光子芯片能拯救比特币挖矿产业吗?| 火星号精选

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众所周知,加密货币挖矿消耗了大量的对能源。所以一些研究人员说,拯救挖矿业的出路就在于发现一种更节能的计算形式。

比特币泡沫曾让比特币的单值在2017年达到了17000美金,而到了今天一度跌至7000多美金。全球新闻报道显示,数字货币的繁荣期似乎已经戛然而止。

但随着比特币币价的下降,一些奇怪的事情却发生了。比特币挖矿的速度急剧增加,这是为什么呢?尽管比特币的币价有所下降,但比特币的挖矿业仍然非常有利可图。换言之,开采硬件价格加上运行它的能源的成本仍然低于它所生产的数字货币的价值。

采矿业的繁荣持续了将近一年。然后在2018年11月,比特币的币值再次大幅下降,这次从6500美元左右降至3500美元以下。

这使许多矿工失去了信心。突然,比特币不再有足够的价值来支付它们的能源成本,矿池也关闭了。在加密货币的历史上,挖矿率第一次暴跌,从每秒60亿兆哈希下降到只有35亿兆哈希。

这次事件的影响很大。在此之前,采矿在地理上是多种多样的,防止一个国家或地区有太强的影响力。现在,只有在能源价格便宜到可以盈利的地方,挖矿才有可能进行下去。这样在中国严格的监管环境下,大量矿池还是在中国西部。

这实际上构成了比特币存在的威胁。从那以后,加密货币专家一直在拼命寻找解决方案。

最根本的问题是,比特币挖矿也在算力上是很昂贵的。这是一个精心策划的策略,以确保加密货币的安全。但是计算是能源密集型的,随着人们对加密货币的兴趣增加,它消耗的能量也随之增加。

据估计,比特币开采目前每年消耗超过75太瓦时,超过奥地利的全部电力消耗。这是不可持续的,特别是如果比特币继续像加密货币社区希望的那样呈指数级增长,就更是如此。因此,现在迫切需要一种开采货币的新方法。

一些人为此走到了一起,包括在非营利性机构PoWx工作的Michael Dubrovsky、纽约哥伦比亚大学的Marshall Ball和法国巴黎Saclay大学的Bogdan Penkovsky。这些人想出了一种新的方法来确保比特币的安全,这种方法在计算上很昂贵,但更节能。关键的是,他们说它也与当前的加密系统兼容,因此在比特币的未来迭代中应该相对简单一些。

他们的秘方很简单。Dubrovksy同事们希望使用光学计算机,而不是依赖传统计算机来进行数字运算。他们表示,这些设备使用的能源明显减少,因此将从根本上改变比特币挖矿背后的计算方法。但他们的方法是可行的吗?

首先是一些背景问题。比特币是基于一个去中心化的分类账,记录所有与该货币相关的交易。这确保没有一个实体控制货币。

一个关键的想法是账本必须是安全的,这样每个人都可以信任它的内容。这种安全性是通过定期加密分类账来实现的,这样分类账的内容就不会被更改。

但是,加密过程必须具有特殊属性。账本必须非常难加密,但一旦加密,它必须很容易检查。

事实证明,有一组称为陷门函数的数学对象正好具有这种特性。实际上,它们已经被广泛用于加密从个人信息到信用卡交易的所有信息。

这种形式的加密在计算上是非常昂贵的。它需要功能强大的计算机,因而运行起来的成本非常高。因此,比特币还有一个特性,这是它成功的关键:任何执行加密过程的人都将获得新创建的比特币作为奖励。

这就是为什么这个过程被叫做挖矿的原因。随着比特币价值的增加,挖矿业受欢迎的程度也增加了。

但这有一个缺点。计算是能源密集型的。因此,矿商们一直在寻找各种降低成本的方法。一个发展是引入了ASIC这种专用集成电路芯片,这些芯片是为比特币挖矿的单一目的而优化的。另一个是寻找廉价能源。

Dubrovksy和他的同事说光学计算改变了计算方式。他们的灵感来自于近年来光子芯片的快速发展,这种芯片的计算效率远远高于硅。“这项技术的前景,是提供比电子处理器高2-3个数量级的能源效率,”研究小组说。

为此,Dubrovksy和同事们提出了一种改进的加密协议,称为HeavyHash,它针对光子计算机进行了优化。这意味着最好的结果只能通过使用光子处理器来进行数字运算。

这种“光学工作证明”会鼓励采用光子芯片,从而大大降低比特币的功耗预算。研究人员说:“光学验证工作的实现将有助于加速节能光子协处理器的发展”。

Dubrovsky和同事认为,当能源成本不再是主要考虑因素时,硬件成本将主导计算。这将确保矿商能够在全球各地,而不仅仅是在能源价格低廉的地区,进行有利可图的工作。

至少,现在从理论上看确实是如此。但问题是,光子芯片的功率效率还没有明确的确定。例如,光开关通过改变其折射率来工作,而这目前是用微型加热器来完成的。硅光子电路也有微小的变化,必须用微加热器来补偿。

这些加热器以难以预料的方式显著增加了芯片的功率预算。事实上,Dubrovksy和同事们并没有明确预测比特币规模可能(或可能不会)节省的电量。这使得评估光学工作证明的有效性,变成了一件非常困难的事情。

研究人员也没有展示光学证明如何解决与地区电力成本差异相关的问题。未来,所有矿商的硬件成本将与现在相似。因此,从长远来看,利润最大化的最佳途径仍然是寻找廉价的能源。

这与比特币目前面临的问题并无不同。这就是为什么很难得出这样的结论:这种节能计算只是推迟了一些本来不可避免发生的事情。(编译:邹震)

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