观点 | PoW 有效率

许多人都认为比特币的工作量证明机制（PoW） “浪费电力”。我寻思着跟大家解释一下：其实一切都是能量，货币也是能量，对能量的评价是主观的，最后，PoW 的能量消耗比之现有的管制系统如何。这篇文章混杂了圈内许多人的原创思想 —— 我所做的不过是汇聚、提炼和组合这些说法 。

工作量（Work）即能量

“功（work）” 被当成能量的单位，要从法国数学家 Gaspard-Gustave de Coriolis 说起：他将能量定义为 “所做的功（work done）”。

很久以前，经济活动中所做的功完全来自人力，而这些能量都来自食物。

大约 100 万年前，人类偶然学会了使用火。结果，人类可以驱使的能量就变多了，因为我们不仅可以靠吃东西来维持温度，还能从烤火中取暖。所以，这种额外的能量消耗提高了我们的生活水平。

几千年前，我们的能量消耗进一步提高，因为我们开始畜养家畜。动物可以代替人力，前提是这些劳动力也必须有吃的。我们需要大量的食物来满足这种能量上的需求，但我们的生活也随之更加繁荣。

在过去的几百年里，我们发明出了大型机械，这些机械本身可以做功。一开始，能源来自水流、风力，后来变成了更便宜的东西比如煤炭和天然气，现在则是核能（核聚变/核裂变）。不论是机械还是生物，都是靠消耗能源来做功的。

我们的经济生活，也不是建立在货币之上，而是建立在功和能量之上的。我们生活中的一切，都与能源的价格密切相关。净化水需要能量；运输货物也需要能量；制造产品需要能量；烹饪也不外如是；连冰箱和冰柜，都需要能量。在自由市场上，每一种商品的单位成本，都反映了制造单位该种产品所需消耗的能量。因为自由市场鼓励人们产出物美价廉的商品，所以每一种商品在生产制造中的能源消耗都是最小化的。货币是生产商品和服务所需要的功的代表，因此也可以认为是存储起来的能量。

在 20 世纪上半叶，工业领袖如亨利·福特（Henry Ford）和托马斯·爱迪生（Thomas Edison）都有志于使用 “能量元” 或 “能量单位”（商品货币/能量货币）来取代黄金和美元。当时这个概念很流行，因为它们也具备健全货币的一些特点，包括：可以精确定义出统计单位、易于度量/难以伪造、可分割成更小的单位以及同质性（也就是每一单位都与另一单位没有区别）。不过，能量货币也是有缺陷的：难以转移、难以存储。

“要让男人女人们垂涎某个东西，只需让那个东西难以获得。” —— 马克·吐温

时间快进到 2008 年 10 月 31 日，中本聪公开发表了比特币白皮书。比特币所用的工作量证明（译者注：按上文，也可以翻为 “做功证明”）的发明初衷是作为抵御邮件攻击的手段。只是后来中本聪把它用到了数字货币中。PoW 挖矿，一言以蔽之，就是使用专门的机器（如 ASIC）将电能（经由区块奖励）转化为比特币。机器会重复执行哈希运算（既是猜测也是投票），直到解决一个密码学难题并收到比特币（区块奖励）。这个密码学难题的证明了该矿工花费了许多能量（形式是 ASIC 以及电力），证明矿工做了功。比特币有一个类似资本主义的投票机制，“以真金白银承担风险，来获得投票权”，消耗能量、使用 ASIC 才能生产哈希值（选票）。—— Hugo Nguyen

在中本聪设计 PoW 时，他是在根本上改变人类共识的形成机制，把政治投票转成无关政治的投票（哈希值），靠的就是能源的转化。做功证明也是消耗证明，或者说对能量已被消耗的验证。那它重要在哪？在于，这是在数字世界里验证物理世界事物的最简单也最公平的办法。PoW 跟物理有关，跟代码无关。比特币是一种超级商品，是靠能量铸造出来的，是整个宇宙的基础商品。PoW 把电能熔铸为数字黄金。

