: Unsplash
Разговоры об энергопотреблении Биткойна ведутся уже не один год. Его часто критикуют за то, что он расходует слишком много энергии, или использует её неэффективно, или, в крайних случаях, что он настоящая климатическая/энергетическая катастрофа.
И сегодня мы хотим поделиться с вами очередной увлекательной статьёй от Лин Олден.
Например, в декабре 2017 г. в Newsweek появилась статья «Майнинг Биткойна к 2020 г. израсходует всю мировую энергию».
Сейчас начало 2022 г., так что можно уверенно сказать, что этого не случилось. В качестве источника оценки энергопотребления Биткойна чаще всего ссылаются на Кембриджский университет. Согласно ему, пиковое годовое энергопотребление на данный момент составляет 125 ТВт⋅ч.
Поскольку мир потребляет больше 170 000 ТВт⋅ч энергии в год, это означает, что вся сеть Биткойна, при своём пиковом оценочном уровне потребления, использует меньше 0,1% энергии, потребляемой в мире. И это сеть с более чем 100 млн пользователей.
Энергопотребление Биткойна находится в пределах погрешности, если говорить о глобальном расходовании энергии. И я имею в виду в буквальном смысле. Когда учёные оценивают, что мир использует в тот или иной год определённое количество энергии, они запросто могут ошибиться на несколько процентов в одну или другую сторону, не говоря уже о нескольких десятых процента. А Биткойн, по оценкам, потребляет меньше 0,1%.
Кроме того, значительная часть энергии, потребляемой Биткойном, иначе была бы растрачена впустую.
В долгосрочной перспективе, если Биткойн добьётся большого успеха и станет системно значимым активом и платёжной системой, используемой более чем миллиардом людей, с рыночной капитализацией в 10-20 раз больше нынешней, он достигнет нескольких десятых процента от глобального энергопотребления. С другой стороны, если он успеха не добьётся и особо не вырастет с текущих уровней, то его энергопотребление не изменится или будет убывать по мере уменьшения вознаграждений за блок. Я углублюсь в эти цифры позже в этой статье.
Таким образом, сеть Биткойна всегда будет в пределах погрешности, если говорить о глобальном энергопотреблении, независимо от её успеха, и расходование ею энергии не превысит её долгосрочную полезность (какой бы высокой или низкой эта полезность в итоге ни оказалась).
Вообще, так как у меня есть опыт в электротехнике, Биткойн изначально меня привлёк отчасти потому, что я увидела, как эффективно его сеть использует энергию. Я могла инвестировать в любой блокчейн, или вообще избегать сектора цифровых активов, или в любой момент перевести свои инвестиции в другой блокчейн. И тем не менее, если провести подсчёты, я считаю, что Биткойн особенно удачно использует энергию и со временем становится более энергоэффективным, потому что он был должным образом продуман.
Если это так и энергопотребление Биткойна практически несущественно в глобальных масштабах, то как журналисты могут делать такие серьёзные ошибки и раздувать из них сенсации? Причина в том, что они часто не понимают процесс масштабирования, через который проходит сеть.
К тому же проще создавать сенсации ради просмотров или политических баллов. Например, принято говорить, что сеть Биткойна потребляет больше энергии, чем некоторые страны. Это так, но то же касается и Google, YouTube, Netflix, Facebook, Amazon, круизной индустрии, ёлочных гирлянд, домашних сушильных машин, частных самолётов, цинковой промышленности, да и практически любой большой платформы или отрасли. Из этого списка Биткойн ближе всего по энергопотреблению к круизной индустрии, но его использует больше людей и его сеть намного лучше масштабируется.
Важно понять, представляет ли Биткойн экологическую проблему и является ли он энергоэффективным, потому что это явно влияет на вероятность того, что он будет хорошей инвестицией и хорошей платёжной сетью.
Если у Биткойна действительно есть серьёзные проблемы с энергетическим масштабированием, то он рано или поздно проиграет конкурентам на частном рынке, потому что не предлагает достаточной полезности для своего энергопотребления.
С инженерной точки зрения, энергопотребление не представляет проблемы, если действительно провести подсчёты, но для того чтобы правильно это сделать, нужно понимать, как он работает и какие будут плюсы и минусы, если использовать другой подход.
Задача Биткойна
Прежде чем углубиться в энергопотребление, полезно будет резюмировать, для чего Биткойн используется и какие проблемы должна решить его сеть. Затем можно рассмотреть энергопотребление и решить, выполняет ли он свою задачу.
Биткойн не пытается быть самой дешёвой платёжной сетью, хотя во многих контекстах, как ни парадоксально, он может ею быть, если учесть сеть Lightning (одно из решений масштабирования Биткойна второго уровня).
Как бы то ни было, Биткойн пытается быть децентрализованной платёжной сетью и предъявительским активом и вот уже 13 лет успешно с этим справляется.
Если говорить об активе, то предложение биткойнов фиксировано и пользователи могут при желании хранить их самостоятельно, используя шифрование. Благодаря этому биткойны устойчивы к инфляции и их сложно конфисковать. Если говорить о платёжной сети, то Биткойн может использоваться для отправки платежей, которые не зависят от разрешений или верификации со стороны какого-либо централизованного субъекта. Это делает сеть устойчивой к цензуре и интероперабельной со многими разными международными платёжными сетями.
Практически всё, что претендует на то, чтобы быть более эффективным в проведении платежей или хранении активов, чем сеть Биткойна, также более централизовано. Централизованное, как правило, эффективно по своей природе. Для отправки платежей и отслеживания балансов можно просто обновлять внутреннюю базу данных, что почти бесплатно.
Проблема, конечно, в том, что в случае централизации эффективность достигается за счёт отказоустойчивости. Если вы положите все яйца в одну корзину, дадите эту корзину подруге и она её уронит или откажется отдавать, то вам не повезло. Полагаться на централизованную структуру – значит поручать контроль другим, рассчитывая, что они нравственные и компетентные. Кроме того, централизованные платёжные сети привязаны к фиатной валюте, полезной как средство обмена, но в долгосрочной перспективе не сохраняющей свою стоимость.
Биткойн – публичный распределённый реестр с набором приватных и публичных ключей. Пользователи, имеющие доступ к интернету (в том числе при потребности спутниковому), могут пересылать другим биткойны (или доли биткойнов) с помощью своих приватных ключей. Они могут хранить свои приватные ключи офлайн и получать биткойны, находясь не в сети. Подключение к интернету нужно лишь, чтобы отправлять средства, проверять свой баланс и т. д.
Благодаря этому биткойн один из самых портативных и защищённых от конфискации активов в мире. Его можно пересылать за границу, хранить офлайн без посредников, или же можно просто запомнить мнемоническую фразу, чтобы восстановить ключи в любой точке мира. Учитывая также фиксированное предложение, неудивительно, что во многих развивающихся странах ему отдают предпочтение вместо местных нетвёрдых валют, способных терять покупательную способность со скоростью 10%, 20%, 50%, а иногда и 100% в год.
Но даже в развитых странах, где инфляция ниже, население всё равно сталкивается с отрицательными процентными ставками с учётом инфляции. Например, на следующем графике показана процентная ставка по векселям казначейства США за вычетом официального уровня инфляции. Когда эта разность ниже нуля, это означает, что государственные ценные бумаги (и обычно также банковские вклады) не приносят достаточного дохода, чтобы компенсировать инфляцию.
Хотя некоторые страны могут частично заблокировать Биткойн, запретив банкам отправлять деньги криптобиржам или объявив вне закона крупномасштабный майнинг, практически невозможно остановить прямую торговлю, особенно в странах с разумными правами собственности и свободой самовыражения. Запретить людям взаимодействовать с Биткойном – всё равно что запретить информацию или свободу слова, поскольку это всего лишь открытый публичный реестр, и люди могут запомнить ключи для доступа к нему и при необходимости использовать спутниковое подключение, чтобы обойти местных провайдеров. Чтобы действительно искоренить его использование, понадобиться очень авторитарный подход с драконовскими мерами.
С другой стороны, некоторые страны приняли Биткойн, как в случае Сальвадора, объявившего его законным платёжным средством. Это важно, потому что Сальвадор сильно зависим от международных переводов, а отправлять международные переводы через сеть Lightning, работающую поверх сети Биткойна, можно почти бесплатно, поскольку всё это имеет открытый код и со временем становится более развитым. Ряд других стран, ранее запрещавших или собиравшихся запретить Биткойн, отказались от своих намерений.
В моей статье о предъявительских активах был большой раздел о практических применениях Биткойна как в развитых, так и в развивающихся странах. Помимо того, что это актив с фиксированным предложением, вот некоторые примеры применения, связанные с устойчивыми к цензуре платежами и портативностью:
1) В феврале 2021 г. в Reuters сообщалось, что российский оппозиционер, правозащитник и борец с коррупцией использует Биткойн для устойчивых к цензуре платежей, потому что власть блокирует все традиционные, цензурируемые платёжные методы:
«Российские власти периодически блокируют банковские счета Фонда борьбы с коррупцией – независимой организации, основанной Навальным для расследований коррупции должностных лиц.
Они постоянно пытаются закрыть наши банковские счета – но мы всегда находим какой-нибудь запасной вариант”, – сказал Волков.
Мы используем Биткойн, потому что это хорошее легальное платёжное средство. Наличие платежей в биткойне как альтернативы защищает нас от российских властей. Они понимают, что если они перекроют другие более традиционные каналы, то у нас всё равно останется биткойн. Это как страховка».
2) В июле 2021 г. в The Guardian рассказывалось, как нигерийские продавцы и оппозиционные группы используют устойчивость Биткойна к цензуре для обхода блокировки валютных операций и получения средств несмотря на заморозку банковских счетов.
«Применялись также финансовые репрессии. Банковские счета общественных организаций, оппозиционных групп и сторонников демонстраций, собиравших средства, чтобы освободить протестующих или помочь им лекарствами и едой, неожиданно оказались замороженными.
Феминистская коалиция – группа, основанная 13 девушками во время демонстраций, – привлекла внимание всей страны, так как собирала средства для митингующих и поддерживала протесты. Когда счета девушек также заморозили, группа начала принимать пожертвования в биткойнах, в итоге собрав $150 000 для своего фонда посредством криптовалюты».
3) Алекс Гладштейн из Human Rights Foundation в апреле 2021 г. обсуждал сеть Биткойна с точки зрения защиты прав человека:
«Для венесуэльцев это был поистине душераздирающий опыт. Но много молодых людей ещё в 2015-16 гг. начали майнить. Я общался с одним парнем, который помогал запускать Ledn – сейчас это один из крупнейших сервисов в этой индустрии, базирующийся в Канаде.
Он и его братья несколько лет майнили биткойны, но в итоге им пришлось бежать из страны. К ним пришли вооружённые правоохранители и конфисковали оборудование для майнинга. К счастью, никто не пострадал. Власти были сильно озадачены. Они видели оборудование для майнинга и думали, что заполучили биткойны. Но это так не работает. Так что эти парни смогли воспользоваться своими биткойнами, чтобы начать новую жизнь в Канаде. Это действительно впечатляет.
Я также общался с парнем, который бежал в Аргентину. У него был какой-то конфликт с властями, которые называли его преступником, хотя это не так. Но теперь он может пересылать деньги матери в Венесуэлу в биткойнах. Благодаря им она способна купить всё необходимое. И таких историй очень много.
