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PoW是高效的，每年可以为世界节省1000亿美金！
在大多数人看来，比特币的PoW算法非常浪费资源。本篇文章，我将阐述万物皆能源的观点，例如金钱能源、能源使用的主观性，以及PoW能耗对现有治理系统的影响。本文收集了许多加密人士的意见，我将所有意见进行了整合和提炼。
功就是能源
“功”（work）即动能的概念起始于法国数学家加斯帕德-古斯塔夫·德·科里奥利（Gaspard-Gustave de Coriolis），他认为能量是“已经产生的功”。很久以前，经济领域中的工作都来自人力，由食物转化为功。
约一百万年前，人类偶然发现了火。所以我们获得的能量增加了，不仅能从食物中获得能量保暖，还能烤火取暖。能源的使用率增加了，人类的生活也得以改善。
大约几千年前，我们开始驯养动物，能源使用率进一步提高。动物代替人类劳动，同时这些动物也需要能量。需要扩充大量的食物才能满足人与家畜的能量需求，于是社会进一步繁荣。
时间拉到过去几百年前，人类创造了机器。这些机械可以从风与水这样的自然资源中开采出能源，接着开采廉价的煤矿和天然气，到现在已经是核能（通过裂变和聚变产生大量能量）。所有机器和自然生产工作都需要利用能源。人类的经济不仅仅建立在金钱之上，还建立在工作和能源之上。
我们的生活与能源价格息息相关。净水、运输、制造都需要用到能源。包括烹饪食物，存储食物的冰箱与冰柜都离不开能源。在自由市场中，任何商品消耗的能源都会反应在其价格上。自由市场由于竞争会压低商品价格，同样也会压缩商品所消耗的能量。服务所需劳动的表现形式，也可以看作是储存的能量。
2010年世界GDP与世界能源消耗的比较（来自美国农业部）
20世纪初，像亨利·福特和托马斯·爱迪生这样的行业领袖就喜欢用“能源美元”或“能源单位”（商品/能源货币）代替黄金或美元。 商品货币之所以流行起来是因为它具备健全的货币特征，比如：明确的记账单位、易于计量且难以伪造、易分割和可替换（同单位的货币之间是等价的）。然而，能源货币有致命缺陷——难以传输或储存。
“要激起一个人的欲望，只需保持稀缺性”——马克·吐温
时间快进到2008年10月31日，这天中本聪发布了比特币白皮书。最初比特币的PoW算法是为了防止垃圾邮件，后来被中本聪用作数字现金的共识算法。PoW挖矿的背后是借助专用设备（ASIC）将电能转换成比特币（区块奖励）。ASIC机器反复执行哈希运算（猜测随机数或投票），直到算出一个密码难题答案并获得比特币。算出的答案证明矿工投入了ASIC和电力能源即，消耗了一定的工作量。 比特币有一个资本性质的投票机制，“投入金钱，获得投票” ，消耗能源或购买ASIC设备算出哈希值（投票）。
当中本聪设计出PoW时，就通过能量转化，从根本上将人类共识从政治性投票变为非政治性投票（算出哈希）。PoW是一种能源消耗证明，属于虚拟世界中一种最简单且最公平的证明方法。比特币是一种超级商品，通过消耗能源开采而出。所以PoW将电能转化为数字黄金。
只有花费大量成本才能确保比特币账本的不可篡改特性。 PoW很“贵”，这是它的一个性质，而不是一个bug 。直到现代，人们还会用厚重的护城墙保护财产，而在加密货币中没有实体墙可以保护资金，无门可以访问金库。比特币的公共账本受哈希算力保护：用所有的算力筑起了一座护城墙。虽然比特币花费高昂的算力，但发起攻击也需要如此庞大的算力。
能源消耗
加密末日即将到来，比特币的PoW机制即将在2020年毁灭世界！大多数有关“末日”文章都出自亚历克斯•德•弗里斯（Alex De Vries）的分析结论，一位荷兰普华永道（PWC Netherlands）的“金融经济学家和区块链专家”，也是Digiconomist网站的签约作者。他因为错误的能耗计算而受到众多批评。弗里斯使用的KPI是一种有意误导：认为KPI是“每笔交易耗电量”，反对原因如下：
· 按照每个区块计量耗电量不当，各个区块容纳的交易量不同，一个区块容纳更多交易却没有消耗更多电力。
· 比特币的交易经济密度一直在上升（批量计算、隔离见证、闪电网络等）。随着比特币成为一个越来越大的结算网络，单位能源的经济价值都将成倍递增。
· 平均交易成本不能完整地衡量比特币PoW效率，应根据比特币经济史的安全性来定义效率。消耗能源保证比特币库存的稳定性，随着通胀率下降，库存比例也逐步下降。研究人员劳伦特（LaurentMT）根据经验发现，随着时间推移，比特币的PoW机制变得更高效：比特币系统自身增值的部分抵消了不断增加的成本。
现在了解了能耗回报率的正确KPI定义，就来看看比特币PoW的电力成本趋势。
ASIC的效率提升速度正在放缓，可以预期，随着利润率收窄，制造商之间的竞争将会加剧。
来源：https://cseweb.ucsd.edu/~mbtaylor/papers/Taylor_比特币_IEEE_Computer_2017.pdf
