Peter Van Valkenburgh
Directeur de la recherche
Coin Center, Washington D.C.
@valkenburgh
Dans ce billet, nous abordons la méconnaissance des incitatifs qui font en sorte que la technologie Bitcoin fonctionne.
Les récentes augmentations de prix incroyables de Bitcoin sont venues avec des manchettes sensationnelles au sujet de son utilisation d’énergie. Dans ce bref document d’information, nous allons démystifier cinq mythes pernicieux au sujet de la consommation d’énergie de Bitcoin que vous avez pu lire récemment dans les médias.
Mythe 1: Les mineurs dépensent des tonnes d’électricité en effectuant un calcul inutile.
Ceux qui ne comprennent pas la percée fondamentale de l’informatique inhérente à Bitcoin supposent naturellement que les mineurs ne font qu’une chose: brûler de l’électricité pour s’enrichir de nouveaux bitcoins. Ces critiques se trompent, mais c’est une erreur raisonnable à faire parce que «minage», le terme lui-même, est un peu trompeur.
Regardez dans le livre blanc original de Bitcoin de 2008 et vous ne trouverez pas le mot «mineurs» utilisé dans le contexte que nous connaissons aujourd’hui. Le document fait une comparaison avec les mineurs d’or et c’est à peu près tout; l’auteur a généralement référé les participants au réseau Bitcoin en tant que «nœuds». Comme un nom qui colle, «mineurs» apparaît d’abord en 2010 sur un forum Internet appelé BitcoinTalk et, pendant un certain temps, il a été utilisé de manière interchangeable avec le mot «minting» (dans le sens de «frapper» la monnaie). Quand les technologies ne sont pas dirigées pas de sociétés propriétaires ou d’inventeurs travaillant dessus, les termes pour les décrire émergent organiquement de la communauté – c’est un concept qu’il faut accepter dans le cas de Bitcoin.
«Mining» est un terme trompeur car il ne raconte que la moitié de l’histoire. Les mineurs du monde réel tirent parti des capitaux coûteux pour creuser des trous impressionnants dans la terre, pour découvrir et extraire des métaux, des minéraux et des gemmes commercialisables. Ils brûlent des ressources pour obtenir des objets de valeur. Un mineur bitcoin le fait aussi, sans aucun doute, mais ils font aussi quelque chose d’autre qui est fondamental pour la percée informatique fondamentale de Bitcoin: ils valident les données sur un réseau informatique fonctionnant selon un mécanisme de consensus ouvert.
Bitcoin, en plus d’être un actif, est également un réseau d’ordinateurs connectés sur Internet qui, ensemble, conserve un enregistrement de toutes les transactions bitcoin entre les participants. Vous rejoignez le réseau en exécutant des logiciels disponibles gratuitement sur une machine connectée à Internet, et lorsque vous rejoignez, votre ordinateur vous permettra d’envoyer et de recevoir des paiements en bitcoin depuis et vers d’autres ordinateurs. Il aidera également à stocker et à mettre à jour les transactions de tout le monde via un registre décentralisé et distribué appelé «blockchain». Les gens font confiance à Bitcoin comme un entrepôt de valeur et moyen d’échange en partie parce que tout le monde peut voir cette blockchain et voir toutes les transactions historiques (y compris les leurs) remontant au lancement du réseau en 2009.
Maintenant, qu’en est-il de ce «mécanisme de consensus ouvert» mentionné plus tôt? Le consensus dans ce contexte signifie simplement un accord; en d’autres mots, s’entendre sur une série de règles définissant le fonctionnement de Bitcoin sans que celles-ci soient dictées par une autorité centrale. Des mécanismes permettant de générer un consensus entre plusieurs ordinateurs existent depuis les années 1980. Ces anciens mécanismes permettraient, par exemple, à six centres de données appartenant à IBM de rester synchronisés les uns avec les autres, stockant et mettant à jour certaines données qui intéressent IBM et qui sont stockées de manière redondante sur plusieurs machines.
