挖礦內參：關於比特幣挖礦傳統誤讀的回應

彭博專欄作家諾亞·史密斯（Noah Smith）對比特幣有過很多評論。其中有些是關於比特幣協議本身真正而堅定的想法，這在現實的主流媒體中是很罕見的。他還透露自己擁有比特幣，這對於經濟學家和該機構的成員而言是令人印象深刻的。所以總體上他還是令人尊敬的。我不希望將這篇文章用作抨擊主流媒體對比特幣立場的全面反擊。但是，諾亞（Noah）在彭博社（Bloomberg）最近的專欄文章《比特幣礦工正在走向自毀之路》中的一些說法，值得回應。

諾亞（Noah）的基本論點是，比特幣礦工正在全世界各個地方拚命地擠占電網資源，並且礦場有被完全關閉的風險。現在讓我們再深入解構一下比特幣挖礦。

媒體誤讀一：比特幣的獨特之處在於價格上漲需要更多的能源消耗

傳統媒體觀點：
由於礦工會通過挖掘區塊獎勵獲得回報，因此單價上漲意味着將更多的現實世界資源投入到礦業中。這的確是一部分事實。但是以下部分的解讀卻有失公平：但是比特幣的高價格現在可能會給加密貨幣帶來新的問題，因為與其他金融資產不同，比特幣在價格上漲時會使用更多資源。因此，比特幣的價格上漲得越多，它消耗的資源就越多。

比特幣最明顯的現實世界類似物當然是黃金。黃金具有完全相同的屬性，因此在這裡單選比特幣沒有任何意義。當黃金的單價上漲時，黃金開採量會增加（有時會有所滯后），因此其能源消耗也會增加。這通常是因為金礦山的盈利門檻不同。可以在這張圖表上清楚地看到這種現象，這要歸功於Sunshine Profits的Arkadiusz Sieron ：

隨着黃金價格的上漲，推動了產量的增長（出現了滯后）。這種現象類似於比特幣價格和全網算力（哈希率）的動態增長關係。可以在下圖查看全網算力（哈希率）與比特幣價格之間的滯后關係：

這是一個偶然的事件，所以我們不再贅述-但值得一提的是，隨着單位價格的上漲，比特幣並不是唯一具有這種額外能耗的商品。

媒體誤讀二：比特幣過分佔用地方電力資源

傳統媒體觀點：比特幣無疑會浪費本地電力資源，這使其他客戶發了瘋。比特幣礦工試圖通過利用高峰時段產生的多餘太陽能和風能，但還有多少這種多餘的能量只是散布在周圍，還有待觀察。

好吧，讓我們看看吧？最好不要讓媒體搞不清楚真相。

事實證明，全世界有大量的閑置廢棄能源。（如果你只想要數字，請跳到本節的末尾。）這包括電網由於各種原因（如生產與需求不匹配）而無法容納的併網能源，以及完全沒有機會上網的離網潛在能源。我們可以把這種能源稱為非競爭性能源 ，因為它的使用不會剝奪任何人的能源，也不會增加其成本-實際上，將剩餘能源貨幣化實際上可以降低電網成本（因為它贊助了原本無利可圖的能源基礎設施的建設）。現在，究竟今天要使用多少非競爭性能量來開採比特幣是一個有趣且具有挑戰性的問題，顯然我們還沒有答案。

大地被太陽光照射，而太陽本身就是不斷產生的閑置或未利用能量的源頭，以及從熱氣球中散發出來的風渦。但是目前形式的風能和太陽能並不特別適合比特幣挖礦，因為它們通常具有較低的容量係數。如果礦工購買大功率的ASIC礦機並將其用於風能和太陽能挖礦，只能在一天中運行大約一半的時間，因為陽光並不總是照耀着，風也並不總是吹來的。

