Канада радушно пригласила майнеров за дешевой энергией. Очень скоро дешевая энергия закончилась.

На первый взгляд, нет ничего особенного в старом промышленном парке в Сент-Иасинте, Квебек, в сотне километров к западу от Монреаля. В воздухе стоит запах жареного какао, который поднимается от большой шоколадной фабрики и просачивается в трейлеры и забытые офисы. Рядом находится ремонтная мастерская по починке радио и телевизоров и сельскохозяйственная лаборатория, которая находила возбудителей болезней у скота для заброшенного молокозавода. За этими зданиями находится небольшое сооружение, которое ранее служило складом для мыловаренной компании, а еще раньше для производства подгузников. Любой бы решил, что оно заброшено, если бы не небольшой флот новеньких автомобилей, расположенных на парковке. Однако жизнь в этом заброшенном здании есть: если подойти поближе, можно услышать знакомый и непрекращающийся гул, создаваемый тысячами компьютеров, повторяющих одно и то же действие снова и снова, снова и снова, день за днем, не останавливаясь ни на минуту.

Как майнят биткоины в канадском Квебеке

Эти компьютеры принадлежат Bitfarms, одной из крупнейших майнинговых компаний в Северной Америке. Здесь, на заброшенной фабрике, около 7000 машин (в июле их будет уже 14000) тесно расположены на полках от пола до потолка, которые делят здание пополам. С одной стороны мешанина проводов и роутеров, выходящих из каждой машины, обдувается холодным канадским воздухом. С другой, тысячи идентичных вентиляторов выдувают горячий воздух в пустое пространство. Несколько работников оживленно ходят туда и сюда, их лица блестят. Даже в сырой серый день со стороны вентиляторов нереально жарко.

Эти компьютеры — они же «риги» — работают не напрасно. Способные противостоять радикальным изменениям температуры и влажности, они запрограммированы не только выполнять одну и ту же операцию триллионы раз в секунду, но и повторять ее многократно и безостановочно. Энергия уходит колоссальная: 7000 ригов в Сент-Иасинте поглощают больше энергии, чем ближайшая монреальская хоккейная арена даже в ночь солдаута.

По всему миру работают миллионы таких компьютеров, ставших частью криптовалютного бума, который начался в 2009 году. В течение десяти лет после изобретения Биткоина, большая часть майнинга протекала в Китае и Румынии, где было много электричества и мало регулировок. В 2016 году Hydro-Quebec объявил о плане обслуживать дата-центры вроде тех, что используют Microsoft и Amazon. Криптовалютные майнеры начали прибывать в сентябре 2017 года. Очень скоро запросов стало больше, чем могла удовлетворить компания. Если бы Квебек смог принять хотя бы часть всех желающих приехать майнеров, провинция могла бы стать новым мировым центром криптовалютного майнинга. Возникли логичные вопросы о том, насколько хорошо сеть Hydro-Quebec сможет выдержать наплыв майнеров, особенно в зимнее время. Между тем, экологи и социологи начали переживать об экологическом и культурном воздействии этой кампании. Это, в свою очередь, подняло сложные этические вопросы о реальной стоимости виртуальной валюты.

Бессмысленные головоломки

Криптовалюты очень прожорливые по части энергии, такова их природа. Системы распределенного реестра, примером которой является блокчейн Bitcoin, в большинстве своем полагаются на протокол «доказательства выполненной работы», он же proof-of-work. Каждые 10 минут сеть Bitcoin выпускает новую валюту в обмен на успешно решенные вычислительные проблемы, которые подтверждают «блок» транзакций. Участники системы делают это, преобразуя данные, представляющие эти транзакции, в последовательность кода, известную как «хэш», пробуя снова и снова, пока не найдут последовательность, удовлетворяющую определенные критерии. И хотя это не требует особой сложности — можно сравнить это с попыткой угадать выигрышные номера лотереи — процесс нуждается в огромном количестве неверных догадок.

