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POW:PoW耗能遭詬病,但PoS無法成為救世主

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密碼學貨幣圈子內外,越來越多人寄希望于權益證明既能為我們貢獻密碼學貨幣的優點、又能避免工作量證明的耗能屬性。這種愿望終將落空,因為PaulSztorc在2015年就在“nothingischeaperthanproofofwork”一文中討論過這個問題了。PoS只是混淆了成本,但不可能消除它們。在此,我想講講為什么PoW就像民主制:它是最壞的一種辦法,但卻是唯一能用的。本文不討論密碼學貨幣的安全性是否“值得”付出那么大的代價,僅關注PoS是不是一個有效率的方法。最好的密碼學貨幣會用最便宜的辦法獲得安全性

要想合理地比較PoW和PoS我們需要把成本和好處都考慮進去。所以,我們的問題既可以是“要想獲得給定的安全性,權益證明的環境成本是否更低”,也可以是“給定成本,權益證明能獲得更高的安全性嗎”?這兩個問題在邏輯上是等價的。在本文中,我們會采取第二種問法:公理#1:對環境最友好的密碼學貨幣,應該是購買安全性時效率最高的那個。貨幣不是魔法。貨幣要流通就必須有一定的安全性,而獲得安全性的辦法有效率之別;而效率最高的技術,也會有最小的環境碳足跡。這是一個非常有用的思考角度,因為它讓我們聯想到一條深刻的經濟規律:邊際收益等于邊際成本。一條區塊鏈,花費了X元在安全上,那就意味著礦工會花費總計X元來競爭這個獎勵。公理#2:如果一種密碼學貨幣購買了價值X元的安全性,其驗證者將總計有價值X元的花銷。這是一條牢不可破的關于競爭的經濟規律。任何花費少于其所得的礦工,都會被那些愿意花費更多的礦工擊敗;而任何花費多于其所得的礦工,最終都會破產。一條區塊鏈花費X元在安全上,最終總會導致礦工花費X元來保衛這條區塊鏈。不同類型的開支的比重可能會變化,但所有開支加起來就會是X元。這差別就跟一斤棉花和一斤鐵一樣。電力只是一部分,不是全部

Power Ledger將從以太坊遷移至Solana并提供質押服務:據官方消息,澳大利亞區塊鏈公司Power Ledger宣布將從以太坊遷移至Solana,并為POWR持有者提供委托質押服務。官方稱,Solana可以輕松地支持其現有服務套件的擴展。[2021/7/12 0:44:50]

人們說“比特幣浪費能源”的時候,他們的意思是需要用電來驅動生產比特幣區塊的挖礦設備;諷刺的是,一方面,這部分能源顯然不是比特幣網絡運行所用能源的全部,而只是一部分;另一方面,這部分又是最直接用來保護區塊鏈的部分,因此是最少浪費的。要全面計量比特幣的碳足跡,我們也要考慮硬件成本以及正常的商業運營的成本。后面這兩類成本更模糊,更難以估計。但要理解整個系統會造成什么影響,它們也是同樣重要的。

公理#3:要考慮一個系統的碳足跡,你必須考慮驗證者開支的所有方面。這三類活動,每一種都會有浪費。比特幣網絡無可避免會出現孤塊,那挖出這個孤塊的能量就浪費掉了。有些硬件造是造出來了,但運行效率沒有做到盡善盡美。有些運營開銷是必要的,有些則只是換個地方喝喝茶。一種開支越是與驗證區塊鏈的實際工作緊密關聯,它換得區塊鏈安全性的效率越高。類似于機器在自由度更少的時候效率會更高:多一個部件就會多一些無用功。經濟系統也是同樣的道理——結構越多,效率越低。舉個例子:為了與某個大客戶打好關系而出差,可以抽象成提高整個業務的效率,因此也對購買安全性有幫助——但它的作用非常間接,而且其購買安全性的效果可能不如在電力上的同等支出。一種密碼學貨幣越是把安全預算直接花在電力上,其安全性就越高;越是把錢花在商業運營商,其安全性就越低。挖礦企業的CEO可能對于這家企業自身來說是必要的,但他們對網絡的安全性貢獻不大。

