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挖矿内参:关于比特币挖矿传统误读的回应

彭博专栏作家诺亚·史密斯(Noah Smith)对比特币有过很多评论。其中有些是关于比特币协议本身真正而坚定的想法,这在现实的主流媒体中是很罕见的。他还透露自己拥有比特币,这对于经济学家和该机构的成员而言是令人印象深刻的。所以总体上他还是令人尊敬的。我不希望将这篇文章用作抨击主流媒体对比特币立场的全面反击。但是,诺亚(Noah)在彭博社(Bloomberg)最近的专栏文章《比特币矿工正在走向自毁之路》中的一些说法,值得回应。

诺亚(Noah)的基本论点是,比特币矿工正在全世界各个地方拼命地挤占电网资源,并且矿场有被完全关闭的风险。现在让我们再深入解构一下比特币挖矿。

媒体误读一:比特币的独特之处在于价格上涨需要更多的能源消耗

传统媒体观点:

由于矿工会通过挖掘区块奖励获得回报,因此单价上涨意味着将更多的现实世界资源投入到矿业中。这的确是一部分事实。但是以下部分的解读却有失公平:但是比特币的高价格现在可能会给加密货币带来新的问题,因为与其他金融资产不同,比特币在价格上涨时会使用更多资源。因此,比特币的价格上涨得越多,它消耗的资源就越多。

比特币最明显的现实世界类似物当然是黄金。黄金具有完全相同的属性,因此在这里单选比特币没有任何意义。当黄金的单价上涨时,黄金开采量会增加(有时会有所滞后),因此其能源消耗也会增加。这通常是因为金矿山的盈利门槛不同。可以在这张图表上清楚地看到这种现象,这要归功于Sunshine Profits的Arkadiusz Sieron :

挖矿内参:关于比特币挖矿传统误读的回应

随着黄金价格的上涨,推动了产量的增长(出现了滞后)。这种现象类似于比特币价格和全网算力(哈希率)的动态增长关系。可以在下图查看全网算力(哈希率)与比特币价格之间的滞后关系:

挖矿内参:关于比特币挖矿传统误读的回应

这是一个偶然的事件,所以我们不再赘述-但值得一提的是,随着单位价格的上涨,比特币并不是唯一具有这种额外能耗的商品。

媒体误读二:比特币过分占用地方电力资源

传统媒体观点:比特币无疑会浪费本地电力资源,这使其他客户发了疯。比特币矿工试图通过利用高峰时段产生的多余太阳能和风能,但还有多少这种多余的能量只是散布在周围,还有待观察。

好吧,让我们看看吧?最好不要让媒体搞不清楚真相。

事实证明,全世界有大量的闲置废弃能源。(如果你只想要数字,请跳到本节的末尾。)这包括电网由于各种原因(如生产与需求不匹配)而无法容纳的并网能源,以及完全没有机会上网的离网潜在能源。我们可以把这种能源称为非竞争性能源 ,因为它的使用不会剥夺任何人的能源,也不会增加其成本-实际上,将剩余能源货币化实际上可以降低电网成本(因为它赞助了原本无利可图的能源基础设施的建设)。现在,究竟今天要使用多少非竞争性能量来开采比特币是一个有趣且具有挑战性的问题,显然我们还没有答案。

大地被太阳光照射,而太阳本身就是不断产生的闲置或未利用能量的源头,以及从热气球中散发出来的风涡。但是目前形式的风能和太阳能并不特别适合比特币挖矿,因为它们通常具有较低的容量系数。如果矿工购买大功率的ASIC矿机并将其用于风能和太阳能挖矿,只能在一天中运行大约一半的时间,因为阳光并不总是照耀着,风也并不总是吹来的。

