BitcoinMining

La preuve de travail est efficiente

Dan Held
Cofondateur, Interchange
Ex Global Data/Rider Growth, Uber
Cofondateur, ZeroBlock
Twitter : @DanHeld

 

La plupart des gens pensent que la preuve de travail de Bitcoin est un «gaspillage». Dans cet article, j’explore comment tout ce qui nous entoure est énergie, l’argent est énergie, la consommation d’énergie est subjective ainsi que les coûts d’énergie de Bitcoin par rapport aux systèmes de gouvernance existants. Cet article est un recueil de réflexions directes émanant de nombreuses personnes présentes dans la communauté Bitcoin – ma valeur ajoutée réside dans l’agrégation, la distillation et la combinaison des récits présents.

Le travail est énergie

L’idée du «travail» comme énergie a débuté lorsque le mathématicien français Gaspard-Gustave de Coriolis a introduit l’idée que l’énergie était un «travail accompli». Il y a longtemps, le travail effectué dans l’économie était entièrement humain. Ce travail était alimenté par la nourriture.

Il y a environ un million d’années, les humains découvrirent le feu. En conséquence, l’énergie dont nous disposions a augmenté car nous pouvions maintenant nous tenir au chaud non seulement de ce que nous mangions, mais aussi de la combustion. Cette consommation d’énergie additionnelle a donc amélioré notre niveau de vie.

Il y a quelques milliers d’années, notre consommation d’énergie a encore augmenté lorsque nous avons domestiqué des animaux. Les animaux pourraient travailler à notre place. Ces nouveaux ouvriers devaient également être nourris. De grandes quantités de nourriture ont été nécessaires pour répondre à la demande en énergie et notre prospérité a augmenté parallèlement.

Le Marché aux chevaux (Rosa Bonheur, 1852-1855, Wikipedia)

Au cours des cent dernières années, nous avons construit de superbes machines. Ces machines mécanisées produisaient du travail, d’abord à partir de sources telles que l’eau et le vent, puis de sources plus abordables comme le charbon et le gaz, et maintenant à partir de sources nucléaires (fission / fusion). Les machines et la nature produisent du travail grâce à l’utilisation de l’énergie. Nous avons une économie basée non pas sur l’argent, mais sur le travail et l’énergie.

Toutes les choses de notre vie sont étroitement liées au prix de l’énergie. Purifier l’eau nécessite de l’énergie. Le transport des produits nécessite de l’énergie. La fabrication de produits nécessite de l’énergie. La cuisson nécessite de l’énergie. Les réfrigérateurs et les congélateurs ont besoin d’énergie. Sur un marché libre, le coût de tout bien reflète en grande partie l’énergie utilisée pour produire ce bien. Parce que les marchés libres encouragent les biens les moins chers, l’énergie utilisée pour produire tout bien est minimisée. L’argent, qui représente le travail nécessaire pour générer des biens et des services, peut également être considéré comme de l’énergie stockée.

 

Au début du 20e siècle, des leaders de l’industrie tels que Henry Ford et Thomas Edison étaient intéressés par le remplacement de l’or ou du dollar par «l’énergie-dollar» ou «unités d’énergie». Le concept était populaire en raison de ses solides caractéristiques monétaires, notamment: une unité de compte bien définie, une mesure facile / difficilement contrefaite, une divisibilité en unités plus petites et une fongibilité (que ces unités seraient équivalentes à toute autre unité). Cependant, “l’énergie-dollar” était condamné – il était impossible de le transmettre ou de le stocker facilement.

 

« Que pour inciter un homme / une femme à convoiter une chose, il est seulement nécessaire de la rendre difficile à atteindre. » – Mark Twain

 

Voyage dans le temps  jusqu’au 31 octobre 2008 – Satoshi publie le livre blanc Bitcoin. La preuve de travail de Bitcoin a été à l’origine inventée pour lutter contre le spam par courrier électronique. Ce n’est que plus tard que Satoshi l’a adapté pour l’utiliser dans l’argent numérique. Sous le capot, le mécanisme de preuve de travail utilise des machines dédiées (ASIC) pour convertir l’électricité en bitcoins (par le biais d’une récompense à la création des nouveaux blocs). La machine effectue de manière répétée des opérations de hachage (suppositions / votes) jusqu’à ce qu’elle résolve un casse-tête cryptographique et reçoive des bitcoins (récompense par bloc). La solution du puzzle prouve que le mineur a dépensé de l’énergie sous forme d’ASIC et d’électricité. Bitcoin a un mécanisme de vote capitaliste, « argent risqué, votes obtenus » grâce aux énergies / ASIC utilisés pour générer des hachages (votes) – Hugo Nguyen

