A Bitcoin PoW mechanizmusa hatékony és értéket teremt

Sokan úgy gondolják, hogy a Bitcoin Proof of Work mechanizmusa nem energiahatékony. Mostani cikkünkben áttekintjük, mennyire állja meg helyét ez a feltételezés, és mennyi a költsége a rendszer működtetésének.

A munka is energia

Az az ötlet, hogy a “munka’ is lényegében felhasznált energia, egy francia matematikustól Gaspard-Gustave de Coriolis származik. Az első ipari forradalom eljöveteléig a munka gazdaságtanában az emberi erőforrás által előállított munkakapacitás számított csak munkának. Ennek a ‘munkatípusnak’ az üzemanyaga az étel.

Körülbelül 1 millió évvel ezelőtt az emberiség felfedezte a tüzet. Ennek hatására a rendelkezésre álló energia sokszorosára növekedett, hiszen a tűz hatására melegen tudták tartani magukat az emberek, és a megsütött ételekből is sokkal több energiához tudtak hozzájutni. Ezzel az emberiség életszínvonala sokszorosára emelkedett.

Néhány ezer évvel ezelőtt az energiafelhasználás mértéke még tovább nőtt azzal, hogy az állatokat háziasították ugyanis az állatokat is befogták “munkaerőként”. Azonban ezt a munkaerőt is etetni kellett. Sok élelmiszert kellett biztosítani tehát ennek az új munkaerőnek a táplálására, ezért újabbnál újabb technikát találtak fel a mezőgazdaság területén a hatékonyság növelésére.

Az elmúlt 150 évben pedig jobbnál jobb gépeket terveztünk és építettünk. Ezeket a gépeket termelésbe állítottuk, először víz- és szélenergia hajtotta meg azokat. Később a sokkal olcsóbb szén és földgáz felhasználására váltottuk a gép meghajtása érdekében, ma már pedig az atomenergiát is a szolgálatunkba állítottuk. Ezek a gépek és maga a természet is az energia hasznosításával munkát állít elő. Így ma már a társadalmunk egy olyan szintre fejlődött, ahol a gazdaság a pénz mellett az elvégzett munkára és a felhasznált energiára épül.

Felhasznált energia ára

Ezért az életünk szinte minden területét befolyásolja a felhasznált energia ára. A víz tisztításához is energiára van szükség, csakúgy mint a közlekedéshez. A termelés, a főzés mind energiafelhasználással jár. A szabad piac elvei szerint a kereslet és a kínálat együttes hatása állapítja meg az energia árát. A pénz, ami a javak és a szolgáltatásokhoz előállított munka leképeződése, szintén áttételesen az energia egyik merőfoka.

A huszadik század elején az ipari vállalatok vezetői mint Henry Ford és Thomas Edison olyan ötletekkel álltak elő, amelyek alapján szerették volna lecserélni az aranyat és a dollárt olyan értéktartó eszközökre mint az “energia dollár” vagy az “energiaegység”. Ezek a koncepciók kezdetben nagyon népszerűek voltak egyértelmű előnyeik miatt: egy jól definiált egység, könnyű mérhetőség, nehéz hamisítás, kisebb egységekre való bonthatóság, átválthatóság. Azonban volt egy nagy hátránya az energiapénznek – nem lehet könnyen tárolni és átadni.

A Bitcoin megjelenése

Ugorjunk gyorsan majd száz évet. 2008. október 31-én Satoshi publikálta a Bitcoin fehérkönyvet. A Bitcoin Proof of Work eljárást először azért dolgozták ki, hogy megakadályozzák az email spameket. Csak később adoptálta azt Satoshi a digitális pénzre. A PoW bányászat lényege röviden összefoglalva, hogy erre kijelölt gépek (ASIC bányászgépek) az elektromos áramot Bitcoin előállítására használják fel blokkjutalmak eredményeképpen. Ezek az ASIC-gépek folyamatosan hash műveleteket végeznek addig, amíg meg nem fejtik a kriptográfiai rejtvényt, amiért cserébe blokkjutalomban részesülnek Bitcoin formájában. Ezek alatt a műveletek alatt energiát használnak el ASIC számítási kapacitás és elektromos áram formájában, tehát munkát végeznek.