На меня, чья семья прошла Холокост, очень сильное впечатление произвела идея о том, что если раньше, когда ты бежал из страны, ты мог взять с собой только столько, сколько удастся пронести на себе, то теперь можно взять с собой всё своё богатство, что поистине замечательно.
Я консультировал людей, которые, например, покидают в наши дни Иран, помогал им с этим. Люди продают жильё, переводят деньги в биткойны, садятся в самолёт и улетают, унося с собой своё богатство в цифровом формате. Люди переводят деньги в Сирию тем, кто застрял там.
Я общался также с парнем, который покинул Судан, где была ужасная инфляция, где-то 150% или 200%. Сейчас он живёт в Европе и пересылает самые твёрдые деньги семье в Хартум. И благодаря этому им удаётся прожить.
Мы пока ещё находимся на раннем этапе. По оценке Coinbase, с Биткойном или другими криптовалютами взаимодействовало около 10% американцев. По миру цифра меньше, особенно в развивающихся странах. Если по миру 2%, а в Америке 10%, то во многих развивающихся странах намного меньше. Но взгляните на Турцию, Аргентину, Нигерию. Это огромные страны: 200 млн, 100 млн, 45 млн населения. И в этих странах самое высокое число пользователей на душу населения. Так что это меняет мир».
А вот, пожалуй, одна из лучших цитат Алекса на эту тему, ёмкая и лаконичная:
«Мы находимся в начале большой цифровой финансовой трансформации, где деньги, которые мы ежедневно используем, превращаются из предъявительского актива – ничего о нас не раскрывающего – в механизм слежки и контроля.
Это более актуально для одних и, возможно, менее для других, в зависимости от того, при каком политическом режиме они живут. Когда я смотрю на эту новую форму денег, не контролируемую правительствами или корпорациями, я думаю об общей картине сегодняшнего мира, где 4,2 млрд человек живут при авторитаризме и 1,2 млрд живут при двузначной или трёхзначной инфляции. Когда мы говорим, что деньги не работают, то это не теория и это касается не одной страны.
Всё намного масштабнее. В этом мире сотни миллионов людей имеют дело с инфляцией на 15%, 20%, 25%, когда их время, энергия и валюта, в которой они получают зарплату, буквально исчезают.
В то же время банковские счета миллиардов людей потенциально могут быть заморожены из-за их мнений или идей».
4) Активно развиваются приложения третьего уровня, такие как Sphinx Chat и Impervious Technologies, которые используют сеть Lightning Биткойна для передачи данных, а не просто для перевода средств. Sphinx Chat – это платформа прямого обмена сообщениями на основе Lightning, которая позволяет пользователям добавлять к своим сообщениям микроплатежи, а Impervious Technologies разрабатывает VPN на основе Lightning.
«Impervious выпускает динамический VPN, который использует сеть Lightning, чтобы предоставлять сервис, работающий по запросу и с высокой пропускной способностью. API Impervious может работать из контролируемых сетей и зон ограниченного доступа, используя сеть Lightning как уровень обмена учётными данными и транспортный уровень для создания прямых, защищённых каналов для устойчивой к цензуре передачи данных.
В числе приложений, разрабатываемых на основе API Impervious, пиринговый стриминг видео, подкасты, онлайн-мероприятия, новостные сообщения, распределённое хранение и коммуникации на основе IP-телефонии», – Пресс-релиз о посевном финансировании Impervious Technologies, май 2021 г.
Итак, представляя собой цифровые деньги с устойчивыми к цензуре платёжными каналами, Биткойн – это программное приложение, ориентированное на финансы. И не просто на поверхностный уровень, как финансовые технологии, а на корневой уровень предъявительских активов и расчётных сетей – и это одна из причин, почему он вызывает столько противоречий.
Кроме того, Биткойн и сеть Lightning выступают децентрализованным протоколом для различных приложений третьего уровня, фокусирующихся на безопасной и устойчивой к цензуре передаче данных, а не просто на хранении и переводе средств.
Фирма Chainalysis, помогающая правоохранителям отслеживать публичные блокчейны, в разные годы устанавливала, что лишь 0,5-2% криптовалютных транзакций используются для противозаконной деятельности, такой как мошенничество, вирусы-вымогатели или покупка наркотиков (что меньше большинства оценок того, какой процент транзакций в фиатной валюте используется в противозаконных целях). По оценкам, подавляющее большинство пользователей использует криптовалюту в инвестиционных целях или для законных платежей.
Как упоминалось выше, есть много авторитарных режимов, где протесты и определённые высказывания считаются незаконными и где базовые экономические взаимодействия могут блокироваться, поэтому можно сказать, что Биткойн содействует такого рода «нравственному, но незаконному» поведению. Когда люди, сталкивающиеся с репрессиями, имеют доступ к открытому программному обеспечению, которое помогает обеспечить базовые человеческие свободы и экономические взаимодействия, усложняя задачу авторитарным режимам, я не считаю это неэтичным – скорее наоборот.
Почему Биткойн использует электричество
Сеть Биткойна запрограммирована так, чтобы в среднем каждые 10 минут создавался новый блок и добавлялся в блокчейн, состоящий из сотен тысяч блоков, созданных с его запуска в 2009 г.
Новый блок создаётся майнером (специализированным компьютером), решающим криптографическую задачу, сформулированную предыдущим блоком. Майнер может поместить в этот блок тысячи транзакций, которые сейчас ожидают в очереди. Так происходит расчёт по транзакциям. В среднем каждые 10 минут в блокчейн добавляется блок, содержащий тысячи транзакций.
Если майнеры будут покидать сеть и новые блоки в среднем станут создаваться дольше 10 минут, сеть автоматически сделает задачу проще, чтобы вернуться к запрограммированному расписанию. Аналогично, если к сети будет присоединяться больше майнеров и блоки будут добавляться в блокчейн в среднем быстрее, чем каждые 10 минут, сеть сделает задачу сложнее. Это известно как «корректировка сложности» – одна из ключевых программных задач, решённых Сатоши Накамото для корректной работы сети.
Таким образом, в любой момент миллионы майнеров по всему миру пытаются решить задачу и создать следующий блок, и существует естественный механизм обратной связи, гарантирующий, что блоки будут создаваться в среднем каждые 10 минут, независимо от того, сколько майнеров есть в сети.
В первой половине 2021 г. мы видели, как Китай запретил майнинг криптовалют и примерно половина сети ушла офлайн и начала переезжать в другие страны. Платёжная сеть Биткойна на короткое время немного замедлилась, но в остальном продолжала работать без перебоев. Затем сработала корректировка сложности, вернув сеть к целевой скорости. Представьте, если бы Amazon сообщили, что нужно за неделю перенести половину серверных мощностей в другую страну. Скорее всего, сервис какое-то время работал бы с перебоями, пока половина системы переезжала бы и восстанавливалась.
Если майнер создаст недействительный блок, то есть несоответствующий консенсусным правилам сети узлов, сеть его отклонит. Если два майнера создадут действительный блок примерно в одно и то же время, победителем будет тот, о ком сеть узнает раньше и добавит к его блоку ещё один, так что этот блокчейн станет более длинным (а следовательно, официальным).
Этот процесс известен как «доказательство выполнения работы». Миллионы машин используют электричество, чтобы направить вычислительную мощность на решение криптографической задачи, определённой последним блоком. Может казаться, что это пустая трата энергии, но именно это обеспечивает децентрализацию системы. В данном случае работа определяет истину. Нет никакого центрального органа, который решал бы, какой блок или какие транзакции действительны. В любой момент сеть может определить самый длинный блокчейн и признать его истиной на основе кода. Самый длинный блокчейн – это тот, в который вложено больше всего работы, что также соответствует консенсусным критериям, выполнение которых проверяет сеть узлов.
Чем больше энергии использует сеть Биткойна, тем лучше она защищена от большинства типов атак. Многие мелкие блокчейны становились жертвами атак 51%, когда кто-то один временно или навсегда захватывает контроль над 51% и более вычислительной мощности сети и использует эту преобладающую вычислительную мощность, чтобы реорганизовать блоки и провернуть двойное расходование (то есть фактически кражу).
На следующем графике, например, показана вычислительная мощность сети Биткойна в сравнении с некоторыми его хард-форками.
У обоих этих хард-форков лишь 1-2% или меньше от общей вычислительной мощности Биткойна, и оба страдали от вредоносных реорганизаций блоков. По сути, атаку 51% на любой из этих двух хард-форков могут провести всего 2% майнеров Биткойна. Наоборот же не получится, потому что в сети Биткойна на два порядка больше майнеров, которые используют больше энергии.
Это демонстрирует важность сетевого эффекта в блокчейн-индустрии, а также то, почему энергопотребление Биткойна делает его уникально безопасным.
Именно поэтому ответ на вопрос «можно ли просто скопировать Биткойн?» отрицательный. Можно воспроизвести открытый исходный код, но нельзя воспроизвести миллионы ASIC-майнеров, обеспечивающих безопасность сети Биткойна, и тысячи разработчиков, каждый день совершенствующих сеть первой криптовалюты. Также нельзя просто так воспроизвести открытые каналы и ликвидность сети Lightning – всё это развивалось не один год.
Пытаться скопировать Биткойн – это как если бы я скопировала контент Википедии и выложила на своём сайте. Технически это возможно, но это мало что даст. Это не принесёт трафик реальной Википедии, так как не будет сотен миллионов ссылок, ведущих с других сайтов. Также эта версия не будет обновляться, как реальная Википедия, потому что нельзя убедить большинство редакторов-волонтёров, чтобы они стали работать над моей версией. Если только мне не удастся каким-то образом выполнить титаническую задачу – убедить большую часть сети перейти на мою версию, – это всегда будет лишь тень реальной Википедии с крохотной долей от её стоимости.
То же самое будет, если я сделаю жалкую имитацию Твиттера. Я могу сделать нечто внешне напоминающее Твиттер, но это не будет реальный Твиттер с его пользователями и разработчиками.
Эффективный паттерн масштабирования Биткойна
Когда Биткойн был запущен, он был запрограммирован так, чтобы майнер, создающий новый блок транзакций каждые 10 минут, зарабатывал 50 биткойнов. Также предварительно было запрограммировано, чтобы через четыре года с каждым блоком выплачивалось 25 новых биткойнов. Ещё через четыре года эта цифра сократилась до 12,5 биткойнов на блок, а затем до нынешних 6,25.
Этот паттерн будет продолжаться каждые 4 года, пока число новых биткойнов не приблизится к нулю и не будет достигнуто общее предложение 21 млн биткойнов, что случится после 2100 г. В ближайшие десятилетия майнеры будут зарабатывать за создание новых блоков всё меньше биткойнов. 18,7 млн биткойнов из 21 млн уже создано.
Однако майнеры также зарабатывают комиссии с транзакций. Отправители платят комиссии в долях биткойна, чтобы гарантировать, что их транзакция вовремя будет добавлена в блокчейн.
В ранние дни блоки часто не были заполнены, поэтому комиссии были минимальными. Но когда Биткойн стал более популярным, блоки стали всегда заполняться и транзакции хоть всё ещё остались небольшими, но всё же стали более существенной частью дохода майнеров.
Таким образом, вначале Биткойн был заметно инфляционным, но его монетарная политика становится всё более дезинфляционной, приближаясь к нулевой инфляции, и аналогично масштабируется его бюджет безопасности.
