Czy chipy fotoniczne mogą uratować Bitcoina?

zdjęcie abstrakcyjnych wiązek światła Roland Larsson / Unsplash

Kiedy bańka Bitcoin pękła pod koniec 2017 roku, wartość kryptowaluty spadła z ponad 17 000 USD do mniej niż 7 000 USD w ciągu zaledwie kilku dni. Światowe doniesienia prasowe sugerowały, że boom walutowy zakończył się nagle.

Ale gdy wartość Bitcoina spadła, stało się coś dziwnego. Tempo tworzenia lub wydobywania bitcoinów dramatycznie wzrosło. Powód? Pomimo spadku wartości wydobycie bitcoinów nadal było niezwykle opłacalne. Innymi słowy, koszt wydobycia — cena sprzętu plus energia do jego uruchomienia — wciąż był niższy niż wartość wyprodukowanych monet.

Ten górniczy boom trwał prawie rok. Następnie w listopadzie 2018 r. wartość Bitcoina ponownie spadła dramatycznie, tym razem z około 6500 USD do mniej niż 3500 USD.

To wyrwało dywan spod wielu górników. Nagle bitcoiny nie były już wystarczająco cenne, aby pokryć koszty energii i kopalnie zostały zamknięte. Po raz pierwszy w historii kryptowaluty tempo kopania spadło, spadając z 60 eksa-hashów na sekundę do zaledwie 35.

Wpływ był znaczący. Wcześniej górnictwo było zróżnicowane geograficznie, co uniemożliwiało jednemu krajowi lub regionowi wywieranie niepożądanego wpływu. Teraz wydobycie było możliwe tylko tam, gdzie energia była na tyle tania, że ​​pozwalała na zysk – głównie w zachodnich Chinach. A Chiny wzmogły kontrolę nad kryptowalutami, zamykając giełdy i zakazując różnych działań.

Stanowiło to egzystencjalne zagrożenie dla Bitcoina. Od tego czasu eksperci od kryptowalut desperacko szukają rozwiązania.

Podstawowym problemem jest to, że wydobycie bitcoinów jest kosztowne obliczeniowo. Jest to celowy zabieg mający na celu zabezpieczenie kryptowaluty. Ale obliczenia są energochłonne. Wraz ze wzrostem zainteresowania kryptowalutą rośnie ilość zużywanej przez nią energii.

Według niektórych szacunków wydobycie bitcoinów zużywa obecnie ponad 75 terawatogodzin rocznie, więcej niż całkowite zużycie energii elektrycznej w Austrii. To nie jest trwałe, szczególnie jeśli Bitcoin nadal rośnie wykładniczo, jak ma nadzieję społeczność kryptowalut. Tak więc desperacko potrzebny jest nowy sposób wydobywania waluty.

Dołącz do Michaela Dubrovsky'ego z organizacji non-profit PoWx, Marshalla Balla z Columbia University w Nowym Jorku i Bogdana Penkovsky'ego z University of Paris-Saclay we Francji. Ci faceci wymyślili nowy sposób zabezpieczenia Bitcoina, który jest kosztowny obliczeniowo, ale znacznie bardziej energooszczędny. Co najważniejsze, twierdzą, że jest on również kompatybilny z obecnymi systemami szyfrowania, a więc powinien być stosunkowo łatwy do uwzględnienia w przyszłych iteracjach Bitcoina.

Ich sekretny sos jest prosty. Zamiast polegać na konwencjonalnych komputerach do przetwarzania liczb, Dubrovksy i spółka chcą używać komputerów optycznych. Mówią, że te urządzenia zużywają znacznie mniej energii, a więc zasadniczo zmienią rachunek za wydobyciem bitcoinów. Ale czy mają rację?

Najpierw trochę tła. Bitcoin opiera się na zdecentralizowanej księdze, która rejestruje wszystkie transakcje związane z walutą. Gwarantuje to, że żadna pojedyncza jednostka nie kontroluje waluty.

Kluczową ideą jest to, że księga musi być bezpieczna, aby każdy mógł ufać jej zawartości. To bezpieczeństwo osiąga się poprzez regularne szyfrowanie księgi, aby nie można było zmienić jej zawartości.

