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2018年大部分時間，以太坊挖礦的用電量，與“冰島”整個國家的用電量差不多。事實上，每次典型以太坊交易消耗的電力，要比一個普通美國家庭日均用電量還多。

以太坊設(shè)計者Vitalik Buterin說：“即便你不覺得污染和二氧化碳是問題，但巨大的能源浪費(fèi)確實存在。真正的消費(fèi)者——我們每個人對電力的需要正在被比特幣取代。” 

最具野心的開源工程

Buterin計劃在2019年開始削減能源浪費(fèi)。為此，以太坊基金會，以及各相關(guān)開源團(tuán)隊，都計劃實地測試期待已久的以太坊代碼“大換血”。如果手術(shù)成功，那么到2019年底，以太坊的新代碼可以用目前所消耗能源的1%來完成交易。

為加密貨幣提供咨詢的專家Zaki Manian說，以太坊的重生嘗試將是今年“最值得關(guān)注的技術(shù)活動之一”。他認(rèn)為，以太坊的開發(fā)過程，意味著眾多開發(fā)者和組織必須公開協(xié)作，在規(guī)范上協(xié)同，創(chuàng)造出讓區(qū)塊鏈真正實現(xiàn)的技術(shù)，并使其無縫協(xié)作——這是迄今為止最具技術(shù)野心的開源社區(qū)項目。

Buterin的愿景，是讓以太坊成為一個去中心、對所有人開放、本質(zhì)上不受停機(jī)、審查和欺詐等因素影響的全球計算機(jī)。

以太坊區(qū)之所以具備這樣的潛力，是因為它能存儲數(shù)據(jù)、支持決策并自動分配價值。通過智能合約，以及由用戶和開發(fā)人員，用以太坊的定制程序語言編寫的應(yīng)用來管理任務(wù)。從長遠(yuǎn)看，基于智能合約構(gòu)建的應(yīng)用，最終將使以太坊成為終極云計算平臺。

能耗雙刃劍

然而，這一崇高的愿景與現(xiàn)實沖突——盡管以太坊上運(yùn)行著價值百萬美元的應(yīng)用，但就連Buterin也表示，以太坊消耗的資源超過了它的社會效益。

問題出在挖礦上。如多數(shù)加密貨幣一樣，以太坊依賴“工作量證明（proof of work，PoW）的規(guī)則進(jìn)行算力競賽。在PoW規(guī)則下，所有參與者都競相保證交易安全，并將交易數(shù)據(jù)添加到區(qū)塊鏈的全球分布式賬本中。這是一場贏家通吃的比賽，他們拿到新挖出的加密貨幣的獎勵。因此，計算機(jī)算力越強(qiáng)，獲得獎勵的機(jī)會就越大。

設(shè)計PoW的初衷是增加挖礦的難度。其設(shè)計理念是防止任何一個實體控制區(qū)塊鏈。比方說，如果一個比特幣礦工的計算機(jī)系統(tǒng)擁有該網(wǎng)絡(luò)一半以上的算力，該礦工就可能做出欺詐行為，比如篡改早已完成的交易。比特幣用戶幾乎沒有追索權(quán)，因為礦工都是匿名的。

理論上，PoW能讓挖礦保持其分布式的特征。然而實際中，由中國幾家芯片廠生產(chǎn)的可以加速挖礦的專用處理器ASIC的出現(xiàn)，已將算力集中在這些礦機(jī)而非各種不同的加密貨幣上了。

以太坊選擇了一種內(nèi)存密集型的PoW算法，進(jìn)一步對抗了能源集中化的現(xiàn)象。這種算法對ASIC來說是不利的，然而面對價值狂飆，計算資源的投入，在過去一年，經(jīng)歷了爆炸性增長——至少是前一年的25倍。

由此產(chǎn)生的能源需求引起了環(huán)保人士的強(qiáng)烈反對。與此同時，公用事業(yè)部門和社區(qū)認(rèn)為，如果它們迎合加密貨幣礦工的需求，就會面臨財務(wù)風(fēng)險和機(jī)會成本——在創(chuàng)造少量就業(yè)機(jī)會的同時，吞噬了廉價的電力。

為礦工提供服務(wù)可能要事業(yè)部門進(jìn)行設(shè)備升級，但如果加密貨幣價格暴跌，挖礦業(yè)務(wù)關(guān)閉，設(shè)備升級就可能徒勞。

最近的市場動態(tài)驗證了它們的擔(dān)憂。以太幣自去年一月達(dá)到1358美元峰值，就開始下跌，本文發(fā)稿時僅為136.37美元，這足以抹掉礦工的邊際利潤，并使一些公司放慢挖礦速度甚至關(guān)閉設(shè)備。

難怪一些公用事業(yè)公司會提高礦工的電價，比如總部位于蒙特利爾的魁北克省水電公司。公用事業(yè)及其監(jiān)管機(jī)構(gòu)的這種阻力可能會進(jìn)一步削弱基于PoW的加密貨幣的安全性。限制電力供應(yīng)和不斷上漲的能源成本將阻礙新人加入，加速挖礦權(quán)的集中化，從而增加共謀和欺詐風(fēng)險。

