德克薩斯州（Texas）的一個(gè)偏遠(yuǎn)小鎮(zhèn)正在將19世紀(jì)和20世紀(jì)的骯臟煤礦轉(zhuǎn)變?yōu)?1世紀(jì)的清潔數(shù)字礦場(chǎng)，這著實(shí)令人難以置信。比特大陸（Bitmain）正在克薩斯州的羅克代爾鎮(zhèn)（Rockdale）大舉投資，創(chuàng)造300多個(gè)工作崗位來(lái)以管理加密貨幣挖礦業(yè)務(wù)。這不僅彌補(bǔ)了停止煤礦開(kāi)采作業(yè)造成的崗位損失，而且還為小鎮(zhèn)帶來(lái)了更高技能的勞動(dòng)力就業(yè)機(jī)會(huì)。

PoW Vs. PoS

這種結(jié)果和就業(yè)機(jī)會(huì)歸根于加密貨幣（如比特幣）設(shè)計(jì)的工作量證明機(jī)制（Proof of Work 簡(jiǎn)稱PoW）。受到區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)和交易費(fèi)的激勵(lì)，礦工們運(yùn)算并解決復(fù)雜的數(shù)學(xué)題，從而起到確認(rèn)交易的作用。總的來(lái)說(shuō)，比特幣礦工每月通過(guò)創(chuàng)造5.4萬(wàn)個(gè)新比特幣獲得約3.5億美元的獎(jiǎng)勵(lì)收入。

普林斯頓大學(xué)（Princeton University）計(jì)算機(jī)科學(xué)副教授阿文納?拉亞南（Arvind Narayanan）于8月21日向參議院能源和自然資源委員會(huì)（Senate Committee on Energy and Natural Resources）提交了一份書(shū)面報(bào)告。目前，參議院委員會(huì)正在研究區(qū)塊鏈技術(shù)的能源使用情況，因?yàn)樗谙拇罅康馁Y源。阿文納估計(jì)道：

“在2018年8月中旬，每枚比特幣的價(jià)格約為6500美元，按這樣計(jì)算，每10分鐘的挖礦收益約為8萬(wàn)美元。比特幣礦工目前每天總共消耗大約600萬(wàn)美元的電力。”

工作量證明機(jī)制使比特幣挖礦公司進(jìn)行一場(chǎng)永無(wú)止境的算力登頂競(jìng)賽。鑒于巨額的經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)勵(lì)，挖礦業(yè)公司在電力、計(jì)算資源、設(shè)施和勞動(dòng)力方面投入巨資，以獲得盡可能多的加密貨幣獎(jiǎng)勵(lì)。

比特幣挖礦業(yè)的實(shí)際影響是，它每年消耗36億美元，產(chǎn)生約50億美元的經(jīng)濟(jì)收益。

隨著挖礦業(yè)的成熟并獨(dú)成一個(gè)產(chǎn)業(yè)，Vitalik思考道：

“工作量證明機(jī)制每年會(huì)消耗數(shù)十億美元資源，甚至比所有騙局和被竊的資金加起來(lái)還要多。這難道不是一個(gè)大悲劇嗎？”

對(duì)未知事物的探究

早期的創(chuàng)新活動(dòng)往往需要進(jìn)行未知領(lǐng)域進(jìn)行多次嘗試，事后才會(huì)發(fā)現(xiàn)其局限性。當(dāng)?shù)倌?帕特森(Tim Paterson)在1980年撰寫(xiě)微軟DOS系統(tǒng)(Microsoft DOS)時(shí)，人們普遍認(rèn)為“640k的內(nèi)存（RAM）對(duì)每個(gè)人已經(jīng)足夠了”。

經(jīng)過(guò)幾代人跨越近40年的操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)努力后，我們才發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代Windows或Mac操作系統(tǒng)能夠管理許多TB級(jí)的資源。

