکنون ، قدرت محاسباتی قوی تضمین کننده معاملات بیت کوین است و می توان گفت که بیت کوین قدرت محاسباتی است.

بیت کوین توسط استخراج کنندگان یا ماینر ها از پروتکل بلاکچین استخراج می شود. ماینر ها باید الگوریتم های پیچیده ریاضی خاصی را حل کنند تا حق ثبت تراکنش های بیت کوین در شبکه بلاک چین را به دست آورند و در ازای آن پاداش دریافت کنند.

هر معامله بیت کوین ، قبل از اینکه به بلاکچین اضافه شود ، به “mempool” ، منطقه نگهداری معاملات معلق ارسال می شود ، جایی که تراکنش ها منتظر می مانند تا در یک بلوک وارد شود. سپس ماینرها معاملات معلق را با هم ترکیب می کنند تا “بلوکی” از معاملات ایجاد کنند.

توجه داشته باشید که ماینرها با یکدیگر رقابت می کنند تا رایانه های آنها برای ضبط جدیدترین معاملات در بلاک بعدی که در شبکه گنجانده خواهد شد ، انتخاب شوند و بهترین راه برای برنده شدن در این رقابت حل الگوریتم های بیشتر است (قبل از اینکه شخص دیگری به نتیجه صحیح در حل الگوریتم برسد).

از آنجایی که برای حل صحیح الگوریتم ها هزاران نفر ممکن است تلاش کنند ، تنها کسانی که قدرت محاسباتی بیشتری برای برنده شدن در این رقابت دارند ، به عنوان پاداش تلاش های خود ، بیت کوین دریافت می کنند.

از آنچه تاکنون گفته ایم ، دو پیامد اصلی نتیجه گیری می شود.

اولین پیامد این است که الگوریتم اثبات کار PoW از دور زدن سیستم و ایجاد بیت کوین توسط ماینرها جلوگیری می کند. ماینرها با هر بار تلاش باید انرژی محاسباتی واقعی را بسوزانند و پاسخ مسائل را پیدا کنند تا فرصتی برای پاداش گرفتن داشته باشند. از آنجا که برق برای تأمین ماینر ها رایگان نیست ، بنابراین الگوریتم اثبات کار و مصرف برق ماینینگ بیت کوین هزینه مالی برای استخراج ایجاد می کند.

پیامد دوم به این واقعیت اشاره دارد که PoW تاریخ معاملات بیت کوین را غیر قابل تغییر می کند. اگر یک مهاجم بخواهد معامله ای را تغییر دهد ، آن مهاجم مجبور است تمام کارهایی را که از زمان پیدایش بیت کوین تاکنون انجام شده دوباره بازیابی کند و طولانی ترین شبکه را از نو ایجاد کند. این از لحاظ نظری غیرممکن است و به همین دلیل گفته می شود که ماینرها از شبکه بیت کوین “محافظت” می کنند.

از آنجا که استخراج یا ماینینگ طی سالیان متمادی به یک صنعت قانونی تبدیل شده است ، توسط متخصصان اختصاصی با سخت افزار تخصصی پشتیبانی می شود که به مراکز داده بزرگ و انرژی زیادی برای پاسخگویی به مصرف برق ماینینگ بیت کوین احتیاج دارد.

لازم به ذکر است که اگرچه سازوکارهای اجماع دیگری نیز وجود دارد ، اما PoW بیشترین استفاده را در بلاکچین ها دارد زیرا از نظر امنیت سایبری بیشترین کارآیی را دارد.

استخراج بیت کوین چقدر برق مصرف می کند؟

دانشگاه کمبریج از سال 2015 برآوردگر انرژی شبکه بیت کوین را فعال کرده است. در واقع ، شفافیت بیت کوین به هر کسی امکان می دهد مقدار هش اعمال شده در شبکه را ببیند ، که معمولاً با اندازه گیری تعداد هش در ثانیه شبکه انجام می شود و به این ترتیب مصرف برق ماینینگ بیت کوین را تخمین بزند.

شما می توانید بر اساس بهره وری انرژی برای هش کردن سخت افزار استخراج مورد استفاده خود، میزان انرژی شبکه برای انجام این هش ها را تخمین بزنید.

بر اساس داده های ردیاب مصرف انرژی بیت کوین Digiconomist’s ، در حال حاضر استخراج 77.78 تراوات ساعت در سال مصرف می کند. که با کل مصرف انرژی کشورهایی مانند هلند و جمهوری چک قابل مقایسه است.

