比特幣:MIT技術評論：光子芯片能“拯救”比特幣嗎？

來源：MITTechnologyReview

編譯：頭等倉

加密貨幣對能源的渴求是出了名的，尤其是基于工作量證明的區塊鏈。問題是，比特幣的價格難以覆蓋能耗成本，使挖礦集中在某些國家和地區，這將導致監管更容易介入比特幣區塊鏈。

所以一些研究人員說，加密貨幣的“出路”在于一種更節能的計算方式。是這樣嗎？

光子芯片是一個被收錄于arXiv的新興技術。麻省理工學院今年曾報道這種新穎的“光子”芯片，該芯片使用光代替電，并且在此過程中消耗的功率相對較小。在處理大規模神經網絡時，該芯片的效率比當今的經典計算機高出數百萬倍。

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2017年底比特幣泡沫破裂時，這種加密貨幣的價格在短短幾天內從1.7萬美元跌至不到7000美元。鋪天蓋地的新聞稱，加密貨幣繁榮突然結束。

但隨著比特幣價值的下跌，奇怪的事情發生了。比特幣挖礦速度急劇上升。原因何在？盡管比特幣的價值下降了，但它的挖礦仍然非常有利可圖。換句話說，挖礦的成本——硬件價格加上運行它的能源價格——仍然低于它所生產的加密貨幣的價值。

Scorefam完成2500萬美元融資，GEM Digital Limited投資:7月15日消息，區塊鏈體育游戲平臺 Scorefam 宣布完成 2500 萬美元融資，巴哈馬 GEM Digital Limited 投資。得益于這筆最新融資，Scorefam 將推出更多創新功能并招募人才，通過體育游戲推動加密貨幣普及采用，吸引更多體育愛好者進入加密貨幣和區塊鏈游戲世界。此外，該公司還將發行 NFT，以及探索構建 NFT 市場和其他一些獨立子項目。[2022/7/15 2:14:11]

挖礦的繁榮持續了將近一年。然后在2018年11月，比特幣的價值再次大幅下跌，從大約6500美元跌至不足3500美元。

這破壞了許多礦工的工作。頃刻間，比特幣不再有足夠的價值來支付挖礦成本，許多礦場被迫關閉。在加密貨幣的歷史上，這是挖礦算力首次大幅下降，從60EH/s的哈希率降至35EH/s。

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Morpheus Labs為企業提供端到端的區塊鏈-平臺-服務（BPaaS）解決方案，用于創新和創造價值。

庫幣數字貨幣交易所，為來自207個國家的600萬用戶提供幣幣、法幣、杠桿、合約、礦池、借貸等一站式服務。[2021/2/19 17:30:42]

當然，影響是顯著的。在此之前，挖礦節點分布在世界各個角落，使得單個國家或地區無法對比特幣區塊鏈施加不當影響。現在，只有在能源足夠便宜、能夠盈利的地方——主要是在中國西部——挖礦才有可能。而中國正在加強對加密貨幣的審查，關閉交易所，禁止各種活動。

唯鏈與皇家墨爾本理工學院達成合作 加入RMIT區塊鏈創新中心:VeChain（唯鏈）基金會宣布加入RMIT區塊鏈創新中心。該項目由皇家墨爾本理工學院（RMIT）創建，是來自知名實體的跨學科研究團隊的一部分。該團隊試圖提供加密貨幣和區塊鏈技術、業務戰略、法規、治理、、社會和醫療保健等領域的深入理解。在此過程中，RMIT區塊鏈創新中心將通過識別必須克服的挑戰來推動這一新的資產類別的采用。該中心將創建一個框架，以加快落實區塊鏈治理共識。（Crypto News Flash）[2020/12/19 15:47:06]

這就對比特幣的生存構成了威脅。從那時起，加密貨幣專家一直在努力尋求解決方案。

根本問題在于比特幣的挖礦——碰撞哈希產生的計算成本是昂貴的，這在區塊鏈設計之初就定下了，以確保鏈上安全。但挖礦計算是能源密集型的，隨著越來越多人加入挖礦，能量消耗隨之大幅增加。

聲音 | Primitive Ventures創始合伙人：習主席的區塊鏈指導意見為數字人民幣鋪平了道路:Primitive Ventures創始合伙人萬卉（Dovey Wan）剛剛發推文稱，仔細閱讀習主席對區塊鏈(而非比特幣)的指導意見的詳細報告，很容易發現，這為實現兩點目標鋪平了道路：1. 數字人民幣，2. 社會和金融監管機構之間的“數據連接“。我有非常復雜的感覺。[2019/10/26]