Вот таблица средней рыночной капитализации сети Биткойна, ежегодных расходов на безопасность (общий доход майнеров, включая вознаграждения за блоки и транзакционные комиссии) и процента рыночной капитализации, идущего на безопасность каждый год:
До сих пор сеть Биткойна каждый год, как правило, тратила на безопасность больше, чем в предыдущем году, но это каждый раз был всё меньший процент от рыночной капитализации. Это не решение какого-то централизованного органа, а комбинация алгоритма, стоимости сети и индивидуальных решений майнеров о том, майнить или нет.
Журналисты и другие люди, которые не понимают алгоритм, часто упускают из виду уменьшающиеся вознаграждения за блоки. Именно благодаря этому уровень инфляции Биткойна падает, а с ним падает и доля дохода майнеров в общей рыночной капитализации.
Любого серьёзного аналитика, понимающего алгоритм Биткойна, на самом деле больше должна беспокоить возможность, что в будущем, когда он будет преимущественно полагаться на транзакционные комиссии, он будет использовать не слишком много, а недостаточно энергии для обеспечения безопасности.
Поскольку расходы на безопасность представляют доход майнеров и большая часть издержек майнеров идёт на электричество, эти расходы на безопасность представляют предельную долларовую стоимость энергии, потребляемой сетью Биткойна. На самом деле она меньше, так как майнеры обычно получают прибыль.
Если взять в качестве примера мои собственные майнеры (которые находятся у компании Compass Mining), то мои расходы на электричество сейчас составляют примерно 20% от моего дохода с майнинга. Со временем эта цифра будет варьироваться.
Далее можно рассмотреть долю дохода майнеров, приходящуюся на транзакционные комиссии:
Как можно видеть, транзакционные комиссии каждый год составляют крохотную долю рыночной капитализации Биткойна. Самый высокий процентный показатель был в 2017 г., на пике пузыря. После 2017 г. произошли улучшения эффективности, так что даже в разгар бычьего разбега в начале 2021 г. сеть не достигла таких уровней.
Сейчас каждый год на доход майнеров приходится меньше 2% рыночной капитализации сети Биткойна, в том числе лишь доля процента на комиссии. В 2024 г. вознаграждение за блок снова сократится в два раза, так что доход майнеров, вероятно, опустится где-то до 1% от рыночной капитализации.
Очередные уполовинивания вознаграждения за блок произойдут в 2028 и 2032 гг. После этого вознаграждение за блок будет таким маленьким, что значительная часть дохода майнеров будет состоять из транзакционный комиссий и доход майнеров, вероятно, будет меньше 1% от рыночной капитализации, приближаясь к среднему стабильному значению 0,25-0,5% в зависимости от уровня комиссий.
Поскольку мы не можем точно знать, каким будет это стабильное состояние из-за меняющихся, определяемых рынком транзакционных комиссий, вот таблица потенциальной долгосрочной рыночной капитализации Биткойна (по вертикали) и ежегодных расходов на безопасность в процентах от рыночной капитализации (по горизонтали) в будущем:
Если Биткойн по какой-то причине не будет расти и окажется провальным проектом или бессрочно останется на текущем уровне рыночной капитализации меньше $1 трлн, то доход майнеров существенно упадёт, так как вознаграждения за блок будут уменьшаться. В 2030-х доход майнеров, вероятно, будет порядка 0,5% от рыночной капитализации или меньше, поэтому сеть застрянет на уровнях расходовании энергии 2018-20 гг. или более низких.
Если Биткойн станет системно значимым, скажем с капитализацией $5-10 трлн (что соответствует цене монеты $250-500 тыс.) и сотнями миллионов пользователей, то 0,5% ежегодных издержек на безопасность будет составлять $25-50 млрд. Это будет в 2-3 раза больше энергии, чем Биткойн использовал в 2021 г., или примерно 0,3% глобального энергопотребления.
Если же он достигнет невероятно высокой цены $1 млн за монету, что будет соответствовать рыночной капитализации $20 трлн, и миллиардов пользователей, то 0,5% издержек на безопасность будет составлять $100 млрд, или в 6 раз больше, чем в 2021 г. Это будет 0,6% глобального энергопотребления, что кажется нормальным как для сети, используемой миллиардами людей в разных целях, которой он должен будет стать к тому времени, чтобы достичь такой высокой стоимости.
Так как к тому моменту он будет достаточно большим, он, вероятно, будет частично замещать энергию, потребляемую глобальной банковской системой. В банках и финансово-технологических компаниях мира работают десятки миллионов человек. Применение программного обеспечения к деньгам на корневом уровне, как и в других индустриях, повышает эффективность и снижает потребность в рабочей силе и недвижимости в определённых секторах старой инфраструктуры, освобождая эти человеческие ресурсы и соответствующую энергию для других продуктивных целей.
Можно также пересчитать эти цифры для годового объёма транзакций вместо рыночной капитализации, как некоторые предпочитают делать. Объём более тесно связан с рынком транзакций, чем рыночная капитализация, но его сложно измерить из-за того, как работают неизрасходованные выходы транзакций (UTXO). Таким образом, полезно будет знать и рыночную капитализацию, и объём, что позволит увидеть, где они расходятся. Данные об объёме здесь получены из откорректированных исторических ежедневных показателей Messari, основанных на ончейн-данных Coin Metrics. Исторически скорость обращения биткойна (годовой объём транзакций, разделённый на рыночную капитализацию) в среднем составляла 5-10 с тенденцией к падению:
А вот таблица ежегодного объёма транзакций в сети Биткойна, ежегодных расходов на безопасность (общий доход майнеров, включая вознаграждения за блоки и транзакционные комиссии) и процента объёма транзакций, тратившегося ежегодно на безопасность:
Ниже та же таблица, но включающая только транзакционные комиссии вместо общего дохода майнеров:
Как можно видеть, до 2016-17 гг. комиссии были крохотными. Затем блоки начали регулярно заполняться, и возник существенный рынок комиссий. Средний размер комиссий в процентах от объёма транзакций варьировался в течение года примерно от 0,02% до 0,07%.
Наконец, вот таблица потенциального долгосрочного ежегодного объёма транзакций Биткойна (по вертикали) и ежегодных расходов на безопасность в процентах от объёма транзакций (по горизонтали) в будущем:
В настоящее время, по оценкам, сеть Биткойна выбрасывает меньше углекислого газа, чем различные случайные вещи, о которых мы не задумываемся, такие как сушильные машины или производство цинка.
Если Биткойн станет чрезвычайно успешным и будет приносить пользу на триллионы долларов, то, возможно, он будет выбрасывать количество CO2, сопоставимое с производством цинка, но всё еще меньше, чем производство алюминия. Другими словами, даже если он достигнет существенных масштабов и будет служить многочисленным целям, он всё равно будет сопоставимым с различными другими случайными индустриями.
Чтобы превзойти производство алюминия и 1% глобального энергопотребления, сеть должна стать поистине огромной, и, учитывая, как майнеры взаимодействуют с электросетями и ограниченными ресурсами, даже такой высокоэнергетический сценарий не будет плохим.
Масштабирование по уровням и заблуждение об «издержках на транзакцию»
Сеть Биткойна может проводить максимум несколько сотен тысяч транзакций в день на базовом уровне, или примерно 5 транзакций в секунду. Эта цифра со временем немного выросла благодаря периодическим обновлениям, улучшившим плотность транзакций.
Такой лимит транзакций часто сравнивают в невыгодном свете с сетями вроде Visa, способными обрабатывать десятки тысяч транзакций в секунду.
Поэтому критики часто указывают на то, что у Биткойна очень высокое энергопотребление на транзакцию и, следовательно, сеть неэффективна и её следует избегать из экологических соображений. Однако у таких аргументов есть две проблемы.
Первая проблема заключается в том, что Биткойн потребляет энергию независимо от того, происходят ли транзакции. Значительная часть этой энергии идёт на обеспечение безопасности сети. В одном блоке может быть 1200 транзакций, в следующем 2500, ещё в следующем 1800. Между тем к сети всё это время подключено одинаковое число майнеров, которые проверяют блоки и платят за электричество. Независимо от того, заполнены ли блоки, они используют примерно одинаковое количество энергии.
Решите ли вы провести транзакцию или нет, это существенно не меняет количество энергии, потребляемое сетью Биткойна в данный момент. Потребляемая Биткойном энергия зависит от майнеров, зарабатывающих вознаграждения за блоки и транзакционные комиссии в криптовалюте, а следовательно, её стоимость основана на цене криптовалюты, которая зависит от людей, не тратящих её, а держащих как средство сбережения. Объём транзакций влияет только на транзакционные комиссии, и значение имеют только средние долгосрочные комиссии.
Представьте, что вы каждый вечер запускаете посудомоечную машину. Она использует одинаковое количество ресурсов независимо от того, заполнена ли она на 50% или на 90%. Дополнительная тарелка или вилка существенно не влияет на энергопотребление посудомоечной машины.
Ещё одна аналогия – это когда ваш компьютер включён весь день независимо от того, оправляете ли вы 20 или 100 электронных писем. Количество энергии «на электронное письмо» не имеет значения, потому что, сколько бы писем вы ни отправили в тот или иной день, ваш компьютер включён и использует свой базовый уровень ресурсов.
Вторая проблема таких аргументов заключается в заблуждении, будто 5 транзакций в секунду – это настоящий лимит. На самом деле сеть Биткойна имеет несколько уровней, как и текущая финансовая система.
Visa всего лишь уровень поверх более глубокой платёжной сети. В США, например, есть система Fedwire. Это уровень брутто-расчётов банков друг с другом. В данной системе в среднем проходит лишь около 10 транзакций в секунду, и она постепенно масштабируется по мере необходимости, но это очень крупные транзакции, на миллионы долларов каждая. Поверх этого уровня существуют Visa, PayPal, физические чеки и т. д.
Если, например, вы отправляете мне платёж с кредитной карты, он кажется нам практически мгновенным, но на самом деле это не так. Когда транзакция нам кажется завершённой, на самом деле между нашими банками возникает долговое обязательство. Позже они объединят его с множеством других потребительских транзакций и рассчитаются с помощью крупной транзакции в Fedwire.
В сущности, десятки тысяч потребительских транзакций в секунду сводятся к 10 намного большим межбанковским транзакциям, проводящимся позже в Fedwire. Количество транзакций на поверхностных уровнях не ограничено, потому что размер этих огромных расчётных транзакций также не ограничен.
Аналогично сеть Биткойна имеет дополнительные уровни: Lightning, Liquid, биржи и т. д. Однако, в отличие от банковской системы, зависящей от долгого ожидания расчётов и долговых обязательств, многие уровни Биткойна минимизируют доверие с помощью программного обеспечения.
Метод 1. Lightning (второй уровень)
Сеть Lightning – это не требующий доверия уровень смарт-контрактов поверх сети Биткойна, подходящий для мелких транзакций.
Как и в случае собственно сети Биткойна, сеть Lightning никому не принадлежит. Это набор стандартов с открытым кодом, открытые реализации которых делают разные компании. Транзакции в Lightning мгновенны и почти бесплатны, причём лимита на число транзакций в секунду нет, так как сеть продолжает расти. Сеть была запущена в начале 2018 г. и в начале 2021 г. – благодаря тому, что её начали использовать популярные приложения и биржи, – достигла достаточной ликвидности каналов, чтобы стать по-настоящему функциональной и в разумной степени зрелой.
В Lightning два пользователя могут открыть общий канал с помощью транзакции на базовом уровне и после этого проводить неограниченное количество транзакций между собой. Через несколько дней, недель, месяцев или лет они могут закрыть этот канал с помощью второй транзакции на базовом уровне. Это означает, что десятки, сотни или тысячи минитранзакций можно объединить в две транзакции на базовом уровне. Это как оплачивать счёт в баре в конце вечера или в конце месяца, только здесь не нужно полагаться на доверие, так как смарт-контракты гарантируют, что расчёт состоится.
