工程6（2020）489新闻亮点加密货币会打破能源银行吗？米奇·莱斯利高级技术作家比特币只有十多年的历史，估计它已经消耗了比许多国家更多的能源[1]。比特币和类似加密货币系统的电力使用和潜在的环境影响让一些专家感到震惊，并在2019年促使中国提出禁止加密货币开采-尽管中国政府后来决定不执行[2]。然而，最近（2019年8月）在预印本服务器arXiv上发布的一篇广为人知的论文描述了一种用于保护数字交易的新算法，该算法只需要很少的能量[3，4]。这只是数百项削减加密货币电力需求的建议之一虽然其中许多可能的解决办法仍在研究之中，但有些已经在实施。例如，第二大加密货币系统以太坊（Ethereum）宣布将改用不同的程序来处理交易，这将减少99%的能源使用[5]。但专家警告说，这些替代品没有经过与比特币程序相同的严格评估 ‘‘There are many proposed protocols with a mathematicalproof of security,从2009年开始，比特币是第一个加密货币系统，并且仍然是最大的但现在有近3000种形式的数字货币正在交易[6]。在某些方面，加密货币的功能就像普通货币一样。人们可以通过为加密货币网络工作来赚取它们-下面描述的过程-或者用传统货币购买它们。 许多企业和组织现在接受加密货币作为支付手段，包括一些美国运动队和联合国机构联合国国际儿童紧急基金会（UNICEF）[7，8]。加密货币与传统货币的主要区别在于，加密货币不是由政府发行或支持的。比特币和其他加密货币平台绕过了传统的金融体系，后者依赖银行和其他机构来确认交易，而是让其网络的用户来确认交易。某些被称为矿工的用户相互竞争来处理一组交易，在每个组获得批准后，它加入了一个被称为区块链的数字分类账。为了验证一组交易，矿工必须解决加密问题，提供所谓的获胜的矿工会获得经济奖励，通常是以新铸造的加密货币的形式。比特币和大多数其他加密货币系统通过工作量证明来确保其安全性和完整性，但这一过程也导致了其相当大的功耗。将交易组（或“块”）添加到数字分类账所需的加密问题加密货币对环境的影响超出了为计算机供电所需的电量。由于钻机产生如此多的热量，它们可能需要额外的电力来冷却，并且它们还增加了电子废物的产生[13]。由于加密货币是去中心化的，计算采矿的环境影响，特别是其能源使用，已被证明是困难的。 因此，对电力使用的估计差异很大[14]。根据这项研究，比特币或低至4 TW[15]。尽管他们的结论不同，但这些研究共同证实，加密货币挖矿消耗了大量Fig. 1.处理加密货币交易块所需的加密问题是如此困难，它们必须通过反复试验来解决，通常是由被称为采矿设备的专门计算机系统来解决，这些系统可能部署在数千台机器的银行中，就像冰岛的加密货币采矿农场一样。这种计算活动的能源消耗量很大，一些研究估计相当于整个国家的能源消耗量。图片来源：Marco Krohn，维基共享资源（CC BY-SA 4.0）。https://doi.org/10.1016/j.eng.2020.03.0112095-8099/©2020 THE CONDITOR.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程杂志主页：www.elsevier.com/locate/eng490海里 Leslie /工程 6 （2020）489大量的权力。例如，在2018年，美国环境保护署（EPA）的环境工程师Max Krause和一位同事使用哈希率估计了包括比特币和以太坊在内的四个加密货币平台的价值，哈希率表明矿工的钻机正在执行的计算数量‘‘When I started running the numbers, the energy 结果表明，2017年，这四个加密货币网络使用了16.6太瓦的电力，与斯洛文尼亚或古巴的年用电量大致相同[15]。英国剑桥替代金融中心（CCAF）通过一个模型对比特币的电力使用进行了备受好评的估计，该模型包含了CCAF这意味着该网络该中心这种电力消耗对环境的影响取决于各种因素，包括电力来源。可再生能源可以减少采矿对气候的影响，对加密货币已经很重要。正如CCAF的经济学家Michel Rauchs所指出的那样，据估计，多达一半的比特币挖矿将在中国四川省的雨季进行，矿工可以利用那里的剩余水电。廉价，丰富的水电也吸引了加密货币采矿设施到美国太平洋西北部和加拿大魁北克等地区[18，19]。至少有一个地方，蒙大拿州的米苏拉县，现在要求新的运营必须有可再生能源。尽管如此，加密货币挖矿的能源有多少来自可再生能源仍然是一个有争议的话题[21]。另一种遏制加密货币网络的能源使用和商业后果的方法博诺说，我们不缺乏想法。例如，比特币和许多其他加密货币系统要求用户达成共识，以决定每笔交易的有效性，这需要高能耗的工作量证明过程。