Почему криптомайнинг вреден для окружающей среды и как его можно улучшить
Недавно Tesla объявила, что будет принимать платежи в биткойнах только для того, чтобы отменить этот план чуть более месяца спустя. Компания заявила: «Криптовалюта — хорошая идея… но это не может дорого стоить окружающей среде». Почему криптовалюта вредна для окружающей среды? И может ли это измениться? Давайте углубимся.
Что такое криптовалюта?
Прежде чем мы перейдем к вопросам окружающей среды, важно знать, что такое криптовалюта и откуда она берется. По своей сути криптовалюта — это форма цифровой валюты. Скорее всего, у вас уже есть цифровая валюта, и вы, возможно, никогда об этом не задумывались. Когда вы совершаете покупки в Интернете или платите лично с помощью дебетовой карты, вы используете цифровую валюту. В конце концов, вы не передаете физические деньги.
Но где криптовалюта отличается от другой цифровой валюты, так это в бухгалтерской книге. Когда вы платите дебетовой картой, розничная система связывается с вашим банком и запрашивает ваши деньги. Банк проверяет свои бухгалтерские книги, чтобы убедиться, что у вас есть средства, а затем распределяет их. Большая часть валюты полагается на частную или централизованную бухгалтерскую книгу.
Криптовалюта гордится тем, что использует децентрализованную бухгалтерскую книгу (также известную как блокчейн ). Ни одно юридическое лицо не контролирует информацию о том, кто сколько и каких средств имеет. Вместо этого эта информация распространяется и проверяется среди множества добровольцев, участвующих в конкретной криптовалютной монете.
Еще одним уникальным аспектом криптовалюты является нечто общее с физической валютой — ограниченный пул активов. Цифровой доллар США фактически бесконечен. Это цифры в компьютере, и когда кто-то зарабатывает еще один пенни, нам не нужно искать его, чтобы отдать этому человеку. Точно так же миллиардерам не нужно беспокоиться о том, где хранить свои деньги (не считая Скруджа Макдака) или что делать, если они заработали больше денег, чем было на самом деле.
Но физические деньги производятся, обращаются, уничтожаются и снова создаются. И точно так же большая часть (если не вся) криптовалюта «создается» (называется майнингом) и имеет точку остановки. Возьмем, к примеру, Биткойн ; в начале 2011 года существовало всего около 5,2 миллиона биткойнов. Сегодня существует более 18 миллионов биткойнов. Но система допускает только 21 миллион биткойнов — как только мы достигнем этого числа, все: новых биткойнов больше не будет.
И именно процесс создания криптовалюты может вызвать экологические проблемы. Потому что для многих монет майнинг криптовалюты зависит от «доказательства работы», а не от «доказательства доли». Вот что это значит.
Доказательство работы: экологическая проблема
Для большинства популярных криптовалют, таких как Биткойн и Эфириум 1.0, создание большего количества монет (называемое майнингом) является сложной задачей. Любой, кто заинтересован в добыче криптовалюты, устанавливает программное обеспечение на любое количество устройств (ПК, телефоны, специализированные машины для майнинга и т. д.), а затем позволяет ему работать столько, сколько захочет.
Часть первая: конкурс
Но майнинг — это многоэтапный процесс. Первая часть представляет собой слепую гонку-головоломку, в которой каждый участвующий майнер пытается победить. Возможно, вы слышали, что майнинг — это сложные математические вычисления, но это не совсем так. Вместо этого сама система выдает сложное уравнение с единственным ответом, но не раскрывает само уравнение. Каждый майнер, по сути, пытается угадать ответ, не зная уравнения. Либо догадка верна, и майнер выигрывает, либо ошибочна и должна повторить попытку. Первый майнер, угадавший правильно, выигрывает раунд.
Прелесть системы в том, что трудно стать победителем, но легко сказать, кто победил. Это немного похоже на решение головоломки картинкой вниз, когда все части случайным образом расставляются по местам. Это потребует больших усилий, но вы знаете момент, когда это будет решено.
Часть вторая: бухгалтерская книга
Вторая часть посвящена выравниванию бухгалтерской книги. Помните, как банки не отслеживают криптомонеты? Майнеры делают. Каждый раз, когда кто-то отправляет или получает криптовалюту, эта информация передается в общедоступный реестр, а затем проверяется майнерами. Это то, что удерживает кого-либо от траты одного и того же биткойна дважды, и что упрощает отслеживание расходов на криптовалюту.
Думайте об этом как о чем-то похожем на серийный номер на 20-долларовой банкноте. Если вы сделаете фотокопию 20-долларовой купюры в правильных цветах и на правильной бумаге, она может выглядеть настоящей. Но когда вы попытаетесь потратить обе «20-долларовые купюры», тот факт, что они имеют одинаковый серийный номер, выдаст фальшивку (помимо других мер безопасности).
