能源區塊鏈系統(能源區塊鏈研究 比特幣及其能耗問題(上))

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比特幣及其能耗問題（上）

哈希率定義

哈希率是計算機能夠完成一個數學程序的速度，譬如接收任何一組信息，并將其轉換成字母和一定長度的數字的速度就稱為哈希率，也可稱為算力。在比特幣“挖礦”中，對于數學難題的求解需要找到相應的數學解，而對于任意一個給定范圍內的 Hash 值，其求解只能通過自動生成的隨機數，因此一個挖礦機每秒能做多少次求解過程就是算力的代表，其單位為 Hash/s。

介紹

比特幣有很多亟待討論的能耗問題，本篇文章不僅就此問題展開探討，也會對一些有價值的事情給予肯定。

對于比特幣的評價主要有兩個不同的陣營。反對者認為比特幣就算只消耗一千瓦時的電量也是在浪費能源，而支持者則會想盡辦法證明比特幣的任何能耗都是合理的，為了維護比特幣的網絡安全有必要消耗大量能源，并且所用能源都是清潔能源。

但值得注意的是，目前為止沒有人曾計算建立一個安全的比特幣網絡至少需要耗費多少能源。空談無用，實干興邦。

現狀（2021年3月）

人們常說比特幣網絡的安全性是所有加密貨幣中最好的，而其安全性則歸功于比特幣挖礦所需的巨大挖礦能力（哈希率），以及無法輕易破解的結構。

比特幣網絡的安全性和取決于礦工能夠獲得多少利潤即哈希率的高低。

礦工盈利與否由很多因素決定：

1.比特幣的價格。比特幣匯率越高，礦工獲取的利潤就越多。

2.總哈希率，它的意思是瓜分蛋糕的礦工總數。

3.單位時間內可以挖到的比特幣數量。此數值目前為每十分鐘6.25個。

4.設備的哈希率。挖礦設備的哈希率越高，找到區塊的幾率就越大，也就能獲得更高收益。

5.礦工耗費的成本。礦工需要承擔一些成本，包括能源成本、托管成本、運營成本和貶值虧損。

6.設備的效率。采礦設備越現代化，哈希率與能源成本的比值就越高，采礦設備的收益率也就越高。

我們可以假設礦工一旦投資了采礦設備，就必須在再次更換設備之前將這些成本收回，因此第4、5、6點其實是固定數據。第3點除了每4年減半一次外，其他也都是固定的。這就意味著礦工的利潤高度依賴于比特幣價格和總哈希率。

我們可以看到價格和哈希率之間的聯系：如果比特幣價格上漲，哈希率就會增加，因為更多的礦工看到了挖掘比特幣能夠帶來利潤。如果價格下降，總哈希率就會減少，因為礦工不會虧本挖礦。在每一價格水平上，哈希率（礦工數量）和價格都能形成一個穩定點，但礦機設備在不斷進步，新的礦工會因此獲取更多利潤，所以這個穩定點也會不斷變化。

另外，在不斷發展的市場中，哈希率的變動總是會滯后于價格，畢竟購買和安裝采礦設備需要時間，但關閉采礦設備可以迅速完成。所以我們看到，比特幣價格下降（猛跌）也會直接導致哈希率下降，但價格上升會引起總哈希率緩慢上升。

圖一（藍線表示價格，紅線表示哈希率）可放大查看

如圖一所示，在2017年12月比特幣迎來價格峰值之后，越來越多的礦工開始挖礦。作為最大供應商之一的Bitmain公司無法應對激增的訂單，使得正常的交付時間延長至6—8個月，這也是哈希率在十個月之后才達到頂峰的原因。比特幣的價格已經在下跌之路上走得很遠了，2018年12月匯率從8000美元跌至4000美元，直接影響到哈希率。從2019年4月—5月，價格又出現了一條上升線，稍后又出現了一條哈希率的上升線。在2019年7月，比特幣價格再次到達頂點，而哈希率在九月底才升至頂點。

2019年11月后，比特幣價格穩定，但直至2020年10月，哈希率都在持續增長，這是由于市場上的采礦設備效率不斷提高造成的（下面將會介紹）。2020年10月后，可見比特幣價格飛升，而哈希率僅低速增長，也是由于采礦市場滯后的原因（如2017年12月）。

未完待續……

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