«Вы пытаетесь решить бессмысленную головоломку, которую нельзя решить математически», говорит Кристиан Каталини, адъюнкт-профессор технологических инноваций в MIT и основатель Криптоэкономической лаборатории при университете. «Вы можете только брутфорсить ее». И грубая сила брутфорса выливается в электричество, используемое для питания компьютеров майнеров.

Интенсивность использования ресурсов присуща децентрализованной системе вроде Биткоина, говорит Каталини, потому что она основана на фундаментальном отсутствии доверия между участниками. Вместо того, чтобы заручиться гарантом вроде центрального банка, какого-нибудь Федерального резерва США, криптовалюты борются с мошенничеством, делая все транзакции прозрачными и проверяемыми любым участником. Попытки переписать записи обречены на провал.

«Вы как бы помещаете экономические затраты между пользователем и злоумышленником», говорит Каталини. «Если кто-то захочет подорвать систему, подделав транзакцию или отменив уже совершенную, ему придется затратить огромное количество энергии и вычислений, настолько огромное, что будет экономически нецелесообразно это делать — стоимость атаки будет сильно выше возможной выгоды».

Из этого логически следует, что законные транзакции должны быть подкреплены затраченной энергией, подтверждающей их действительность (валидность).

25 000 000 000 000 000 000 попыток угадать в секунду

Дэвид Мэлоун — старший преподаватель Университета Мэйнут в Ирландии. Он специализируется на математическом моделировании сетевых систем. Текущий глобальный хэшрейт Биткоина, то есть общее количество майнинговых вычислений, примерно 25 000 000 000 000 000 000 в секунду, или 25 миллионов терахэшей в секунду. За четыре года это число увеличилось на 300 000 терахэшей в секунду и будет расти дальше. Если добавить дополнительное энергопотребление, необходимое для охлаждения компьютеров (они не могут работать при температурах выше 40 градусов), по оценке Мэлоуна сеть Bitcoin потребляет больше электричества, чем вся ирландская нация. И хотя Bitcoin — крупнейшая валюта, основанная на принципе proof-of-work, она далеко не единственная: в настоящее время насчитывается больше 1500 альткоинов, или альтернативных монет, каждый из которых полагается на свои источники энергии.

Без сомнения, электричество является самой большой статьей расходов в любом майнинге. Поэтому, чтобы быть прибыльной, ферма должна иметь доступ к дешевому электричеству. Китай не просто так возглавил волну майнинга: в этой стране электричество стоит 9 центов за киловатт-час. Но рост правительственного контроля и озабоченность по поводу изменения климата меняют положение дел.

Долгие годы Китай возглавлял позиции по выбросу парниковых газов в атмосферу. Не в последнюю очередь потому, что в этой стране живет больше всего людей. Однако, большую часть электричества Китай вырабатывает, сжигая уголь, а это одна из самых грязных форм энергии. США, вторая по популярности страна для майнинга криптовалют, также получает большую часть электричества из ископаемого топлива. В общей сложности, это занятие приводит к выбросу 29 000 килотонн угля в год. Это больше, чем ежегодно производят Афганистан, Хорватия, Кения или Панама.

И по этой причине Пьер-Люк Квимпер, основатель Bitfarms, перевел все пять своих майнинговых объектов в Квебек, где он может полагаться на гидроэнергетику, питающую 20 000 его компьютеров. Квимпер и его коллеги из Bitfarms так или иначе занимаются криптовалютами с 2009 года. Они сложили силы и основали компанию в конце 2017 года — аккурат в бум Квебека.

«Мы используем много энергии», говорит Квимпер. «Она должна быть чистой. Если мы оставим след в окружающей среде, будет плохо».