星火礦池:以太坊基金會和以太坊官方應盡快發布“將結束PoW挖礦”的官方公告:針對以太坊保守計劃于2021年底結束PoW挖礦,星火礦池(SparkPool)發推表示,以太坊基金會應該盡快通過博客或推特發布官方公告。如果他們真的關心過去六年保護以太坊區塊鏈的礦工。此外,星火礦池也質疑以太坊官推僅轉推,并沒有發布官方公告。

此前消息,以太坊開發者trent告知所有以太坊礦工,保守計劃于2021年底結束挖礦。管理顧問和以太坊投資者“DCinvestor.eth”表示,PoW挖礦是以太坊的過去和現在,幫助我們創建了今天的網絡并分發了ETH,但這一直是過渡機制,直到轉向PoS。[2021/4/30 21:14:21]

公理#4:一種開支越是與驗證區塊鏈的實際行動相關,其購買安全性的效率越高。所以,有時候你看到人們討論ASIC1,認為它們敗壞了一種密碼學貨幣對環境的影響,但實際上剛好相反。挖礦設備的專業化,使得單位硬件能產生更大的算力,也就意味著區塊鏈的安全預算更少花在硬件上,更多花在電力上。這對效率來說是好事——ASIC挖礦在根本上比傳統的CPU挖礦要更清潔,因為ASIC在把能量轉化為安全性的時候效率更高。

這也是為什么人們誤解了“空間證明”類的密碼學貨幣對環境的影響。使用硬盤作為產生安全性的稀缺資源并不能降低成本,而只是讓區塊鏈的安全預算從電力中撥出、花到了硬件上。如果你僅看電力消耗來衡量密碼學貨幣的碳排放,你會覺得好像我們有了巨大的進步——但如果你把硬件的支出也考慮進去,你會發現這是效率的大損失。

動態 | 因與Craig Wright關系過近,ETC和以太坊峰會均未邀請 ProgPow的核心開發人員:由于與Craig Wright關系過近,ProgPow 的核心開發人員Kristy-Leigh Minehan未被邀請參加剛剛結束的以太坊峰會和即將開始的 ETC 峰會。同時,ETC合作執行董事Bob Summerwill對 ProgPow算法存在的知識產權問題仍存有疑慮。注:ProgPoW是對 Ethereum哈希算法的一項修改,更加傾向使 GPU礦工受益。(區塊律動)[2019/9/19]

當前世界上有許多閑置的硬盤,因此Chia等于是得到了一些補貼。但別指望這會永遠持續下去。等到某種密碼學貨幣成功把計算機內存貨幣化,GPU上已經發生的事情就會在相關硬件領域重演一遍。更重要的是,最終這個系統會比同等規模但基于PoW的系統要差,因為安全預算花在了開發硬件上,而這比直接花在電力上的安全預算的效率低。

-“Tom'sHardware已經報道了Chia價格暴漲和大容量機械硬盤的短缺。但更嚴峻的可能是固態硬盤,因為你也需要固態硬盤來制作能夠塞滿大硬盤的BramCohenBinggoTM卡”-結論#1:對環境最友好的密碼學貨幣,就是把安全預算花在與驗證工作最緊密的事項上的幣。鎖定資本也是有真實開銷的真實支出

動態 | Least Authority被以太坊Cat Herders選中審計ProgPow 主要是為了檢查它是否符合其聲明和基準:根據先前的公告,Least Authority被以太坊Cat Herders選中審計ProgPow,主要是為了檢查它是否符合其聲明和基準。這個過程完全取決于社區的資金,如果資金不足,團隊可以在沒有基準或進行審計的情況下繼續進行。以太坊核心開發者Martin Swende評論說,目前的以太坊算法Ethash“設計得相當好”,但它也有一些缺陷,現在可以通過ProgPow予以修復。他補充說,ProgPow使Ethash“對GPU更加友好”。 此外,Swende認為“不會生產ProgPow ASIC”;就算生產了,其規模也會非常小。隨著與PoW的開發進行競爭,ASIC生產商也將保持與英特爾和AMD的標準,因為他們也將生產下一代GPU。[2019/3/30]