Mikor Satoshi megtervezte a PoW-t, azzal fundamentálisan megváltoztatta az energia átalakításával az emberek közötti konszenzus működését a politikai szavazástól egészen az apolitikus szavazásig (hash-ek). A PoW lényegében egy validálás, hogy az energiát felhasználták. Miért fontos ez? Mert ez az egyik legegyszerűbb módja a fizikai világnak, hogy validáljon valamit a digitális térben. A PoW tehát a fizikáról szól, nem pedig a kódról. A Bitcoin egy olyan eszköz, amit energiafelhasználással állítanak elő, az energia pedig a világegyetem fundamentális nyersanyaga. A PoW elektromos energiát alakít át digitális arannyá.

A Bitcoin főkönyve azáltal megmásíthatatlan, hogy nagyon költséges az előállítása. Az a tény, hogy a Proof of Work költséges az egy jellemző, és nem pedig egy hiba. Eddig ha valami biztonságos volt azt jelentette, hogy vastag fizikai falat építettek aköré, mert sokan értékesnek tartották. A kriptovaluták új világában ez nem lehetséges, nem lehet fizikai falakat építeni a pénz védelmére, nincsenek ajtók a kincseskamrába való bejutáshoz. A Bitcoin publikus főkönyvét a közösség hashteljesítménye védi. Ez pedig nem más, mint azaz összes energia, amit felhasználnak a “fal” építéséhez. A transzparensen költséges tervezése miatt éppen ezért nagyon sok energiát kellene felhasználni ahhoz is, hogy ezt a “falat” lebontsák.

Energiafelhasználás

Eljő a kriptoapokalipszis – a Bitcoin PoW-je annyira kártékony, hogy elpusztítja a világot 2020-ra. Korábban számos ilyen világvége szalagcímű cikkel találkozhattunk. Ezeket mind arra az elemzés eredményére alapozták, amint Alex De Vries készített. De Vries “egy közgazdász és blokklánc specialista“, aki a PWC Hollandiának dolgozott, ő alapította a Digiconomist blogot is. A becslését már rengeteg kritika érte amiatt, hogy nagyon félrevezető volt az energiafelhasználáshoz készített kalkulációja. Amellett a választott mérőszáma is szándékosan volt félrevezető. A tranzakcióhoz szükséges energiafelhasználás mérőszám rossz, mert:

• A felhasznált energia a blokkokhoz kapcsolódik, amihez változó számú tranzakció kapcsolódhat. Több tranzakció nem feltétlenül jelent több felhasznált energiát.
• A Bitcoin tranzakciók gazdasági értéksűrűsége növekszik (SegWit, Lightning, stb.). Ahogy a Bitcoin egyre inkább egy elszámoló hálózattá válik, az energia minden egyes egysége egyre nagyobb gazdasági értéket biztosít.
• A tranzakció egységköltsége nem éppen egy jó mérőszám a Bitcoin PoW hatékonyság mérésére.

Inkább úgy kellene definiálni, hogy az energiafelhasználás biztosítja a bitcoin készletet, és ennek a százaléka úgy csökken idővel, ahogy az infláció növekszik. Ugyanis a Bitcoin “begyűjti” azt az összes energiát, ami hozzákapcsolható a keletkezése óta kibányászott blokkokhoz. LaurentMT kutató empirikus vizsgálatok alapján bebizonyította, hogy a Bitcoin PoW-je az idő múlásával egyre hatékonyabb lesz. Ugyanis a növekvő költséget ellensúlyozza az a növekvő teljes érték, amit a rendszer biztosít és előállít.

Most, hogy tudjuk, hogy mi a helyes KPI az energiafelhasználás befektetési megtérülésének a számításához, vessünk egy pillantás az energia költségének a trendjére.

Hashráta hatása

Az ASIC bányászgépek hatékonyság fejlődésének a rátája csökken. Ahogy ez a hatékonyság lassul, arra számítunk, hogy a gyártói versenyképesség növekszik, ahogy a marginok szűkülnek.

A bányászattal járó költségek tehát megváltoznak. Az ASIC hardverek beszerzésének a költsége (capex) csökken, míg a működtetéséhez szükséges energiaköltség növekszik (opex). Mivel a bányászlétesítmények fizikai lokációját nem köti semmi, mert ezek a gépek könnyen szállíthatók, így az üzemeltetők olyan lokációkat keresnek, ahol felesleges elektromos áram termelődik, amit a lehető legalacsonyabb áron tudnak megvásárolni. Ez hosszabb távon potenciálisan egy világméretű hatékonyan működő energiapiacot kreálhat, ahol a Bitcoin bányászok a villamos energia arbitrázs szerepét töltik be a globális központok között. Ez megoldhatja a megújuló energiaforrások (pl. vízenergia) problémáját is, amiknek egy előrejelezhető kapacitása van, ami máskülönben elveszne. A jövőben a Bitcoin bányászat segítheti a változó kibocsátású megújuló energiaforrásokat is. Az energiatermelők bekapcsolhatják a bányászgépeket, és a túlkínálatot bitcoin formájában tárolhatják.