之前提到的研究去年由瑞士洛桑联邦理工学院的计算机科学家Rachid Guerraoui及其同事在arXiv上发表，建议放弃共识的要求[3，4]。相反，他们提出，一个系统可以通过与网络成员的随机样本确认交易来实现同样的安全性和节能性。但与大多数削减加密货币能源消耗的方案一样，这一提议包括Dash和Peercoin在内的几个小型加密货币系统已经使用了一种节能的替代方案，称为这些网络仍然依赖于区块链。但是，根据他们在系统中的股份（即他们持有多少加密货币）选择的一部分用户由于权益证明系统不涉及采矿，因此它们需要的电力要少得多。为了降低能耗，以太坊正在从工作量证明转换为权益证明[5]。其他加密货币系统是否会效仿还有待观察。Rauchs说，比特币和其他工作量证明网络在没有用户同意的情况下无法做出改变，而且这些网络价值数千亿美元，目前还不清楚用户是否会冒这个风险。他说：“很多理论报告都说，权益证明和工作证明一样安全。”‘‘But安全保证作为工作证明Bonneau表示，“仍然没有一种经过验证的‘‘By ‘proven’ I mean proven in the real world with stakes as highas they are for Bitcoin,” he引用[1] 巴拉纽克角比特币的能源消耗“相当于瑞士”。伦敦：BBC新闻; 2019年7月3日[引用2020年2月9日]。可从以下网址获得：https://www.bbc.com/news/technology-48853230[2] 冷S。中国香港：南华早报; 2019年11月25日[引用于2020年2月11日]。网址：https ： //www.scmp.com/economy/china-economy/article/3039254/chinas-cryptocurrency-miners-look-capitalise-policy-shift.[3] Guerraoui R ， Kuznetsov P ， Monti M ， Pavlovic M ， Seredinschi DA.Scalable Byzantine reliable broadcast. 2019. arXiv：1908.01738。[4] Choi CQ. 比 特 币 的 新 替 代 品 使 用 微 不 足 道 的 能 源 [ 互 联 网 ] 。 纽 约 ： IEEESpectrum; 2019 年 10 月 15 日 [ 引 用 于 2020 年 2 月 9 日 ] 。 可 从 以 下spectrum.ieee.org/energywise/computing/software/bitcoin-alternative获得：[5] 费尔利山口以太坊计划将其荒谬的能源消耗减少99%纽约：IEEE Spectrum;2019年1月2日[引用于2020年2月9日]。可从：https://spectrum.ieee.org/computing/networks/ethereum-plans-to-cut- 其 荒 谬的能源消耗百分之九十九。[6] 巴格肖河按市值排名前10位的加密货币[互联网]。圣克拉拉：雅虎财经; 2019年10月8 日 [引 用 2020 年 2 月 9日 ] 。 可 查 阅： https://finance.yahoo.com/news/top-10-cryptocurrencies-market-capitalisation-160046487.html。[7] 雷德D达拉斯小牛队现在接受比特币[互联网]。纽约：福布斯; 2019年8月23日[引用2020年2月17日]。可从：https：www.forbes.com/sites/doylerader/2019/08/23/the-dallas-mavericks-are-now-accepting-bitcoin获取。[8] Doshi诉联合国儿童基金会，现在通过比特币和以太币接受捐款。曼彻斯特：卫报;2019年10月9日[引用2020年2月17日]。可从：https://www.theguardian.com/global-development/2019/oct/09/unicef-now-accepting-donations-through-bitcoin-and-ether获得。[9] 李TB。想要真正了解比特币是如何运作的吗？这里Ars Technica; 2017年12月15日[引用于2020年2月9日]。可从以下网址获得：https://arstechnica.com/tech-policy/2017/12/how-bitcoin-works/[10] 加兹代茨基工作量证明和权益证明：区块链如何达成共识。