Кроме того, можно отправить транзакцию через сеть Lightning кому-нибудь другому. Если у Алисы есть канал с Бобом, а у Боба – с Коди, то Алиса может отправить платёж Коди через Боба как посредника, даже если у неё нет канала с Коди. И всё это не требует доверия, так как основано на смарт-контрактах, использующих базовый уровень Биткойна для гарантии расчётов.
Если у кого-то есть несколько каналов Lightning с контрагентами, имеющими много подключений, то он может отправлять и получать множество транзакций кому угодно и от кого угодно в сети (включая огромное число пользователей, с которыми у него нет прямых каналов) и проводить расчёты по ним посредством небольшого числа транзакций на базовом уровне во время открытия и закрытия этих каналов.
На конференции Bitcoin 2021 в Майами проводились демонстрации игр, во время которых компания THNDR Games обработала 13 571 транзакцию в Lightning со средней комиссией 1,4 сатоши, или примерно $0,00005 на транзакцию.
И, как уже упоминалось, разработки третьего уровня позволяют также использовать сеть Lightning для безопасной, децентрализованной и устойчивой к цензуре передачи данных.
Метод 2. Liquid (сайдчейн)
Liquid – сайдчейн Биткойна с открытым кодом, позволяющий крупным субъектам вроде бирж проводить взаиморасчёты в криптовалюте быстрее и дешевле, чем на базовом уровне. Кроме того, у него есть также много других применений.
В Liquid биткойны с помощью «входящей» транзакции превращаются в токены L-BTC, которые могут быстро перемещаться в сайдчейне, пока пользователь не решит вернуть биткойны на базовый уровень с помощью «исходящей» транзакции.
Сеть Liquid поддерживает федерация узлов. Сеть Liquid не может в полной мере воспроизвести надёжную безопасность и децентрализацию базового уровня Биткойна, но зато в ней намного выше пропускная способность и скорость транзакций, а степень безопасности и децентрализации вполне приемлемая.
Другими словами, можно пойти на определённый компромисс, обменяв определённую сумму в биткойнах на токены L-BTC. Стоимость этих токенов основана на биткойне, но они предоставляют лучшую скорость и дополнительные свойства. Как правило, между каждой входящей и исходящей транзакцией проводится много транзакций с L-BTC.
Конвертировать биткойны аналогично Liquid может любая платформа смарт-контрактов. Крупнейшая такая платформа – Wrapped Bitcoin (WBTC) – конвертирует биткойны в токены, которыми можно торговать в DeFi-экосистемах на основе Эфириума. Есть также DeFi-проекты на основе Биткойна, которые также используют в своих экосистемах аналогично конвертированные токены.
Метод 3. Биржи (кастодиальные отношения)
Кастодальные криптобиржи и биткойн-платформы также относятся к методам масштабирования. Когда, например, миллионы людей торгуют на Coinbase, это не миллионы транзакций на базовом уровне. Это транзакции в централизованной базе данных Coinbase. Транзакции в блокчейне происходят, только когда пользователи вводят или выводят биткойны на или с Coinbase или когда Coinbase пересылает большую партию биткойнов на или с холодного хранения или на другую биржу.
Или вот ещё пример: миллионы людей используют для покупки и хранения криптовалюты Cash App. Они пересылают биткойны на другие счета в Cash App бесплатно. Это не транзакции на базовом уровне, а всего лишь транзакции в базе данных Cash App. Транзакции на базовом уровне происходят только тогда, когда они вводят или выводят свои биткойны в или с Cash App с или на внешний источник или холодное хранение. (И Cash App имеет жёсткий лимит на вывод.)
Однако, в отличие от Lightning и Liquid, кастодиальные счета на Coinbase или в Cash App требуют доверия централизованным платформам, подобно тому как вы доверяете своему банку.
Многие биржи и кастодиальные сервисы уже используют Liquid для быстрых взаиморасчётов, и некоторые начинают также использовать Lightning для розничных клиентов, так что теперь при выводе не обязательно будет транзакция на базовом уровне.
Если Биткойн и дальше будет пользоваться успехом и расти в плане числа пользователей и рыночной капитализации, транзакции на базовом уровне всё больше будут использоваться для взаиморасчётов, а не для повседневных транзакций. Использование зависит от рынка комиссий.
Если, например, средняя комиссия на базовом уровне $1, потому что место в блоке используется не слишком активно, то транзакции на $100 вполне можно проводить в блокчейне. Однако если средняя комиссия на базовом уровне $50, то небольшие транзакции лучше проводить в Lightning. На базовом уровне проводится много транзакций на сотни тысяч или миллионы долларов, так что для их отправителей комиссия $50 не проблема.
В конечном счёте Биткойн сравним с Fedwire как масштабная расчётная сеть, способная проводить 5 транзакций в секунду, без лимита на размер транзакций и, следовательно, без лимита на суммы, которые можно переводить в день. Кроме того, дополнительные уровни, варьирующиеся от не требующей доверия сети Lightning до частично требующего доверия сайдчейна Liquid и полностью полагающихся на доверие бирж, позволяют проводить сотни тысяч транзакций в секунду, без лимита на размер. Как следствие, издержки и энергозатраты на транзакцию со временем становятся ничтожно малыми.
Сравнение с технологическими компаниями
Когда инвестор выбирает, в какие начинающие неприбыльные технологические компании инвестировать, он должен смоделировать будущее, чтобы убедиться, что в случае успеха их доходы будут масштабироваться быстрее, чем расходы.
Возьмём, к примеру, новую социальную сеть. Вначале она, скорее всего, будет неприбыльной или минимально прибыльной, потому что необходимы большие базовые расходы на оплату команде, которая будет поддерживать сервис. Даже если вначале не будет ни одного пользователя, базовые расходы на запуск всё равно будут.
Однако в случае успеха и хорошего управления привлечение каждого нового пользователя будет обходиться всё дешевле. Расходы со временем растут (больше сотрудников, больше офисов, больше серверов и т. д.), но если компания хорошо спроектирована, они должны расти медленнее, чем число пользователей и доходы, что ведёт компанию к надёжной прибыльности.
Биткойн не компания, но он эффективная сеть. Он спроектирован так, что его расходы растут медленнее, чем его полезность, благодаря уменьшающимся вознаграждениям за блоки, что в итоге ведёт к модели безопасности, основанной только на транзакционных комиссиях.
Мы не можем точно знать, сколько энергии Биткойн будет в итоге потреблять, так как мы не знаем, сколько у него будет пользователей или как будет выглядеть рынок комиссий через десятилетие или больше. Если он будет пользоваться успехом, то будет потреблять больше энергии, чем в противном случае, но благодаря уменьшающимся вознаграждениям за блоки его полезность при любом сценарии значительно превзойдёт его энергопотребление. И это ключевой вывод.
Как Биткойн использует энергию, которая иначе была бы потрачена впустую
Помимо простого подсчёта, сколько энергии потребляет Биткойн, стоит также учесть детали того, как он использует энергию и какую энергию он потребляет.
Часто представляют себе, будто майнеры соревнуются с другими индустриями за электричество, словно майнинг Биткойна должен вытеснить какие-то другие применения электроэнергии. Однако, так как майнерам нужны максимально дешёвые источники энергии, они, как правило, не могут конкурировать с обычными пользователями электричества. Следовательно, майнеры ищут по всему миру неэффективности, где электричество не используется в полной мере и тратится впустую.
Подавляющее большинство потребителей энергии не могут отправиться туда, где есть энергия; энергию нужно доставлять к ним. Люди организуются на основе географии, в основном вокруг транспортных каналов. Мы живём в городах на морских побережьях и берегах рек, в их пригородах и в сельской местности, где есть плодородная земля. Но не вблизи энергии.
Мы не переселяемся туда, где есть месторождения нефти, газа и урана. Мы отправляем туда тех, кто добудет их для нас и доставит для потребления в наши дома, на заправки и на атомные электростанции.
Майнеры Биткойна – необычные потребители энергии в том смысле, что они могут отправиться туда, где есть источники энергии. Главное, чтобы было подключение к интернету, при необходимости – хотя бы к мобильному или спутниковому. Это означает, что они используют энергию весьма эффективными и необычными способами.
Первый аналитик цифровых активов в компании Fidelity и затем партнёр-учредитель Castle Island Ventures Ник Картер ещё в 2018 г. проницательно описал энергопотребление Биткойна:
«Интересное свойство монет с доказательством выполнения работы: они всегда охотно покупают энергию по 3-5 центов/кВт⋅ч. И одни из лучших энергетических активов расположены вне традиционных электросетей. Эта глобальная энергетическая сеть высвобождает незадействованные активы и делает пригодными новые.
Представьте трёхмерную топографическую карту мира, где точки с дешёвой энергией находятся ниже, а с дорогой – выше. Я представляю себе майнинг Биткойна как стакан воды, вылитой на такую карту, которая оседает во впадинах и выравнивает поверхность».
Imagine a 3D topographic map of the world with cheap energy hotspots being lower and expensive energy being higher. I imagine Bitcoin mining being akin to a glass of water poured over the surface, settling in the nooks and crannies, and smoothing it out.
— nic carter (@nic__carter) July 27, 2018
Хотя некоторые майнеры используют дешёвые формы традиционной энергии, вот примеры новаторских способов, как майнеры Биткойна используют энергию, которая иначе была бы незадействованной или нежелательной, с выгодой для себя и своих контрагентов.
1) Незадействованная гидроэлектрическая энергия в Китае
Долгое время Китай был крупнейшей юрисдикцией по майнингу Биткойна. В какой-то момент на китайских майнеров, по оценкам, приходилось больше 70% сети, но к весне 2021 г. эта цифра постепенно опустилась ниже 50%, так как выросла конкуренция в других странах. Затем в 2021 г. запрет на майнинг, вероятно для усиления контроля над движением капитала, резко сократил китайский майнинг Биткойна, и майнеры перекочевали в другие страны.
Тем не менее многие годы Китай был интересным примером мобильности Биткойна. В провинции Сычуань огромное количество избыточных гидроэлектрических мощностей. В сезон дождей они производят больше чистого электричества, чем нужно, так что оно просто пропадает.
Поскольку майнеры Биткойна могут отправиться туда, где есть источники энергии, они массово стекались в Сычуань в сезон дождей, чтобы воспользоваться этой избыточной энергией. Не потому, что они альтруистические защитники окружающей среды, а просто потому, что она дешёвая и больше никто её не использует. Электричество, которое иначе было бы потрачено впустую и не принесло дохода оператору, можно очень дешёво продать тем, кто найдёт ему применение.
Вот оценка вклада китайских провинций в общий китайский хешрейт Биткойна в разные сезоны от Кембриджского университета. Сычуань – жёлтый вверху:
После запрета майнинга в Китае вычислительные мощности и миллиарды долларов ежегодного дохода перекочевали в Северную Америку и другие регионы. Но долгое время это был отличный пример того, как майнеры Биткойна использовали незадействованную и растрачиваемую впустую энергию.
2) Сжигаемый газ
Многие месторождения нефти содержат также попутный природный газ.
Если этого газа достаточно, его можно собирать и отправлять по трубопроводам или другим транспортным сетям для использования в качестве основного источника энергии, поскольку, конечно, природный газ чрезвычайно полезный для электричества и отопления. Однако если этого газа мало, то собирать его или строить трубопровод экономически невыгодно.
