Заблуждения об энергозатратности майнинга

Вокруг майнеров и майнинга сегодня витает уже много легенд и домыслов. Информатика – наука сложная. Поэтому мало, кто понимает, что это такое, и зачем это нужно. В результате в прессе и соцсетях активно распространяются самые разные, порой нелепые утверждения, которые доносятся до власть предержащих, а те в свою очередь на их основе высказывают свои, довольно странные порой, умозаключения. Одно из самых активно муссируемых – это огромная энергозатратность майнинга, причем, абсолютно бессмысленная, к тому же еще и наносящая огромный вред, как экономикам своих стран, так и окружающей среде в целом. Мы попытались собрать основные заблуждения, связанные с энергопотреблением майнинга. И разобраться, насколько они соответствуют реальности.

 

 

Заблуждение первое. Майнеры тратят огромное количество электроэнергии на бесполезные вычисления.

Люди, не понимающие сути программных задач, заложенных в основу биткойна, действительно полагают, что майнеры делают одну единственную вещь: тратят электричество, чтобы заработать монеты. Это заблуждение, однако оно вполне понятное, поскольку само по себе слово «майнинг» (в переводе с английского mining – это добыча полезных ископаемых) вносит сумятицу.

В «Белой книге» биткойна от 2008 года, написанной тем самым легендарным и мистическим Сатоши Накамото, слово «майнер» в привычном нам сегодня значении не упоминается. В том документе оно используется лишь для сравнения процесса получения биткойна (minting) с золотоискателями (gold miners). Автор же в основном обозначает участников биткойн-сети в качестве «узлов» (nodes). А о «майнерах» активно заговорили после интернет-конференции «BitcoinTalk» 2010 года, где это слово впервые было использовано. Когда новые технологии еще не используются корпорациями или над ними еще не настолько плотно работают специалисты, термины, описывающие новые реалии, рождает сообщество, в эти новые реалии вовлеченное.

Слово «майнинг» вводит в заблуждение, потому что оно описывает только часть процесса, в который вовлечены «майнеры». В реальном мире майнеры роют глубокие ямы, просеивают огромное количество руды, чтобы добраться до драгоценных металлов. Они тратят ресурсы для того, чтобы добыть ценности. Майнеры биткойна, конечно же, делают тоже самое, однако одновременно они вовлечены в фундаментальные процессы, которые стали прорывными в компьютерной науке, благодаря появлению биткойна: они утверждают (валидируют) данные в компьютерной сети, работающей на основе механизма «открытого консенсуса».

Биткойн – это не только некий финансовый актив, но еще и компьютерная сеть, объединенная с помощью интернета, в которой записаны все транзакции биткойна, совершенные ее участниками. Как только вы присоединяетесь через интернет к этой сети с помощью общедоступного программного обеспечения, ваш компьютер сразу же дает вам возможность переправлять платежи в биткойнах от одного компьютера к другому. И также он помогает сохранять и обновлять постоянно растущий список всех транзакций, который называется «блокченом». Люди доверяют биткойну, потому что любой может видеть этот блокчейн и отследить всю историю транзакций (включая их собственные), начиная с момента появления сети в 2009 году.

Но что значит механизм «открытого консенсуса», который был упомянут выше? Консенсус в данном контексте обозначает всего лишь согласие. То есть мы просто пытаемся синхронизировать работу серии разрозненных компьютеров, привести их «к согласию». Механизм, создающий консенсус между несколькими компьютерами, существует еще с 80-х годов прошлого столетия. Этот механизм позволяет, например, шести дата-центрам IBM синхронизированно работать, накапливая и обновляя необходимые для нее данные.

Сеть биткойна также постоянно накапливает данные о транзакциях во всех задействованных в эти процессы машинах, а потому этим машинам нужно находится в постоянном «консенсусе». Прорыв биткойна заключался в том, что его создатели внедрили механизм «открытого консенсуса». То есть, например, в работе тех шести дата-центров IBM из нашего примера участвуют только компьютеры, авторизованные самой корпорацией. А механизм открытого консенсуса позволяет неограниченному числу компьютеров принимать участие в работе сети, а значит, любой может к ней присоединиться. Вот почему фанаты биткойна говорят о его «децентрализации». И вот почему биткойн называют пиринговой (peer-to-peer – то есть “от равного к равному”, иначе говоря «равноправной») цифровой валютой, тем самым подчеркивают ее принципиальное отличие от централизованных платежных систем, созданных такими компаниями, как PayPal, например, которые оберегают данные о платежах и регулируют все валютообменные процессы.

Механизм «закрытого консенсуса» работает таким образом, что безопасность транзакций обеспечивается благодаря тому, что в сети работают только авторизованные пользователи. Но если в сеть допускается неограниченное число неизвестных участников, то как обеспечить очередность операций, и как можно быть уверенным, что они не совершают мошеннических действий? Вот для этого и нужен майнинг. Основные принципы, заложенные в основу этого процесса, можно описать примерно так: майнеры выбираются с помощью лотереи, каждые 10 минут, благодаря алгоритму. Чтобы «выиграть» в этой лотерее, майнер должен провести некую дорогостоящую и значимую компьютерную работу («лотерейные билеты» имеют необычную стоимость). Те майнеры, которые пытаются внедрить необоснованные транзакции в блокчейн не верифицируются системой.