據估計，比特幣挖礦目前每年消耗超過75太瓦時，超過奧地利本國的全部電力消耗。這是不可持續的。比特幣挖礦若要存續下去，迫切需要一種新的挖礦方式。

非營利組織PoWx的MichaelDubrovsky、紐約哥倫比亞大學的MarshallBall，以及法國ParisSaclay大學的BogdanPenkovsk，共同提出了一種“保護”比特幣的新方法，該方法在計算上昂貴，但能源效率更高。他們說，至關重要的是，它也與當前的加密系統兼容，因此在將來的比特幣迭代中應該也能兼容。

與使用傳統計算機去碰撞哈希不同的是，他們提出使用光學計算機。他們認為，光學計算機顯著減少了對能源的依賴，從而將從根本上解決比特幣挖礦的能源瓶頸。他們是對的嗎？

比特幣區塊鏈是一個去中心化的賬本，記錄了所有與這種貨幣相關的交易。這確保了沒有單獨的實體控制貨幣。關鍵是，賬本必須是安全的，這樣每個人都可以信任它的內容。這種安全性是通過定期加密分類賬來實現的，這樣就不能更改分類賬的內容。

但是，加密過程必須具有特殊的屬性。賬本的加密過程必須很復雜，但一旦加密，又必須易于檢查。事實證明，有一組被稱為單項陷門函數的數學對象恰好具有這個屬性。事實上，它們已經被廣泛用于加密從個人信息到信用卡交易的所有事情。

小科普：單向陷門函數包含兩個明顯特征：一是單向性，二是存在陷門。所謂單向性，也稱不可逆性，即對于一個函數y=f(x)，若已知x要計算出y很容易，但是已知y要計算出x=f^(-1)(y)則很困難。單向函數的命名就是源于其只有一個方向能夠計算。所謂陷門，也被稱為后門。對于單向函數，若存在一個z使得知道z則可以很容易地計算出x=f^(-1)(y)，而不知道z則無法計算出x=f^(-1)(y)，則稱函數y=f(x)為單向陷門函數，而z稱為陷門。

這種形式的加密在計算上是昂貴的——它需要運行成本高昂的計算力強大的計算機。因此，比特幣還有一個成功的關鍵特征。任何執行加密過程的人都會得到新的比特幣作為獎勵。

這就是為什么該過程稱為“挖礦”的原因。隨著比特幣價值的增加，挖礦的受歡迎程度也增加了。但計算是高能耗的。因此，礦工們一直在尋找各種降低成本的方法：一種發展是引入了專用集成電路-ASIC芯片-專門針對比特幣挖礦的目的進行了優化。另一個是尋找廉價的能源。

上文Dubrovksy和他的同事提到的光學計算某種程度上將打破僵局。該靈感來自于近年來光子芯片的飛速發展，這些光子芯片的計算效率遠高于硅芯片。他們表示：

“這項技術承諾，與電子處理器相比，能提供2-3個數量級的能源效率優化。”

為此，

該團隊提出了一種改進的加密協議，稱為HeavyHash

，該協議針對光子芯片進行了優化。這意味著只有采用光子處理器進行數字運算才能獲得最佳結果，從而挖礦過程變成了“光學工作量證明”。

這種“光學工作量證明”鼓勵采用光子芯片，大大減少比特幣原本的能耗成本。研究人員說：

“光學工作量證明的實施將有助于加快節能型光子協處理器的開發。”

當能源成本不再是主要考慮因素時，硬件成本將主導計算。這將確保礦工可以在全球各地而不是僅在能源便宜的地區盈利。

至少，理論上可行。問題在于光子芯片的功率效率尚未明確。例如，光開關通過改變折射率來工作，目前這是通過小型加熱器來完成的。硅光子電路的變化也很小，必須用微型加熱器進行補償。

但這些加熱器以難以預料的方式大大增加了芯片的功率預算。實際上，Dubrovksy和他的同事們并沒有明確測算出隨著比特幣規模的增長可能實現的節能效果，所以目前還很難評估他們所說的“光學工作量證明”的效力。

研究人員也沒有顯示出“光學工作量證明”將如何解決與電力成本區域差異相關的問題。將來，所有礦工的硬件成本將與現在相同。因此，從長遠來看，最大化利潤的最佳方法仍然是尋找廉價的能源。

這與比特幣當前面臨的問題沒有什么不同。這就是為什么我們很難不得出這樣的結論：這種形式的節能計算只是推遲了不可避免的結果。

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