来源：https://research.bloomberg.com/pub/res/d3bgbon7nESTWTzC1U9PNCxDVfQ
综合挖矿成本将从ASIC硬件成本（capex）转为持续增长的运算成本（简称opex）。因为挖矿中心的地理位置不会影响比特币网络，于是矿工纷纷寻找有大量电力剩余的地方，降低挖矿边际成本。长远来看，有可能会产生高效的全球能源市场，比特币矿工从各大电力中心寻找电力差价，从而降低比特币整体挖矿的成本。这或许可以解决可再生能源的电量被浪费掉的问题，比如水能以及天然气。未来，比特币挖矿可利用可再生能源，能源供应商为矿工提供电力，将多余的电力转化为比特币。
铝是有着丰富可再生能源国家（比如冰岛）的一种流行“出口”电力方式。冶炼铝土矿（又称铝矿）需要大量的能源，而将铝土矿转化为铝是一种单向函数（就像计算哈希值一样）。近40年前（1979年），人们对铝的“不正当”能源消费也存在同样的担忧（包括中心化担忧）。所有铝制品公司不断在全球范围内寻找廉价能源和各种优惠资源。过去十年铝制造愈发成熟，铝千克/瓦时的生产效率也大大提升。
来源：https://www1.eere.energy.gov/manufacturing/resources/aluminum/pdfs/al_theoretical.pdf
“这个全球能源网将搁浅资产变为新资产。想象一幅全球3D地形图，能源热区的价格低，其他地区的电力费用高，比特币挖矿就像将一杯水倒在这副3D地形图上，水流进各个低洼角落，随之水面趋平。”
比特币的PoW矿工是剩余电力的终极买家，创造出了一个新激励层，鼓励不同新能源生产商出售剩余的能源，让多余的能源有了用武之地。
“PoW需要的能源何时停止增长？”准确说是当有足够多的能源生产商参与PoW时，PoW消耗的千瓦时=卖给电网的边际回报，也就是当PoW溢价降至为0时。我将这个平衡点称之为“中本点”。我认为达到“中本点”时，PoW会消耗世界1%~10%的能源。”
有些人悲观地认为比特币挖矿无法产生实际有意义的东西，比如寻找质数。虽然为挖矿引入一个第二层奖励是可取之策，但实际也引入了安全风险。奖励切分会造成“次要功能的回报高于主要功能。”即使次要功能不会造成不良影响（比如加热器），并非预期的100美金每哈希，而是转化为100+5美金每哈希。挖矿加热器随着硬件效率提高而增加，导致难度增加，以及能源使用增加。好在比特币不会有这个问题，它受纯PoW算法保护。
注意：比特币为社会贡献巨大（如果没有激励机制，就无人愿意挖矿），要求矿工单纯地履行利他服务是没有道理的。
相关成本
万事万物都需要能量（热力学第一定律）。认为某种能源的用途比另一种用途更有意义或更浪费，是非常主观的想法，因为各自都是从能源市场买入和使用能源。
“如果人们觉得电费花的值，那么就没有造成浪费。那些消耗电力的人也会获得比特币奖励。” ——Saifedean Ammous
在热力学中，宇宙根本上是一个封闭系统。比特币消耗的过剩电力，比现有的法币系统消耗的电力要少很多。现有的法币系统不仅消耗电力，还要涉及银行基础设施，以及军事和政治机制。利用电力来保障金融体系支柱产生的是一个“净积极”的效果。下面我将对现有的金融、军事和政治体系做一个粗略的比较
I型文明
在寻找廉价能源的过程中，我们将在现实世界中释放出更大的经济富余。比特币利用这些新的廉价能源，不仅将社会推向了卡德舍夫的I型经济，还可能进一步转化为卡德舍夫I型能源文明（我们目前的卡德舍夫指数约为0.72）。有了比特币挖矿激励，我们到达T1型能源文明社会的时间可能会从200年缩短到几十年以下。达到I型社会后，就不怎么需要限制能耗的增长率，因为能耗增加可以提高每个人的生活水平。
迫于寻找廉价能源的压力，会加快核反应堆建设。据估计，未来几十年要花费800亿美元研究费用才能解开核聚变难题。核聚变的主要燃料氘来自海洋，海底可能蕴藏着人类未来数百年的能源供应。核能有许多可再生资源优势，比如能提供长期能源供应、不释放温室气体（不会造成空气污染）。核能可以生成大量的电力和持续运输电力。另外，核能不受规模不经济的影响（注：规模不经济指生产规模扩大时，长期平均成本递增）。应用水能和风能，要选择极佳位置，而发电机必须安置次佳位置，生产成本上升。核能原料丰富（分布在海洋）、分布范围广，即使建成大量核电站，生产成本不会递增过多。
核能和其他更廉价的能源将解决人类面临的主要问题，比如淡水短缺。我们周围环抱着海水，但是从海水中除去盐分的海水淡化站，需要消耗大量的能源。目前，海水淡化的成本高于淡水、地下水、水资源回收和水资源保护。
自古以来人类探索的意愿，从高山到海底，到原子核，到时空结构：人类的成长，不会被困住能源短缺上。
金融机构每年 在交易的结算上 花费1340亿美元 ，让比特币的区块链自动结算 ，如果只用投入 45亿美元挖矿成本 ，这是不是一个明智的选择 ？我想答案是肯定的。
原文：https://medium.com/@danhedl/pow-is-efficient-aa3d442754d3