Что же тогда делают? Газ выпускается в атмосферу или сжигается и, следовательно, расходуется впустую. Когда его просто выпускают в атмосферу, чаще всего он имеет вид метана – более сильного парникового газа, чем углекислый. Когда же его сжигают, он попадает в атмосферу в виде углекислого газа. В любом случае он пропадает зря и при этом увеличивает количество парниковых газов в атмосфере.
Что касается масштабов, то Управление энергетической информации США (EIA) в своём ежегодном отчёте по природному газу за 2020 г. оценило, что в 2019 г. в Америке ежедневно сжигалось или выпускалось в атмосферу в среднем 1,48 млрд кубических футов природного газа. Это примерно 150 ТВт⋅ч энергии в год, что больше, чем общее оценочное пиковое энергопотребление Биткойна в годовом пересчёте в 2021 г. согласно Кембриджскому университету. В Кембридже также подсчитали, что из сжигаемого газа потенциально можно получить в 8 раз больше энергии, чем сеть Биткойна использовала в 2021 г.
Другими словами, практически вся сеть Биткойна на пике в 2021 г. гипотетически могла работать на незадействованном природном газе в США, не говоря уже об остальном мире.
Есть несколько частных майнинговых компаний, специализирующихся на установке мобильного оборудования для майнинга рядом с нефтяными месторождениями, где есть неиспользуемый газ.
Такой сценарий выгоден как нефтегазодобытчикам, так и майнерам. Первые продают газ, вместо того чтобы расходовать его впустую, в то же время улучшая свою экологичность и вписываясь в государственные лимиты на сжигание газа. Майнеры при этом получают очень дешёвый источник энергии. Как вариант, некоторые майнинговые компании также продают оборудование нефтегазодобывающим компаниям и настраивают его, чтобы те могли непосредственно извлечь выгоду из роста цены биткойна.
В частности, неиспользуемым газом славится Северная Дакота. Согласно EIA, почти 20% природного газа, добываемого в штате, сжигается. Этот сжигаемый газ эквивалентен десяткам тераватт-часов электричества в год. В 2014 г. в Северной Дакоте расходовалось впустую 35% газа, и штат принял правила, чтобы попытаться снизить эту цифру. Майнеры Биткойна могут поглотить значительную часть этой растрачиваемой энергии, и майнинг в этом штате действительно растёт.
В июле 2021 г. я связалась по электронной почте с Марти Бентом, директором по развитию бизнеса Great American Mining, чтобы понять, как работает эта компания. Great American Mining – частная компания, сотрудничающая с нефтегазодобытчиками, чтобы устанавливать на месте добычи нефти и газа мобильные майнинговые системы и использовать избыточный газ для майнинга Биткойна.
Марти убедительно объяснил, почему этим незадействованным газом могут воспользоваться практически только майнеры Биткойна, но не похожие индустрии, такие как дата-центры:
«Поскольку Биткойн – это распределённая пиринговая сеть, где транзакции не зависят от какого-то одного майнера, майнеры криптовалюты находятся в лучшем положении, чтобы воспользоваться незадействованным газом, чем другие энергоёмкие вычислительные процессы, такие как серверные фермы, потому что они могут перенести локальные перебои, существенно не повлияв на работу сети в целом. Серверные фермы не могут себе этого позволить, потому что перебои в их работе серьёзно скажутся на критических бизнес-операциях. Кроме того, количество данных, которые майнеры передают в майнинг-пулы, очень небольшое и не требует большой пропускной способности, поэтому им намного проще работать в удалённой местности, используя мобильный интернет, чем другим энергоёмким процессам».
Я спросила его, какого рода месторождения подходят лучше. Он ответил, что те, которые находятся в более прохладном климате (текущее поколение майнеров Биткойна нуждается в хорошем воздушном охлаждении, для чего расходуется энергия) и/или в юрисдикциях с более строгими требованиями по сжиганию газа. И, ввиду различных ограничений, места на суше лучше, чем в море:
«Особенно много возможностей в юрисдикциях со строгим регулированием сжигания газа, потому что нефтегазодобытчики сильно мотивированы сократить количество сжигаемого газа. Сжигая слишком много, они будут вынуждены закрыть свои скважины на какое-то время.
Да, те, кто разрабатывает сланцевые месторождения, определённо имеют преимущество над теми, кто бурит в море, так как электрические требования и разрешения, необходимые для работы в море, более ограничивающие, чем в случае бурения на суше. Кроме того, площадь для размещения контейнеров и генераторов в море очень небольшая в сравнении с месторождениями на суше, поэтому может возникнуть проблема с масштабированием. Преимущество также имеют те, кто работает в относительно прохладном климате, по крайней мере в кратко- и среднесрочной перспективе, пока системы иммерсионного охлаждения не станут более зрелыми. Помимо этого, горнодобывающие компании, владеющие залежами природного газа и скважинами, находятся в лучшем положении, потому что им не нужно платить ренту собственникам месторождений».
На мой взгляд, майнеры, использующие незадействованный газ (и незадействованную гидроэлектрическую энергию), одни из самых экологичных. Это лучше, чем солнечные панели, ветровая энергия и подобные источники, потому что в противном случае нефтедобывающие компании буквально растрачивали бы эту энергию впустую и отправляли в атмосферу.
3) Майнинг Биткойна как сетевой аккумулятор
Электросетям нужно компенсировать меняющиеся уровни предложения и спроса.
Некоторые источники электричества очень устойчивы, как в случае базовых атомных электростанций, работающих круглосуточно. Другие источники, как в случае ветровой, солнечной и гидроэнергетики, более изменчивы и зависят от капризов природы. Из-за такой частичной изменчивости предложение электричества должно быть избыточным, чтобы даже тогда, когда электричества вырабатывается особенно мало, его всё равно было достаточно, чтобы обеспечить потребности населения.
Что касается спроса, то в некоторые дни электричества требуется больше, чем в другие. Например, если посмотреть на мои счета за газ и электричество, то я использую намного больше газа зимой, чем летом, потому что летом он идёт только на готовку пищи, а зимой также используется для отопления. Между тем летом я использую намного больше электричества, потому что в это время года, помимо освещения и той электроники, которая работает круглый год, я ещё и включаю кондиционер. Кроме того, бывают пиковые дни, такие как самый жаркий день года, когда практически в каждом доме кондиционеры работают на полную мощность. И такие дни нужно учитывать.
Таким образом, из-за непостоянства как спроса, так и предложения, электросетям нужно иметь намного больше мощностей, чем используется в средний день. Часть этих мощностей может варьироваться, как в случае пиковых газовых электростанций, которые при необходимости можно быстро включить или отключить. Другие контролировать невозможно, как в случае солнечных панелей и ветровых турбин. Если у вас есть избыточная солнечная и ветровая энергия и вы не используете её и не продаёте другой электросети, то она просто пропадает впустую.
Одна из проблем солнечной и ветровой энергии в том, что стоимость её хранения очень высокая. Несмотря на всю нашу человеческую изобретательность, мы всё ещё не научились производить экономически эффективные аккумуляторы для использования в электросетях. Это неординарная физическая задача. Мы можем, конечно, создать аккумуляторы для определённых идеальных условий, но использовать их в больших масштабах экономически невыгодно.
Следующий график показывает энергетическую отдачу инвестиций в различные источники энергии. Другими словами, он измеряет, сколько энергии можно получить при определённых затратах. Меньшие жёлтые столбцы включают энергозатраты на хранение для непостоянных источников энергии. Атомная энергия крайняя правая с энергетическим мультипликатором 75 (и без издержек на буфер/хранение), а ветровая и солнечная имеют низкий показатель, особенно если учесть издержки на хранение:
Майнинг Биткойна делает избыточные возобновляемые источники энергии выгодными, так как позволяет монетизировать избыток. Любой общине, которая желает иметь надёжный источник энергии, всё равно нужны избыточные электрические мощности, а в случае ветровой, солнечной и гидроэнергии это ещё более важно из-за непостоянства. Однако избыточные мощности обычно не слишком экономически эффективны, если только не использовать их для чего-то выгодного и полезного, когда они не задействованы для основных потребностей.
Майнеры Биткойна – уникальное решение этой проблемы. Они могут сделать избыточные мощности выгодными и, следовательно, сыграть непрямую роль в решении проблемы хранения энергии.
Большую часть времени, когда предложение больше спроса, майнеры как одни из потребителей электричества могут использовать его для своих машин, получать доход и платить по счетам. Если спрос подскочит или предложение сократится, из-за чего без избыточных мощностей наблюдались бы перебои с электричеством в регионе, майнеры могут временно отключиться.
При наличии хорошо составленного коммерческого договора это могло бы работать гладко. Энергетическая компания может предложить майнерам самые низкие тарифы в регионе, а те взамен могут допускать большее непостоянство и согласиться на другие гибкие условия.
Гарри Судок, вице-президент по стратегии майнинговой компании Griid, объяснил это Питеру Маккормаку в его подкасте в июне 2021 г.:
«Производители энергии не хотят оказаться в положении, когда нужно урезать поставки. Возьмём в качестве простого примера ветровую турбину. Турбина производит электричество. Рыночная цена в некоторых регионах отрицательная, поэтому производитель предпочитает никуда не отправлять энергию. Она рассеивается.
Если же он может заключить сделку с другим претендентом на эту энергию, который готов мириться с перебоями в потреблении, может использовать её в одни периоды и не использовать в другие, то это действительно ценный клиент.
Я считаю, что майнеры особенные и что они технологически более продвинуты, чем традиционные потребители электричества. У нас есть две “энергетических суперсилы”: во-первых, энергия составляет 80-90% наших ежемесячных издержек; во-вторых, мы можем потреблять энергию с перебоями без особого ущерба для нашей бизнес-модели. Поэтому если кто-то говорит, что нам нужно отключать наши майнеры на 100 или 500 часов в год, мы не говорим “нет”, мы говорим: “Нужно отразить это в цене, которую мы платим за энергию”.
Так что когда я хочу заключить договор на электричество, я формулирую это так: “Мне нужно, чтобы вы предложили мне самую низкую возможную стоимость. Я готов обсудить все другие аспекты: как много оборудования мы подключим; как часто мы должны отдавать вам энергию; должны ли мы выполнять ещё какую-нибудь креативную роль в вашей энергосистеме; должны ли мы разделить наши мощности между двумя разными точками; должны ли мы делать взносы в бюджет безопасности”.
Наша задача – добиться как можно более низкой и конкурентной цены на энергию и договориться с производителями обо всех остальных переменных».
Я бы добавила, что третья суперсила майнеров – это способность переезжать туда, где находится источник электричества, и этим самым минимизировать потери на транспортировке, чтобы электричество оставалось дешёвым. То есть майнеры Биткойна уникальны, потому что: 1) почти все их операционные издержки – это электричество; 2) они могут мириться с перебоями в потреблении; и 3) им присуща гибкость в плане географии. Как следствие, они могут пожертвовать теми переменными, которыми не может пожертвовать большинство других компаний, в обмен на минимальные цены на электричество там, где оно имеется в изобилии.
Благодаря способности переезжать к источнику энергии майнеры также восполняют неожиданные пробелы в спросе или в других особых ситуациях. Например, в том же подкасте Судок описал следующий случай:
«Это реальная ситуация, которая развивается прямо сейчас. В одном регионе должны были построить новую больницу. В юрисдикции энергетической компании 17 000 потребителей, домохозяйств. И больница должна была удвоить количество энергии, которую потребляет регион. Никто не станет отрицать, что больница будет использовать электричество с пользой.