但是,要通过比特币挖矿赚钱,矿工只能在有限的时间内使用给定的ASIC芯片矿机,由于芯片通常会不断推陈出新,因此矿工必须随着时间的推移折旧ASIC矿机。芯片的价格经过较长的时间周期后通常会下降,因为它们的效率不足以跟上不断增长的哈希率。因此,它们有一个有限的“使用生命期”,在此期间矿工要尽可能地运行它们。仅通过太阳能或风能开采比特币将不会具有竞争力。

但是,比特币可以做的是吸收结构性过剩的能源。我们拥有的最佳数据来自剑桥新兴金融中心,该中心从比特币矿池中提取数据以对比特币挖矿进行地理位置定位并创建能耗指数(CBECI)。根据CBECI的数据,从19年第四季度到20年第二季度,大约71%的比特币挖矿活动发生在中国(它们没有提供最新数据)。在中国境内,有四个突出的省份,其中绝大多数是:新疆,四川,内蒙古和云南。根据CBECI的数据,在上述期间,他们总共产生了全球比特币哈希值的63%。

这些省大致可以分为两类:富裕的煤矿(风力和太阳能等可再生能源贡献也不小)或富裕的水电(可再生能源)。彭博社称,新疆和内蒙古的燃煤发电量很大,但它们的风能/太阳能占比分别为35%和30%。相比之下,根据美国能源情报署(Energy Information Administration)的数据,按发电量计算,到2020年,美国电网的可再生能源(包括水电)仅为20%。因此,如果仅在新疆和内蒙开采比特币,那么与在美国有趣的平均能源结构中开采相比,比特币在来源上仍具有更高的绿色可再生性。

所有这些地区的共同点是人口密度相对较低(合起来,它们仅占中国人口的12.7%),但它们拥有丰富的能源资源。中国的比特币开采主要发生在这四个省,这并非巧合。他们有大量的能源过剩,而且一般无法将其有效地引导至人口中心。请看下面由彭博社提供的地图,看看是否可以找到答案:

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如果还不够清楚,这是另一个图表,显示了与实际人口中心相比,中国各省的可再生能源或水力资源丰富程度。我已经在有问题的四个省上加了星标。它们离实际的大型负载电站不远。

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很明显,比特币矿工选择这些地方是有理由的。新疆和内蒙古拥有大量的可用容量(包括风能和太阳能),并且电网需求很小。这张图表非常清楚地说明了这两个省的能源丰富程度:

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四川和云南有水利之地,距离人口中心也相距甚远。

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在雨季,根本没有太多的水流过这些区域进入大坝,以致电网无法消耗,必须将其排出。您可以在下面的图表中清楚地看到云南省水利资源图的季节性缩减。

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请注意,能源过剩比率在2017年和2018年有所下降,因为随着涨势,云南的比特币挖矿活动开始增加。因此,你可以开始看到它对能源过剩的影响。

挖矿内参:关于比特币挖矿传统误读的回应

虽然很难获得确切的数字,但可以公平地假设在这些关键省份中,比特币挖矿使用的能源大部分是非竞争性的。这并不是在剥夺任何人的能量,因为电力极其丰富。而且当政府对比特币感到厌恶时,例如内蒙古关停矿场一样,这对比特币网络是一种净收益,因为这意味着用煤炭开采的比特币更少。就能源结构而言,内蒙比新疆略差。

但是,越来越多的人在中国以外的地区书写有关比特币挖矿的故事。正如bixin矿业的Mustafa Yilham在最近的播客节目中指出的那样,最近一年的矿机买家都不是中国人。在美国,比特币矿机市场巨大,Galaxy Digital和数字货币集团已经建立了大型挖矿部门,同时还有一批活跃的上市矿企,这些矿企在最近几个月筹集了大量资金。穆斯塔法的评论值得仔细阅读:

根据我们与不同矿业制造商的对话,过去两个季度左右售出的矿机平均约60%在中国境外,而实际上大多数在北美。而且我认为,没有什么因素会影响北美将来在采矿业中变得强大。实际上,北美地区现在的价格要比中国的平均价格便宜。过去,我们曾经认为,美国的劳动力成本高,挖矿生态系统少,但我们可以清楚地感觉到,过去1-2年中,情况正在迅速发生变化。而且我认为在下一个周期中,您将看到美国和其他国家/地区对挖矿的参与度大大提高。而且我认为对于美国矿工来说,最重要的因素是他们可以获得廉价的资本成本,这意味着,他们有能力以比中国矿工低得多的利率去其他地方借钱。

中国矿工将使用电网电源,但其他一些仍将继续追求可再生能源战略。未来我们将看到的许多有关使用清洁的可再生能源进行比特币挖矿的公告例如Square推出的比特币清洁能源投资计划(Bitcoin Clean Energy Investment Initiative)或Aker的Seetee计划。

“油管挖矿”的概念也越来越普遍。此过程需要使用甲烷(一种石油开采的自然副产品)对比特币进行离网开采。根据法规框架,天然气在钻机位置处排放或燃烧。由于这些油井经常偏远,离网,没有管道基础设施,而且二次采集的经济性不可行(由于天然气价格低廉),因此石油钻机运营商经常在现场燃烧废气。

甲烷是一种比CO2二氧化碳(燃烧的甲烷的输出量)更糟糕的温室气体,因此燃烧法是一种净积极的方法。将这种气体放到发电机中并用于开采比特币时,操作员可以确保完全燃烧(消除了低效燃烧产生的排出的甲烷),并可以额外减少产生的排放。考虑到放空/燃烧的基线情况,从碳的角度看,清洁,有监督的发电机燃烧是积极的。许多公司正在利用这一机会,其中一些与公开上市的能源公司合作。不言而喻,完全离网的天然气在家庭或商业能源消耗方面是完全无与伦比的。它永远不会被货币化,捕获,消费或交付给家庭。它的命运只是被燃烧或发泄。

天然气能源的规模巨大。根据美国能源信息署(Energy Information Administration)的数据,2019年在美国,有5380亿立方英尺的天然气被排放和燃烧。这是2019年美国从地球抽出的天然气总量的1.2%。据我为本文咨询的能源分析师布兰宁·麦克比(Brannin McBee)称,这一数字可能被大大低估了。用McBee的话来说:

这是美国能源信息管理局(Energy Information Administration)报告的官方编号。该值是由美国各地的自我报告和州要求收集的。但是,业内众所周知,真正的气体排放/燃烧值要高得多。管道泄漏,初期生产宽限期,基础设施欠佳的遗留油井都对估算值产生了影响,该估算值比向EIA报告的要高出近10倍。

因此,考虑到这些案例研究,让我们考虑一些能源过剩数字。首先,Digiconomist认为比特币当前的年化能耗为89 TWh /年,而Cambridge估计为138 TWh /年,所以我们假设答案介于两者之间。差值的数字绝对是巨大的,很容易得出超过比特币网络消耗量的数字。这是因为世界生产的能源远远超过其消耗的能源,并且它有能力通过未利用的浪费资源(例如燃烧的甲烷)来生产更多的能源。

以下是一些数字,可让您大致了解能源过剩的规模。我无法获得有关全球能源过剩或能源资源闲置的全面数据,但以下数字应为您提供充分的保证,即比特币可以仅使用非竞争性能源运行。

2016年,仅中国就过剩40.7 TWh的风能和11.5 TWh的太阳能。

2016年,仅云南省就过剩31.4太瓦时的水力发电

2016年和2017年,中国的水能,太阳能和风能的平均总价值过剩100太瓦时

如果美国将558B CF燃烧式/放空天然气(非常保守地估计),如果在7台热效率(7m BTU / MWh)联合循环电厂中使用,到2019年将产生76.9 TWh

而且,我们仅考虑两种非竞争性能源:中国的清洁能源过剩和美国的排放/天然气。全球还有许多其他的闲置的非竞争性能源来源。可以说,有足够的非竞争性能量可以支撑比特币运行。这只是在正确的位置部署算力(哈希率)的问题,而矿工正在积极地这样做。

