以太坊计划将能源消耗减少 99%

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比特币承担了加密货币的大部分炒作和指责，而其弟弟以太坊则处于阴影之中。 但以太坊绝不小，截至发稿时市值接近 100 亿美元，能源足迹同样惊人。

以太坊挖矿消耗的能源大约是比特币的 1/4 到 1/2，但在 2018 年的大部分时间里，它消耗的电力大约相当于冰岛这个国家的用电量。 事实上，一笔典型的以太坊交易一天消耗的电量比一个普通美国家庭平均每天的用电量还多。

Vitalik Buterin 说，“即使你不认为污染和二氧化碳是个问题，但确实存在巨大的能源浪费。真正的消费者——也就是我们每个人——正在被比特币取代。” Vitalik Buterin 是一位 24 岁的俄裔加拿大计算机科学家，他在 18 岁时发明了以太坊。

维塔利克布特林

Buterin 计划在 2019 年开始减少以太坊的能源浪费。今年，以太坊基金会以及各种推广加密货币的开源运动计划实地测试人们期待已久的以太坊代码“大修”。 如果开发人员是正确的，到 2019 年底，以太坊的新代码可以使用其当前消耗的 1% 的能源完成交易。

加密货币新贵 Cosmos 的顾问 Zaki Manian 表示，以太坊的重生尝试将成为今年“值得关注的技术之一”。 Manian 说，以太坊的开发过程意味着多个开发人员和组织必须公开协作，汇集规范，创造使区块链真正成为可能的技术，并使其无缝协作。 “这是有史以来技术上最雄心勃勃的开源社区项目，”Manian 说。

扎基曼年

与比特币一样，以太坊也依赖于区块链技术。 区块链是由用户社区维护的交易数字分类帐。 （之所以称为区块链，是因为新交易被绑定到数据“块”中，并写入记录所有交易的现有区块——“链”的末端。）然而，Buterin 设计以太坊不仅仅是为了在没有中央。 他的愿景是让以太坊成为一个去中心化的、对所有人开放的、基本上不受停机、审查和欺诈影响的全球计算机。

以太坊区块链具有这种潜力，因为它能够自动存储数据、支持决策制定和分配价值。 它通过用户和开发人员使用以太坊自定义编程语言编写的智能合约和程序来管理任务。 智能合约具有明显的商业应用价值，但从长远来看，基于智能合约构建的应用最终将使以太坊成为终极的云计算平台。

这种崇高的愿景与以太坊当前的现实相冲突。 尽管一些价值数百万美元的应用程序在以太坊上运行，但即使是 Buterin 也表示他怀疑以太坊消耗的资源超过它为社会带来的资源。

问题是挖矿。 与大多数加密货币一样，以太坊依靠一种称为“工作量证明（PoW）”的规则进行算力竞争。在PoW规则下，所有参与者通过竞争来确保交易安全，交易数据被添加到区块链的全球分布式账本中。它是一种赢家通吃，他们获得新挖出的加密货币作为奖励，所以计算机越强大，赢得奖励的机会就越大。

设计 PoW 的初衷是增加挖矿难度。 它的设计理念是防止任何一个实体控制区块链。 例如，如果比特币矿工的计算机系统拥有网络一半以上的计算能力，矿工可能会进行欺诈行为，例如篡改已经完成的交易。 比特币用户几乎没有追索权，因为矿工是匿名的。

理论上，PoW 可以让挖矿保持其分布式特性。 然而，实际上，中国几家芯片厂生产的专用集成电路 (ASIC) 的出现可以加快挖矿速度，将计算能力集中在这些矿机上，而不是各种加密货币上。

以太坊选择了内存密集型 PoW 算法来挖掘以太币，进一步对抗能源的中心化。 这种以太坊挖矿算法对 ASIC 不利。

然而，以太坊的 PoW 算法并没有阻止用于挖掘 Ether 的计算资源的爆炸式增长。 2017 年，由于以太坊价值从 8 美元飙升至 862 美元，挖以太坊的算力增长了 25 倍以上。 矿业公司建立了专用的数据中心，拥有丰富的通用图形处理单元，非常适合挖以太坊。

由此产生的能源需求引起了环保主义者的强烈反对。 与此同时，公用事业和社区认为，如果他们迎合加密货币矿工，他们将面临财务风险和机会成本。 这些矿工在创造少量就业机会的同时吞噬廉价电力。 为矿工提供服务可能需要公用事业公司升级他们的设备，但如果加密货币价格暴跌并且挖矿业务关闭，这可能是徒劳的。

最近的市场动态证实了公用事业公司的担忧。 以太币价格在去年 1 月达到 1,358 美元的峰值，随后下跌。 11 月，价格跌破 120 美元，足以抹去矿工的边际利润，并导致一些公司放缓甚至关闭挖矿设备。 根据 Digiconomist 网站（由 PwC 高级助理和区块链专家 Alex de Vries 创立），以太坊矿工可以在不到 20 天内将其总能源消耗减半。

难怪一些公用事业公司（例如总部位于蒙特利尔的 Hydro-Québec）会提高矿工的电价。 来自公用事业及其监管机构的这种抵制可能会进一步削弱基于 PoW 的加密货币的安全性。 受限的电力供应和不断上涨的能源成本将阻碍新矿工的加入并加速挖矿权力的中心化，从而增加串通和欺诈的风险。