但是，要通過比特幣挖礦賺錢，礦工只能在有限的時間內使用給定的ASIC芯片礦機，由於芯片通常會不斷推陳出新，因此礦工必須隨着時間的推移折舊ASIC礦機。芯片的價格經過較長的時間周期后通常會下降，因為它們的效率不足以跟上不斷增長的哈希率。因此，它們有一個有限的“使用生命期”，在此期間礦工要儘可能地運行它們。僅通過太陽能或風能開採比特幣將不會具有競爭力。

但是，比特幣可以做的是吸收結構性過剩的能源。我們擁有的最佳數據來自劍橋新興金融中心，該中心從比特幣礦池中提取數據以對比特幣挖礦進行地理位置定位並創建能耗指數（CBECI）。根據CBECI的數據，從19年第四季度到20年第二季度，大約71％的比特幣挖礦活動發生在中國（它們沒有提供最新數據）。在中國境內，有四個突出的省份，其中絕大多數是：新疆，四川，內蒙古和雲南。根據CBECI的數據，在上述期間，他們總共產生了全球比特幣哈希值的63％。

這些省大致可以分為兩類：富裕的煤礦（風力和太陽能等可再生能源貢獻也不小）或富裕的水電（可再生能源）。彭博社稱，新疆和內蒙古的燃煤發電量很大，但它們的風能/太陽能佔比分別為35％和30％。相比之下，根據美國能源情報署（Energy Information Administration）的數據，按發電量計算，到2020年，美國電網的可再生能源（包括水電）僅為20％。因此，如果僅在新疆和內蒙開採比特幣，那麼與在美國有趣的平均能源結構中開採相比，比特幣在來源上仍具有更高的綠色可再生性。

所有這些地區的共同點是人口密度相對較低（合起來，它們僅佔中國人口的12.7％），但它們擁有豐富的能源資源。中國的比特幣開採主要發生在這四個省，這並非巧合。他們有大量的能源過剩，而且一般無法將其有效地引導至人口中心。請看下面由彭博社提供的地圖，看看是否可以找到答案：

如果還不夠清楚，這是另一個圖表，顯示了與實際人口中心相比，中國各省的可再生能源或水力資源豐富程度。我已經在有問題的四個省上加了星標。它們離實際的大型負載電站不遠。

很明顯，比特幣礦工選擇這些地方是有理由的。新疆和內蒙古擁有大量的可用容量（包括風能和太陽能），並且電網需求很小。這張圖表非常清楚地說明了這兩個省的能源豐富程度：

四川和雲南有水利之地，距離人口中心也相距甚遠。

在雨季，根本沒有太多的水流過這些區域進入大壩，以致電網無法消耗，必須將其排出。您可以在下面的圖表中清楚地看到雲南省水利資源圖的季節性縮減。

請注意，能源過剩比率在2017年和2018年有所下降，因為隨着漲勢，雲南的比特幣挖礦活動開始增加。因此，你可以開始看到它對能源過剩的影響。

雖然很難獲得確切的數字，但可以公平地假設在這些關鍵省份中，比特幣挖礦使用的能源大部分是非競爭性的。這並不是在剝奪任何人的能量，因為電力極其豐富。而且當政府對比特幣感到厭惡時，例如內蒙古關停礦場一樣，這對比特幣網絡是一種凈收益，因為這意味着用煤炭開採的比特幣更少。就能源結構而言，內蒙比新疆略差。

但是，越來越多的人在中國以外的地區書寫有關比特幣挖礦的故事。正如bixin礦業的Mustafa Yilham在最近的播客節目中指出的那樣，最近一年的礦機買家都不是中國人。在美國，比特幣礦機市場巨大，Galaxy Digital和數字貨幣集團已經建立了大型挖礦部門，同時還有一批活躍的上市礦企，這些礦企在最近幾個月籌集了大量資金。穆斯塔法的評論值得仔細閱讀：

根據我們與不同礦業製造商的對話，過去兩個季度左右售出的礦機平均約60％在中國境外，而實際上大多數在北美。而且我認為，沒有什麼因素會影響北美將來在採礦業中變得強大。實際上，北美地區現在的價格要比中國的平均價格便宜。過去，我們曾經認為，美國的勞動力成本高，挖礦生態系統少，但我們可以清楚地感覺到，過去1-2年中，情況正在迅速發生變化。而且我認為在下一個周期中，您將看到美國和其他國家/地區對挖礦的參與度大大提高。而且我認為對於美國礦工來說，最重要的因素是他們可以獲得廉價的資本成本，這意味着，他們有能力以比中國礦工低得多的利率去其他地方借錢。

