比特幣為了選一個可信的記賬員，讓所有電腦自願參與算題，看看誰捨得花時間花電費，誰最早算出來，誰就有資格記賬並獲得獎勵。這套邏輯本身是非常巧妙的，不僅保障了比特幣網絡的分散和安全，吸引了全世界的人們趨之若鶩的加入挖礦大軍，也使貝比特幣價值有了昂貴電費的支撐，但再看看那張血淋淋的賬單，我們還是要認真的思考些什麼......
——師太說
文 | 滅絕師太
出品 | 星球日報 羊駝區塊鏈 貝克鏈 中鏈傳媒 鏈證經濟
圖 | Kira
第一次聽到比特幣挖礦，許多人想到的第一畫面可能是這樣的：
比特幣挖礦
大家都以為比特幣是類似金礦，舉著把鋤頭就能前往比特幣礦山挖出來。
與其說比特幣是被“挖”出來的，還不如說是被“算”出來的。你只需要有一臺能聯網的電腦即可參與。
那如何用電腦挖出比特幣呢？
一.比特幣，是一個記賬系統
傳統記賬薄
本質上，比特幣是一個記賬系統。
這個系統由一臺臺電腦組成，維護著參與比特幣交易的賬本。跟傳統的會計賬本一樣，都是由一頁頁賬目構成。
咱們公司的賬本記錄的是公司的每一筆收入和開銷。
比特幣這個賬本也一樣：記錄著每個用戶賬戶裡有多少幣，以及這些幣的前世今生，在哪裡被挖出來的，誰賣給了誰，轉了幾道手，現在在誰手裡......清清楚楚。
只是這些賬號都是經過加密的，你只能看到一大長串的數字地址，卻不知道這些賬號背後究竟是男是女，家住何處，今年貴庚......這叫密碼學隱私保護！
比特幣的賬本，每10分鐘存檔封檔一次——稱為每10分鐘產生一個區塊。
這個區塊中記錄下這10分鐘內全世界的交易記錄，把賬本封箱貼上封條——稱為打上時間戳，從此不可篡改。
各個區塊按時間順序串起來——形成區塊鏈。傳統的記賬方式是中心化的，即：單位會計或負責人負責記賬。某個會計很可能出現有意無意記錯賬的情況（你懂的，江湖稱為“陰陽賬本”）。所以，中心化容易導致“作惡”。
很多公司老闆都喜歡在財務崗位聘用自己人，為什麼？——不信任，要看管好，以防作惡和出錯！
比特幣採用的是去中心化方式，即：所有電腦都上都有一本賬本，每次比特幣的轉賬都會發送給各個電腦，並在各個電腦上的賬本上記錄下來。
問題來了，到10分鐘賬本要封賬貼封條的時候，以誰的電腦中的區塊數據為準呢？
每個區塊需要清算時，要以哪個電腦的賬本記錄為準呢？
這時候，比特幣就利用了一套挖礦（算題）機制來確定誰的電腦有記賬權。
二.挖出比特幣，既能篩選出可信的記賬員，又能對記賬行為進行激勵，讓大家踴躍參與記賬
當每10分鐘有一個賬本要封賬時（專業術語是：區塊打包），系統要求所有的電腦都參與計算一道巨複雜的數學題——專業術語是算SHA265函數題。
哪臺電腦最先算出這道函數題，那麼它就贏得了記賬權。
獲得記賬權的電腦會將該區塊的賬本同步給所有電腦——稱為全網廣播和同步賬本。
人家為什麼要給你記賬？佔用電腦來運算、耗電、佔存儲空間。
不能借驢拉磨白使喚呀——要有獎勵，有錢能使鬼推磨！
獎勵什麼呢？獎勵比特幣。所以有人常常將比特幣比作金礦，記賬算題的過程稱為“挖礦”，參與記賬的電腦被稱作“礦機”。
獎勵包括兩部分：一部分是所記賬本中每筆交易支付的手續費，另一部分是系統獎勵的比特幣，目前後者是大頭。
記一次賬能獎勵多少比特幣呢？
比特幣的挖礦獎勵每4年會減半，
從2009年誕生的比特幣系統，已經走過10年，經歷了兩次減半。
最初四年的挖礦獎勵為50個比特幣，
第二個四年的挖礦獎勵為25個比特幣，
目前已經減少為12.5個。
在2020年4月至5月期間將觸發第四次減半，降為6.25個。
在比特幣系統中，挖礦本質意義上就是：激勵給更多的電腦參與記賬。礦機只有通過好好記賬（不能關機、不能斷網）才有可能在每個區塊結束時參與競爭獲得比特幣。
因此比特幣是根據生態的貢獻行為進行獎勵的經濟模式。
比特幣挖礦
另一個層面而言，比特幣作為貨幣的記賬系統，在挖礦過程中也完成了“鑄幣”的功能。
就像全世界黃金總量是固定的，但最初誰都沒有，直到有人從金礦挖掘出來之後，人類社會才有了流通的黃金。
比特幣的總量是預先設定好的，2100萬個不變，不會增發。也像黃金一樣稀有，等待礦工挖出來之後才能流通使用。
礦機參與記賬並競爭獲得記賬權後，拿到比特幣獎勵，完成了比特幣的發行和流通。
礦機的記賬和比特幣的獎勵
三. PoW（工作量證明）共識算法——誰算題速度最快，誰說了算！
區塊鏈圈子裡兩個永恆的話題：
（1）幣價多少錢？
（2）用的什麼共識算法？
都說共識算法是區塊鏈的根本，究竟什麼是“共識”？
哲學層面上，共識就是建立一個“納什均衡”的博弈場，讓參與的各方為了追求自己的利益最大化，能夠快速達成一致，並自發的不作惡。
