譯者注：作者Tim swanson通過估算得出，當前比特幣網絡的耗電量可能與奧地利整個國家相當，而比特幣現金（BCH）網絡所耗電量介於摩爾多瓦和柬埔寨之間，以太坊網絡所耗電量介於瓜地馬拉和愛沙尼亞之間，萊特幣網絡所耗電量介於摩爾多瓦和柬埔寨之間，門羅幣網絡所耗電量介於海地和塞舌爾之間。在作者看來，工作量證明（POW）幣種所創造的價值，無法匹配它們消耗的資源，因此它們是一個個環境黑洞。
我最近在Twitter上創建了一個帖子，主題是關於比特幣區塊鏈網絡究竟消耗了多少電能。
這篇文章的第一部分，對該帖子稍加了一些修改。
本文的第二部分，則探討了關於比特幣現金（BCH）、以太坊（ETH）、萊特幣（LTC）以及門羅幣（XMR）網絡的耗電情況。
背景
在原來的帖子當中，我解釋了為什麼POW無法兼顧安全與能源消耗。
你不能同時說：（1）比特幣（按哈希量來衡量）是“最為安全的公鏈”，（2）礦工們並不消耗大量的能量來實現這一目標。
PoW最大化的根本問題在於，它希望有一個免費的能量午餐。
所有工作量證明機制的區塊鏈，都依賴於資源消耗，以此保護其網絡免受惡意攻擊者的攻擊。因此，資源密集度較低的網絡，自動成為了安全性較低的網絡。關於這個話題，我幾年之前就有過。
第1部分：比特幣
最近有人讓我解釋比特幣電力消耗背後的數學原理，下面是使用公知數字的簡單模型：
- 當前比特幣網絡的算力大約為 50 exahashes/s 。
- 市場上最常見的挖礦硬件仍然是S9螞蟻礦機，其算力平均值為13 terahashes/s 。
換算一下，今天比特幣全網的算力大約為50,000,000 terahashes/s , 也就是相當於3,846,000臺S9螞蟻礦機的算力……是的，超過300萬臺S9礦機。
雖然市場上還有其他的硬件，其中包括一些最新的、更節能的礦機產品，但使用 S9來估算依舊是一個很好的方法。
市場上，絕大多數的機器都是7＊24小時工作的，計算能量消耗的數學公式如下：
- 在實踐過程當中，一臺S9的功率約為1500瓦。
- 所以每天每臺機器的耗電量為 1,500 x 24 = 36kWh 。
在一個月內，一臺S9將消耗掉1,080千瓦時的電量。
因此，如果你乘以3846000臺機器，你就會發現，比特幣網絡所耗電量相當於一個國家的用電量。
- 當前，比特幣網絡一天所耗電量為：1億3840萬千瓦時。
- 如果不考慮增長，一年的耗電量為：505億千瓦時。
為了更好的對比，每年約505億千瓦時的用電量，使得比特幣網絡的耗電程度排在了阿爾及利亞以及希臘這兩個國家之間，位列全球第47位。
但是，這個估算可能只是很保守的結果，因為它並沒有把礦場冷卻系統所耗電力計算在內，此外，一些相對陳舊的ASIC礦機設備，它們的耗電量要大於S9 。
那又怎麼樣呢？
普華永道的一位研究人員最近分析認為，比特幣網絡的用電量高於奧地利的水平，目前奧地利位列全球用電量第39位。同樣地，普林斯頓大學的一位計算機科學教授估計，比特幣挖礦所耗電力幾乎佔到了世界能源消耗的1%。
或者換個角度來看：比特幣網絡所耗電量和發達國家奧地利相當，而後者每年的經濟活動會產生4,150億美元。
根據Chainalysis最近的分析，六月份，比特幣網絡大約只處理了價值7000美元的實際支付交易。並且每次交易的成本（50美元），高於2017年11月之前的任何一個時間點。
你不必成為一名嬉皮樹的擁抱者（我就不是），我們可以很清楚地看到，工作量證明區塊鏈（例如比特幣及其衍生物）目前消耗的資源，其價值要比它們創造出來的價值要更多。然而，這些消耗還僅僅是電力成本。