对于 Buterin 来说，减少能源使用从一开始就是以太坊愿景的一部分。 以太坊的大多数其他支持者都同意这一点。 以太坊贡献者 Paul Hauner 表示，“在以太坊社区，人们普遍认为 PoW 使用了太多能源。对我来说，减少能源消耗是第一要务，”Paul Hauner 是澳大利亚网络安全和区块链开发公司的联合创始人西格玛总理。

保罗豪纳

以太坊的计划是用权益证明 (PoS) 取代 PoW——一种分布式共识的替代机制，该机制于 2012 年首次使用一种名为 Peercoin 的加密货币实施。 PoS 随机选择一个矿工来处理一笔交易，而不是数百万个处理器同时处理同一笔交易。

在 PoS 机制下，参与者成为验证者而不是矿工，关键是要保持验证者的诚实。 PoS 通过要求每个验证者在以太坊中抵押以太币作为抵押来实现这一关键要求。 抵押的以太币越多，验证者获得的机会就越大。 但这也意味着，如果被发现作弊，验证者将蒙受很大损失。

根据 Buterin 的说法，转向 PoS 将使以太坊交易消耗的能源减少一百倍以上。 他说：“PoW是耗电量巨大的部分，区块链交易本身需要的算力不是超密集的，主要是验证数字签名，不像是某种笨重的3D矩阵图或者机器学习。字节的数据。”

削减计算能力和能源使用不仅是一种生态行为，它还具有经济效益。 因为这会减慢发行新以太币以鼓励验证者的速度——稀释加密货币中的额外资金。 澳大利亚布里斯班 Rocket Pool 的高级区块链开发人员 Darren Langley 说：“因为 PoS 验证者没有消耗掉他们所有的能量，我们不必像过去那样奖励他们。”权益池为加入权益池的验证者支付利息。

转向 PoS 也提高了安全性。 在 PoS 下，每个验证者帐户的位置都是已知的，如果验证者违反规则，则该位置将被销毁。 以太坊基金会的首席 PoS 开发人员 Vlad Zamfir 将此比作：比特币社区获得了摧毁滥用矿工数据中心的能力。

弗拉德赞菲尔

到 2015 年，PoS 的好处已经说服以太坊社区做出转变，像 Buterin 这样的领导者预计将在一两年内实现这一转变。 为了阐明他们的意图，以太坊的核心开发人员重写了他们的 PoW 代码以增加挖矿难度。 它被称为“硬炸弹”，从 2016 年底开始减缓新交易区块的创建，预计此后几年将停止以太坊挖矿。

然而，这个“硬炸弹”的功能更像是一个带有贪睡按钮的闹钟。 2017 年 10 月，当挖矿时间翻倍至 30 秒时，以太坊团队重置了时钟，将 PoW 世界的终结时间推迟了约 12 个月。 他们很快就会再次按下贪睡按钮。

并不是说以太坊团队在睡觉。 Buterin 说，事实上，以太坊开发人员已经消灭了大部分与 PoS 相关的理论怪物。 但将这些理论解决方案转化为高效软件的过程比预期的要慢。

给 2019 年带来希望是以太坊领导人在 2018 年 6 月通过的一项激进的新计划。在此之前，他们曾期望将 PoS 纳入现有的以太坊区块链。 6 月，他们决定与 PoW 彻底决裂，建立一个完全通过 PoS 运作的新区块链。

这种被称为以太坊 2.0 的双链解决方案给以太坊程序员带来了截然不同的体验，因为继续使用原始链将意味着将 PoS 机制写入一组复杂的智能合约。 Hauner 正在领导一项名为 Lighthouse 的工作，以构建以太坊 2.0 软件客户端，他说：“以太坊的智能合约语言是编写复杂代码的困难媒介。编写智能合约是在受限的计算环境中。” 你不能在上面做复杂的事情。”

在决定迁移到以太坊 2.0 几个月后，起草了 PoS 规范，超过六个团队已经在开发各种编程语言的软件实现。 Sigma Prime 的 Hauner 团队正在使用 Rust 开发其以太坊 2.0 客户端。 他预计该应用程序和其他应用程序将在 2019 年初在测试网络上运行 PoS。

Buterin 表示，在 2019 年底之前，公共测试网可能会处理另一个具有多个分叉的以太坊 2.0 创新2019挖以太坊成本，以提高交易吞吐量。 但他警告说，仍有可能潜伏着“未知因素”，可能会推迟这一进程。

作为一个价值数十亿美元的网络2019挖以太坊成本，如果推出不稳定或不安全的技术，以太坊显然会损失很多。 要使用以太坊的 PoS 链，以太币持有者必须在原以太坊链上存入一份智能合约，该合约不可逆地将以太币转移到新链上。 任何失误都可能使使用以太坊智能合约的开发人员和项目面临风险。

但如果延迟太久，以太坊也会遭受巨大损失。 一系列资金充足的项目，如 cardano、Dfinity、Eosio 和 Cosmos 正在酝酿他们自己的基于 PoS 的区块链。 像以太坊一样，他们试图证明高安全性和高效率并不矛盾。

首先释放区块链应用潜力的可能是未来的计算平台。 其他区块链可能会消失。 “环境自然是非常掠夺性的，只有一个平台可以生存，”马尼安说。