媒体误读三:比特币在芯片代工厂中占据资源,干扰了全球芯片制造业

传统媒体观点:

比特币对计算机芯片的需求已经拖累了台积电和三星电子公司的生产线,导致全球芯片短缺,这使汽车制造商蒙受了数百亿美元的损失,同时也威胁着只能收益行业。

实际上,这是最容易提出争议的主张,因为它依赖的是根本没有谈论比特币的消息来源。如果您跟踪Noah所依赖的来源,则他链接了FastCompany的文章,内容如下:

最终压倒这只骆驼的稻草是2021年初比特币价格的急剧上涨。这增加了对传统上用于数字货币挖矿的GPU图形处理单元的需求,这进一步加剧了半导体供应问题。

“图形处理单元”是错误而危险的信号-每个人都知道,比特币不是用GPU显卡开采的。如果将该文章追溯到其来源,那么你将看到SCMP文章,其中讨论了GPU显卡短缺高加密货币价格使情况恶化。熟识比特币的人应该知道,自2013年以来,矿工一直无法使用GPU挖掘比特币。比特币挖矿依赖于使用ASIC的专用硬件。以太坊的价格上涨才是是导致GPU显卡短缺的最主要原因。由于以太坊矿工大多使用高端NVIDIA显卡,因此以太坊使用量的增加(以及费用和ETH价格)的增加绝对增加了对GPU的需求,并使游戏玩家望而却步。玩家,我想也有一些意见专栏作家,有时会因为昂贵的游戏装备而错误地嘲笑比特币。但是以太坊应该成为他们愤怒的目标。

有趣的是,NVIDIA意识到了这个问题,并构建了一个特定用于加密挖矿的GPU,同时在其主流GPU中建立了防雷机制。通用GPU如果检测到加密挖掘活动,将限制使用。这是一种非常聪明的方法,可以将他们的产品线划分到不同的客户群中,并解决了矿工向游戏玩家和其他GPU消费者定价的问题。

我在这里并没有完全责怪媒体,因为是Fastcompany错误将GPU显卡短缺归因于比特币价格上涨。

因此,让我们解决更笼统的说法:对比特币芯片(而非GPU)的需求正在干扰智能手机和汽车供应链中的关键点。

这种说法也很广泛-但以一种更加有趣和揭示的方式。我个人对半导体市场了解不多,但我知道许多分析家对冲大型对冲基金的分析师。因此,我拨通了一位我是半导体专家的朋友,他同意在背景技术上与我交谈。我将他称为“ Big Al”,即他的笔名。

事实证明,像台积电这样的芯片铸造厂(比特大陆Bitmain所依赖的供应商)的运作方式是它们对客户进行分层。他们不仅针对收入进行优化,而且对需求进行持续优化。他们会更好地对待第一级客户,并为他们提供代工空间的特权分配。最大的ASIC制造商比特大陆并非一级客户。他们必须听话。据Big Al称,芯片短缺的主要原因是在Covid期间对消费类电子产品和云的需求猛增(因为每个人都束手无策)。此外,最近高通在当地停产射频芯片的三星停电期间,三星奥斯汀工厂停工,加剧了高通的问题(主要的智能手机芯片制造商)。

它的工作方式是将可靠的第一级客户分配给优先级,而像比特大陆Bitmain这样更具周期性和可预测性的买家则不得不等待。在2020年第3季度和第4季度,TSMC绝对被其一级客户(苹果,高通,NVIDIA和Broadcom等)的订单所困扰。由于圣诞节和农历新年购物,手机5G的推出和推出,以及Oppo,Vivo和小米的市场份额,这是智能手机制造商的活跃时机(由于政治压力伤害了华为)。加密矿工不会有太多分配大权。