Lorsque Satoshi a intégré la preuve de travail à Bitcoin, il changea fondamentalement la façon dont le consensus entre les humains se forme à partir de votes politiques en votes apolitiques (hachages) via la conversion d’énergie. La preuve de travail est une “preuve de brûlure”, ou la validation que de l’énergie a été brûlée. Pourquoi est-ce important? C’est le moyen le plus simple et le plus juste pour le monde physique de valider quelque chose dans le monde numérique. La preuve de travail concerne la physique, pas le code ! Le bitcoin est une “super commodité” issue de l’énergie, la commodité fondamentale de l’univers. La preuve de travail transmute l’électricité en or numérique.

Le registre Bitcoin (blockchain) ne peut être immuable que si et seulement si sa production est coûteuse. Le fait que la preuve de travail soit «coûteuse» est une fonctionnalité, pas un bug. Jusque très récemment, sécuriser quelque chose signifiait construire un mur physique épais autour de ce qui était considéré comme précieux. Le nouveau monde de la crypto-monnaie est peu intuitif et étrange – il n’y a pas de murs physiques pour protéger notre argent, pas de portes pour accéder à nos coffres. Le grand livre public de Bitcoin est sécurisé par son pouvoir de hachage collectif: la somme de toute l’énergie dépensée pour construire le mur. Et grâce à sa conception transparente et coûteuse, il faudrait une énergie équivalente pour le détruire (coût infalsifiable).

Murailles de Constantinople (Source : Wikipedia)

 

Consommation d’énergie

La cryptopocalypse arrive – Le minage Bitcoin est si mauvais qu’il va détruire le monde d’ici 2020 ! Vous avez peut-être remarqué que la plupart des articles alarmistes étaient basés sur les résultats d’une analyse fournie par Alex De Vries, un «économiste financier et spécialiste de la blockchain» travaillant pour PwC Pays-Bas et auteur du site Digiconomist. Ses estimations ont déjà fait l’objet de nombreuses critiques en raison de son calcul malhonnête de la consommation d’énergie. L’indicateur de performance qu’il a choisi, “la consommation d’énergie par transaction”, est intentionnellement trompeur pour plusieurs raisons :

  • L’énergie dépensée est par bloc, ce qui peut comporter un nombre variable de transactions. Plus de transactions ne signifie pas plus d’énergie 
  • La densité économique d’une transaction Bitcoin est en constante augmentation (batching, segwit, lightning, etc.). Alors que le bitcoin devient de plus en plus un réseau de compensation (“settlement”), chaque unité d’énergie gagne de plus en plus de valeur économique.

  • Le coût moyen par transaction n’est pas une mesure adéquate pour mesurer l’efficacité du minage Bitcoin, il doit être défini en termes de sécurité d’un historique économique. Les dépenses en énergie sécurisent le stock de bitcoins et ce pourcentage diminue avec le temps, à mesure que l’inflation diminue. Un Bitcoin « accumule » l’énergie associée à tous les blocs extraits depuis sa création. Le chercheur LaurentMT a découvert de manière empirique que la PdT de Bitcoin est effectivement de plus en plus efficace au fil du temps: la hausse des coûts est contrebalancée par la valeur totale toujours plus grande garantie par le système.

Maintenant que nous savons quel est le bon indicateur de performance pour le retour sur investissement de la consommation d’énergie, examinons l’évolution des coûts de l’énergie pour la preuve de travail de Bitcoin.

Le taux d’amélioration de l’efficacité des ASIC ralentit. Alors que les gains d’efficacité ralentissent, on peut s’attendre à une augmentation de la concurrence des fabricants alors que les marges diminuent.

Source : The Evolution of Bitcoin Hardware (Taylor, University of Washington)

Source : https://research.bloomberg.com/pub/res/d3bgbon7nESTWTzC1U9PNCxDVfQ

Le coût total de l’exploitation minière passera du coût d’accessibilité initial du matériel ASIC (capex) aux coûts d’énergie permanents liés à l’exploitation (opex). Étant donné que l’emplacement physique des centres miniers n’est pas important pour le réseau Bitcoin (ils sont mobiles), les mineurs affluent vers les zones générant un surplus d’électricité pour les coûts marginaux les plus bas. À long terme, cela pourrait potentiellement produire des marchés énergétiques mondiaux plus efficaces, les mineurs de Bitcoin effectuant un arbitrage de l’électricité entre les pôles mondiaux.