創(chuàng)新的挑戰(zhàn)在于，直到技術(shù)被使用之前，工程師們看不到它們的不良影響。

創(chuàng)新者和早期采用者經(jīng)常使用新技術(shù)，并對(duì)如何改進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)以獲得更廣泛的采用有更大的發(fā)言權(quán)。這種反饋循環(huán)機(jī)制是技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵路徑，但有時(shí)會(huì)因?yàn)檎卧蚨茏琛?/p>

比特幣工作量證明機(jī)制的發(fā)展目前受到兩方面的制約：電力和計(jì)算機(jī)資源。雖然比特幣在任何時(shí)候都不太可能消耗全世界的能源產(chǎn)出，但它所能消耗的能源和計(jì)算資源是有上限的。

鑒于像比特大陸這樣的大型行業(yè)參與者有繼續(xù)投資現(xiàn)行方案的經(jīng)濟(jì)動(dòng)機(jī)，只要有利可圖，他們很可能會(huì)繼續(xù)這樣做。然而，工作量證明機(jī)制的主要目的是為交易提供安全性。那么是否還存在其他安全確認(rèn)交易的方法？

舉足輕重的權(quán)益之錘

為了克服工作量證明機(jī)制的局限性，目前許多擁護(hù)者為加密貨幣的“運(yùn)行系統(tǒng)”提出了“權(quán)益證明”機(jī)制（ Proof of Stake，PoS）。一位名為“QuantumMechanic”的帖主在2011年的Bitcointalk論壇中最早提出這個(gè)概念，他認(rèn)為權(quán)益證明可以減少資源(主要是電力)的浪費(fèi)，并提高網(wǎng)絡(luò)安全：

“我所說(shuō)的權(quán)益證明是指，您對(duì)公認(rèn)的交易歷史的‘投票’不是由您給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的計(jì)算資源份額來(lái)衡量的，而是由您可以使用私鑰來(lái)證明自己的比特幣數(shù)量來(lái)衡量的。”

以色列比特幣協(xié)會(huì)(Bitcoin Association)主席梅尼?羅森菲爾德(Meni Rosenfeld)對(duì)有關(guān)權(quán)益證明的討論發(fā)表了評(píng)論：

“區(qū)塊沒(méi)有好壞之分，你所擁有的只是同步區(qū)塊，每個(gè)人都應(yīng)該在同一區(qū)塊上達(dá)成一致。有了權(quán)益持有者的簽名，你就有了同步……唯一有點(diǎn)能力把事情搞砸的人就是權(quán)益持有者，他們最沒(méi)有動(dòng)力這么做。”

使用權(quán)益證明有風(fēng)險(xiǎn)嗎?

在2016年Bitcointalk的一篇帖子中，一位名為“Monsterer”的用戶詳細(xì)描述了一個(gè)在比特幣上不可能完成的潛在攻擊矢量。他概述道，攻擊者可能會(huì)購(gòu)買以前用于創(chuàng)建區(qū)塊的大部分“舊密鑰”，然后可以使用這些密鑰運(yùn)行一組惡意代碼，導(dǎo)致區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)崩潰。

盡管如此，領(lǐng)先的加密貨幣開(kāi)發(fā)人員還是想出了一些實(shí)現(xiàn)權(quán)益證明的方法，同時(shí)可以完全減輕其他人提出的所有風(fēng)險(xiǎn)。以太坊的聯(lián)合創(chuàng)始人Vitalik Buterin表示，實(shí)施他的權(quán)益證明“Casper”方案不會(huì)發(fā)生這樣的攻擊。

在2016年12月30日的一篇Medium 帖中，他概述了在以太坊中實(shí)現(xiàn)權(quán)益證明的設(shè)計(jì)理念。加密貨幣的安全要點(diǎn)之一是：

“21世紀(jì)的密碼學(xué)真的很特別，因?yàn)樗菫閿?shù)不多的幾個(gè)對(duì)抗性沖突繼續(xù)嚴(yán)重偏袒防守方的領(lǐng)域之一。”

他進(jìn)一步主張應(yīng)該有多層的防御措施來(lái)抵御攻擊：

“重要的是要有兩層防御措施：一是經(jīng)濟(jì)激勵(lì)措施，以阻止中心化的聯(lián)盟采取反社區(qū)行動(dòng)，二是反中心化激勵(lì)措施，從最開(kāi)始就阻止聯(lián)盟的形成。”