Итак, энергетическая компания перестроила линии передачи, построила новую подстанцию, способную справиться с дополнительной нагрузкой, но после этого проект со строительством больницы посыпался.
Таким образом, в регионе инвестировали миллионы долларов, чтобы привлечь крупного клиента. И теперь эти издержки нужно перенести на эти 17 000 домохозяйств, если только не удастся найти этой энергии другое применение. Что же они сделали? Они позвонили нашему вице-президенту по энергетическому управлению и сказали: “У нас есть переизбыток. Если мы не найдём крупного покупателя энергии, то издержки придётся перенести на домохозяйства, которым повышение цен на энергию не по карману”.
Итак, у нас появилась красивая возможность помочь этой энергетической компании, стать её клиентом, когда рухнул предыдущий проект, поддержать общину и стабилизировать цены на энергию на ближайшее десятилетие. Такие истории о майнинге редко рассказывают. К тому же этот источник энергии на 60% безуглеродный».
Именно поэтому Джек Дорси, CEO Twitter и Square, сделал противоречивое заявление, что сеть Биткойна стимулирует возобновляемую энергетику. Компания Square весной 2021 г. опубликовала уайтпейпер на эту тему. Один из ключевых тезисов этого текста следующий:
«Майнеры Биткойна – уникальные покупатели энергии, так как они предлагают очень гибкую и легко перерываемую нагрузку, платят в глобально ликвидной криптовалюте и совершенно не зависят от географии, нуждаясь лишь в подключении к интернету. Вместе эти качества представляют необычный актив – покупателя энергии последней инстанции, который может мгновенно включаться или отключаться в любой точке мира».
В настоящее время Биткойн слишком нишевый, чтобы инженеры электросетей внедряли его в свои системы, но если майнеры станут более заметными, то смогут основательнее интегрироваться в проекты электросетей и рынки тарифов.
Если сеть Биткойна станет достаточно большой, рядом с любым постоянным источником энергии сможет располагаться оборудование для майнинга, чтобы выгодно поглощать переменную разность предложения этой энергии и спроса на неё со стороны ближайшей электросети, чтобы она не тратилась впустую. Это снижает издержки производителей и потребителей энергии и может сделать возобновляемые источники энергии более экономически выгодными.
На брифинге Совета майнеров Биткойна (Bitcoin Mining Council) по итогам 3-го квартала 2021 г. CEO крупнейшего майнера – Marathon Digital Holdings – заявил, что считает, что совместное размещение – это будущее индустрии, что его компания ведёт переговоры с рядом крупнейших североамериканских поставщиков электричества на тему размещения майнеров рядом с электростанциями и что у этих компаний есть команды, изучающие этот вопрос. В ноябре 2021 г. стартап Lancium собрал $150 млн на создание майнинг-фермы, ориентированной на стабилизацию техасской электросети, что нашло положительный отклик у одного из сенаторов штата.
Поэтому я считаю, что не будет ничего плохого, если Биткойн превысит 1% глобального энергопотребления. К тому времени он будет оптимизирован под энергетическую систему и, вероятно, будет полезным для неё, а не наоборот.
4) Развитие новых энергетических технологий
Гибкость майнинга Биткойна также позволяет ему восполнять пробелы в новых чистых энергетических технологиях, помогая им масштабироваться и подтверждая действенность их концепции. Вот реальный пример, который также вписывается в предыдущую тему об аккумуляторе, выгодно поглощающем избыточные мощности.
Oklo Inc – стартап, планирующий строить новаторские атомные электростанции. Большинство существующих атомных электростанций – огромные, стоящие миллиарды долларов. Но Oklo намеревается сооружать микрореакторы, занимающие намного меньше места, требующие меньше затрат, вырабатывающие меньше энергии и быстрее строящиеся.
Кроме того, реакторы Oklo смогут использовать отходы традиционных атомных электростанций в качестве источника топлива. По сути, это снижает радиоактивность существующих ядерных отходов.
Как сообщает ZME Science:
«Стартап Oklo планирует предоставить нам надёжный и рентабельный источник энергии, при этом также решив проблему радиоактивных отходов, которые должны храниться в особых условиях сотни тысяч лет. Его решение – повторно использовать отходы в автономных реакторах, которые не пытаются замедлить радиоактивный распад материала. В сущности, такой реактор сможет извлекать из топлива больше энергии, чем уже было расходовано, что позволит использовать естественные процессы, происходящие в радиоактивных отходах, вместо того чтобы они просто загрязняли окружающую среду.
“Мы взяли отходы, о которых нужно думать на сто тысяч или миллион лет вперёд… и превратили их в такой вид, о котором нужно думать на несколько сотен, возможно тысяч, лет вперёд”, – сказал CNBC соучредитель Oklo Джейкоб Девитт».
Однако, как и в любой технологии, есть одно «но». Следует спросить себя: «Почему до этого раньше не додумались?» – тем более что Oklo использует проверенную технологию расщепления ядра, существующую уже не одно десятилетие.
Помимо необходимости получить разрешения регуляторов в не самых благоприятных для атомной энергетики условиях, проблема также в том, что небольшие размеры электростанций Oklo, разумеется, означают очень ограниченную прибыльность. Компания предложила, что её электростанции могут быть автоматизированными и работать без человеческого надзора на месте. Это вызвало у регуляторов недоумение: атомные электростанции без присмотра – это, мягко говоря, рискованно.
И тут-то на сцене появляются майнеры: Биткойн, вероятно, может решить эту проблему.
Компания Oklo недавно анонсировала 20-летнее партнёрство с Compass Mining. Oklo предоставит Compass как минимум 150 МВт мощности с начала 2020-х.
«Криптовалютный майнинг предлагает многообещающие способы ускорить реализацию экологичных энергетических технологий, и Oklo стремится ответить на коммерческие запросы, предоставив конечным пользователям удобную возможность приобрести чистую, надёжную и рентабельную энергию, на которую можно положиться», – добавил Девитт.
Oklo намеревается оптимизировать свои электростанции так, чтобы они могли конкурировать с самыми дешёвыми формами энергии.
Передовые атомные электростанции Oklo могут до 20 лет вырабатывать надёжное электричество без необходимости пополнять запасы топлива и способны превращать атомные отходы в чистую энергию. Этот коммерческий проект масштабируем, и Oklo может добавить дополнительные мощности, чтобы ускорить экологичный майнинг Compass, содействуя экономике майнинга Биткойна, использующего прогрессивные технологии деления ядра.
Я связалась с CEO Compass Уитом Гиббсом, чтобы узнать больше подробностей.
Он объяснил, что, например, Oklo может заключить сделку с небольшим городом, чтобы предоставлять ему дешёвую чистую энергию, разместив небольшую электростанцию на его окраине. Реактор Oklo в данном гипотетическом примере может иметь мощность 15 МВт, но городу нужно только 10 МВт. Поэтому Compass установит на электростанции Oklo майнеры на 5 МВт, чтобы монетизировать избыток энергии и сделать проект в целом экономически эффективным. Как уже упоминалось, майнеры Биткойна уникально к этому приспособлены, так как могут перемещаться туда, где есть энергия, и при необходимости работать в удалённых местах, восполняя любые пробелы.
Кроме того, всё это оборудование для майнинга Биткойна, которое будет находиться на электростанции Oklo, конечно, нуждается в персонале и охране. Благодаря такой комбинации электростанция Oklo теперь будет иметь улучшенную безопасность и мониторинг как побочный эффект партнёрства с майнерами, платящими за избыток энергии. Это явно решает проблему прибыльности и безопасности.
Если через несколько лет городу понадобится больше электричества, майнеры могут сократить своё энергопотребление и перенести свои машины в другое место. Если же городу нужно будет меньше электричества, Compass может привезти больше оборудования, чтобы восполнить пробел. Это снижает риски для Oklo.
Я не знаю, обретут ли электростанции Oklo успех, но такого рода подтверждение действенности концепции и подход к масштабированию для новых видов экологичной энергии заслуживает внимания благодаря гибкости майнинга Биткойна.
Ещё один пример: стартап PRTI превращает старые автомобильные шины в углеводородные ресурсы. В мире ежегодно выбрасывают больше миллиарда старых шин, изготовленных из углеводородов, и большинство из них просто закапывают в землю или сжигают.
Компания PRTI разработала уникальную герметичную котельную установку, в которой старые шины сжигаются, превращаясь в углеводородные соединения, которые затем продают. Однако в процессе также выделяется газ, который можно использовать для производства электричества. Поскольку компания в основном работает не в густонаселённых центрах, а там, где есть шины, локальные электросети, как правило, особо не находят применения этому электричеству. Газа выделяется недостаточно, чтобы строить трубопровод или использовать его ещё в каких-либо целях.
Поэтому PRTI использует этот выделяемый газ, чтобы майнить биткойны прямо на месте. Как сообщает DCD:
«Product Recovery Technology International (PRTI) перерабатывает выброшенные шины во Франклинтоне, к северу от Роли [штат Северная Каролина], чтобы получать нефть, синтетический газ, сажу и сталь. Из газа затем получается электричество, используемое майнерами Биткойна, расположенными поблизости. Данный процесс масштабируемый, энергия может использоваться в других целях, и компания планирует работать и в других местах, в том числе в Европе».
Забавно, что даже в этой статье сделан неверный вывод. В текст вставили бессвязную критику Биткойна:
«Конечно, создание биткойнов само по себе не даёт преимуществ для экологии, так как криптовалюты просто сжигают энергию, чтобы производить абстрактную стоимость. Криптовалютный майнинг потребляет больше энергии, чем страна размером с Аргентину, и оставляет очень большой углеродный след, потому что не вся используемая энергия поступает из возобновляемых источников. Он заимствует энергию у других применений, увеличивая углеродный след человечества».
Если бы автор углубился в тему, то знал бы, почему PRTI майнит биткойны с помощью своей избыточной энергии, а не отправляет её в электросеть. Как объяснил соучредитель и бывший CEO PRTI Джейсон Уильямс в интервью для Investor’s Podcast Network, локальные электросети предлагают компании очень низкую цену за киловатт-час электричества, поскольку им эта энергия не нужна, так как заводы PRTI находятся рядом со свалками, а не в населённых центрах. Рыночные цены диктуют отсутствие спроса. Эта незадействованная энергия, вырабатываемая при переработке шин, которые иначе сожгли бы или закопали, – это не «заимствование» у других применений.
PRTI просто использует относительно небольшое количество вырабатываемой в процессе энергии – которая в противном случае растрачивалась бы впустую или отправлялась в электросеть на экономически невыгодных условиях, – чтобы майнить биткойны. Это помогает бизнесу оставаться прибыльным, так что компания может продолжать расти и выполнять полезную работу, перерабатывая шины и сокращая огромный глобальный источник мусора и загрязняющих веществ. Майнинг Биткойна просто самое выгодное применение энергии, вырабатываемой в этом новаторском процессе.
5) Модернизация старых электростанций
Поскольку майнеры мобильные и могут использовать энергию, которую не могут использовать другие, иногда можно модернизировать и заново запустить ранее закрытые электростанции, чтобы майнить биткойны и зарабатывать деньги, создавать рабочие места и также поставлять электричество в местную электросеть.