實際的耗費資源，還不包括數百萬ASIC礦機（每12個月）淘汰成為電子垃圾所帶來的浪費，此外還有勞動力成本、建築租金或運輸費用等。
圖一 ：除了電子廢物之外，很多礦場最終會堆滿廢棄的紙板箱和聚苯乙烯泡沫塑料。（來源）
第二部分：比特幣現金（BCH）
比特幣的用電測算模型幾乎可以完全應用到比特幣現金（BCH）的身上。這是為什麼呢？因為它們都是使用了相同的SHA256工作量證明算法，因此，同樣的礦機設備，也可以參與到比特幣現金（BCH）的挖礦活動當中。
那麼，比特幣現金網絡的用電量是怎樣的呢？
過去一個月當中，比特幣現金網絡的算力大約在4 - 4.5 exahashes/s 。那麼我們就取中間值4.25 exahashes 。
注：比特幣現金網絡的算力比比特幣網絡少了一個數量級，所以你已經猜到了它的用電量。但無論如何，我們還是動手運算一下。
一臺S9礦機算力約為 13 TH/s，BCH網絡4.25 EH/s 算力換算一下等於425萬 TH/s 。
也就是說，比特幣現金網絡的算力大約是327,000 臺S9礦機所提供的。
同樣的，這些機器也是7*24小時工作，每臺機器每天大約消耗36千瓦時的電量。
每個月，一臺S9的用電量為1080千瓦時。
- 327,000臺S9的用電量為；每天1177萬千瓦時。
- 每年的數據則是43億千瓦時。
為了更好的對比，比特幣現金網絡的用電量相當於哪個國家呢？
大約排在了摩爾多瓦和柬埔寨之間，位列124位。
那摩爾多瓦和柬埔寨的電力消耗，會產生多少經濟活動呢？根據多個數據來源，柬埔寨的年GDP為220億美元，而摩爾多瓦的年GDP為80億美元。
相比之下，根據Chainalysis的數據，今年五月份，比特幣現金網絡（BCH）處理的商業支付僅僅為370萬美元，低於三月份1050萬美元的高點。
此外，比特幣現金網絡的能量消耗可能也是個低估值，原因同上面類似。
這表明，儘管人們對比特幣和比特幣現金等密碼貨幣產生了興趣，但除了囤積、投機以及非法的暗網市場之外，市場幾乎沒有真正的商業活動。在實際情況當中，囤積和失去私鑰是無法區分的，因此也可以被移除。
加密貨幣真的會像倡導者所聲稱的那樣，被主流人群所接受嗎？
圖二：(比特幣挖礦設備廢棄電源，來源)
第三部分：以太坊
那以太坊網絡的表現呢？
過去一個月，以太坊網絡的算力值一直徘徊在300 TH/s附近。
在撰寫本文時，以太坊網絡的主要算力，仍然來自於大型GPU礦場。當然也可能存在擁有製造人才及資金的小型團隊在私下使用ASIC設備，但至少今年夏天，面向消費者的以太坊ASIC硬件設備並沒有出現。
根據估算，以太坊網絡算力是由1000萬張顯卡在提供運算，而用ASIC取代，可能需要超過一年的時間... 假設價格穩定的情況（然而當起市場幣價波動是很大的，任何東西都不穩定）。
為了便於說明，如果整個網絡的設備都切換到最高效的Innosilicon A10（下個月推出），會發生什麼呢？
Innosilicon的頂級設備，其目前的算力為485 MH/s，功耗為850 瓦。
那以太坊網絡消耗的電力會是怎樣的呢？
當前，以太坊網絡的算力是300 TH/s ，大約為300,000,000 MH/s 。
快速運算一下，就相當於618,557 臺 A10 設備。
同樣，每臺機器的功耗為850 瓦。
- 那麼，一天內，一臺A10礦機的耗電量為：20.4千瓦時。
- 一個月的耗電：612千瓦時。
那麼，618557臺A10機器在一天內會消耗多少電呢？