中國礦工將使用電網電源，但其他一些仍將繼續追求可再生能源戰略。未來我們將看到的許多有關使用清潔的可再生能源進行比特幣挖礦的公告例如Square推出的比特幣清潔能源投資計劃（Bitcoin Clean Energy Investment Initiative）或Aker的Seetee計劃。

“油管挖礦”的概念也越來越普遍。此過程需要使用甲烷（一種石油開採的自然副產品）對比特幣進行離網開採。根據法規框架，天然氣在鑽機位置處排放或燃燒。由於這些油井經常偏遠，離網，沒有管道基礎設施，而且二次採集的經濟性不可行（由於天然氣價格低廉），因此石油鑽機運營商經常在現場燃燒廢氣。

甲烷是一種比CO2二氧化碳（燃燒的甲烷的輸出量）更糟糕的溫室氣體，因此燃燒法是一種凈積極的方法。將這種氣體放到發電機中並用於開採比特幣時，操作員可以確保完全燃燒（消除了低效燃燒產生的排出的甲烷），並可以額外減少產生的排放。考慮到放空/燃燒的基線情況，從碳的角度看，清潔，有監督的發電機燃燒是積極的。許多公司正在利用這一機會，其中一些與公開上市的能源公司合作。不言而喻，完全離網的天然氣在家庭或商業能源消耗方面是完全無與倫比的。它永遠不會被貨幣化，捕獲，消費或交付給家庭。它的命運只是被燃燒或發泄。

天然氣能源的規模巨大。根據美國能源信息署（Energy Information Administration）的數據，2019年在美國，有5380億立方英尺的天然氣被排放和燃燒。這是2019年美國從地球抽出的天然氣總量的1.2％。據我為本文諮詢的能源分析師布蘭寧·麥克比（Brannin McBee）稱，這一數字可能被大大低估了。用McBee的話來說：

這是美國能源信息管理局（Energy Information Administration）報告的官方編號。該值是由美國各地的自我報告和州要求收集的。但是，業內眾所周知，真正的氣體排放/燃燒值要高得多。管道泄漏，初期生產寬限期，基礎設施欠佳的遺留油井都對估算值產生了影響，該估算值比向EIA報告的要高出近10倍。

因此，考慮到這些案例研究，讓我們考慮一些能源過剩數字。首先，Digiconomist認為比特幣當前的年化能耗為89 TWh /年，而Cambridge估計為138 TWh /年，所以我們假設答案介於兩者之間。差值的數字絕對是巨大的，很容易得出超過比特幣網絡消耗量的數字。這是因為世界生產的能源遠遠超過其消耗的能源，並且它有能力通過未利用的浪費資源（例如燃燒的甲烷）來生產更多的能源。

以下是一些數字，可讓您大致了解能源過剩的規模。我無法獲得有關全球能源過剩或能源資源閑置的全面數據，但以下數字應為您提供充分的保證，即比特幣可以僅使用非競爭性能源運行。

2016年，僅中國就過剩40.7 TWh的風能和11.5 TWh的太陽能。

2016年，僅雲南省就過剩31.4太瓦時的水力發電

2016年和2017年，中國的水能，太陽能和風能的平均總價值過剩100太瓦時

如果美國將558B CF燃燒式/放空天然氣（非常保守地估計），如果在7台熱效率（7m BTU / MWh）聯合循環電廠中使用，到2019年將產生76.9 TWh

而且，我們僅考慮兩種非競爭性能源：中國的清潔能源過剩和美國的排放/天然氣。全球還有許多其他的閑置的非競爭性能源來源。可以說，有足夠的非競爭性能量可以支撐比特幣運行。這只是在正確的位置部署算力（哈希率）的問題，而礦工正在積極地這樣做。