Chia和其它使用空間證明的區塊鏈,還是比較容易能跟PoW相比較的,因為你很容易想象舊硬盤塞滿垃圾填埋場的情景,所以你很容易確信,它們“真的”對環境有影響。但是,損失資本也對環境有著真實的影響。因為這些錢可以花在碳捕捉技術和碳效率研究,以及等等事項上。人們“感覺”它們是免費的,只是因為人類不擅長思考時間價值。如果資本真是免費的,那礦工不用付出任何代價就能獲得了。有時候你還會看到人們主張權益證明從個體角度看也會有浪費,但從社會角度看則是一種節約,就像DanRobinson說的:

-“假設你的宗教要求你用自己的犧牲來證明你的誠意。你可以把一頭牛丟進火山口,也可以把它贈給陌生人。兩件事情對你來說開銷都是一樣大的,但第一種的社會成本更高。”-事實正好相反。鎖定資本對你個人來說不是浪費,因為PoS的質押算法會給你補償——這些資本沒有被丟進火山,它為你賺取收益,以其他ETH持有者的利益為代價。鎖定資本跟把它送給陌生人完全不同,因為根本就沒有陌生人接手這些資金。驗證者并沒有“把他們的資本平均分發給所有人”,實際上,是每個人都平等地為驗證者的工作付了錢。而且,感謝公理#2,我們知道驗證者所得的支付恰好等于這些資金的成本。另一方面,鎖定資本從社會角度看就是一種浪費,因為這些資本不再能用來建造工廠、資助研究和做一切對社會有利的事。想想2008年的金融危機——沒有工廠被毀,也沒有哪棟房子塌了,沒有任何物質資產的損失。后果僅僅是資本損失——但這仍然是非常非常沉重的社會代價。資本是信息累積的特殊形式,凝聚的是關于資源最優配置的信息。損失信息與損失可觸可見的東西并不相同,但同樣是一種損失,甚至還要更糟。所以,謹記公理#1和公理#2,PoS和PoW的公平比較應該是這樣的:

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權益證明沒有消除礦工的開支,只是把PoW系統支出在電力上的部分轉成了資本開支。鎖定資本的外部性,相比電力消耗的外部性如何,是復雜而微妙的問題——但糟糕的是,PoS系統的支持者往往假裝電力是唯一需要付出的代價:

-該有意誤導的比較,摘自以太坊基金會博客。-令人失望。以太坊基金會很清楚,“平均單筆交易所耗能源”是一個完全沒有意義的指標,這樣使用這個數據是有意欺瞞。關鍵根本不在于PoS系統是否使用了更少的能量——確實更少,但這不是全部。有意義的討論是:消耗資本更好,還是消耗電力更好?任何支持PoS而不討論資本成本的理論,都在根本上就錯了。效率對比:質押vs.挖礦

在PoW/PoS的辯論中,PoS支持者常常能占一種便宜:還從未有過完全去中心化的權益證明系統。這也意味著,PoS支持者們可以任意幻想最終的解決方案可以多么有效率、多么優雅。已知的挖礦算法都不是完美高效的,而且,同樣沒有理由相信PoS系統就能做到無懈可擊——但是,在解決方案最終完整成型之前,PoS支持者都不用考慮驗證者可能用來欺騙這個系統的具體策略。耍弄系統的機會越多,安全預算與實際驗證的關系就越松散。因為“從未有人嘗試過真正的權益證明”,我們首先不知道安全預算能多大程度被轉化為鎖定的資本,更不知道鎖倉資本在生成安全性的時候有多高效。根據定義,PoW是跟驗證緊密耦合的,但PoS,截至撰文直至,還沒有得到完整的定義。觀察#1:PoW與安全性緊密耦合。但尚不清楚PoS能做到什么程度。外部性:質押vs.挖礦