Особенно популярный регион в этом плане Квебек, как и некоторые другие канадские провинции. Там много неиспользуемых гидроэлектрических мощностей, как и в Китае, поэтому там становится всё больше майнеров. Как сообщалось в Bitcoin Magazine:
«Например, Британская Колумбия и Квебек – две крупнейшие канадские экономики – были построены на добыче ресурсов, в основном на лесном хозяйстве и традиционном горном деле. Но многие деревообрабатывающие и целлюлозно-бумажные заводы региона, получавшие электричество с гидроэлектрических плотин, переехали или закрылись, оставив после себя источники энергии и инфраструктуру.
Штаты Вашингтон и Нью-Йорк имеют похожие преимущества: множество дешёвой незадействованной энергии, оставшейся со времён, когда в регионе преобладало производство и заводам, чтобы быть рентабельными, нужно было находиться поблизости источников энергии».
Могу подтвердить это в случае Compass Mining. Если просмотреть список их объектов, то многие из них находятся в Канаде, используя подобную незадействованную гидроэлектрическую энергию.
Однако незадействованные активы – это не только старые гидроэлектростанции. Среди них есть и старые угольные электростанции. Противоречивый пример был приведён в статье WSJ в мае 2021 г.:
«Один из самых амбициозных – и противоречивых – проектов задумала частная фирма Atlas Holdings. Фирма, базирующаяся в Гринуиче, штат Коннектикут, специализируется на переориентации проблемных компаний. В 2014 г. она приобрела угольную электростанцию Greenidge в Дрездене, штат Нью-Йорк, закрытую несколькими годами ранее из-за нерентабельности.
Сначала Atlas перевела электростанцию с угля на природный газ. Затем в 2020 г. компания запустила дата-центр для майнинга биткойнов с использованием вырабатываемой электростанцией энергии. Компания сообщила, что сейчас она майнит с мощностью 19 МВт и планирует увеличить её до 85 МВт к концу 2022 г.».
С одной стороны, электростанция Greenidge не использовалась, и благодаря Биткойну она вернулась к продуктивной работе, используя природный газ (намного более чистый, чем уголь) и предоставляя рабочие места в регионе. Кроме того, согласно статье, часть электричества отправляется в энергосеть.
С другой стороны, кто-то заметил, что электростанция частично нагревает близлежащее озеро, что отрицательно сказывается на местной экологии. Конечно, такой же отрицательный экологический эффект был бы и в том случае, если бы электростанция использовалась в других целях, и изначально она строилась не ради Биткойна. Майнеры просто её воскресили.
Для любой индустрии таких масштабов, конечно, будут примеры экологических проблем. И решение должна принимать местная юрисдикция, неважно, идёт ли речь о Биткойне, переработке алюминия или ещё о чём-то.
Хотя некоторые юрисдикции возражают против подобной деятельности из экологических соображений, другие, наоборот, хотят привлечь майнеров Биткойна. В Кентукки, например, в 2021 г. приняли законопроект о налоговых льготах для майнеров, которые приедут в штат. Они могут использовать незадействованные энергетические активы, увеличить энергетическую мощность электросети, создавать рабочие места и дать штату новый источник налоговых поступлений. И в 2021 г. в Кентукки действительно наблюдался значительный приток майнеров.
6) Поддержка электроэнергетики в развивающихся странах
Во многих странах с низкими доходами много энергетических ресурсов, включая водные. Однако часто они сталкиваются с замкнутым кругом. Строить инфраструктуру для транспортировки электричества оттуда, где оно производится, туда, где оно будет потребляться, слишком дорого. И они не могут привлечь достаточно капитала, потому что не хватает производственных мощностей, готовых использовать электричество.
Биткойн предлагает для некоторых таких развивающихся регионов интересную возможность, позволяющую расширить их электрические мощности и получить доход. Если источник энергии уже разработан, майнеры могут приехать и сразу же начать приносить прибыль, пока этому электричеству не найдётся лучшее применение. Как описал в мае 2021 г. Алекс Гладштейн из Human Rights Foundation:
«Миллиарды людей в развивающихся странах сталкиваются с проблемой неиспользуемой энергии. Чтобы их экономика росла, им нужно расширять свою электрическую инфраструктуру, а это капиталоёмкое и сложное предприятие. Но когда они, при содействии иностранных инвестиций, строят электростанции, чтобы попытаться задействовать возобновляемую энергию в удалённых местах, это электричество часто никому не нужно.
Во многих африканских странах, например, есть немало солнечных, ветровых и водных ресурсов. Эти ресурсы могли бы служить двигателями экономической активности, но у местных общин и правительств обычно нет средств, чтобы инвестировать в инфраструктуру для запуска процесса.
Иностранные спонсоры и инвесторы не очень хотят поддерживать проекты, не имеющие перспектив устойчивого развития или прибыли. Без сильных линий электропередачи для доставки энергии от точек её сбора в населённые пункты строители электростанций могут ждать годы, прежде чем они смогут работать без иностранных дотаций.
И здесь Биткойн может изменить игру в плане стимулов. Новые электростанции, как бы далеко они ни находились, могут сразу же приносить доход, даже без линий электропередачи, направляя свою энергию в сеть криптовалюты и превращая солнечный свет, воду или ветер в деньги.
По мере того как к электростанции постепенно будут подключаться местные правительства или клиенты, которые будут готовы платить за энергию больше, чем могут позволить себе майнеры, на Биткойн сможет идти меньше мощностей, в то время как ближайшие общины будут расти. Так майнинг может способствовать развитию экономической активности и возобновляемых энергосетей. И международная помощь может дать этому толчок».
Я считаю, что в целом это интересная и недостаточно изученная область.
Данная концепция привлекла внимание в июне 2021 г., когда Сальвадор объявил биткойн законным платёжным средством. Гладштейн спросил президента Букеле во время онлайн-мероприятия, не желает ли он рассмотреть использование части незадействованных геотермальных ресурсов страны для майнинга. Букеле ответил, что это неплохая идея, а через несколько дней заявил, что поручил государственному геотермальному оператору разработать план для майнинга Биткойна.
Пока сложно сказать, увенчается ли это успехом, но это потенциальный источник дохода для бедной страны, причём с использованием чистой энергии. Когда эти источники приспособят для прибыльного майнинга, в будущем их можно будет использовать в других целях, если населённым пунктам понадобится больше электричества.
Доказательство выполнения работы Биткойна и альтернативные методы
Итак, мы выяснили, что Биткойн использует лишь меньше 0,1% всей мировой энергии и значительная часть этой энергии возобновляемая или такая, которая иначе пропала бы зря. Благодаря своей гибкости он также может помочь вывести на рынок новые виды энергии.
Но можно ли сделать блокчейн, который был бы ещё более энергоэффективным? К этому стремится доказательство доли владения, противопоставляемое модели доказательства выполнения работы Биткойна. Многие новые криптовалюты используют доказательство доли владения в качестве своей модели консенсуса и безопасности.
Как уже упоминалось, доказательство выполнения работы – это система, где майнеры соревнуются, используя электричество и вычислительные мощности, чтобы создать самый длинный блокчейн, который будет принят всей сетью.
В отличие от этого, доказательство доли владения – это система, где держатели криптовалюты резервируют свои монеты, с их помощью голосуют за действительный блокчейн и получают новые монеты как вознаграждение за успешное создание блоков. Вместо того чтобы вкладываться в электричество и вычислительную мощность для создания новых блоков в блокчейне, они ставят на кон свои монеты.
Доказательство выполнения работы простое, потому что нет необходимости наказывать плохих майнеров, пытающихся подтвердить неверный блокчейн или создать недействительные блоки, не соответствующие правилам сети узлов. Их наказание – это то, что они тратят электричество на блоки, которые недействительны или не будут включены в самый длинный блокчейн, и, следовательно, теряют деньги. Они сами вредят себе, и поэтому это редко делается намеренно. Существует ощутимая связь между блокчейном и реальными ресурсами.
Доказательство доли владения более сложное, потому что нет связи с реальными ресурсами и системе нужен способ наказывать тех, кто голосует за «неправильный» блокчейн. Кроме того, нужен способ удостовериться, что участники не голосуют во всех возможных блокчейнах (что невозможно в случае доказательства выполнения работы, так как это требует реальных ресурсов). Таким образом, доказательство доли владения – более сложная система, отнимающая монеты у тех, кто голосует неправильно, и способная проверять, не голосуют ли участники в нескольких блокчейнах.
Бен Эджингтон, разработчик Эфириума и сторонник его перехода на доказательство доли владения, в подкасте Compass Mining объяснил долгосрочные вызовы, с которыми столкнулся этот блокчейн в процессе своего медленного (и долго откладывавшегося) перехода с доказательства выполнения работы на новую модель:
«Мы полагались на доказательство выполнения работы в Эфириуме больше пяти лет. Для перехода на доказательство доли владения понадобилось время, потому что это сложная модель. Доказательство выполнения работы, в сущности, очень простое, его легко проанализировать, легко реализовать, тогда как в доказательстве доле владения много переменных. Алгоритм доказательства выполнения работы можно прописать примерно в сотне строк кода. В наших текущих клиентах сотни тысяч строк для доказательства доли владения.
Также, думаю, теоретическим основаниям доказательства доли владения понадобилось время, чтобы созреть. Отнюдь не очевидно, как сделать его устойчивым. Существует возможность атак дальнего действия и прочее, чего нет в доказательстве выполнения работы. Так что нам нужно было всё это обдумать и найти решения, а на это требовалось время. Поэтому мы полагались на проверенный алгоритм доказательства выполнения работы, который неплохо служил Эфириуму».
Ведущий подкаста рассказал, что ранние сторонники Биткойна изначально были заинтересованы в доказательстве доли владения, но решили, что у него слишком много векторов атаки. Затем он спросил Бена, как Эфириум и модель доказательства доли владения защищают от этих атак. Бен считает, что эта модель устойчива, и описал решения доказательства выполнения работы так:
«Первая проблема, какую было сложно решить, – это так называемая “многозначность”, что означает, что создавать блоки можно практически бесплатно, поэтому я могу предложить два, или три, или сто конкурирующих блоков и транслировать их в сеть, которая не имеет реального способа их различить. Это может существенно навредить блокчейну, расколоть его, поэтому мы решаем это с помощью механизма, который мы называем “отсечение”. Если кто-то предлагает конфликтующие блоки, это считается нарушением, подпадающим под этот механизм. Сеть может это обнаружить. Другой участник может сказать: “Вот два блока, одновременно предложенных одним и тем же валидатором; на них стоит его подпись, так что это доказательство ненадлежащего поведения”. И тогда такой валидатор лишается части своей доли и отстраняется от сети. Так что тут есть лишь один шанс. В доказательстве выполнения работы, если атака 51% провалится, можно повторять её снова и снова. В доказательстве доли владения у тебя лишь один шанс, после чего тебя отключают от сети, твой эфир на какое-то время блокируется, так что в этом отношении сеть сама устраняет проблему. Это был серьёзный теоретический прорыв, благодаря которому люди поверили, что это осуществимо, что можно защититься от атак.