Точно так же каждый майнер, выигравший конкурс в первом разделе, получает блок транзакций для проверки и подтверждения того, что люди, утверждающие, что владеют криптовалютой, которую они тратят, действительно владеют ею. Как только майнер проверяет и подтверждает транзакции, информация распространяется на все другие системы, входящие в реестр. Эта часть проста, но прибыльна. За победу в блоке и подтверждение транзакций вы получаете часть вновь созданных крипто-монет (6,3 в случае Биткойна), и, если транзакции требовали комиссий, они также достаются вам.
Победа требует много энергии
И эти две части майнинга работают рука об руку, чтобы увеличить потребление энергии. Чем мощнее ваша машина, тем быстрее она делает догадки. Чем быстрее он будет делать предположения, тем больше у вас шансов выиграть конкурс на новейшую криптомонету. Мощное оборудование не гарантирует, что вы выиграете, но оно увеличивает ваши шансы — так же, как покупка большего количества лотерейных билетов повышает вероятность выигрыша приза. Парень, купивший всего один билет, все равно может выиграть, а человек с маломощной машиной все равно может получить криптомонету. Это азартная игра.
Но палка о двух концах: для работы мощного оборудования требуется больше электроэнергии, что является первым ударом по решениям на основе доказательства работы. В конце концов, весь смысл майнинга заключается в получении прибыли, а более высокие счета за электроэнергию съедают эту прибыль. Чтобы решить эту проблему, многие майнеры размещают свое оборудование в местах с низкими тарифами на электроэнергию (или крадут ее! ), которые, в свою очередь, обычно используют ископаемое топливо вместо возобновляемой или даже ядерной энергии. Это двойной удар по окружающей среде — больше энергии расходуется в более грязных местах.
И вдобавок к проблеме, чем больше людей занимается майнингом, тем труднее майнить. В случае Биткойна (и других ему подобных) система создает новый блок для решения только каждые десять минут. Как только проблема будет решена, вам придется подождать десять минут, чтобы повторить попытку. Чем быстрее она будет решена, тем сложнее система сделает следующий блок. Так что по мере того, как цена биткойна растет, к нему подключается все больше людей, и система приспосабливается, чтобы усложнить решение головоломки.
Это означает, что люди полагаются на более мощные компьютеры и специализированные майнеры, которые потребляют еще больше энергии. Это проблема, которая кормит сама себя. При этом цены на графические процессоры взлетели до небес, NVIDIA попыталась ограничить майнинг на своем оборудовании, а купить готовый компьютер сейчас почти дешевле, чем собирать свой собственный. Некоторые компании даже пытались присоединиться к этой тенденции, например, злополучный Kodak KashMiner, изображенный выше.
По данным Кембриджского центра альтернативных финансов (CCAF), только майнинг биткойнов потребляет 112,57 тераватт-часов в год — больше, чем такие страны, как Объединенные Арабские Эмираты и Нидерланды, потребляют за год. И чтобы решить эту проблему, некоторые криптовалюты полностью обращаются к другой системе, которая полагается на доказательство доли или доказательство покрытия, а не на доказательство работы.
Альтернативный майнинг потребляет меньше энергии
Чтобы уйти от интенсивных систем подтверждения работы, требующих электричества, некоторые криптовалюты обращаются к альтернативным вариантам. Два популярных варианта сейчас — это доказательство доли и доказательство покрытия. В частности, Etherium, который в настоящее время работает по модели «доказательство работы», планирует полностью перейти на модель «доказательство доли» к 2022 году.
Proof of Stake — это система розыгрыша
Система Proof-of-Stake переворачивает криптомайнинг с ног на голову, полностью устраняя конкуренцию. Вместо того, чтобы соревноваться друг с другом, чтобы сначала решить головоломку, вы вкладываете свои монеты в систему, чтобы заработать больше монет. Вам по-прежнему необходимо предоставить аппаратное обеспечение, но в новой системе оно не должно быть мощным. Эта система ориентирована исключительно на вторую половину майнинга с доказательством работы — валидацию.
С доказательством доли вы «ставите» монеты в системе, похожей на лотерею, чтобы доказать, что вы надежный валидатор. Чем больше монет вы ставите, тем больше записей вы получаете. Когда приходит время создавать новый блок монет, система выбирает случайных участников для создания новых блоков. Если вас не выбрали, вместо этого вы можете проверить ранее созданные блоки на точность и легитимность.
В отличие от доказательства работы, вы не получаете монеты, которые вы заработали в этой системе. Вместо этого вы получаете вознаграждение в виде монет за создание и проверку блоков. Вы также можете сохранить монеты, которые вы поставили, если только вы не подтвердите вредоносные блоки. Мошенники никогда не преуспевают в этой системе.