這個耗電量大約位於阿富汗 或澳門之間。然而……
在你給出“以太坊和比特幣現金網絡耗電量幾乎相當”這個結論之前，請注意，上面的估算法是最低值，因為其使用的是最高效的挖礦設備（甚至還沒有到達消費者的手中）。
實際上，以太坊網絡的總耗能可能是以上估值的兩倍。
什麼原因呢？
這是因為，當前以太坊網絡近1000萬GPU的效率要比A10設備低得多。
例如，一臺空氣冷卻的 Vega 64設備，其算力約為41 MH/s，功耗為135 W，而它的效率就遠遠低於A10。
如果以太坊網絡算力都是由一些最高效的GPU（ Vega 64）組成，那麼耗電數字就大不相同了。
通過計算，300,000,000 MH/s除以41 MH/s，就相當於732萬Vega 顯卡設備，這更符合1000萬GPU設備的估算值。
- 一臺Vega 64設備每天消耗掉電力為3.24千瓦時；
- 那麼一個月的耗電量為77.7千瓦時；
則732萬臺等效Vega設備的耗電量為：
這就使得以太坊網絡的耗電量排到了瓜地馬拉和愛沙尼亞之間，位列全球第100位。
就經濟活動而言，瓜地馬拉的GDP約為750億美元，愛沙尼亞的GDP約為260億美元。
而以太坊網絡的經濟活動呢？
與比特幣和比特幣現金不同，以太坊的既定目標是成為一個“防審查”的世界計算機。雖然該網絡能夠傳輸資金（ETH）,但它的設計目標並不是作為電子現金支付平臺，而電子現金支付平臺，正是比特幣最初被構建的目的。
因此，儘管商家們可以且確實在接受ETH這種支付方式，但更為精確的標準衡量，是其Dapp的用戶數量。
目前市場上有幾個網站可以估計以太坊的dapp日常活動用戶：
截至目前，市場上最流行的dapp是去中心化交易所（DEX） 以及MLM資金盤遊戲，也就是說，以太坊網絡所產生的經濟活動不可能相當於瓜地馬拉或愛沙尼亞的經濟活動。
Dominic Williams給出了一些數據，談到了更多關於礦工收入的估算值以及二氧化碳產量的估算值。請參閱腳註6。 圖片
圖三：（據Malachi Salacido表示，他們現在正在建造一個10兆瓦的礦場）
第四部分：萊特幣
如果你在過去幾年裡一直有閱讀我的博客，你可能看到過我所撰寫的2013年及2014年萊特幣挖礦指南。
如果沒有的話，其實萊特幣的數學模型與比特幣及比特幣現金（BCH）非常相似。從挖礦的角度來看，萊特幣和比特幣及比特幣現金的最大區別在於，它使用了一種名為scrypt的算法，這使得萊特幣更抵抗ASIC。
然而，這種“抵抗”並沒有持續太久。
截至今天，萊特幣網絡的主要算力，來自於不同供應商所生產的幾種ASIC挖礦設備，其中最為流行的一種設備，是來自比特大陸的L3+，它基本上與L3相同，但其功耗和算力都提升了兩倍。
讓我們來簡單計算一下。
在過去的一個月裡，萊特幣網絡的算力大約為300 TH/s（3億MH/s）
根據評測，L3+礦機的功耗為800 W，其算力為500 MH/s。
那麼，萊特幣網絡的算力約為600,000 臺L3+設備所提供。
- 1臺L3+礦機，其每天所耗電力為19.2千瓦時。
- 所以60萬臺L3+每天消耗1150萬千瓦時電力。
- 每年消耗42億千瓦時電力。
這個數字，基本和比特幣現金網絡相當。
因此，萊特幣的耗電量在摩爾多瓦和柬埔寨之間，位列全球第124名左右。
同樣的，這個估算值也是很保守的，其假設網絡都是使用了最為流行的 L3+礦機，但據我們所知，目前市場上還有其他低效率的萊特幣 ASIC礦機在運行。
那萊特幣的經濟活動呢？