当且仅当比特币的账本是难以制造的，它 才是/就是 不可篡改的。做功证明 “非常昂贵”，这没错，但这是一种特性，而非一个缺点。直到今天为止，“保卫” 一词仍旧意味着造一堵厚厚的物理围墙把那个有价值的东西围起来。密码学货币的新世界不那么直观，没有摸得到的围墙来保护我们的钱，也没有门和门锁。比特币的公开账本是靠着其集结起来的哈希算力，也就是它花在造墙上的总能量，来保护的。这一设计昂贵又透明，意味着若要拆除这堵墙，就要付出同样多的能量（无可伪造的奢侈浪费）。（译者注：这样说其实是不严谨的。拆除 PoW 的围墙只需付出同样多的哈希次数，不一定要付出同样多的能量，因为机器的运算效率（单位能量投入所产生的哈希次数）会越来越高。）

能源消耗

密码学货币的批评者总是说：比特币的 PoW 是垃圾，要不了几年（比如 2020），世界就会被比特币毁掉！你可能也注意到了，大部分宣扬 “世界末日” 的文章都基于 Alex De Vries 的一个分析。此人是一位 “金融经济学家和区块链专家”，供职于普华永道荷兰公司，是 Digiconomist 网站的作者。他的预估已经受到了许多公正的批评，要点正在于其糟糕的能源消耗计算公式。他所选择的关键指标 “单笔交易的平均电力消耗量” 也是有意误导读者的，原因如下：

• 能源消耗是以区块数为单位的，而一个区块内有多少笔交易是不确定的。打包更多交易并不意味着需要消耗更多能量
• 单笔比特币交易的经济密度（economic density，或可译为 “经济价值”）也在不断提高（有批处理交易、Segwit 技术、闪电网络，等等）。因为比特币日益成为一个结算网络，每一单位的能量所保护的经济价值也在成倍增长
• 单笔交易的平均能量消耗不足以衡量比特币的 PoW 机制的效率，应该根据经济历史的安全性来定义。能源消耗保护了已经挖出的比特币，而随着通胀率的下降，这个比例会越来越低（译者注：不确定此处的 “比例” 指的是什么，如果说是已挖出的比特币数量与其理论最大数量的比值，应该是不断提高的）。一枚比特币 “累积” 了所有区块在挖出时所花费的能量。一位研究员 LaurentMT 通过实证研究证明：比特币的 PoW 会变得越来越高效，因为增加的成本会被系统所保护的总价值的更大增长抵消。

- UCSD.edu -

- energy.gov -

“这张全球的能源网络解放了闲置的资产，并使新的资产得以出现。想象一张 3D 打印的世界地图，其中能源价格较低的地方地势就低，而能源昂贵的地方地势就高。在我看来，比特币挖矿就像是把一杯水倒在这张地图表面，水会在低谷和缝隙间流淌，直到各处成一水平。”—— Nic Carter

“什么时候，用于生产 PoW 的能量不会再增长呢？准确来说，那就是有足够多的能量制造商开始直接生产 PoW，而运行 PoW 的每度电的边际回报 = 向电网出售一度电的边际收益时 —— 也就是 PoW 的 ‘溢价’ 降到 0。我把这个均衡点称为 ‘中本聪’ 点。我估计，当 PoW 的电力消耗占到全世界的 1～10% 时，这个均衡点就会到来。”—— Dhruv Bansal

相对成本

“只要人们发现了值得付出电价的用途，电力就不算是浪费。那些付出电力的人获得了比特币作为回报。” —— Saifedean Ammous

I 型文明

“水啊水，全是水，可是没有一滴能喝。” —— Samuel Taylor Coleridge

（完）

（文内有许多超链接，可点击左下 ”阅读原文“ 从 EthFans 网站上获取）

原文链接:

https://www.danheld.com/blog/2019/1/5/pow-is-efficent

作者:  Dan Held

作者：以太坊爱好者；来自链得得内容开放平台“得得号”，本文仅代表作者观点，不代表链得得官方立场凡“得得号”文章，原创性和内容的真实性由投稿人保证，如果稿件因抄袭、作假等行为导致的法律后果，由投稿人本人负责得得号平台发布文章，如有侵权、违规及其他不当言论内容，请广大读者监督，一经证实，平台会立即下线。如遇文章内容问题，请发送至邮箱：linggeqi@chaindd.com