媒體誤讀三：比特幣在芯片代工廠中佔據資源，干擾了全球芯片製造業

傳統媒體觀點：
比特幣對計算機芯片的需求已經拖累了台積電和三星電子公司的生產線，導致全球芯片短缺，這使汽車製造商蒙受了數百億美元的損失，同時也威脅着只能收益行業。

實際上，這是最容易提出爭議的主張，因為它依賴的是根本沒有談論比特幣的消息來源。如果您跟蹤Noah所依賴的來源，則他鏈接了FastCompany的文章，內容如下：

最終壓倒這隻駱駝的稻草是2021年初比特幣價格的急劇上漲。這增加了對傳統上用於數字貨幣挖礦的GPU圖形處理單元的需求，這進一步加劇了半導體供應問題。

“圖形處理單元”是錯誤而危險的信號-每個人都知道，比特幣不是用GPU顯卡開採的。如果將該文章追溯到其來源，那麼你將看到SCMP文章，其中討論了GPU顯卡短缺高加密貨幣價格使情況惡化。熟識比特幣的人應該知道，自2013年以來，礦工一直無法使用GPU挖掘比特幣。比特幣挖礦依賴於使用ASIC的專用硬件。以太坊的價格上漲才是是導致GPU顯卡短缺的最主要原因。由於以太坊礦工大多使用高端NVIDIA顯卡，因此以太坊使用量的增加（以及費用和ETH價格）的增加絕對增加了對GPU的需求，並使遊戲玩家望而卻步。玩家，我想也有一些意見專欄作家，有時會因為昂貴的遊戲裝備而錯誤地嘲笑比特幣。但是以太坊應該成為他們憤怒的目標。

有趣的是，NVIDIA意識到了這個問題，並構建了一個特定用於加密挖礦的GPU，同時在其主流GPU中建立了防雷機制。通用GPU如果檢測到加密挖掘活動，將限制使用。這是一種非常聰明的方法，可以將他們的產品線劃分到不同的客戶群中，並解決了礦工向遊戲玩家和其他GPU消費者定價的問題。

我在這裡並沒有完全責怪媒體，因為是Fastcompany錯誤將GPU顯卡短缺歸因於比特幣價格上漲。

因此，讓我們解決更籠統的說法：對比特幣芯片（而非GPU）的需求正在干擾智能手機和汽車供應鏈中的關鍵點。

這種說法也很廣泛-但以一種更加有趣和揭示的方式。我個人對半導體市場了解不多，但我知道許多分析家對沖大型對沖基金的分析師。因此，我撥通了一位我是半導體專家的朋友，他同意在背景技術上與我交談。我將他稱為“ Big Al”，即他的筆名。

事實證明，像台積電這樣的芯片鑄造廠（比特大陸Bitmain所依賴的供應商）的運作方式是它們對客戶進行分層。他們不僅針對收入進行優化，而且對需求進行持續優化。他們會更好地對待第一級客戶，並為他們提供代工空間的特權分配。最大的ASIC製造商比特大陸並非一級客戶。他們必須聽話。據Big Al稱，芯片短缺的主要原因是在Covid期間對消費類電子產品和雲的需求猛增（因為每個人都束手無策）。此外，最近高通在當地停產射頻芯片的三星停電期間，三星奧斯汀工廠停工，加劇了高通的問題（主要的智能手機芯片製造商）。

它的工作方式是將可靠的第一級客戶分配給優先級，而像比特大陸Bitmain這樣更具周期性和可預測性的買家則不得不等待。在2020年第3季度和第4季度，TSMC絕對被其一級客戶（蘋果，高通，NVIDIA和Broadcom等）的訂單所困擾。由於聖誕節和農曆新年購物，手機5G的推出和推出，以及Oppo，Vivo和小米的市場份額，這是智能手機製造商的活躍時機（由於政治壓力傷害了華為）。加密礦工不會有太多分配大權。