雖然社交媒體上有一些有聲望的萊特幣信徒，但在過去的一年當中，並沒有多少人把萊特幣用於任何商品或服務的支付。
我們可以看到，過去的18個月當中（除了去年年底的泡沫期），萊特幣網絡每天的交易量基本保持不變。在你用噴子賬戶來激怒我之前，請思考一下LitePay為何會在發佈前就崩潰，部分原因是萊特幣仍然缺乏一個強大的商業生態系統。
換言之，儘管商家支付處理器提供了一些支持，但萊特幣在當前的使用情況，可能還不及比特幣及比特幣現金網絡。
圖四：（Genesis Mining挖礦設備，以及宙斯scrypt挖礦設備 ，來源）
第五部分：門羅幣
門羅幣的計算模型與以太坊相似，因為它也是由GPU主導的。
事實上，今年早些時候，為了阻止ASIC礦機的應用，很多門羅幣開發者說服了社區，分叉了門羅幣網絡。這導致門羅幣出現了分叉，而目前門羅幣網絡的算力，基本上是由高端GPU提供的。
為了撰寫這篇文章，我們研究的是具有更高算力的分叉鏈XMR。在過去的一個月裡，XMR鏈的算力徘徊在475 MH/s 左右。
只有475 MH/s ？ 這算力聽起來是非常低的，但實際上門羅幣的電力消耗也是很大的。
例如，MoneroBenchmarks列出了數百種不同的系統配置及相應的算力值。類似地，還有其他獨立的測試系統提供關於算力的公開信息。
我們採用上面提到的 Vega 64設備，基於調整，它在門羅幣網絡的算力表現值為2000 hashes/s , 功耗大約為160 W。
簡單計算一下：
- 當前門羅幣網絡的算力為475,000,000 hashes/s ，單個Vega 64的算力為2000 hashes/s。
- 那麼整個網絡就相當於237,500臺Vega 64設備。
- 每臺Vega 64 設備的耗電量大約為每天3.84千瓦時。
- 所以237500臺Vega 64設備每天耗電912,000千瓦時。
- 一年的耗電量為：3億3200萬千瓦時
3.32億千瓦時/年的數據同樣也是一個保守估值，理由和以太坊網絡類似。
因此，門羅幣網絡的實際用電量更接近於海地 與比塞舌爾之間，甚至會更高。 注：海地經濟總量為84億美元，塞舌爾國內生產總值為15億美元。
那門羅幣的經濟活動呢？
很多門羅幣愛好者喜歡把門羅幣當作是一種隱私密碼貨幣。一些核心開發者更是公開宣稱，“門羅幣是暗網市場的最佳貨幣”，無論情況如何，與上述四種情況相比，從過去一年門羅幣平淡的交易量來看，目前它可能最不適用於商業活動。
圖五： （多倫多門羅幣礦場影像，現已被刪除）
總結
以上的五個例子，展示了工作量證明幣種的耗電量情況。此外，市場上還有數百種活躍的PoW幣種，它們所耗電量的價值，與其在支付或商業中所產出的價值不成正比。
本文沒有深入研究用於冷卻挖礦設備的額外資源（例如，空調），或者多年來為各種礦場提供的補貼。並且文章還沒有考慮到每個網絡每天用於傳播區塊的數千個驗證節點所消耗的電力。
此外，我們也沒有列入數百萬礦機設備的折舊或報廢成本，例如礦機使用的DRAM、CPU、GPU、ASIC、網絡芯片、主板等，這些半導體幾乎都成了電子廢物。對於基於ASIC的系統而言，通常唯一被重複利用的是PSU（程序存貯單元），但是這些最終也會因為持續的滿存貯使用而失效。
綜上所述，截至2018年8月下旬：
- 比特幣區塊鏈網絡所耗電量可能與奧地利相當，甚至會更高；
- 比特幣現金區塊鏈網絡所耗電量介於摩爾多瓦和柬埔寨之間，但可能會更高；
- 以太坊區塊鏈網絡所耗電量介於瓜地馬拉和愛沙尼亞之間，但可能會更高；
- 萊特幣區塊鏈網絡所耗電量介於摩爾多瓦和柬埔寨之間，但可能會更高；