加密矿工在2020陷入僵局后,在2021年第一季度和第二季度获得了分配,以制造他们的新5nm芯片。鉴于比特币ASIC不必执行智能手机所能承受的功能(ASIC更易于使用,并且预计贬值速度更快),芯片铸造厂很乐意为矿工提供质量较低的芯片,而矿工则乐意为之付款。实际上,为了获得铸造厂的芯片,矿机厂商要支付一定的溢价,这具有补贴5纳米级新基础设施建设的作用。因此,在这种竞争极强的代工分配竞标游戏中,比特币硬件制造商通常是二等公民。而且由于行业如此周期性,这种情况很可能会保持很长一段时间。代工厂可能会继续不信任比特币矿机硬件制造商。当2021年Q3 / 4到来之时,比特币ASIC制造商可能会再次发现自己不走运,因为芯片代工能力极度匮乏。据Big Al称,比特币矿商的价格没有任何价格可以超过一级客户的分配价格—一级客户绝对享有特权。

最终,比特币矿机占台积电收入的一小部分-根据伯恩斯坦(Bernstein)的说法,约为1%。对于芯片短缺负责的边际二线产业的想法是虚构的。更为直接的原因是代工空间的供应缺乏弹性(由于庞大的固定成本)以及由于全球封锁和新技术上线而对电子产品的需求激增。

媒体误读四:权益证明系统POS是可行的选择

传统媒体观点:为了避免比特币挖矿被禁止,控制比特币算法的开发人员需要考虑转向更便宜的技术。一种替代方案是权益证明系统,在该系统中,挖矿只能由已经拥有大量加密货币的人们完成;通过持股限制竞争,这大大减少了资源使用。

这是反对比特币能源论点的基石:这样的概念是,只要有权益证明,您就可以不付出任何代价而得到某些价值。没有能源消耗,但仍然是一个有效的分散式共识。如果这种逻辑让我想起了永动机,那是因为这正是这里所建议的:完全免费的午餐,可以得到与比特币完全相同的保证,而无需花费任何费用。

当然,这是做梦。POS“权益证明”只是一个奇特的意思,意思是“那些拥有最大财富的人拥有政治控制权。” 这听起来很像我们当前的系统,比特币是专门为解决该问题而设计的。比特币明确拒绝中心化,并且不会根据持有的比特币数量授予任何人任何特权。如果持有更多的比特币给你更多的控制权,那么通过资本运动尝试直接收购比特币将会成功。

此外,正如Paul Sztorc早在2015年所指出的那样,POS权益证明通常只是工作量证明的隐蔽形式(且模糊不清)。例如,如果该协议对每个放样节点施加了价值100美元的限额(以煽动“权力下放”),你会看到工业化放样场出现了数以万计的节点。这将只是一个妥协方法。

资本有成本,处于平衡状态的PoS系统会消耗资本,就像比特币一样。实际上将其工具化的方式将是通过各种套利交易-借入美元以利用ETH等提供的高“利率”。分配给PoS系统的资金可以用于建造核电站,风车或太阳能发电厂。资本只是我们对能源的抽象。如果PoS系统消耗了1T的社会资本资源,那将导致大量潜在的碳封存矿场没有被减数。

因此,如果PoS只是POW的一种妥协,它不会提供边际收益。不仅如此,还不清楚PoS是否实际上授予PoW等效的保证。我认为,从权力下放的角度来看,情况无疑更加糟糕。资本成本是极不平等的,并且使潜在寡头在共识中占了上风。有问题的是,大型保管人很容易被用来控制权益证明系统。

Coin Metrics将交易所持有的ETH数量基准为1,480万个单位;Viewbase的高度为22.8m。后一个数字价值$ 37b,相当于ETH过去12个月有效供给的29.2%。这些保管人(其中最大的一个仅持有800万以太币)就可能会干扰PoS系统中的共识,如Steemit所发生的那样。

