来源：MITTechnologyReview
编译：头等仓
加密货币对能源的渴求是出了名的，尤其是基于工作量证明的区块链。问题是，比特币的价格难以覆盖能耗成本，使挖矿集中在某些国家和地区，这将导致监管更容易介入比特币区块链。
所以一些研究人员说，加密货币的“出路”在于一种更节能的计算方式。是这样吗？
光子芯片是一个被收录于arXiv的新兴技术。麻省理工学院今年曾报道这种新颖的“光子”芯片，该芯片使用光代替电，并且在此过程中消耗的功率相对较小。在处理大规模神经网络时，该芯片的效率比当今的经典计算机高出数百万倍。
SOS Limited 2022年产出174.28枚BTC和2949.79枚ETH:金色财经报道，SOS Limited发布2022年的财政年度财务业绩报告，报告显示，收入从2021年的2.909亿美元下降至2022年的2.601亿美元，下降11.8%，截至2022年12月31日，SOS专注于四大产品线和服务，包括商品交易、保险营销、加密货币挖矿等。截至2022年12月31日，已从其矿池中开采了174.28枚BTC和2,949.79枚ETH。由于BTC的价格从2022年1月1日的47,687美元波动至2022年12月31日的16,548美元，加密货币挖矿的收入从1540万美元大幅下降至30万美元。[2023/5/18 15:11:57]
2017年底比特币泡沫破裂时，这种加密货币的价格在短短几天内从1.7万美元跌至不到7000美元。铺天盖地的新闻称，加密货币繁荣突然结束。
区块链安全公司Halborn完成9000万美元A轮融资，Summit Partner领投:7月19日消息，区块链安全公司Halborn完成9000万美元A轮融资，Summit Partner领投，Castle Island Ventures, Digital Currency Group、Brevan Howard等参投。Halborn拒绝透露其估值。（彭博社）[2022/7/19 2:23:56]
但随着比特币价值的下跌，奇怪的事情发生了。比特币挖矿速度急剧上升。原因何在？尽管比特币的价值下降了，但它的挖矿仍然非常有利可图。换句话说，挖矿的成本——硬件价格加上运行它的能源价格——仍然低于它所生产的加密货币的价值。
挖矿的繁荣持续了将近一年。然后在2018年11月，比特币的价值再次大幅下跌，从大约6500美元跌至不足3500美元。
声音 | Bitcoin Unlimited首席科学家：如果IFP推行，BCH将不再是Bitcoin Cash:2 月 16 日，Bitcoin Unlimited（BU）首席科学家Peter Rizun针对Bitcoin AB官网发布的基础设施融资计划（IFP）发推点评称，因为新推出的计划，矿商和交易平台必须在5月15日前进行升级，如果他们像往常一样下载新版的ABC，那么这个计划就默认成功了。此外，他还表示，这将检验 Bitcoin Cash是否能避免被一群开发者捕获，比特币在协议中没有向第三方支付的代码。如果交易平台和矿商下载并运行了新版 ABC，BCH将是Bcash，没有再继续冠名“比特币（Bitcoin）”名称的权利。[2020/2/17]
这破坏了许多矿工的工作。顷刻间，比特币不再有足够的价值来支付挖矿成本，许多矿场被迫关闭。在加密货币的历史上，这是挖矿算力首次大幅下降，从60EH/s的哈希率降至35EH/s。
声音 | Primitive 合伙人万卉：公链最终面临洗牌盘整万链归一:Primitive 合伙人万卉刚发微博表示，现在林林种种那么多公链，有第三方开发者社区的应该屈指可数。公链最终面临洗牌盘整万链归一（或者少数几条），路径是：币价持续下跌，流动性逐渐衰竭，社区价格信仰崩塌，团队宣布放弃。最终变成流动性极低的存纯炒作投机盘，链不链，已经没有关系了。[2019/8/12]
当然，影响是显著的。在此之前，挖矿节点分布在世界各个角落，使得单个国家或地区无法对比特币区块链施加不当影响。现在，只有在能源足够便宜、能够盈利的地方——主要是在中国西部——挖矿才有可能。而中国正在加强对加密货币的审查，关闭交易所，禁止各种活动。
这就对比特币的生存构成了威胁。从那时起，加密货币专家一直在努力寻求解决方案。
根本问题在于比特币的挖矿——碰撞哈希产生的计算成本是昂贵的，这在区块链设计之初就定下了，以确保链上安全。但挖矿计算是能源密集型的，随着越来越多人加入挖矿，能量消耗随之大幅增加。