通俗說，就是辦公室裡的員工大家要商量著一起去吃飯，但美國佬想吃漢堡，印度人想吃飛餅，中國員工想吃水餃，隨後大家一起商量——吃披薩！大家都沒意見，還都喜歡吃，於是“開飯”！這就是最樸素的共識。
共識：就是某一套理論讓大家都心服口服，都願意這麼幹，可以快速達成一致，不需要來回扯皮。
什麼是POW工作量證明共識協議？
（1）憑什麼你來記賬，而不是我？——因為我算那道函數題算的最快。
（2）咱們相互都不認識，為什麼你可以被信任？——因為我付出了“工作量”去算題，花了血汗錢買機器、付電費，所以我是可信的。
於是，這一整套邏輯就是工作量證明共識協議——礦機要想獲得比特幣，不僅僅要記賬，還要通過在區塊結算時參與競爭解題才能有機會獲得比特幣獎勵。這套邏輯雖然有很多詬病（後面講），但是要讓參與者都信服，覺得公開、公平、公正、法制、透明。
四.挖一枚比特幣到底需要多少錢？
比特幣的挖礦成本想必是各位看官都異常關心的話題，因為這直接決定了比特幣價格的強支撐位。
下面的數字，高能嗜血，膽小者勿入！
大部分人普遍認為比特幣的成本是4000~4200美元之間，包含礦機折舊、電費、礦場管理費等綜合成本。
目前，比特幣價格自去年10月以來跌破4000美元，目前橫在3500美元上線波動，早已跌破礦工成本價，為何還有這麼多的礦機在工作？
開機一天賠一天，白花花的銀子水一樣往外流......
佛系持幣不難，但持續幾個月了每天賠錢還能接著乾的，就不是一般人兒啦。
因為，這只是中小礦場的成本！
那轟鳴的礦機聲只屬於大礦場。
大礦場的挖礦成本在2400~2600美元之間,
關機成本在1500~1800美元之間。所謂關機成本，就是單純的電費成本，機器是事先投資的，早已屬於沉默成本，只有當電費成本都負擔不了時，才會到真正的關機時刻。
同樣是挖礦，差距怎麼辣麼大呢？
差別是礦機算力和電費成本。
中小型礦場普遍使用的是螞蟻S9J礦機或類似水平的礦機。
大礦場普遍升級為算力更強（計算能力更強）的神馬礦機。
由於運行高性能計算機設備需要大量電力，電費是挖礦最大的成本。大礦場通過直接與發電廠簽署購買協議大大降低了電費，電費成本不到城市居民用電的一半。
算力數據圖
（師太吐槽：算力數據看不懂就別看了，放這張圖上來只是為了說明我們的計算結果是有理有據的。我也看不懂，我們IT小哥算的。）
你知道比特幣挖礦一年要耗多少電嗎？
有數據顯示
全球比特幣挖礦耗電量已經達到了每年30.14 TWh（太瓦時）
即：
301.4
億
度
電
！！！
什麼概念呢？
比特幣礦工消耗的電力：
超過了全球159個國家年耗電量的總和，
幾乎耗掉大約三峽水電站一年發電量的一半，
若用火力發電，約消耗930萬噸煤，併產生約2600萬噸二氧化碳，
相當於為1萬輛特斯拉汽車充滿電繞行地球58圈。
每年比特幣挖礦的成本高達18萬億元人民幣（按0.6元/度計算），相當於6.5個阿里巴巴的市值。
而這些鉅額的耗電量，卻只是用來計算無用SHA265函數題，因此比特幣挖礦的合理性引起了熱議。
浪費能源成為比特幣主要被詬病的弊端之一！
假如......（當然沒有假如）
假如，用來挖比特幣所消耗的電都用在人工智能、雲計算和大數據處理等需要算力的地方......
阿爾法狗（AlphaGo）每小時耗電173度，工作一年耗電150萬度。比特幣耗電量可以滿足兩萬只阿爾法狗的工作；如過阿爾法狗不僅會下棋還能做家政服務呢？這就使兩萬個家庭得到照顧。
我國自主研發，連續三次奪得世界超級計算機冠軍的超級計算機——天河二號，每年耗電2億度。
這些超級計算機都曾因為巨大的耗電量而被人們吐槽，殊不知這些超級計算機正在服務於我們的生活，他們正在廣泛用於生物醫藥研發、工程設計與仿真分析、天氣預報、智慧城市、數字媒體和動漫設計等領域，正在讓我們的生活更科技化、便利化。
而特比幣，卻無端的耗費這麼多電去算一個愚蠢的函數，只為找到一個可信的、不作惡的礦工來記賬，只為讓比特幣更嗜血的挖出來，更有價值？
預防作惡的問題、篩選可信礦工的問題、讓加密數字資產更有價值的問題，其實都可以用更巧妙和科學的辦法來解決，POW工作量證明（耗電算題）絕對不是唯一的出路。
如果說，比特幣作為創世區塊鏈的鼻祖，在開山立派的時候並沒有想到這種算法會消耗如此多的能源，是可以理解的，但如果所有的區塊鏈項目都紛紛效仿，都把寶貴的算力用來沒有價值的函數題算題，那就可嘆了。
畢竟，
我們的地球，傷不起......
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