假設我們都同意,從安全性效率的角度看,鎖定資本和挖礦的效率是一樣的,那就只剩下一個問題了,就是“外部性”。這也是我認為理性討論的人仍能對其中的權衡關系有所分歧的地方。短期來看,PoW系統要跟其它項目競爭使用能源,但從長期來看,它會激勵便宜能源的開發和生產,而這會逐漸降低電力的成本,給所有人帶來好處。便宜的電力也會催生新技術和更多的生產。權益證明在短期內要跟其它項目競爭使用資本,但它沒法激勵創造更多資本,所以它會逐漸提高資本的成本。資本成本更高,意味著項目會更少——更少工廠,也更少研究。你更喜歡PoW的外部性還是PoS的外部性,可能取決于你認為是通過投資技術發展來解決環境危機、還是靠節約當前的消費來解決更好2。要拯救地球,我們是該制造更便宜的可再生能源呢,還是應該讓所有東西都變得更貴?觀察#2:工作量證明鼓勵未來的投資。而權益證明則遏制探索。PoS甚至沒法工作

如我們前面所說,我們還不知道一個充分去中心化的權益證明系統能不能實現。現有的標榜自己為PoS系統的密碼學貨幣,基本都依賴于某些中心化的協調者或“檢查點”。自以太坊從2015年啟動以來,他們就一直在努力轉換成一個完全去中心化的PoS系統,而到現在,他們只推出了Phase0,只是支持驗證者質押而已……你一旦把錢鎖進去,就去不出來,也花不了。關于PoS系統能不能做到足夠安全,有很多爭論。這些都是研究上的開放問題,而不是實現過程中的待辦清單。我們不知道還要多長時間才能找出一個好的方案,甚至有沒有好的方案都存疑。看看這個2017年的帖子:

PoS也許“能運行”,只不過運行方式是病態的。PoW會偏愛那些能獲得便宜電力的人,并以資本來獎勵他們。雖然并不完全平等,但不會陷入正反饋循環。PoS則偏愛那些能以便宜的代價獲得資本的人,并且獎勵資本給他們,這就產生了一個循環。有錢的人會變得更有錢,而且越是有錢,想變得更有錢就越簡單。如果權益證明“可以啟動”,但最終結果是所有權力都集中到一小部分超級富有的機構手上,而且他們可以永久控制這個系統,那它就不能解決密碼學貨幣想要解決的問題。那我們還不如繼續使用現在這個中央銀行和那些“從坎蒂隆效應中受益的內部人”組成的系統。我們希望密碼學貨幣能打破這個系統,而不是新瓶裝舊酒。觀察#3:工作量證明已經存在,而且證明了自身能繼續壯大。但權益證明仍是一個沒有解決的問題。結論

公理#1:對環境最友好的密碼學貨幣,應該是購買安全性時效率最高的那個。公理#2:如果一種密碼學貨幣購買了價值X元的安全性,其驗證者將總計有價值X元的花銷。公理#3:要考慮一個系統的碳足跡,你必須考慮驗證者開支的所有方面。公理#4:一種開支越是與驗證區塊鏈的實際行動相關,其購買安全性的效率越高。結論#1:對環境最友好的密碼學貨幣,就是把安全預算花在與驗證工作最緊密的事項上的幣。觀察#1:PoW與安全性緊密耦合。但尚不清楚PoS能做到什么程度。觀察#2:工作量證明鼓勵未來的投資。而權益證明則遏制探索。觀察#3:工作量證明已經存在,而且證明了自身能繼續壯大。但權益證明仍是一個沒有解決的問題。遺憾的是,經過詳細考察之后,我們知道了PoS的大部分“優點”都只是看起來光鮮亮麗,而且還有許多重大的公開挑戰。至少到目前,它還是一個烏托邦式的幻想,而不是一種現實的選擇。而PoW雖然有缺點,要想組建一個無需信任中心化權威的網絡,卻仍然是已知最好的方案。

腳注

專用型集成電路:定制化的計算機,但只能做有限類型的計算而不能做別的。如果我們現實地看待人性,在全球范圍內減少消費的唯一辦法就是提高技術或者降低人口。任何主張直接“減少消費”的哲學都要么非常幼稚,要么非常可怕。

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