Le réseau Bitcoin stocke également de manière redondante les données (les transactions) sur un ensemble de machines. Il a besoin de ces dernières pour rester dans le consensus. L’innovation informatique de base de Bitcoin a été l’invention du premier mécanisme de consensus ouvert au monde. Notre exemple de consensus IBM permet uniquement à un nombre limité d’ordinateurs (c.-à-d. Six centres de données) de participer à la fois, et seuls les ordinateurs autorisés par IBM peuvent se joindre (un peu comme un intranet). Le mécanisme de consensus de Bitcoin permet à un nombre illimité d’ordinateurs de participer et n’importe qui peut s’y joindre (plus comme Internet)! C’est ce qu’on entend par un mécanisme de consensus ouvert. C’est aussi pourquoi les gens disent que Bitcoin est «décentralisé», et pourquoi il est exact d’appeler Bitcoin un système de paiement personne-à-personne («peer-to-peer»), par rapport aux monnaies numérique centralisées créé par une entreprise, comme PayPal ou Venmo, qui sécurise les données de paiement et décide qui peut ajouter de nouvelles données de paiement.
Les mécanismes de consensus plus anciens et fermés restent synchronisés car les participants identifiés ajoutent à tour de rôle de nouvelles données à l’enregistrement, et ils sont sécurisés car seuls les participants identifiés sont autorisés à ajouter des données. Si vous avez un nombre illimité de participants inconnus, comment pourriez-vous vous assurer qu’ils ajoutent des données à tour de rôle et comment sauriez-vous qu’ils ne commettent pas de fraude? C’est là qu’intervient le mécanisme de minage Bitcoin. Nous aurons un billet plus détaillé sur le sujet mais voici les points saillants de ce mécanisme :
- Les mineurs sont choisis par loterie,
- Un gagnant est choisi toutes les 10 minutes par algorithme,
- Pour être choisi, vous devez effectuer un travail informatique coûteux et vérifiable (les billets de loterie ont un coût non négligeable).
- Les mineurs qui tentent de mettre des transactions invalides dans la blockchain ne seront pas sélectionnés.
Ce mécanisme rend la fraude non viable parce que les mineurs subissent un coût pour être admissibles à la loterie et perdent leur admissibilité s’ils essaient de soumettre des transactions invalides. Votre attaque ne fonctionnera pas et vous perdrez de l’argent dans le processus.
Pour garder la loterie équitable, le prix d’un billet augmente à mesure que les gens en achètent davantage; en d’autres termes, les mineurs doivent rivaliser. Donc, si beaucoup de gens sont prêts à faire des efforts de calcul pour rejoindre le consensus, les coûts de participation augmenteront à mesure que le travail informatique que vous devez effectuer devient de plus en plus difficile. Plus de calculs signifient plus d’électricité. C’est la raison pour laquelle la consommation d’électricité de bitcoin a augmenté.
Vous pourriez penser que tout cela ressemble un peu à une machine de Rube Goldberg. Si c’est le cas, vous commencez à comprendre Bitcoin! C’est en effet compliqué, mais pour le moment c’est le seul mécanisme qui permette à un grand nombre d’ordinateurs non identifiés d’être d’accord sur des données partagées et, par conséquent, la seule façon d’avoir de l’argent électronique réellement «peer-to-peer». L’utilisation de l’énergie est tout sauf inutile, elle sécurise les données sur les transactions valant des centaines de milliards de dollars. Contrairement à l’énergie utilisée par un mineur d’or, elle sert directement à fournir un bien public: une infrastructure de paiement peer-to-peer en ligne que n’importe qui sur Terre disposant d’un smartphone et d’une connexion Internet peut utiliser.
Mythe 2: La consommation énergétique de Bitcoin croit avec le nombre de transactions. Si Bitcoin évoluait vers des volumes de transactions globaux, cela ferait bouillir les océans.
Ceci est tout simplement faux. Comme nous l’avons vu plus haut, la consommation d’énergie des mineurs augmente ou diminue avec la concurrence entre les mineurs, et non le nombre de transactions en cours de validation. La validation de signature numérique utilise une quantité de puissance de calcul triviale. Votre ordinateur portatif de trois ans peut vérifier une signature en quelques millisecondes, et vous auriez du mal à trouver une preuve de ce travail dans votre facture d’électricité.
Pourquoi y a-t-il autant de concurrence qui entraîne autant d’énergie? Parce que c’est un principe économique. Les bitcoins sont chers en ce moment, et toutes les 10 minutes, un mineur recevra 12,5 nouveaux bitcoins. Cette concurrence est saine car elle signifie que l’effort consacré à la sécurisation du réseau évolue automatiquement avec la valeur des données de transaction sur la blockchain. Ainsi, plus le réseau Bitcoin a de la valeur, plus les individus le valorisent, plus les ressources seront consacrées à sa sécurité. Cela crée un contraste frappant avec les données sécurisées, disons, d’Equifax ou de toute autre entreprise de données volumineuses où l’effort de sécurisation des données est proportionnel à l’estimation des risques et à la responsabilité de l’équipe de gestion.
