比特幣挖礦每天消耗近700萬元的資源,產生的算力用于驗證和記錄交易的比例極小,絕大部分是為了爭奪記賬權做的解題游戲。
不少人指責這是毫無必要的巨大浪費,并設計了一些替代的方案,比如將算力用于科學項目的計算,或者取消靠計算競爭記賬權,改為按照貨幣持有數量分配記賬權。
比特幣所設計的挖礦方式被稱為“工作量證明機制”(Proof of Work,PoW),即通過有難度、耗成本、花時間的計算工作證明記賬者是認真負責的,因為有錯漏的記賬將得不到其他人的承認,也就不能獲得挖礦獎勵,從而工作量就白費了。
記賬計算盡管具有一定的偶然性,但總體上算力越大,計算成功奪得記賬權和記賬獎勵的可能性越大。這樣,記賬競爭會推動算力的上漲。總算力越大,攻擊比特幣系統的難度也就越大,比特幣系統也就更安全,當然,挖礦總消耗也就越大。
可以說,在一定的計算機生產技術下,比特幣記賬系統的安全性是跟挖礦消耗成比例的。不論挖礦收入來自新幣,還是來自交易費,問題的本質沒有區別,競爭充分的情況下,每天700萬元的新幣或交易費都會消耗相近規模的資源,支撐起同等規模的系統總算力。
換一種不空耗算力的方法行不行呢?最簡單的方式是從眾多記賬者中隨機選擇一位成功記賬者。這樣記賬幾乎無成本。但是,這樣大家會不愿意投入更多、不愿意認真驗證交易、不愿意轉發交易、不愿意同步和保存龐大的賬本(
區塊鏈)。這樣,系統總算力就很小,記賬的錯漏也很多,不僅攻擊起來容易,自身也容易分叉(同時存在幾個不同的賬本),交易的可靠性無從談起。
那么能不能將這些算力用在有意義的特定計算中呢?現實中有這樣的嘗試,比如用于攻克癌癥的研究。這樣似乎使系統更有“價值”。但有“價值”就會牽涉人的判斷,為什么用于癌癥研究,不用于頁巖油研究,或者中國特色社會主義研究呢?誰來決定研究什么呢?如何制定判別計算是否有效的標準呢?
而且,只要是“特定”研究,就會有“特定”的人具有持久的知識優勢,記賬權的爭奪就會不公平,處于劣勢的算力就會退出,系統安全性就難以持續加強。這類嘗試目前看并不成功。
目前爭議最大的是“股權證明機制”(Proof of Stock,PoS)。按PoS設計的虛擬幣系統中,在線持有貨幣越多,奪得記賬權的機會越大,從而獲得的挖礦收入越多。這樣,持有一定數量貨幣的人就會有動力認真地去競爭記賬。對系統發起攻擊的人需要擁有大量的貨幣,而攻擊又會導致系統的紊亂和貨幣貶值,攻擊者得不償失。這樣就保障了系統的安全性。
比特幣與股權證明貨幣(或PoW與PoS)的爭論是近兩年虛擬貨幣領域最廣泛持久的爭論之一。從安全性看,比特幣系統的安全保障依靠分散賬本(區塊鏈)帶來的去中心化民主和物質資源投入支撐的巨大算力兩根支柱;股權證明貨幣主要依賴前者。如果去中心化民主足夠安全,僅以此為基礎也未嘗不可,只是還有待驗證。
總體上,比特幣挖礦的耗費是其系統安全所必須的,雖然簡單粗暴,但多年運行情況看是有效的。由于比特幣挖礦的競爭優勢主要體現在計算速度和能耗上。所以,挖礦競爭會推動計算技術的進步,這在信息化的時代是重要的社會貢獻,使得挖礦耗費變得更有意義。
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