Az alumínium példája

Az alumínium nagyon népszerű formája az elektromos áram exportálásának azokban az országokban, ahol bőséges megújuló energiaforrás áll rendelkezésre, mint például Izlandon. A bauxit (azaz az alumínium érc) olvasztásához rengeteg energia kell, így az alumínium termelését hasonlíthatjuk a kriptovilágban a hash számításokhoz. Az alumínium gyártását is évtizedeken keresztül az jellemezte, hogy keresték a földön azokat a helyeket, ahol a bányászathoz koncessziót kaphattak, de olcsó volt az energia is. Ahogy az alumínium gyártás az évtizedek során fejlődött, úgy a gyártáshoz szükséges egységnyi villamosáram igény is csökkent, és a folyamat egyre hatékonyabb lett.

A Bitcoin PoW-t tekinthetjük az elektromos áram vásárló utolsó mentsvárának, mert megteremti a lehetőséget olyan ösztönzők számára, amelyek kikényszerítik, hogy az új energiatermelő erőművek hatékonyabban működjenek, és kiaknázzák az elektromos áram termelés felesleges készleteit.

Értéket teremt

“Mikor fog a PoW-hoz szükséges energiafelhasználás növekedése megállni? Pontosan akkor, amikor az áramtermelők direktbe elkezdik használni a PoW-t, és a PoW-hoz szükséges kWh energia égetésének a marginális hozama egyenlő lesz a hálózatnak eladott kWh áram marginális hozamával, azaz a PoW nem jelent semmi prémiumot az áramtermelőknek már. Ezt az egyensúlyt én Nakamoto pontnak hívom, és ekkor körülbelül a PoW a világ energiafelhasználásának az 1-10%-át adja majd,” magyarázta Dhruv Bansal.

Néhányan arra panaszkodnak, hogy a Bitcoin bányászat nem teremt semmi hasznosat, például nem számolja ki a prímszámokat. Éppen ezért érdemes lenne beiktatni a kalkulációba egy másodlagos jutalmat is, ha a hash kalkuláció mellett mást is kiszámolna a gép. Ez a másodlagos jutalom egy jó ötletnek tűnhet elsőre. Viszont ezzel behoznánk a rendszerbe egy biztonsági kockázatot. Ugyanis a jutalmak megbontása odavezethetne, hogy jobban megéri a másodlagos funkciót végezni mint az elsőt. Ha a másodlagos funkció ártalmatlan lenne, és mondjuk a 100 USD per hash mellett egy 100 USD + 5 USD per hash másodlagos jutalom alakulna ki, akkor rögtön megemelkedne a hardver hatékonysága, ami azonban magasabb nehézséggel is járna és blokkonként az energiafelhasználás is növekedne. Szerencsére a Bitcoinnak nem lesz ilyen problémája sohasem, ugyanis a biztonságát maga a Proof of Work algoritmus tisztasága garantálja.

Fontos kiemelni, hogy a Bitcoin már most is rendkívüli hasznot termel a társadalomnak. A bányászat nem lenne ugyanis jövedelmező, és nem lenne racionális azt kérni a bányászoktól, hogy csinálják ezt, ha nem érné meg nekik és nem lenne mögötte elég ösztönző.

Relatív költségek

A termodinamika első törvénye szerint minden tevékenység energiát igényel. Teljesen szubjektív gondolat azt állítani, hogy egy fajta tevékenység energiafelhasználása jobban vagy kevésbé hasznos mint egy másik fajta tevékenység. Ugyanis minden egyes energiafelhasználót piaci áron fizetik azért a tevékenységért, amit elvégez, miközben áramot használ fel.