鑒于這是正在進(jìn)行的前沿工作，當(dāng)前是否存在使用權(quán)益證明機(jī)制成功加密貨幣？

權(quán)益證明之路

有三種加密貨幣建立在權(quán)益證明模型上，并已經(jīng)運(yùn)行了一段時(shí)間。Dash, NEO和Stratis正在使用這個(gè)模型，且沒(méi)有受到任何攻擊。此外，它們的能源消耗相當(dāng)?shù)停渲羞_(dá)世幣（Dash）已被廣泛采用。

早期被稱為數(shù)字現(xiàn)金的達(dá)世幣是一種目前在委內(nèi)瑞拉廣泛使用的加密貨幣。無(wú)需支付運(yùn)營(yíng)礦工的所有電力和管理費(fèi)用，權(quán)益持有人可以獲得與礦工一樣多的利潤(rùn)。在masternode上存放1000枚達(dá)世幣，每月凈賺約800美元。

NEO原名叫小蟻股（AntShares），是一種常被稱為中國(guó)以太坊的加密貨幣。它的智能合約平臺(tái)和一些先進(jìn)的安全保護(hù)措施獨(dú)具特色。擁有NEO代幣可以獲得NEO區(qū)塊鏈上可用的免費(fèi)“GAS”代幣。儲(chǔ)存在在錢包里的1000個(gè)NEO每月凈賺大約40美元。

Stratis是一個(gè)新的支持C#和.NET開(kāi)發(fā)環(huán)境的加密貨幣。該代幣在所有知名的交易所進(jìn)行交易，并提供企業(yè)級(jí)支持。由于Stratis的低通貨膨脹率，權(quán)益擁有者每年可以獲得0.5%到2%的Stratis代幣收入。

有了這么多的例子，比特幣社區(qū)能否采用權(quán)益證明機(jī)制？

工作量證明之殤

在此前關(guān)于比特幣未來(lái)的一場(chǎng)辯論中，阿里爾?德斯查貝爾(Ariel Deschapell)等許多開(kāi)發(fā)者熱情洋溢地聲稱，比特幣的發(fā)展必須保持保守。在他的文章中，他寫(xiě)道：

“毫無(wú)疑問(wèn)，繼續(xù)升級(jí)比特幣以實(shí)現(xiàn)真正廣泛的采用，同時(shí)保持其抗審查屬性，是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，其中充滿了許多風(fēng)險(xiǎn)和未知。”

比特幣挖礦業(yè)的大型行業(yè)參與者正抵制改變比特幣算法的努力。Ark Capital的Founder Solutions主管布瑞恩?舒斯特（Brian Schuster）認(rèn)為：

“六個(gè)最大的比特幣礦池控制著區(qū)塊鏈95%的算力資源。這意味著，要接受任何更改，這些池必須采用新的標(biāo)準(zhǔn)……沒(méi)有人能強(qiáng)迫它們接受。現(xiàn)在，他們的整個(gè)工作流程都是基于工作量證明交易，而且利潤(rùn)豐厚。”

盡管像比特大陸這樣的大型行業(yè)參與者試圖充分?jǐn)U大其收益，但他們似乎也看到了增長(zhǎng)的局限性。為比特幣挖礦計(jì)劃賦能的大型計(jì)算機(jī)也可以為人工智能（Artificial Intelligence）服務(wù)。

因此，比特大陸公司在德克薩斯州羅克代爾鎮(zhèn)的擴(kuò)張可能不僅是為了挖礦，還可能是成為人工智能計(jì)算中心。只要比特幣對(duì)礦工有利，它的統(tǒng)治地位就有可能持續(xù)下去。隨著加密貨幣行業(yè)的成熟，以及開(kāi)發(fā)人員為我們的未來(lái)創(chuàng)建金融運(yùn)行系統(tǒng)，我們可能會(huì)對(duì)那個(gè)每個(gè)人都受夠了的“工作量證明”時(shí)代充滿懷念。