加密礦工在2020陷入僵局后，在2021年第一季度和第二季度獲得了分配，以製造他們的新5nm芯片。鑒於比特幣ASIC不必執行智能手機所能承受的功能（ASIC更易於使用，並且預計貶值速度更快），芯片鑄造廠很樂意為礦工提供質量較低的芯片，而礦工則樂意為之付款。實際上，為了獲得鑄造廠的芯片，礦機廠商要支付一定的溢價，這具有補貼5納米級新基礎設施建設的作用。因此，在這種競爭極強的代工分配競標遊戲中，比特幣硬件製造商通常是二等公民。而且由於行業如此周期性，這種情況很可能會保持很長一段時間。代工廠可能會繼續不信任比特幣礦機硬件製造商。當2021年Q3 / 4到來之時，比特幣ASIC製造商可能會再次發現自己不走運，因為芯片代工能力極度匱乏。據Big Al稱，比特幣礦商的價格沒有任何價格可以超過一級客戶的分配價格—一級客戶絕對享有特權。

最終，比特幣礦機佔台積電收入的一小部分-根據伯恩斯坦（Bernstein）的說法，約為1％。對於芯片短缺負責的邊際二線產業的想法是虛構的。更為直接的原因是代工空間的供應缺乏彈性（由於龐大的固定成本）以及由於全球封鎖和新技術上線而對電子產品的需求激增。

媒體誤讀四：權益證明系統POS是可行的選擇

傳統媒體觀點：為了避免比特幣挖礦被禁止，控制比特幣算法的開發人員需要考慮轉向更便宜的技術。一種替代方案是權益證明系統，在該系統中，挖礦只能由已經擁有大量加密貨幣的人們完成；通過持股限制競爭，這大大減少了資源使用。

這是反對比特幣能源論點的基石：這樣的概念是，只要有權益證明，您就可以不付出任何代價而得到某些價值。沒有能源消耗，但仍然是一個有效的分散式共識。如果這種邏輯讓我想起了永動機，那是因為這正是這裡所建議的：完全免費的午餐，可以得到與比特幣完全相同的保證，而無需花費任何費用。

當然，這是做夢。POS“權益證明”只是一個奇特的意思，意思是“那些擁有最大財富的人擁有政治控制權。” 這聽起來很像我們當前的系統，比特幣是專門為解決該問題而設計的。比特幣明確拒絕中心化，並且不會根據持有的比特幣數量授予任何人任何特權。如果持有更多的比特幣給你更多的控制權，那麼通過資本運動嘗試直接收購比特幣將會成功。

此外，正如Paul Sztorc早在2015年所指出的那樣，POS權益證明通常只是工作量證明的隱蔽形式（且模糊不清）。例如，如果該協議對每個放樣節點施加了價值100美元的限額（以煽動“權力下放”），你會看到工業化放樣場出現了數以萬計的節點。這將只是一個妥協方法。

資本有成本，處於平衡狀態的PoS系統會消耗資本，就像比特幣一樣。實際上將其工具化的方式將是通過各種套利交易-借入美元以利用ETH等提供的高“利率”。分配給PoS系統的資金可以用於建造核電站，風車或太陽能發電廠。資本只是我們對能源的抽象。如果PoS系統消耗了1T的社會資本資源，那將導致大量潛在的碳封存礦場沒有被減數。

因此，如果PoS只是POW的一種妥協，它不會提供邊際收益。不僅如此，還不清楚PoS是否實際上授予PoW等效的保證。我認為，從權力下放的角度來看，情況無疑更加糟糕。資本成本是極不平等的，並且使潛在寡頭在共識中佔了上風。有問題的是，大型保管人很容易被用來控制權益證明系統。

Coin Metrics將交易所持有的ETH數量基準為1,480萬個單位；Viewbase的高度為22.8m。后一個數字價值$ 37b，相當於ETH過去12個月有效供給的29.2％。這些保管人（其中最大的一個僅持有800萬以太幣）就可能會幹擾PoS系統中的共識，如Steemit所發生的那樣。