На самом деле, предотвращение мошенников — это изначальная цель. В системе с доказательством работы, если кто-то имеет 51% всей вычислительной мощности в системе, он может создавать вредоносные блоки и фальшивые монеты. Когда у Биткойна заканчиваются новые монеты для майнинга, люди могут покинуть корабль, и вдруг становится легче иметь 51% всей мощности.
В доказательстве доли вы получите возможность создавать вредоносные блоки только в том случае, если будете владеть 51% всех монет. И даже тогда вы можете потерять все свои монеты, пытаясь. Таким образом, даже в маловероятном сценарии, когда кто-то владеет 51% всего Эфириума, в системе есть встроенный фактор, препятствующий мошенничеству. Создайте плохую монету и попадитесь, и вы потеряете все свои монеты.
Но в результате доказательство доли не требует мощного оборудования. Проверка блоков не является сложной частью; это гонка, чтобы решить головоломку. Система Proof-of-Stake полностью устраняет головоломку, поэтому подойдет практически любое оборудование, если у вас достаточно монет для входа. Когда Etherium запустит свою модель 2.0, пользователям потребуется поставить 32 монеты, что является большой суммой (около 80 000 долларов на момент написания этой статьи).
Некоторые майнеры и криптовалютные приложения работают над объединением ресурсов, поэтому люди с менее чем 32 Etherium все еще могут получить его, но это сопряжено с риском, как и модель доказательства покрытия.
Доказательство покрытия работает в вашей сети
Гелий Систем Инк.
Некоторые криптовалюты, такие как Helium, работают по другой модели, называемой системой доказательства покрытия (PoC). С этой моделью вы не решаете головоломки и не ставите монеты. Вместо этого вы оказываете услугу. Helium, в частности, требует, чтобы у вас дома был маршрутизатор, который подключается к вашей сети.
Затем маршрутизатор Helium транслирует сигнал LoRaWAN (это глобальная сеть дальнего действия) для использования другими. LoRaWAN поддерживает плитки отслеживания, мониторы работоспособности и многое другое. Когда совместимое устройство приближается к вашему маршрутизатору Helium, оно автоматически подключается к общей сети. И, надеюсь, кто-то сможет найти потерянные ключи или пропавшего питомца.
За ваши хлопоты вы получите криптовалюту, но сколько зависит от различных обстоятельств. Время от времени ваш PoC-маршрутизатор будет пытаться доказать, что вы поддерживали его подключение к сети. Другой ближайший маршрутизатор PoC подтвердит эту информацию, и вы получите вознаграждение.
Но поскольку идея состоит в том, чтобы построить сеть широко и при этом избежать переполненности, маршрутизаторы, расположенные слишком близко, получают меньше монет. Это помешает кому-то разместить три маршрутизатора в одном доме и заработать много монет, оказывая при этом мало услуг. Даже соседи слишком близко, чтобы заработать полную сумму. В то же время маршрутизаторы, находящиеся слишком далеко друг от друга, не могут проверить друг друга. Поэтому, если вы живете в перегруженном районе, ваша доля монет уменьшается. И если у вас есть единственный маршрутизатор PoC в вашем районе, ваша работа не будет подтверждена, и вы заработаете меньше монет.
Это отбрасывает идею приглашения другой вторичной сети в вашем доме и связанные с ней вопросы безопасности. Кроме того, маршрутизаторы стоят дорого, в диапазоне 500 долларов, а некоторые требуют оплаты другими криптовалютами, такими как Tether. Но если вас это устраивает, сами маршрутизаторы требуют очень мало энергии и не будут потреблять столько энергии, как традиционный криптомайнинг. И вы могли бы оказать ценную услугу.
В конечном счете, как и у всех криптовалют, будущее неизвестно. Отход от системы доказательства работы может оказаться неудачным, и мы можем надолго застрять в традиционном майнинге. Или вся криптовалюта может потерпеть неудачу.
Трудно сказать, потому что самая сильная сторона криптовалюты — это и ее худшая слабость — децентрализация. Это делает систему нестабильной, и недавние падения биткойнов и эфириума доказывают это. Единственный твит от компании-производителя электромобилей, за которым последовало объявление из Китая, привело как к спирали, так и к потере тысяч долларов стоимости.
Но на данный момент, по крайней мере, большинству криптовалют требуется огромное количество энергии, и это стоит учитывать. Если защита окружающей среды стоит на первом месте в вашем списке забот, будь то физическое лицо или компания, рассматривающая возможность добавления вариантов оплаты криптовалютой, запуск энергозатратных майнеров в районах сжигания ископаемого топлива противоречит этой цели.