Le coût de l’exploitation minière de Bitcoin devient la valeur la plus basse (l’excédent) de l’électricité. Cela peut résoudre un problème avec les sources d’énergie renouvelables qui ont une capacité prévisible autrement gaspillée, comme l’hydroélectricité et le méthane brûlé. À l’avenir, l’exploitation minière de Bitcoins pourrait aider avec des sources d’énergie renouvelables à rendement variable – les producteurs d’énergie peuvent brancher les mineurs et stocker le surplus d’énergie sous forme de bitcoins.

Barrage Daniel-Johnson et la Centrale Manic 5 (source : Hydro-Québec)

L’aluminium était un moyen populaire d’exporter de l’électricité d’un pays doté d’abondantes sources d’énergie renouvelable mais physiquement isolé (ex: Islande). La fusion de la bauxite ( minerai d’aluminium) a d’énormes besoins en énergie, et sa conversion en aluminium est une fonction à sens unique (comme un hash). Les mêmes préoccupations concernant la consommation d’énergie «déloyale» existaient pour l’aluminium il y a près de 40 ans – 1979 (y compris des préoccupations de centralisation). Toutes ces sociétés ont constamment exploré la planète pour obtenir de l’énergie bon marché et d’autres concessions. À mesure que la fabrication de l’aluminium a mûri au fil des décennies, le kWh par kg d’aluminium produit est devenu plus efficace.

Source : U.S. Energy Requirements for Aluminum Production : Historical Perspective, Theoretical Limits and Current Practices (U.S. Department of Energy, February 2007)

 

«Ce réseau énergétique mondial libère des actifs isolés et fait en sorte que les  nouveaux soient viables. Imaginez une carte topographique 3D du monde avec des points chauds d’énergie bon marché (plus creux) et une énergie plus chère (plus hauts). J’imagine que l’exploitation minière de Bitcoin s’apparente à un verre d’eau versé sur la surface, s’installant dans les creux, égalisant le tout. » – Nic Carter

 

 

Le réseau de minage Bitcoin est l’acheteur de dernier recours pour toute l’électricité, créant ainsi un plancher qui incite à construire de nouvelles usines de production d’énergie autour de sources d’énergie disparates autrement inexploitées.

 

“Quand est-ce que l’énergie utilisée pour le minage * cessera * de croître ? C’est précisément lorsque suffisamment de producteurs d’énergie auront commencé à faire du minage que le rendement marginal de la combustion d’un kWh d’énergie par le biais du minage = le rendement marginal de la vente de ce kWh au réseau – lorsque la «prime» du minage est réduite à zéro. J’appelle cet équilibre le «point de Nakamoto». Je pense que le minage Bitcoin utilisera entre 1 et 10% de l’énergie mondiale lorsque cet équilibre sera atteint.” – Dhruv Bansal

 

Certains se plaignent que le minage Bitcoin n’accomplit «rien d’utile» comme la recherche de nombres premiers. Bien que l’introduction d’une récompense secondaire pour le travail effectué puisse sembler une idée vertueuse, elle présente en réalité un risque pour la sécurité. Diviser la récompense peut conduire à une situation où il est plus intéressant de prioriser la fonction secondaire que la fonction principale. Même si la fonction secondaire est inoffensive (un appareil de chauffage), au lieu des 100 $ attendus par x hash, on passerait à 100 $ + 5 $ de chaleur par x hashes. Le «chauffage par minage» est juste une autre augmentation de l’efficacité matérielle, entraînant une difficulté plus grande et une augmentation de l’énergie utilisée par bloc. Heureusement, Bitcoin n’aura jamais ce problème car sa sécurité est garantie par la pureté de son algorithme de preuve de travail.

Remarque: Bitcoin fait déjà quelque chose de très utile pour la société (l’exploitation minière ne serait pas rentable si ce n’était pas le cas) et il n’est pas rationnel de demander aux mineurs de remplir une fonction altruiste sans incitatifs.

 

Coûts relatifs

Tout nécessite de l’énergie (première loi de la thermodynamique). Il est totalement subjectif d’affirmer qu’une utilisation de l’énergie génère plus ou moins de gaspillage qu’une autre, car tous les utilisateurs ont payé le tarif du marché pour utiliser cette électricité.