我們看到了投票購買和卡特爾驗證者審查。而且，如果你期望權益證明代幣將真正成為主流，那麼該系統最終將使有權使用最便宜資本的實體享有特權：大型金融機構可以從中央銀行獲得有效的無限流動性。如果你認為權益證明可以增強個人能力，則可以將普通人的資本成本與Citadel等對沖基金的資本成本進行比較。

大型，無法倒閉的機構即使在交易出現問題時也能獲得良好的流動性，如2020年所發生的那樣。去年，美聯儲還購買了公司債券，從而大大增強了大公司的能力。眾所周知，你越大，越靠近中央銀行，你的資金成本就越便宜。因此，權益證明至關重要地缺乏能源成本所提供的“硬度”，並且具有不利的特徵，即以較小的公司為代價來給大型公司以權力。

與法定貨幣和信貸相反，能源在全球範圍內分佈更為廣泛，中央銀行無法憑空變出能量。到目前為止，還沒有圍繞比特幣挖礦建立的聯盟或卡特爾實際上實施了系統的審查制度。哈希率只會繼續獲得更多的分佈。預計在未來12到24個月內，美國和非中國的哈希率將大大增加，這就是所有新近開發的ASIC礦機的發展方向。中國對那些將礦工趕出內蒙古的做法極為樂觀。

媒體誤讀五：比特幣挖礦禁令對礦工，投資者和軟件開發商不利

媒體觀點：
“（禁止比特幣開採）對比特幣礦工以及加密貨幣投資者和軟件開發商都是不利的。”

是的，全球協調的禁止比特幣開採的禁令會將其強制到地下。我不希望有全球禁令。但某些管轄區已經鼓勵比特幣挖礦，因為它們可以通過貨幣化開採的消耗過剩的能源。換句話說，它們可以出口能源，就像冰島歷史上電解鋁產業一樣。世界是一個廣闊的地方，決策者對比特幣有各種各樣的反應。我們已經看到肯塔基州通過新的稅收優惠政策鼓勵比特幣挖礦。喬治亞州政府（南高加索地區的國家）補貼比特幣挖礦是一個公開的秘密。巴基斯坦開伯爾·普赫圖赫瓦省正在試行國家資助的挖礦計劃。一些司法管轄區將反對在其邊界開採比特幣。其他人會擁抱它。

但是禁令對普通礦工來說並不壞。首先，哈希率具有極強的移動性。礦工將只遷移他們的ASIC礦機，因為他們已經在四川/雲南與內蒙古/新疆之間進行了季節性的遷移。比特幣挖礦喜歡能源補貼，它會最終懲罰那些無腦補貼能源以維持政權合法性的政府（如伊朗和委內瑞拉）。

其次，由於礦工與世界各地的其他礦工一直在競爭，因此，以有競爭力的價格對特定礦工進行的壓制提高了每千瓦時的價格門檻，使挖礦更加可盈利。如果某礦工使用來自煤炭的補貼能源進行開採（使該礦工的市場價格低於2c / KWh），而當地政府對此採取了例外做法，則他們可以終止補貼或開除該礦工。這提高了全球所有其他礦商的盈利能力。

投資者和開發人員並不真正在乎比特幣的開採地，只要比特幣哈希率足夠分散並且其保證能夠成立。到目前為止，它已經是這樣的結果。重要的是繼續開發諸如Stratum v2之類的技術，並繼續以犧牲礦池為代價來增強單個礦工的能力，並增強區塊形成的真正分散性。

歸根結底，比特幣不在乎它在哪裡開採。比特幣沒有確定的哈希率閾值，在該閾值下它被認為是安全的。從歷史上看，它在許多層面上都是安全的。在我看來，它為安全付出了太多。如果某個國家對比特幣的網絡資源消耗表示不滿，則算力(哈希率)將流向其他地方。從長遠來看，我相信比特幣未來將幾乎全部用非競爭性能源進行開採。我們知道，有大量閑置的能源正等待被貨幣化開採。對於比特幣來說，這再好不過了。

原文：Noahbjectivity on Bitcoin Mining 作者：nic carter