“Ha az emberek úgy gondolják, hogy megéri pénzt fizetni azért az áramért, amit ők felhasználnak bizonyos tevékenység alatt, akkor az elektromos áramot nem pazaroljuk el. A Bitcoin bányászok ezért a tevékenységért Bitcoin jutalomban részesülnek”. – Saifedean Ammous

A termodinamika szerint az univerzum egy végesen zárt rendszer. A Bitcoin, a felesleges elektromos áramkapacitás felhasználásával nagyságrendekkel kevesebb elektromos áramot használ el mint a most működő pénzrendszerek. A fiat rendszereknek ugyanis nemcsak a banki infrastruktúra részéről van energiaigény, hanem a hadsereg és politikai gépezet részéről is. A pénzügyi háttérrendszer biztosításához szükséges elektromosság kompenzációja nettó pozitív kimenetelű. Erre jó példa ez a táblázat, amelyben összehasonlításra került a mostani létező pénzügyi, katonai és politikai rendszerek működtetéséhez szükséges energia a Bitcoin bányászattal.

Azzal, hogy a Bitcoin állandóan keresi az olcsóbb energiaforrást, a világban egy sokkal nagyobb gazdasági bőséget hoz létre. A Bitcoin azzal, hogy kiaknázza az új vagy eltérő energiaforrások előnyeit, nem csak hogy közelebb visz minket a Kardeshev 1-es típusú gazdasághoz, hanem át is visz a Kardeshev 1-es típusú energiacivilizációba. (Ma körülbelül a 0.72 -es értéken állunk a Kardashev-skálán). A kriptovaluta rendszernek köszönhetően, élén a Bitcoinnal, mint ösztönzővel, minden esélyünk megvan, hogy 200 év helyett akár pár évtized alatt elérjük az 1-est a skálán. Ha túlléptük ezt a státusz, akkor sokkal kevésbé kell korlátoznunk az energiafelhasználást, így a teljes emberiség életszínvonala emelkedik majd.

Úton a fúziós reaktor felé

Az a nyomás, amit az olcsó energiaforrások keresése okoz, felgyorsítja majd azokat az erőfeszítéseket, ami egy fúziós reaktor megépítéséhez szükségesek. A természet mutatja az utat, ugyanis az egész világegyetemet ez a nukleáris fúzió élteti – lásd a csillagokat. Az emberiség már nekiállt a folyamatnak, amellyel képesek leszünk a természetet lemásolva megépíteni egy fúziós reaktort. Becslések szerint körülbelül 80 milliárd dollárnyi kutatást kell elvégezni a következő évtizedekben, hogy megtaláljuk a kulcsot a nukleáris fúzióhoz.

A fúzió üzemanyaga (elsősorban a deutérium) bőségesen rendelkezésre áll a Föld óceánjaiban, és mellette millió éveken keresztül képes lenne szolgáltatni az alapanyagot ehhez az energiaforráshoz. A fúziós energia a megújuló energiaforrások legtöbb jellemzőjével rendelkezik, azaz hosszútávú energiaforrás és nem bocsát ki üvegházhatású gázokat. A fúzió nagyon magas energiatermelés-sűrűségű és megszakítás nélküli áramellátást biztosíthat. A fúziós energia másik fontos előnye, hogy a termelés költségeinél nincsenek méretarányos gazdaságtalanságok. A víz- és a szélenergia költsége például növekszik, ha nincsenek meg az optimális lokációk a termeléshez. A fúziós energia termelési költsége nem nő, ha nem optimális helyen építik meg a termelőegységet, ugyanis a szükséges nyersanyag – a tengervíz – bőséges és kimeríthetetlen.

A fúziós energia és a többi olcsó energiaforrás megoldaná az emberiség legnagyobb problémáit is mint a frissvíz hiánya. Körül vagyunk véve tengerekkel és óceánokkal, de a sótalanító üzemek működtetéséhez, amelyek kivonják a sót a tengervízből, rengeteg energia szükséges. Ez a sótalanító eljárás ma még drágább mint a frissvíz, a föld alatti víz, a víz újrahasznosítása vagy a vízkonzerválás.

Konklúzió

Ha össze tudnánk számolni minden olyan tevékenységet, ami miatt felbecsülhetetlen mértékű energiát égetünk el, akkor ebben a hatalmas mennyiségben mi az a 4.5 milliárd dollár értékű energia, amit a Bitcoin bányászatra használunk el. Ha a PoW pár évtizeden belül elhozza a fenntartható energiaforrást, akkor már csak ezért megéri vele foglalkozni.

Az írás Dan Hedl elemzése alapján íródott.