بر اساس برآوردهای فوق ، بسیاری علیه بیت کوین و استفاده از پروتکل اثبات کار بحث می کنند. با این حال ، آیا می توانیم این “تخمین ها” را به عنوان یک حقیقت مطلق در نظر بگیریم؟ آیا این برآوردها در نظر می گیرد که ماینر ها همیشه با همان کارایی کار نمی کنند؟ آیا در نظر گرفته شده است که برق مورد استفاده ممکن است از منابع پاک تامین شود؟

استدلال های ضد بیت کوین و الگوریتم PoW

استدلال های ضد اثبات کار و سازوکار تشویقی ایجاد شده توسط ساتوشی ناکاموتو عبارتند از:

A1 – استخراج بیت کوین انرژی زیادی را مصرف می کند.

A2 – اکثریت قریب به اتفاق استخراج کنندگان بیت کوین در چین واقع شده اند.

A3 – استخراج کنندگان بیت کوین در چین عمدتا از انرژی مبتنی بر ذغال سنگ کثیف استفاده می کنند.

A4 – استخراج بیت کوین دارای اثر کربن نسبتاً شدید است.

A5 – بیت کوین بد است.

همانطور که در مبحث قبلی نشان دادیم ، استدلال A1 درست است. این یکی از دلایل اساسی امنیت بی نظیر شبکه بیت کوین نیز همین است.

استدلال A2 قبلاً درست بود ، اما وضعیت در حال تغییر است ، زیرا مناطق بیشتری در جهان وارد صنعت ماینینگ بیت کوین شده اند.

مناطقی که از اهمیت زیادی برخوردار هستند با رنگ آمیزی نشان داده شده اند ، استان سیچوان در چین به رنگ زرد و مناطق با ارتباط کمتر با رنگ قرمز مشخص شده اند.سرانجام ، استدلال A3 نادرست است ، همانطور که در مبحث بعدی خواهیم دید ، که استدلال های A4 و A5 را از بین می برد.

بیت کوین انرژی زیادی مصرف می کند اما انرژی تجدید پذیر

مصرف برق ماینینگ بیت کوین زیاد است اما تحقیقات اخیر منتشر شده توسط CoinShares Research نشان می دهد که بیشتر برق مصرفی برای استخراج بیت کوین در حقیقت از منابع پاک مانند باد ، خورشید و برق است.

به بیان دقیق تر ، 60٪ استخراج جهانی در چین انجام می شود ، جایی که سیچوان به تنهایی 50٪ از نرخ هش جهانی را تولید می کند ، و 10٪ باقیمانده به طور مساوی بین استانهای یوننان ، سین کیانگ و مغولستان تقسیم می شود.

توجه به این نکته مهم است که سلطه سیچوان چه در چین و چه در جهان رابطه مستقیمی با انرژی زیاد و ارزان دارد. در فصل بارندگی ، قیمت برق آن در پایین ترین سطح در جهان است و باعث می شود سیچوان یکی از جذاب ترین مناطق برای ماینینگ جهانی باشد.

از سوی دیگر ، از 40٪ ماینر های باقیمانده ، 35٪ از تولید جهانی نرخ هش به طور مساوی بین واشنگتن ، نیویورک ، بریتیش کلمبیا ، آلبرتا ، کبک ، نیوفاندلند و لابرادور ، ایسلند ، نروژ ، سوئد ، جورجیا و ایران تقسیم شده اند.

اعلاوه بر این ها، این گزارش به یک مسئله گسترده تر از چگونگی استفاده از انرژی های تجدید پذیر در حال حاضر در سراسر جهان اشاره دارد: بسیاری از تولیدکنندگان انرژی های تجدیدپذیر در مکان نامناسبی قرار دارند و از آنها کم استفاده می شود و بنابراین ، استخراج بیت کوین به تنها کاربرد مناسب برای این برق تبدیل شده است.

در این زمینه ، این تحقیقات نتیجه گرفت که شبکه بیت کوین 74٪ از برق خود را از منابع تجدیدپذیر به دست می آورد ، و این تمرکز بیشتر از تقریباً همه صنایع بزرگ دیگر در جهان روی منابع انرژی پاک است.

سخن نهایی

همه چیز به انرژی نیاز دارد و استفاده اضافی از انرژی همیشه باعث بهبود سطح زندگی ما شده است. آیا مزایای ارائه شده توسط بیت کوین ارزش استفاده اضافی از انرژی را دارد؟

همه چیز انرژی است . هدر دادن انرژی در استفاده نکردن هوشمندانه از آن برای بهبود استانداردهای زندگی اقتصادی و اجتماعی است.

از آنجا که موقعیت فیزیکی مراکز استخراج و ماینینگ تاثیری بر پاداش شبکه بیت کوین ندارد ، ماینرها می توانند به مناطقی  با هزینه های برق کمتر مهاجرت کنند. ار سوی دیگر استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر می تواند، مشکلات زیست محیطی ناشی از سوزاندن برق و متان در فرایند ماینینگ بیت کوین را حل کند.