Une dernière chose à propos de cette compétition. Il peut devenir moins féroce au fil du temps. La récompense des nouveaux bitcoins est divisée par deux tous les quatre ans jusqu’à ce qu’elle atteigne effectivement zéro. Les mineurs continueront à travailler parce qu’ils peuvent également percevoir des frais sur chaque transaction, mais le paiement total net pour un mineur gagnant sera probablement inférieur à ce qu’il est aujourd’hui même si le prix d’un Bitcoin continue d’augmenter . De petites récompenses signifieront moins de puissance de calcul dédiée aux gains et moins d’électricité consommée.
Mythe 3: Les transactions par carte de crédit sont bien moins chères et plus écoénergétiques que les transactions Bitcoin.
C’est comparer des pommes et des oranges. Une transaction par carte de crédit n’est pas un paiement réglé. C’est une autorisation de paiement, simplement le début d’une danse alambiquée entre pas moins de cinq joueurs (le détenteur de la carte, la banque émettrice de la carte, le réseau de la carte, la banque acquéreur du marchand et le commerçant). Finalement (pensez jours ou même semaines) le paiement autorisé sera tiré à travers ce réseau de joueurs (il se termine lorsque vous payez votre facture de carte de crédit), mais il ne se fait certainement pas avec une simple glissade de la carte dans le terminal de paiement.
En revanche, une transaction Bitcoin est réglée au moment où elle frappe la blockchain (mais vous devriez attendre environ une heure pour une bonne sécurité). Et pour se faire, il ne passe jamais par les institutions analogiques maladroites. Le mineur qui l’a mis dans un bloc a probablement utilisé beaucoup d’électricité, c’est vrai, mais ce montant est nettement inférieur à l’énergie qu’il en coûte pour garder au moins trois sociétés financières du Fortune 500 fonctionnant à plein régime pendant quelques jours.
Mythe 4: Les mineurs de Bitcoin sont et seront toujours des pollueurs.
La consommation d’énergie n’est pas mauvaise en soi. Ce sont les gaz à effet de serre qui sont mauvais, mais il n’est pas certain que Bitcoin, sur le net, aggrave les émissions de gaz à effet de serre à long terme. En fait, si le «mining» Bitcoin devient le principal moteur de la consommation d’énergie sur la planète, alors cela pourrait être une bonne chose pour l’environnement! Tout comme la révolution de l’électronique grand public a engendré l’efficacité informatique massive connue sous le nom de loi de Moore; la révolution Bitcoin pourrait conduire à une explosion similaire d’innovation dans l’énergie propre et efficace.
La fusion de l’aluminium consomme environ 3% de toute l’énergie mondiale, mais nous ne lisons pas les articles qui pourfendent la fabrication des MacBook Pros (en aluminium) comme nous le voyons à propos de Bitcoin. La fusion n’est pas souvent considérée comme un problème parce que l’industrie lourde est le moteur de l’efficacité énergétique. Pourquoi? Parce que l’industrie lourde est un gros consommateur, elle cherche toujours la source d’électricité la moins chère possible.
L’industrie lourde peut généralement être basée n’importe où, et les coûts d’électricité ont tendance à être un pourcentage important de leurs coûts totaux. L’électricité représente de 40 à 45% des coûts de la fabrication de produits chimiques (comme la production de chlore) et de 30 à 50% des coûts de la fusion de l’acier et de l’aluminium. Cela signifie que l’industrie lourde se basera là où les coûts sont les plus bas, et cela tendra à être partout où l’électricité est abordable parce que sa production est plus efficace. La demande stimule l’offre et récompense ainsi ceux qui développent des modes de production d’électricité moins coûteux. Dernièrement, cela a été rondement une affaire verte. L’électricité la moins chère de la planète est maintenant l’énergie éolienne et solaire. La géothermie et l’hydroélectricité sont également les principaux concurrents et ont comme avantage à ne pas faire face à des problèmes de stockage.
Cependant, les coûts d’électricité peuvent ne pas toujours être au premier plan pour votre propriétaire d’industrie lourde typique. Ils peuvent supporter une énergie sale et coûteuse si d’autres coûts déterminent leur prise de décision. Les industries aiment aussi être là où sont leurs clients, où il est bon marché d’expédier des intrants matériels comme le métal, et où les gouvernements leur accordent des subventions pour encourager la croissance industrielle.