Этот механизм делает невозможными мошенничества, потому что майнеры платят определенную цену для того, чтобы быть допущенными к лотерее. А если они попытаются внедрить в блокчейн необоснованную транзакцию, они до нее не допускаются, а значит, потеряют возможность заработать.

Чтобы лотерея была честной, цена входного билета растет пропорционально количеству ее участников. Иными словами майнеры вынуждены соревноваться друг с другом. Таким образом, чем больше людей хотят потратить свои вычислительные мощности для того, чтобы присоединиться к «консенсусу», тем выше цена участия, а, значит, вычислительная работа, которую необходимо произвести, становится сложнее. Чем больше вычислений надо произвести, тем больше электричества придется на них потратить.

Вы можете решить, что это какая-то заумь. И собственно, будете правы. Но специалисты уверяют, что это единственный способ, который позволяет большому количеству неизвестных компьютеров работать слаженно, и это единственный вариант существования пиринговой (то есть «равноправной») электронной валюты. Используемая для этого энергия – неизбежные издержки, однако они позволяют сохранять данные о транзакциях, общим объемом в сотни миллиардов долларов. Сторонники криптовалют уверены, что, в отличие от золотоискателей, майнеры напрямую приносят пользу обществу, поскольку позволяют существовать инфраструктуре пиринговых онлайн платежей, которой может пользоваться любой человек в любой точке мира.

 

Заблуждение второе. Чем больше транзакций, тем больше нужно энергии. И если биткойн когда-либо превратится в глобальную платежную систему, океаны просто вскипят.

Это неверно. Поскольку, как мы уже до этого сказали, количество энергии, которое расходуют майнеры, увеличивается или падает в зависимости от количества участников «майнингового соревнования», но никак не зависят от количества транзакций. На валидацию электронной подписи уходит обычное количество вычислительной мощности. Ваш трехлетний ноутбук может верифицировать подпись за милисекунды, и вы даже не сможете обнаружить в своем счете за электричество цену этой операции.

Но почему такое большое «соревнование» приводит к такому расходу энергии? Ответ прост. Все дело в экономике. Биткоины все еще дороги сегодня (не смотря на серьезное падение их цены в начале 2018 года). И каждые 10 минут один майнер получает 12,5 новых биткойнов. Идеологи криптосообщества называют эту конкуренцию здоровой, потому что усилия, потраченные на безопасность сети, сопоставимы с ценностью данных о транзакциях в блокчейне. И чем большую ценность люди придают биткойну, тем больше ресурсов будет тратится на безопасность.

Но через некоторое время конкуренция майнеров должна пойти на убыль. В программный код биткойна заложен принцип, согласно которому вознаграждение за «майниг» будет уменьшаться вдвое каждые 4 года, пока не станет равна нулю. Однако меньшее вознаграждение будет означать меньшую вычислительную мощность, которая потребуется на его добычу, а следовательно, и меньшее потребление электроэнергии.

 

Заблуждение третье. Транзакции с помощью кредитных карт дешевле и более энергетически эффективны, чем транзакции биткойна.

Это все равно, что сравнивать помидоры с огурцами. Транзакция с помощью кредитной карты – это не прямой платеж. Она требует авторизации, причем в этот процесс включены не меньше пяти участников (держатель карты, банк-эмитент карты, платежная сеть, банк-получатель и сам получатель платежа). В действительности платеж занимает дни или даже недели и уж точно не происходит в тот момент, когда вы вводите пин-код.

Напротив, транзакции биткойна совершаются, как только они попадают в блокчейн (но вам нужно подождать примерно час для обеспечения безопасности). И платежи никогда не проходят через цепочку организаций. Майнер, который помещает платеж в блок, возможно, и использует какое-то количество электроэнергии, но — уверяют идеологи криптосообщества – это электричество стоит намного меньше, чем содержание монстроидальных финансовых корпораций, которые помогают нам сегодня проводить карточные платежи.

 

Заблуждение четвертое. Майнеры биткойна всегда загрязняли и будут загрязнять окружающую среду.

Использование энергии – это не плохо и не хорошо само по себе. Опасность несут выделяемые парниковые газы, которые возникают при ее генерировании, но еще неизвестно, ухудшит ли биткойн парниковые выбросы в долгосрочной перспективе. В действительности, — уверяют сторонники криптовалют, — если майнеры биткойна станут основными потребителям электроэнергии на планете, быть может, это будет даже лучше для окружающей среды. Также как революция в потребительской электронике привела к огромной вычислительной эффективности, известной сегодня как закон Мура, так и революция биткойна может принести похожий взрыв инноваций в сфере чистой эффективной энергетики.