Jednak proces szyfrowania musi mieć specjalne właściwości. Księga musi być niezwykle trudna do zaszyfrowania, ale po zaszyfrowaniu musi być łatwa do sprawdzenia.

Okazuje się, że istnieje zbiór obiektów matematycznych zwanych funkcjami pułapek, które mają dokładnie taką właściwość. Rzeczywiście, są już powszechnie używane do szyfrowania wszystkiego, od wiadomości osobistych po transakcje kartą kredytową.

Ta forma szyfrowania jest kosztowna obliczeniowo — wymaga potężnych komputerów, których uruchomienie jest kosztowne. Tak więc Bitcoin ma jeszcze jedną cechę, która była kluczem do jego sukcesu. Każdy, kto wykona proces szyfrowania — dowód pracy — jest nagradzany nowo utworzonymi bitcoinami.

Dlatego proces ten nazywa się wydobyciem. Wraz ze wzrostem wartości Bitcoina wzrosła również popularność kopania.

Ale to ma wadę. Obliczenia są energochłonne. Górnicy szukali więc różnych sposobów na obniżenie kosztów. Jednym z osiągnięć było wprowadzenie układów scalonych specyficznych dla aplikacji — chipów ASIC — które są zoptymalizowane pod kątem pojedynczego celu wydobywania bitcoinów. Innym było znalezienie tanich źródeł energii.

Dubrovksy i jego współpracownicy twierdzą, że obliczenia optyczne zmieniają ten rachunek. Inspirują ich szybki rozwój w ostatnich latach chipów fotonicznych, które mogą wykonywać obliczenia ze znacznie większą wydajnością niż krzem. Obietnicą technologii jest oferowanie o 2-3 rzędy wielkości lepszej wydajności energetycznej w porównaniu z procesorami elektronicznymi - mówi zespół.

W tym celu Dubrovksy i spółka opracowali poprawiony protokół szyfrowania, zwany HeavyHash, który jest zoptymalizowany pod kątem komputerów fotonicznych. Oznacza to, że najlepsze wyniki można osiągnąć tylko przy użyciu procesora fotonicznego do przetwarzania liczb.

Ten optyczny dowód pracy powinien zachęcić do przyjęcia chipów fotonicznych, a tym samym radykalnie zmniejszyć budżet mocy Bitcoina. Wdrożenie optycznego Proof of Work pomoże przyspieszyć rozwój energooszczędnych koprocesorów fotonicznych - twierdzą naukowcy.

Kiedy koszt energii nie jest już głównym czynnikiem, mówi Dubrovsky i współpracownicy, koszt sprzętu będzie dominował w obliczeniach. A to zagwarantuje, że górnicy będą mogli przynosić zyski w lokalizacjach na całym świecie, a nie tylko w regionach, w których energia jest tania.

Przynajmniej taka jest teoria. Problem polega na tym, że wydajność energetyczna chipów fotonicznych nie została jeszcze jasno ustalona. Na przykład przełączniki optyczne działają poprzez zmianę współczynnika załamania światła, a obecnie odbywa się to za pomocą maleńkich grzejników. Krzemowe obwody fotoniczne różnią się również w niewielkim stopniu, co należy skompensować za pomocą mikrogrzejników.

Te grzałki znacznie zwiększają budżet mocy chipów w sposób, który trudno przewidzieć. Rzeczywiście, Dubrovksy i spółka nie przewidują wyraźnie oszczędności energii, które mogą (lub nie mogą) być możliwe, gdy Bitcoin się skaluje. To utrudnia ocenę skuteczności optycznego dowodu pracy.

Naukowcy nie pokazują również, w jaki sposób optyczny dowód pracy rozwiąże problem związany z regionalnymi różnicami w kosztach energii. W przyszłości koszty sprzętu będą dla wszystkich górników podobne jak obecnie. Zatem na dłuższą metę najlepszym sposobem na maksymalizację zysków nadal będzie znajdowanie tanich źródeł energii.

Nie różni się to od problemu, z którym obecnie boryka się Bitcoin. Dlatego trudno oprzeć się wnioskowi, że ta forma energooszczędnego przetwarzania jedynie opóźnia to, co nieuniknione.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1911.05193 : Optyczny dowód pracy

ukryć