Az ASIC bányászgépek felemelkedése – rövid történeti áttekintés

Az elmúlt évtizedben a Bitcoin hálózatot kiszolgáló bányászgépek gyors technológiai fejlődésen mentek keresztül. Többek között a bányászgépeknek köszönheti a Bitcoin hálózat a sikerességét, és ezek a gépek határozzák meg, hogy a bányászok tevékenysége jövedelmező-e. A Bitcoin bányászgépek története kulcsfontosságú magyarázatot ad arra, hogy a kriptobányászat miért alakult az évek során több milliárd dolláros iparággá. A bányászat továbbra is fejlődik, bár a jelek arra utalnak, hogy fejlődése lelassul.

Az alábbiakban bepillantást nyújtunk a Bitcoin bányászati technológia történetébe, és a jövőbeli újításokat is áttekintjük.

CPU bányászat

2009. január 3-án valaki Satoshi Nakamoto álnéven készítette el az első Bitcoin blokkot. Mivel ő volt akkoriban az egyetlen bányász a Bitcoin hálózaton, Nakamotonak nem volt szüksége speciális berendezésre a Bitcoin blokklánc elindításához. Képes volt a Bitcoin blokkokat egy átlagos PC segítségével generálni.

Minden számítógép tartalmaz egy központi feldolgozóegységet, azaz processzort (CPU). Ezek a CPU-k szabályozzák a parancsok feldolgozását és végrehajtását a számítógépen. A Bitcoin korai időszakában a bányászok közti verseny hiánya miatt az új blokkok létrehozásához és a bányászati jutalmak megszerzéséhez szükséges számítási teljesítmény könnyen megoldható volt a CPU-eszközökön is.

Az idő előrehaladtával a hardverek teljesítményét növelni kellett az új blokkok bányászásához, hiszen növekedett a verseny és a bányászási nehézség a bányászok között. Ekkor jelentek meg a bányászatra specializált első eszközök.

GPU és FPGA bányászat

Az első jelentős fejlesztés a bányászgépek területén azután történt, hogy a Bitcoin piaci értékét meghatározták.

2010. május 22-én Hanyecz László számítógépes programozó 10 000 BTC-t fizetett két pizzáért. A pizzák kb. 25 dollárba kerültek. A CoinMetrics szerint a Bitcoin piaci ára 2010. júliusában kb. 8 centre emelkedett. Mire a bitcoin ára 2010. októberében elérte a 10 centet, kifejlesztették az első bányászgépet, mely grafikai processzort (GPU) használt.

A CPU-val ellentétben a GPU-eszközöket a számítástechnikai feladatok szűk körének elvégzésére optimalizálták. Az eredetileg játékok számára kifejlesztett GPU-k kiválóan alkalmasak az egyszerű matematikai műveletek párhuzamos kiszámítására. Ezek az eszközök átprogramozhatók olyan matematikai műveletek kiszámítására is, mint amilyen a Bitcoin bányászathoz szükséges.

A GPU bányászat innovációja a Bitcoin blokkok előállítását és a blokkjutalmak megszerzését átlagosan hatszor hatékonyabbá tette Josier Metnick, a Navier bányászati tanácsadó cég vezérigazgatója szerint. E hatékonyságnövekedés érdekében egy átlagos GPU-eszköz csak kétszer annyiba kerül, mint egy átlagos CPU-eszköz.

Azonban a GPU-k kínálta hatékonyságnövekedéseket gyorsan beárnyékolta 2011-ben az, hogy megjelentek a field programmable gate arrays eszközök (FPGA). Ezeket szintén újramodellezték annak érdekében, hogy alkalmasak legyenek Bitcoin bányászatra.

Metnick számításai szerint az FPGA-k kétszer olyan gyorsan képesek kiszámítani a Bitcoin bányászathoz szükséges matematikai műveleteket, mint a legmagasabb hatékonyságú GPU-k. Ezeknek az eszközöknek az építése azonban munkaigényesebb. Az FPGA-k szoftver és hardver szintű konfigurálást igényelnek, azaz az eszközöket be kell programozni, hogy testre szabott kódot futtassanak, és azt hatékonyan tegyék. Az FPGA hardverkomponenseinek beállítása jobban alkalmasabbá teszi az ilyen típusú eszközöket a Bitcoin-bányászatra, mint a GPU.

ASIC bányászgépek

A Bitcoin-bányászat harmadik legfontosabb innovációja igényelte valószínűleg a legtöbb erőforrást, időt és fejlesztést. A meglévő gépek szoftver- és hardverparamétereinek átdolgozása helyett egy teljesen új gép létrehozására tettek erőfeszítéseket, amely kizárólag Bitcoin bányászatra alkalmas. 2013-ban a Canaan Creative nevű kínai számítógépes hardvergyártó kiadta az alkalmazásspecifikus integrált áramkör (application-specific integrated circuits – ASIC) első változatát.

Ezeket az eszközöket a kezdetektől Bitcoin bányászatra tervezték. Ez azt jelentette, hogy ezeknek az ASIC eszközöknek az összes hardverét és szoftverét előre megtervezték és optimalizálták úgy, hogy a lehető legnagyobb hatékonysággal végezzék el az új bitcoin blokkok létrehozásához szükséges számításokat. Az ASIC-k hatékonyságnövekedését nem lehetett összehasonlítani az azt megelőző eszközökkel.

A Canaan Creative volt az első ASIC gyártó cég, de mások is, mint például a Bitmain és a MicroBT, az ASIC Bitcoin bányászgépek új verzióival rukkoltak elő, amik egyre fejlettebb hardverrel rendelkeztek. Az ASIC bányászati technológia egyik legszembetűnőbb fejlesztése a chip méretének folyamatos csökkenése volt. Az ASIC chipek mérete 2013-ban 130 nm volt, a legújabb modellekben pedig már csak 7 nm.

A chip mérete meghatározza a bányászati hatékonyságot. Minél szélesebb az ASIC chip felülete, annál nagyobb a kommunikációs csatornája, és ezért több áram szükséges az adatok továbbításához a felületén. Metnick számításai szerint manapság az ASIC Bitcoin bányászgépek sebessége 100 milliárdszorosa egy 2009-es átlagos CPU sebességének.

A Bitcoin bányászat jövője

2015 óta az ASIC Bitcoin bányászgépek chipméretének csökkentése lassabb és kevésbé drámai, mint 2013-ban és 2014-ben volt. Sőt, az első ASIC bányászgép óta nem volt technológiai fejlesztés a bányászat hatékonyságának növelése érdekében, mint ahogy korábban volt a CPU, GPU és FPGA esetében.

Egy radikális új úttörő technológia hiányában a Bitcoin bányászok hamarosan felhagyhatnak a versenyzéssel a hardver és a berendezések szintjén. Ha a Bitcoin bányászgépek átlagossá válnak, és a modellek között csak kisebb eltérés lesz a hatékonyságnövekedés szempontjából, akkor a bányászoknak más területeket is mérlegelni kell, hogy mi módon juthatnak versenyelőnyhöz. Ez lehet például az energiaellátás, a pénzügyi tervezés vagy akár a termék diverzifikációja.

Noha a Bitcoin bányászgépek az évek során jelentős hatékonyságnövekedést eredményeztek, a jövőben nem ez lesz a jellemző, főleg mivel a hardveren alapuló technológiai innovációk egyre ritkábbak. A Bitcoin bányászjutalmakért folytatott verseny továbbra is ösztönözni fogja a technológiai fejlődést, az azonban már nem világos, hogy mi lesz a bányászati technológiák következő jelentős ugrása.