声音 | Primitive联合创始人：全球有1亿美元的资金已经投入到Grin挖矿设备:据ChainNews消息，Primitive Ventures联合创始人Eric Meltzer在新闻通讯Proof of Work中披露，据保守估计，全球已经有1亿美元的资金投入到了专门针对Grin的挖矿设备中，其中主要是来自风险投资机构的资金。Grin是一种基于Mimblewimble协议的隐私币，北京时间1月15日晚间正式主网上线。[2019/1/16]
据估计，比特币挖矿目前每年消耗超过75太瓦时，超过奥地利本国的全部电力消耗。这是不可持续的。比特币挖矿若要存续下去，迫切需要一种新的挖矿方式。
非营利组织PoWx的MichaelDubrovsky、纽约哥伦比亚大学的MarshallBall，以及法国ParisSaclay大学的BogdanPenkovsk，共同提出了一种“保护”比特币的新方法，该方法在计算上昂贵，但能源效率更高。他们说，至关重要的是，它也与当前的加密系统兼容，因此在将来的比特币迭代中应该也能兼容。
与使用传统计算机去碰撞哈希不同的是，他们提出使用光学计算机。他们认为，光学计算机显著减少了对能源的依赖，从而将从根本上解决比特币挖矿的能源瓶颈。他们是对的吗？
比特币区块链是一个去中心化的账本，记录了所有与这种货币相关的交易。这确保了没有单独的实体控制货币。关键是，账本必须是安全的，这样每个人都可以信任它的内容。这种安全性是通过定期加密分类账来实现的，这样就不能更改分类账的内容。
但是，加密过程必须具有特殊的属性。账本的加密过程必须很复杂，但一旦加密，又必须易于检查。事实证明，有一组被称为单项陷门函数的数学对象恰好具有这个属性。事实上，它们已经被广泛用于加密从个人信息到信用卡交易的所有事情。
小科普：单向陷门函数包含两个明显特征：一是单向性，二是存在陷门。所谓单向性，也称不可逆性，即对于一个函数y=f(x)，若已知x要计算出y很容易，但是已知y要计算出x=f^(-1)(y)则很困难。单向函数的命名就是源于其只有一个方向能够计算。所谓陷门，也被称为后门。对于单向函数，若存在一个z使得知道z则可以很容易地计算出x=f^(-1)(y)，而不知道z则无法计算出x=f^(-1)(y)，则称函数y=f(x)为单向陷门函数，而z称为陷门。
这种形式的加密在计算上是昂贵的——它需要运行成本高昂的计算力强大的计算机。因此，比特币还有一个成功的关键特征。任何执行加密过程的人都会得到新的比特币作为奖励。
这就是为什么该过程称为“挖矿”的原因。随着比特币价值的增加，挖矿的受欢迎程度也增加了。但计算是高能耗的。因此，矿工们一直在寻找各种降低成本的方法：一种发展是引入了专用集成电路-ASIC芯片-专门针对比特币挖矿的目的进行了优化。另一个是寻找廉价的能源。
上文Dubrovksy和他的同事提到的光学计算某种程度上将打破僵局。该灵感来自于近年来光子芯片的飞速发展，这些光子芯片的计算效率远高于硅芯片。他们表示：
“这项技术承诺，与电子处理器相比，能提供2-3个数量级的能源效率优化。”
为此，
该团队提出了一种改进的加密协议，称为HeavyHash
，该协议针对光子芯片进行了优化。这意味着只有采用光子处理器进行数字运算才能获得最佳结果，从而挖矿过程变成了“光学工作量证明”。
这种“光学工作量证明”鼓励采用光子芯片，大大减少比特币原本的能耗成本。研究人员说：
“光学工作量证明的实施将有助于加快节能型光子协处理器的开发。”
当能源成本不再是主要考虑因素时，硬件成本将主导计算。这将确保矿工可以在全球各地而不是仅在能源便宜的地区盈利。
至少，理论上可行。问题在于光子芯片的功率效率尚未明确。例如，光开关通过改变折射率来工作，目前这是通过小型加热器来完成的。硅光子电路的变化也很小，必须用微型加热器进行补偿。
但这些加热器以难以预料的方式大大增加了芯片的功率预算。实际上，Dubrovksy和他的同事们并没有明确测算出随着比特币规模的增长可能实现的节能效果，所以目前还很难评估他们所说的“光学工作量证明”的效力。
研究人员也没有显示出“光学工作量证明”将如何解决与电力成本区域差异相关的问题。将来，所有矿工的硬件成本将与现在相同。因此，从长远来看，最大化利润的最佳方法仍然是寻找廉价的能源。
这与比特币当前面临的问题没有什么不同。这就是为什么我们很难不得出这样的结论：这种形式的节能计算只是推迟了不可避免的结果。
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