對Buterin而言，削減能源一開始就是以太坊愿景的一部分。其他支持者普遍認(rèn)同這一點(diǎn)——計劃是將PoW替換為權(quán)益證明（PoS）——分布式共識的替代機(jī)制，該機(jī)制于2012年首先被用于一個叫Peercoin的加密貨幣。PoS隨機(jī)挑選一名礦工處理交易，而不是數(shù)百萬處理器同時處理相同的交易。

在PoS機(jī)制下，參與者成為“驗證者”而不是礦工，關(guān)鍵是要使驗證者保持誠實——PoS通過要求每個驗證者在以太坊中投注以太幣作為抵押來實現(xiàn)這個關(guān)鍵要求。投注越多，驗證者就會有越多的機(jī)會。但同時也意味著，如果被發(fā)現(xiàn)作弊，該驗證者將會遭受很大的損失。

按Buterin的說法，轉(zhuǎn)向PoS將使以太坊交易能量消耗減少99%以上，“PoW是耗費(fèi)巨額電力的部分，區(qū)塊鏈交易本身所需的算力并不是超級密集，主要是驗證數(shù)字簽名。這不像某種重型3D矩陣地圖或機(jī)器學(xué)習(xí)那樣，有千兆字節(jié)的數(shù)據(jù)。”

削減算力和能源使用不僅僅是一種生態(tài)行為，還具有經(jīng)濟(jì)利益。因為這會降低新以太幣的發(fā)行速度來鼓勵驗證者——稀釋了一個加密貨幣的額外資金。因為PoS驗證者并沒有消耗所有的能量，我們不必像以前一樣獎勵他們。

轉(zhuǎn)向PoS還可以提高安全性。在PoS下，每個驗證者帳戶的位置是已知的，如果驗證者違反規(guī)則，那么位置銷毀。以太坊基金會的主要PoS開發(fā)人員Vlad Zamfir將這比做：比特幣社區(qū)獲得了銷毀濫用權(quán)力的礦工數(shù)據(jù)中心的權(quán)力。

不容有誤的轉(zhuǎn)彎

到2015年，PoS的優(yōu)勢已經(jīng)說服了以太坊社區(qū)作出轉(zhuǎn)變，而Buterin這樣的領(lǐng)導(dǎo)者預(yù)計會在短短的一兩年內(nèi)實現(xiàn)這一目標(biāo)。為了明確他們的意圖，以太坊的核心開發(fā)人員重新編寫了他們的PoW代碼，以增加挖礦難度——被稱為“Hard Bomb”，它在2016年底開始減緩新交易區(qū)塊的建立，預(yù)計在此后的幾年內(nèi)，將讓以太坊挖礦滯不前。

然而，這個功能更像是帶有貪睡按鈕的鬧鐘。2017年10月，當(dāng)挖礦時間翻倍，達(dá)到30秒時，以太坊團(tuán)隊重置了時鐘，將PoW的世界末日推遲了大約12個月。他們很快就會再次按下貪睡按鈕。

并不是說以太坊團(tuán)隊正在睡覺。Buterin說，事實上，以太坊的開發(fā)者已經(jīng)消滅了大部分與PoS相關(guān)的理論怪獸，但理論解決方案轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝к浖倪^程一直比預(yù)期的要慢。

為2019年帶來希望的是以太坊領(lǐng)導(dǎo)人在2018年6月采用的一項激進(jìn)的新計劃。在此之前，他們曾預(yù)計將PoS并入現(xiàn)有的以太坊區(qū)塊鏈。但6月，他們決定與PoW徹底決裂，建立一個完全通過PoS操作的全新區(qū)塊鏈。

這個雙鏈解決方案被稱為以太坊2.0，為以太坊程序員帶來了不同的體驗，因為如果繼續(xù)使用原始鏈，就意味著要將PoS機(jī)制編寫成一組復(fù)雜的智能合約。

在決定轉(zhuǎn)向以太坊2.0的幾個月后，PoS規(guī)范就被草擬了出來，多個團(tuán)隊已經(jīng)在使用各種編程語言開發(fā)軟件。例如Sigma Prime所在的Hauner團(tuán)隊正在使用Rust開發(fā)其以太坊2.0客戶端，他預(yù)計這款應(yīng)用將在2019年初于測試網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行PoS。

Buterin表示，2019年底之前，公共測試網(wǎng)可能會處理另一個擁有多個分支機(jī)構(gòu)的以太網(wǎng)2.0創(chuàng)新，以提高交易吞吐量。但他警告仍可能有“未知因素”潛伏，使這一時間推遲。

作為一個價值數(shù)十億美元的網(wǎng)絡(luò)，以太坊如果推出不穩(wěn)定或不安全的技術(shù)，顯然會損失慘重。要使用以太坊的PoS鏈，以太幣的持有者必須在原有的以太坊鏈上存入一個智能合約，該合約不可逆轉(zhuǎn)地將以太幣轉(zhuǎn)移到新的鏈上。任何失誤都可能讓使用以太坊智能合約開發(fā)者與項目瀕臨險境。

而若延遲太久，以太坊也會遭受巨額損失——一系列資金充足的項目，如Cardano、Dfinity、EOSio和Cosmos等，正在醞釀自己的，基于PoS的區(qū)塊鏈。像以太坊一樣，他們試圖證明高安全與高效率并不矛盾。

誰最先釋放區(qū)塊鏈的應(yīng)用潛力，誰就可能成為未來的計算平臺，而其他競爭者則可能消失。