Mais les coûts de l’électricité importent encore plus à un mineur Bitcoin que l’industrie lourde typique. Les coûts d’électricité peuvent représenter 30 à 70% de leurs coûts d’exploitation totaux. En outre, les mineurs Bitcoin n’ont pas besoin de s’inquiéter de la géographie de leurs clients ou des itinéraires d’expédition de matériaux. Les bitcoins sont numériques, ils n’ont que deux entrées (électricité et matériel) et la latence réseau est triviale par rapport à un camion plein d’acier. Un mineur a déplacé toute une ferme GPU à travers les États-Unis à cause de l’hydroélectricité bon marché dans le Pacifique Nord-Ouest et, selon lui, «ça vaut le coup!» C’est aussi pourquoi nous voyons des mineurs en Islande ou ailleurs. En dehors de belles vues, vous pouvez trouver une puissance géothermique et hydraulique abondante dans le pays des volcans et des cascades.
Si le «mining» Bitcoin commence vraiment à consommer de grandes quantités de l’électricité mondiale, elle entraînera une croissance massive de la production d’électricité efficace, c’est-à-dire. la révolution de l’énergie verte. La loi de Moore était en partie une histoire sur les progrès incroyables dans la science des matériaux, mais c’était aussi une histoire sur la demande incroyable pour l’informatique qui a conduit ces progrès et fait en sorte que la recherche et le développement de semi-conducteurs soit rentable. Si vous voulez voir une révolution de l’énergie semblable à celle de Moore, alors vous devriez vous enraciner pour, et non contre, Bitcoin. Le fait est que le réseau Bitcoin, en ce moment, fournit une prime de 200 000 $ toutes les 10 minutes (la récompense du mining d’un bloc) à la personne qui peut trouver l’énergie la moins chère de la planète. Vous avez du pouvoir vert bon marché? Bitcoin pourrait faire en sorte que la construction en vaille la peine.
Mythe 5. Le «mining» Bitcoin ne deviendra pas plus efficace au fil du temps, il s’empirera
Nous avons déjà appris que la consommation d’énergie n’augmentera pas avec le nombre de transactions Bitcoin. Cependant, il se peut que l’utilisation de l’énergie reste constante ou diminue même si le nombre de transactions grimpe. Plusieurs efforts sont en cours pour développer des réseaux de deuxième couche, ou de nouveaux mécanismes de consensus ouverts, qui pourraient permettre des milliers et même des millions de transactions par seconde. Ces solutions d’échelle prennent différentes approches. Le réseau «Lightning» et l’infrastructure de canal de paiement similaire ont pour but de faire le traitement de plusieurs transactions en écrivant seulement deux transactions à la blockchain elle-même, et il a des contrôles automatiques en place pour préserver la sécurité inhérente à Bitcoin.
D’autres développeurs expérimentent de nouveaux mécanismes de consensus ouverts qui peuvent permettre une mise à l’échelle massive tout en réduisant simultanément la consommation d’énergie. Rappelons que le mécanisme de consensus de Bitcoin a une loterie intégrée et que les mineurs sont en compétition pour gagner des revenus. Rappelons également que chaque billet de loterie a un coût mesuré en calculs vérifiables effectués. Ces calculs sont appelés une «preuve de travail» et nous nous référons souvent au mécanisme de consensus de Bitcoin comme base de preuve de travail («proof-of-work»).
Les développeurs d’Ethereum, pour prendre un exemple, expérimentent maintenant un mécanisme de consensus «preuve de participation» appelé Casper. Dans un mécanisme de consensus de preuve de participations, les mineurs (ou les validateurs) se font encore concurrence pour gagner à la loterie, mais les tickets sont prouvés coûteux parce que les participants prouvent qu’ils possèdent ou ont une part dans la cryptomonnaie garantie par la blockchain. Il serait peut-être plus approprié d’appeler ces participants des «parties prenantes» plutôt que «mineurs», mais qui sait quel nom va coller ou si ce mécanisme de consensus sera même aussi sûre et viable que la preuve de travail. La seule chose que nous savons à coup sûr, c’est qu’il n’y a pas de pénurie de pensée innovante, et la révolution de la crypto-monnaie peut s’avérer beaucoup plus écologique que vous ne le pensez.
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Traduit et publié avec l’autorisation de Coin Center
Billet original disponible ici