 

«Si les gens trouvent que l’électricité vaut la peine d’être payée, elle n’a pas été gaspillée. Ceux qui dépensent cette électricité sont récompensés par la monnaie bitcoin. » – Saifedean Ammous

 

En thermodynamique, l’univers est le système fermé ultime. L’utilisation de la surcapacité électrique par Bitcoin consomme beaucoup moins d’électricité que les systèmes de monnaies fiduciaires (fiat) existants, qui disposent non seulement de l’infrastructure bancaire requise, mais également des mécanismes militaires et politiques. Le compromis énergétique pour l’utilisation de cette électricité pour sécuriser l’épine dorsale du système financier est un résultat «positif net». Ci-dessous, je fais une comparaison approximative avec les systèmes financier, militaire et politique existants (les notes se trouvent au bas de l’article).

 

Civilisation de Type 1

Dans la chasse aux sources d’énergie bon marché, nous allons libérer une plus grande abondance économique dans le monde réel. Bitcoin, grâce à l’exploitation de ces sources d’énergie nouvelles ou disparates, nous propulse non seulement vers une économie de type I de Kardeshev, mais peut aussi nous rapprocher d’une civilisation énergétique de type I de Kardeshev (nous sommes environ 0,72 sur l’échelle de Kardashev). L’exploitation de Bitcoin en guise d’incitatifs pourrait faire passer le temps que nous passons en T1 de 200 ans à moins de quelques décennies. Une fois le statut de type I atteint, il est moins nécessaire de limiter la croissance de la consommation d’énergie, ce qui augmente le niveau de vie de tous.

La pression pour trouver des sources d’électricité bon marché accélérera les efforts de construction de réacteurs à fusion. La nature montre le chemin, alimentant l’univers entier en fusion nucléaire (étoiles). Les humains sont en train d’imiter la nature en construisant des réacteurs à fusion. On estime qu’il faudra environ 80 milliards de dollars en recherche sur plusieurs décennies pour débloquer enfin la fusion nucléaire. Le combustible de fusion (principalement le deutérium) existe en abondance dans les océans de la Terre, ce qui pourrait répondre aux besoins énergétiques de la planète pendant des millions d’années. L’énergie de fusion présente de nombreux avantages des sources d’énergie renouvelables, comme un approvisionnement énergétique à long terme, sans émission de gaz à effet de serre ni de pollution atmosphérique. La fusion pourrait fournir une densité de production d’énergie très élevée et une fourniture d’énergie ininterrompue.

Un autre aspect de l’énergie de fusion est que le coût de production ne souffre pas de déséconomies d’échelle. Le coût de l’eau et de l’énergie éolienne, par exemple, augmente au fur et à mesure que les emplacements optimaux sont développés, tandis que d’autres générateurs doivent être installés dans des conditions moins idéales. Avec l’énergie de fusion, le coût de production n’augmentera pas beaucoup, même si de nombreuses stations sont construites, car la ressource brute (eau de mer) est abondante et étendue.

 

« De l’eau, de l’eau partout, pas une goutte à boire. » – Samuel Taylor Coleridge

 

L’énergie de fusion et d’autres sources d’énergie moins chères résoudront des problèmes majeurs pour l’humanité, comme les pénuries d’eau douce. Nous sommes entourés d’eau de mer, mais les stations de dessalement, qui éliminent le sel de l’eau de mer, nécessitent de grandes quantités d’énergie. Les coûts de dessalement de l’eau de mer sont actuellement plus élevés que ceux de l’eau douce, des eaux souterraines, du recyclage de l’eau et de la conservation de l’eau.

La volonté de l’humanité d’explorer les montagnes, les fonds marins, le cœur de l’atome, la structure même de l’espace-temps; pour progresser, ne pas être étouffé par une limite d’énergie. Nous allons atteindre les étoiles.

Le règlement sans intermédiaires de confiance de 1,34 billions de dollars entre contreparties présente-t-il chaque année l’avantage d’une énergie moins chère pour tous, d’une valeur de 4,5 milliards de dollars en coûts de minage actuels? Je pense que la réponse est un oui retentissant.

Dan Held
@danheld


Traduit, adapté et publié avec l’autorisation de l’auteur
Article original disponible ici : https://blog.picks.co/pow-is-efficient-aa3d442754d3

 


 

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