我们看到了投票购买和卡特尔验证者审查。而且,如果你期望权益证明代币将真正成为主流,那么该系统最终将使有权使用最便宜资本的实体享有特权:大型金融机构可以从中央银行获得有效的无限流动性。如果你认为权益证明可以增强个人能力,则可以将普通人的资本成本与Citadel等对冲基金的资本成本进行比较。

大型,无法倒闭的机构即使在交易出现问题时也能获得良好的流动性,如2020年所发生的那样。去年,美联储还购买了公司债券,从而大大增强了大公司的能力。众所周知,你越大,越靠近中央银行,你的资金成本就越便宜。因此,权益证明至关重要地缺乏能源成本所提供的“硬度”,并且具有不利的特征,即以较小的公司为代价来给大型公司以权力。

与法定货币和信贷相反,能源在全球范围内分布更为广泛,中央银行无法凭空变出能量。到目前为止,还没有围绕比特币挖矿建立的联盟或卡特尔实际上实施了系统的审查制度。哈希率只会继续获得更多的分布。预计在未来12到24个月内,美国和非中国的哈希率将大大增加,这就是所有新近开发的ASIC矿机的发展方向。中国对那些将矿工赶出内蒙古的做法极为乐观。

媒体误读五:比特币挖矿禁令对矿工,投资者和软件开发商不利

媒体观点:

“(禁止比特币开采)对比特币矿工以及加密货币投资者和软件开发商都是不利的。”

是的,全球协调的禁止比特币开采的禁令会将其强制到地下。我不希望有全球禁令。但某些管辖区已经鼓励比特币挖矿,因为它们可以通过货币化开采的消耗过剩的能源。换句话说,它们可以出口能源,就像冰岛历史上电解铝产业一样。世界是一个广阔的地方,决策者对比特币有各种各样的反应。我们已经看到肯塔基州通过新的税收优惠政策鼓励比特币挖矿。乔治亚州政府(南高加索地区的国家)补贴比特币挖矿是一个公开的秘密。巴基斯坦开伯尔·普赫图赫瓦省正在试行国家资助的挖矿计划。一些司法管辖区将反对在其边界开采比特币。其他人会拥抱它。

但是禁令对普通矿工来说并不坏。首先,哈希率具有极强的移动性。矿工将只迁移他们的ASIC矿机,因为他们已经在四川/云南与内蒙古/新疆之间进行了季节性的迁移。比特币挖矿喜欢能源补贴,它会最终惩罚那些无脑补贴能源以维持政权合法性的政府(如伊朗和委内瑞拉)。

其次,由于矿工与世界各地的其他矿工一直在竞争,因此,以有竞争力的价格对特定矿工进行的压制提高了每千瓦时的价格门槛,使挖矿更加可盈利。如果某矿工使用来自煤炭的补贴能源进行开采(使该矿工的市场价格低于2c / KWh),而当地政府对此采取了例外做法,则他们可以终止补贴或开除该矿工。这提高了全球所有其他矿商的盈利能力。

投资者和开发人员并不真正在乎比特币的开采地,只要比特币哈希率足够分散并且其保证能够成立。到目前为止,它已经是这样的结果。重要的是继续开发诸如Stratum v2之类的技术,并继续以牺牲矿池为代价来增强单个矿工的能力,并增强区块形成的真正分散性。

归根结底,比特币不在乎它在哪里开采。比特币没有确定的哈希率阈值,在该阈值下它被认为是安全的。从历史上看,它在许多层面上都是安全的。在我看来,它为安全付出了太多。如果某个国家对比特币的网络资源消耗表示不满,则算力(哈希率)将流向其他地方。从长远来看,我相信比特币未来将几乎全部用非竞争性能源进行开采。我们知道,有大量闲置的能源正等待被货币化开采。对于比特币来说,这再好不过了。

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