Вторая проблема известна как атака дальнего действия. Здесь много тонкостей, но основная идея в том, что когда ты вышел из сети как валидатор, ты можешь фактически перенестись назад во времени. То есть я могу выйти из сети, перенестись на месяц назад и создать (если у меня есть достаточно валидаторских ключей) сколько угодно исторических блоков, фактически написать для блокчейна другую историю, конфликтующую с текущей, и так как я вышел из сети, меня не могут из неё исключить. Это и есть атака дальнего действия. У нас есть анализ и понимание этого, и биткойнерам это не понравится, но мы называем это “слабой субъективностью”. Идея заключается в том, что тот, кто постоянно находится онлайн, всегда в безопасности, потому что он мониторит блокчейн и всегда знает, какой блокчейн верный. Если же ты синхронизируешься с нуля, с генезис-блока, есть опасность присоединиться к блокчейну злоумышленника, поэтому нужна какая-то контрольная точка, которая гарантирует, что ты в верном блокчейне, и которую нужно получить от кого-то, кто был всё время онлайн и кто гарантированно находится в верном блокчейне. Это и есть “слабая субъективность”. Существуют правила насчёт того, как часто должны создаваться такие контрольные точки и как на них можно полагаться, и мы разрабатываем “почти не требующие доверия” механизмы получения доступа к этим контрольным точкам. Я понимаю, что это сильно расходится с идеологией Биткойна в том смысле, что любой должен иметь возможность синхронизироваться с генезис-блока и знать, что он в верном блокчейне, без необходимости кому-либо доверять. В доказательстве доли владения это кажется очень сложным, поэтому мы пошли на такой компромисс, но мы считаем, что на практике это полностью работает и не приведёт к каким-либо реальным атакам».
Помимо большей сложности, доверия и поверхностей атаки, главная проблема доказательства доли владения в том, что оно может быть подвержено централизации. Чем больше у тебя монет, тем больше у тебя голосов и тем больше новых монет ты зарабатываешь. Поскольку для того, чтобы зарезервировать монеты, не нужно тратить ресурсы, можно просто увеличивать свою ставку за счёт вознаграждений и постепенно наращивать своё влияние в сети.
Это напоминает политическую систему, где ты получаешь голос за каждые имеющиеся у тебя сто долларов, а затем за каждый голос получаешь ещё доллар от правительства. Школьная учительница Мэри, имеющая $20 000, получит 200 голосов и заработает $200 за голосование. Джефф Безос, имеющий $200 млрд, получит 2 млрд голосов и заработает за голосование $2 млрд. Он в 10 миллионов раз богаче, чем Мэри, и правительство за это ещё и платит ему больше.
Мало кто хотел бы жить при такой системе. Рано или поздно она, вероятно, превратится в олигополию, где большинство голосов будет контролировать несколько мультимиллиардеров. Если блокчейн станет централизованным, то это подорвёт саму его идею.
Такая система доказательства доли владения лучше всего работает для долевого участия в частной собственности, например в корпорациях. Каждая акция корпорации даёт один голос при принятии решений по предложениям или местам в совете директоров, поскольку собственники определяют, что будет делать компания, пропорционально их долевому участию.
Так что я не считаю доказательство доли владения плохой моделью для других криптовалют, если они больше напоминают корпорации. Данная модель может повысить стоимость атаки на протокол, поскольку злоумышленнику или группе злоумышленников нужно будет приобрести больше половины монет (если только, благодаря большей поверхности атаки, им не удастся найти баг и воспользоваться им). Есть, например, DeFi-проекты или платформы, которые могут функционировать как компания и использовать доказательство доли владения, чтобы быть эффективными и чтобы, если всё будет хорошо, атаки на них были бы слишком дорогими.
Но я считаю доказательство доли владения неподходящим для демократических, децентрализованных, устойчивых к цензуре глобальных денег, тем более что в этой статье показано, насколько несущественно энергопотребление Биткойна на мировом уровне, не говоря уже о целом ряде преимуществ.
Или, же, как описал Адам Бэк, соучредитель и CEO Blockstream:
«Это можно увидеть и в случае других товарных денег, таких как золото. Такая система работает, потому что создание денег сопряжено с издержками. Я считаю, что деньги, создаваемые без издержек, в итоге становятся политизированными. И тогда те, кто находится ближе к деньгам, пользуются преимуществом, что известно как эффект Кантильона».
В системе с доказательством выполнения работы, такой как сеть Биткойна, власть лучше распределена между майнерами, разработчиками и узлами. Каждый может стать майнером, если он способен вложить капитал и найти дешёвое электричество. Преимущества старых майнеров со временем не увеличиваются, а напротив, новые майнеры имеют преимущество, так как покупают более новые машины с большей вычислительной мощностью благодаря закону Мура. Майнинговый бизнес, старый и новый, постоянно совершенствуется, используя новые дешёвые или незадействованные энергетические ресурсы.
Кроме того, разработчики Биткойна сделали всё, чтобы держать полный узел было легко и дёшево (в отличие от почти всех других криптовалют). В сети Биткойна реальная власть принадлежит не майнерам, а узлам. Если майнеры вступят в сговор и попытаются майнить недействительные блоки, сеть узлов их не примет.
Многие другие блокчейны, появившиеся после Биткойна, идут на ряд уступок, в том числе требуя, чтобы узлы имели огромную вычислительную мощность, пропускную способность и дисковое пространство, так что держать их могут только субъекты промышленных масштабов, вследствие чего сеть контролируется несколькими крупными операторами.
Доказательство выполнения работы и небольшой размер блоков Биткойна дают пользователям значительную власть. Любой, у кого есть полный узел, может аудировать весь блокчейн, верифицировать транзакции и участвовать в сетевом эффекте, обеспечивающем консенсус.
Как Биткойн выжил благодаря тому, что не использует доказательство доли владения
Тем, кого интересует Биткойн и криптовалютное пространство в целом, советую прочитать вышедшую в 2021 г. книгу «Война за размер блока», где описана история сети Биткойна и борьба разных групп за вид протокола, позволившая увидеть, кому принадлежит власть (разработчикам, корпоративным майнерам/биржам или индивидуальным пользователям/узлам). Это была реальная проверка уровня децентрализации первой криптовалюты.
Ещё с ранних дней сети велись споры между теми, кто хотел увеличить размер блоков, и теми, кто хотел, чтобы блоки остались небольшими. Увеличение размера блоков позволило бы сети обрабатывать больше транзакций за единицу времени (не принимая во внимание решения второго уровня и сайдчейны вроде Lightning и Liquid, которые тогда ещё не существовали). Однако это повысило бы требования к пропускной способности и дисковому пространству для полных узлов, что исключило бы из процесса простых пользователей с ноутбуком или Raspberry Pi.
Если пользователи не смогут сами майнить или держать полный узел, они вынуждены будут доверять крупномасштабным сетевым операторам, и Биткойн перестанет быть не требующей доверия, децентрализованной системой.
Эти разногласия начались почти сразу после запуска протокола, но полномасштабная война за размер блока развернулась в 2015-17 гг.
В какой-то момент в 2017 г. больше 80% майнеров по вычислительной мощности, крупнейший производитель оборудования для майнинга, прежние ведущие разработчики Биткойна и некоторые крупные кастодианы и биржи, включая Coinbase и Grayscale, выступали за увеличения размера блоков посредством обновления, известного как SegWit2x (не путать с просто SegWit). Это огромная поддержка среди корпоративных игроков в индустрии. Однако они потерпели неудачу. Ключевые на тот момент разработчики и индивидуальные операторы узлов не поддерживали этот план, и поэтому, а также ещё по ряду причин, его отменили.
«SegWit2x, (сокращённо B2X или S2X, изначально SegWit2Mb) – несостоявшийся хард-форк, описанный в Нью-йоркском соглашении, который должен был увеличить максимальный размер блоков. Хард-форк критиковали как попытку CEO и собственников крупных бизнесов изменить протокол и цикл развития валюты в корыстных целях.
Хотя больше 80% майнеров просигнализировали о поддержке SegWit2x и Нью-йоркского соглашения, они не добились консенсуса сообщества и разработчиков Bitcoin Core», – Bitcoin Wiki
Если бы Биткойн использовал доказательство доли владения и у индивидуальных операторов узлов не было бы реальной власти в сети, этим крупным корпоративным игрокам, возможно, удалось бы изменить сеть Биткойна, и тогда простые пользователи не смогли бы держать полный узел, что ещё больше централизовало бы протокол.
Если бы Биткойн был построен на модели доказательства доли владения, где чем больше у тебя монет, тем весомее твой голос в решениях о функционировании сети, крупные биржи и кастодианы могли бы использовать миллионы имевшихся у них клиентских монет, чтобы проголосовать так, как им выгодно.
Некоторые сторонники большего размера блоков в ходе этой войны создали свои форки оригинального блокчейна, включая Bitcoin XT, Bitcoin Classic, Bitcoin Unlimited, Bitcoin Cash и Bitcoin Satoshi Vision. Рынок не принял ни один из них, так что их рыночная капитализация и вычислительная мощность оказались намного меньше, чем у Биткойна.
Доказательство выполнения работы и небольшие полные узлы – это главный известный на данный момент способ достичь достаточной децентрализации блокчейна и максимальной безопасности, включая максимально непробиваемую поверхность атаки. Если Биткойн когда-либо перейдёт на другую систему, то это произойдёт при подавляющем консенсусе пользователей.
Все существующие предложения, как сделать сеть Биткойна менее энергоёмкой, и все предложенные новые блокчейны, которые должны быть лучше Биткойна, сопряжены с определёнными уступками. Эти уступки могут иметь смысл для других блокчейнов, но не для Биткойна.
В завершение
В сообществе Биткойна нет единого мнения, как реагировать на озабоченность, связанную с окружающей средой.
Ряд крупных компаний в индустрии образовали Совет майнеров Биткойна для сбора у майнеров добровольно предоставляемых данных об источниках используемой энергии. Результаты за 2-й квартал 2021 г. показали, что майнинг Биткойна использует больший процент экологичной энергии, чем электросеть практически любой страны.
Общее мнение Совета майнеров Биткойна и его сторонников таково, что это полезная информация, которую можно представить инвесторам и политикам. То, что в майнинге Биткойна высокий процент экологичной энергии, вполне логично, поскольку он по умолчанию ищет дешёвую и незадействованную энергию. Это даёт инвесторам и политикам полезные данные вместо истерии, часто разгоняемой в СМИ.
Некоторые меньшие майнеры и индивидуальные пользователи выступают против такой повестки и идеи отраслевого совета. По их мнению, сеть не должна подстраиваться под экологические опасения больше, чем другие индустрии, и они обеспокоены, что регуляторы могут попытаться заставить сеть отдавать предпочтение определённым типам энергии, не понимая, как именно она потребляет энергию. Например, использование незадействованного природного газа, который иначе просто бы сжигался, максимально экологично, хоть это и ископаемое топливо.
Я считаю, что доводы обеих сторон убедительны. Как аналитик, я считаю, что полезно иметь факты об индустрии, но я также понимаю, почему многие в индустрии остерегаются такой постановки вопроса и любых попыток регуляторов (часто основанных на заблуждениях) изменить или централизовать их деятельность.
Резюме исследования
Главные выводы из этого длинного исследования следующие:
Таким образом, независимо от того, будет ли Биткойн и дальше успешным или потерпит неудачу, если говорить о более массовом принятии, нет рисков, что сеть будет использовать слишком много энергии в глобальных масштабах. По любым показателям Биткойн находится в пределах погрешности, если сравнивать с глобальным энергопотреблением, причём значительная часть используемой им энергии экологичная или такая, которая иначе пропала бы зря.
Те, кто слишком фокусируется на экологичности Биткойна, часто пренебрегают другими составляющими формулы ESG (экологическое, социальное и корпоративное управление) – социальной и управленческой. Я считаю, что Биткойн лучше, чем большинство других активов, вписывается в концепцию ESG, только без корпоративного смысла, который часто вкладывают в этот термин.