Hydro-Quebec рекламирует свою гидроэлектрическую энергию как идеальное решение: чистый, возобновляемый источник энергии, которая может поставляться в огромных количествах. Он утверждает, что энергии, которую он поставляет для майнинга, “в избытке” — еще 100 ТВт чистой энергии станет доступно в следующие десять лет.

Но утверждение о том, что эта энергия зеленая, вызывает все больше сомнений, в частности, у биологов. Они говорят, что влияние этой энергии будет слишком большим для любой отрасли, не говоря уж о простом производстве биткоинов и ничего больше.

Миллионы акров под водой

Гидроэлектрическая энергия, которая использует движение воды для вращения турбин, вырабатывающих электричество, безусловно чище угля и другого электричества, вырабатываемого в процессе сжигания ископаемого топлива. Но и оно оставляет след на лице природы. Большой ущерб причиняют резервуары, построенные для хранения готовых объемов воды. В местах вроде Квебека такие резервуары зачастую занимают существующие леса, которые, между прочим, эффективно перерабатывают углекислый газ. И когда деревья гниют под водой, они выбрасывают накопленный углерод в виде метана — куда более опасного парникового газа, чем двуокись углерода.

«Вы помещаете миллионы акров под воду», говорит Джефф Уэллс, биолог-консерватор из Корнельского университета. Он был ведущим автором исследования влияния индустриализации на северные леса. «Вы выводите парниковый газ в атмосферу и не даете области перерабатывать углерод. Вы уничтожаете целую экосистему».

Ученые подсчитали, что если перевести весь майнинг на гидроэлектроэнергию, он будет создавать 9000 килотонн углекислого газа ежегодно и больше 150 килотонн метана.

И хотя гидроэлектрические операции в условиях холодного климата выбрасывают меньше углерода и метана, чем их тропические аналоги, ценой за их работу будет уникальный экологический след. Северные леса не просто хранят углекислый газ — их реки поддерживают воды, которые поддерживают важнейшие океанические течения, которые определяют мировые погодные паттерны. Всё сложно и запутано. А удаленность дамбы Квебека от населенных центров подразумевает размещение далеко идущих линий электропередачи, которые также мешают дикой жизни.

Марк-Антуан Пулиот, представитель Hydro-Quebec, уверяет, что они изучили все экологические последствия своей деятельности еще до того, как начали строиться. Единственная проблема, по его словам, это постоянные утечки энергии во время пиковых нагрузок — например, канадской зимой.

«В Квебеке местные жители нагревают свои дома электричеством. В результате спрос может быть высоким, когда температура опускается ниже -20 градусов на несколько дней. Сейчас мы анализируем влияние блокчейна на наш зимний пик. Возможно, блокчейновым компаниям придется прекращать активность на зиму».

Но в отрасли, где каждый день обходится в десятки тысяч долларов или больше, мало кто согласится на такое решение.

Однако майнеры вроде Квимпера считают, что криптовалюты, как и блокчейн, никуда не денутся. И поддержание их гидроэнергетикой остается наиболее экологически удобным способом поддержания растущего интереса.

Альтернатива? Proof-of-stake

Возможно, от алгоритма, в основе которого лежит доказательство выполненной работы, удастся отказаться в пользу доказательства владения долей.

Вместо того, чтобы заставлять людей решать бессмысленные головоломки, система proof-of-stake требует от участников заложить капитал в виде гарантии. В этом году блокчейн-платформа Ethereum анонсировала планы на частичный переход к системе proof-of-stake, дабы сократить объемы майнинга эфира. Возможно, она и задаст всеобщую тенденцию такого перехода.

Даже если этого не произойдет, количество энергии, необходимой на поддержание Биткоина, должно будет в итоге снизиться, когда монеты войдут в циркуляцию и награда за блок сменится наградой за сбор комиссионных с блока.

А пока фермы растут и будут расти. И мы растем — присоединяйтесь к нашему пулу 2miners.com.

Подписывайтесь на наш канал в Телеграме. Будем майнить вместе.