Выплавка алюминия потребляет примерно 3% всей глобальной электроэнергии, но мы до сих пор нигде не видели статей о том, насколько опасно производство Макбуков. Выплавка не воспринимается как проблема, поскольку тяжелая промышленность приводит к энергоэффективности. Почему? Потому что тяжелая промышленность – это крупный потребитель, который всегда ищет наиболее дешевые источники электричества.

Тяжелая промышленность может быть размещена где угодно, и цена электричества составляет большой процент от общей стоимости ее продукции. Затраты на электричество составляют 40-45% от стоимости химического производства (например, производства хлора) и порядка 30-50% от стоимости выплавки стали и алюминия. Поэтому тяжелая промышленность базируется там, где стоимость производства ниже, а, следовательно, там, где электричество более доступно по цене, чтобы сделать производство более эффективным. Спрос поддерживает, а таким образом и вознаграждает тех, кто развивает более дешевые способы производства электроэнергии. Самая дешевая электроэнергия на планете сегодня – ветряная и солнечная. Геотермальная и гидроэнергетика также имеют сопоставимую экономическую значимость, поскольку им не нужны емкости для накопления.

Однако стоимость электричества не всегда становится прерогативой для владельца завода. Он может использовать дорогую грязную энергию, руководствуясь совсем иными причинами. Например, производство предпочитают размещать там, где находятся ее потребители, откуда легче и дешевле организовать доставку металла, и где правительства гарантируют промышленникам субсидии для поощрения индустриального роста.

Но цена на электричество для биткойн-майнеров имеет намного большее значение, чем для тяжелой промышленности. Стоимость электроэнергии может составлять от 30 до 70 процентов от стоимости их операций. С другой стороны, биткойн-майнерам не нужно беспокоиться о географическом месторасположении их потребителей или о маршрутах доставки. Биткойны – это цифровая сфера, в которой существуют только две статьи расхода (электричество и оборудование), а задержки в сети совсем минимальны, если их сравнивать с грузовиком, груженым сталью. Один майнер перевез свою майниг ферму на другой конец США, поскольку на северо-западе тихоокеанского побережья более дешевая гидроэлектрическая энергия, и, по его словам, это стоило того. И поэтому мы видим майнеров в Ирландии или в других местах, где есть избыток электрических мощностей. Кроме прекрасных пейзажей вы можете найти в краях вулканов и водопадов еще и огромное количество геотермальной и гидравлической энергии.

Если майнинг биткойна действительно начнет потреблять огромное количество электроэнергии, он, как следствие, побудит огромный рост эффективного производства электроэнергии – например, революцию в «зеленой энергетике».

 

Заблуждение пятое. Майнинг биткойна не станет более эффективным с течением времени, наоборот, будет только хуже.

Как мы уже выяснили, использование энергии не будет возрастать с увеличением количества транзакций биткойна. Более того, существует шанс, что потребление электричества останется тем же или даже снизится с резким взлетом количества транзакций. Сейчас предпринимаются усилия по развитию сетей второго уровня, или новых механизмов «открытого консенсуса», которые позволят проводить тысячи и даже миллионы транзакций в секунду. Эти масштабные решения имеют несколько подходов. Так называемая Lightning network («облегченная сеть») и инфраструктура подобных платежных каналов ставит своей целью совершать пакетный расчет нескольких транзакций, записывая только две транзакции в сам блокчейн, и осуществлять автоматический контроль таким образом, чтобы вам не приходилось доверять честности человека, совершающего этот пакетный расчет.

Другие исследователи экспериментируют с новым механизмом открытого консенсуса, который сделает возможным увеличение масштабов операций и одновременно снизит энергопотребление. Напомним, что консенсус в сети биткойна достигается с помощью лотереи, в которой майнеры конкурируют за выигрыш. Также напомним, что каждый «лотерейный билет» имеет стоимость, измеряемый в совершенных значимых вычислениях. Эти вычисления называют «доказательством-выполнения-работы» (proof-of-work) и часто консенсус в биткойн-сети называют консенсусом, основанным на «доказательстве-выполнения-работы».

Разработчики Этериума, например, экспериментируют с консенсусом, основанным на механизме «доказательства-доли-владения» (proof-of-stake), который называют Каспером (Casper). В этом механизме майнеры (или валидаторы) также конкурируют друг с другом, чтобы выиграть в лотерее, но билеты стоят дороже, потому что участники подтверждают, что они обладают или имеют долю криптовалюты, хранимой в блокчейне. Участников этой игры скорее можно назвать уже не майнерами, а стейкерами (владельцами доли). И, кто знает, может, это название к ним прицепится также, как и к майнерам, если доказательство-доли-владения будет таким же безопасным и жизнеспособным, как и доказательство-выполнения-работы.

 

Единственное, в чем точно можно быть уверенным, что у новаторского мышления нет границ, и что революция криптовалют может привести к намного более масштабным результатам, чем мы можем себе даже представить.