纽约：福布斯; 2019年1 月 28 日 [ 引 用 2020 年 2 月 9 日 ] 。 可 从 以 下 网 址 获 得 ：https://www.forbes.com/sites/forbestechcouncil/2019/01/28/proof-of-work-and-proof-of-discussion-how-blockchain-reaches-consensus。[11] 巴伯湾比特币的气候影响是全球性的。治疗是本地的[互联网]。连线; 2019年6月12 日[引用 2020 年2月9日 ]。 网址：https ：//www. wired.com/story/bitcoins-climate-impact-global-cures-local/网站。[12] 费多里诺娃，阿特金森.俄罗斯纽约：彭博社; 2019年11月23日[引用2020年2月9日]。网址：https://www.bloomberg.com/news/features/2019-11-24/seo-inside-russia-s-largest-bitcoin-mine。[13] 佩普洛湾比特币造成了主要的电子垃圾问题[互联网]。华盛顿特区：化学工程新闻;2019年3月 14日[ 引用 2020年 2月9 日] 。可查 阅：https://cen.acs.org/environment/sustainability/Bitcoin-poses-major-electronic-waste/97/i11。[14] 科比·N比特币挖矿到底消耗了多少能源？这很复杂（互联网）。《连线》; 2017年 12 月 2 日 [ 引 用 于 2020 年 2 月 9 日 ] 。网 址 ： https ： //www.wired.co.uk/article/how-much-energy-does-bitcoin-mining-really-use。[15] 作者：T.量化挖矿加密货币的能源和碳成本Nature Sustain 2018，1（11）：711[16] 剑桥比特币用电量指数[互联网].剑桥：剑桥替代金融中心;[更新2020年2月17日;引用2020年2月17日]。可从以下网址获得：https://www.cbeci.org/[17] Muir P.对中国比特币矿工的旱季攻势[互联网]。香港：亚洲时报; 2019年12月29日[引用2020年2月9日]。网址：https：www.asiatimes.com/2019/12/article/dry-season-offensive-against-china-bitcoin-miners/。[18] Roberts P.这就是比特币矿工接管你的城镇时会发生的事情。Washington，DC ： Politico; 2018 Mar/Apr [cited 2020 Feb 9]. 可 从 以 下 网 站 获 得 ：https://www.politico.com/magazine/story/2018/03/09/bitcoin-mining-energy-prices-smalltown-feature-217230。[19] 拉斯泰洛·S魁北克省根据新规则为加密矿工提供廉价能源。纽约：彭博社; 2019年4 月 29 日 [ 引 用 于 2020 年 2 月 9 日 ] 。 可 从 以 下 网 站 获 得 ：https://www.bloomberg.com/news/articles/2019-04-29/quebec-keeps-electricity-cheap-for-crypto-miners-under-new-rules。[20] 埃里克森·D米苏拉县对加密货币采取紧急“绿色”规定;运营商抗议[互联网]。密苏拉：密苏拉; 2019年4月[2020年2月9日]。可从：https://missoulian.com/news/local/missoula-county-adopts-emergency-green-regulations-for-cryptocurrency-operators-protest/article_57dd537d-b267-5443-aa67-822358a1e666.html。[21] 伊尔凡大学比特币是一种能源。这些电是从哪里来的？[互联网]。纽约：Vox;2019 年 6 月 18 日 [ 引 用 于 2020 年 2 月 9 日 ] 。 可 从 以 下www.vox.com/2019/6/18/18642645/bitcoin-energy-price-renewable-china获得：
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