- 門羅幣的其中一條分叉鏈網絡所耗電量介於海地和塞舌爾之間，但可能會更高；
總而言之，這五個網絡所耗電力總和，可能相當於荷蘭的規模，特別是考慮到ASIC礦機的報廢情況以及其他成本，這一數字可能會更高。
而荷蘭，是世界上第十八大經濟體，年產8250億美元。
我知道很多密碼貨幣愛好者會說，這不是一個公平的對比。
自18世紀以來的發展及工業化歷史，就是一個關於人類如何提高單位能源的生產率和效率的故事。
而工作量證明（POW）幣種，目前它們正在做著相反的事情。隨著幣價的上漲，這會激勵礦工使用更多的資源，而不是更少的資源，POW不會提高生產力（例如，用相同水平的投入，創造出更多的產出）。這就是
紅皇后效應（指世界上的優秀人才為了勝出，無不拚命地在充實自我，大家的水準越來越高，但是不管有多拚命，相對位置似乎變動不大。）多年來，工作量證明（POW）的倡導者以及宣傳組織（例如 Coin Center）一直宣稱：網絡能源消耗將會下降，或者會被可再生能源所取代。
但這絕不可能通過設計來實現：隨著PoW幣種的價值增長，礦商將投入更多的資金來贏取這些Token。這就是當前所發生的，這就是為什麼隨著時間的推移，每個POW幣種的總電力消耗會增加，而不是在減少。而作為一種副作用，密碼貨幣礦業公司們正在進行著IPO活動。
記者們，如果你們打算寫關於這個話題的未來故事，那麼就用最常見的挖礦硬件來查看和分析它。這些數字是公開的，不容易被駁回。同樣值得關注的是魁北克、普拉茨堡、華盛頓州、中國以及其他地方的挖礦限制及禁令。
有些人可能會反駁說：當前傳統金融業存在著巨大的浪費，消除這些低效，需要經歷幾十年的考驗。然而，在這篇文章中，並沒有大型銀行在建設幾十個數據中心，並用一次性使用的ASIC礦機來填充它們，這些ASIC礦機負責連續地生成隨機數，正如工作量證明幣種所做的事。這將被正確地標記為浪費。
事實上，根據美聯儲提供的數據：
總的來說，美國PC系統每天處理大約6億筆交易，價值超過12.6萬億美元。
儘管美國金融體系整體效率低下（不公平）。但總體服務提供商每天的交易量仍然比目前所有主要的PoW幣種，多處理三個數量級以上的交易，而這僅僅是一個國家。
當然，反對者也會提出類似閃電網絡這樣的東西，然而，在撰寫本文時，閃電網絡除了一些行業網站上噴塗的虛擬塗鴉之外，它並沒有實現任何可測量的牽引力。
交易量不足與交易成本過高的差距會縮小嗎？這一切歸功於用途嗎？目前，世界正在集體補貼幾十個由投機驅動的小經濟體，這些經濟體的總用電量與第18大實體經濟相當，但幾乎不生產任何有形的價值作為交換。
如果所有的挖礦設備，奇蹟般地轉移到可再生能源呢？
Izabella Kaminska簡潔地描述說，這還無法解決環境影響問題：
“可再生是置換的。比特幣網絡所使用的可再生能源，仍然是不可再生的，它不被更多必要的日常基礎設施所使用。由於傳統的全球能源消費仍在上升，這就確保了對陳舊系統的需求持續增加。”
Kaminska談到，今年四月份，澳大利亞一座曾關閉的煤電廠宣佈，其為一家密碼貨幣礦業公司而重新開放。就在今天，來自蒙大拿州的一位參議員警告說，關閉一家煤電廠，可能會危害到蓬勃發展的比特幣挖礦行業。
人們仍然可能對密碼貨幣感興趣，同時他們也應該認識到，工作量證明幣種，是一個個環境黑洞。
如果你有興趣更多地討論這個話題，請自由地接觸。如果你想閱讀一些關於這個話題的簡明論文，也強烈推薦下面列出的第一篇論文。
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