Grayscale: كيف سيؤثر تعدين البيتكوين على البنية التحتية للطاقة العالمية

المصدر: رمادي.

ملخص

• السبب في أن Bitcoin يمكن أن تعمل كنظام عملة رقمية عالمي هو أن تعدين Bitcoin: عملية تنافسية تستخدم لتحديث blockchains وتنسيق الحوافز الاقتصادية للشبكات الفردية.اليوم ، يكون حجم شبكة تعدين Bitcoin كبيرة جدًا ، مع سرعة توليد “التجزئة” في الثانية التي تتجاوز 700 تريليون.[1]

• يكسب عمال مناجم Bitcoin الإيرادات عن طريق إصدار Bitcoins ورسوم المعاملات عبر الإنترنت.كما يتعين عليهم تحمل تكاليف المعدات الرأسمالية والكهرباء وتكاليف التشغيل الأخرى.يمسك العديد من عمال المناجم أيضًا Bitcoin على ميزانياتهم العمومية ، ويقوم عدد أكبر من عمال المناجم بالتنويع في مجالات الذكاء الاصطناعي (AI) وخدمات الحوسبة عالية الأداء (HPC).

• تقدر الأبحاث الرمادية أن تعدين البيتكوين يمثل 0.2 ٪ فقط من استخدام الكهرباء العالمية ؛قد يساعد تعدين البيتكوين في تسريع تحقيق الأهداف البيئية ، وخاصة في مجالات مثل انبعاثات الميثان.

Bitcoin هي شبكة الكمبيوتر المفتوحة اللامركزية التي تبلغ قيمتها 2 تريليون دولار.[2] هذه المعجزة الحديثة ممكنة بسبب تعدين البيتكوين: يتنافس المشاركون في الشبكة على الحق في إضافة الكتلة التالية إلى blockchain وتلقي المكافآت.اليوم ، يعمل عمال مناجم Bitcoin على نطاق لا يصدق ، ويحولون الموارد الحقيقية إلى أمان رقمي.إن قوة الحوسبة المستخدمة لحماية Bitcoin blockchain هي “باب VAC” الرقمي: يمكن استخدام شبكة كمبيوتر مستقلة كآلية لأنظمة العملة الرقمية العالمية.تساعد الخبرة الفنية والنفقات الرأسمالية ونفقات التشغيل المستمرة اللازمة لتشغيل منشأة تعدين Bitcoin ، وكذلك الأعمال التنافسية عالية ، على الحفاظ على تكاليف Bitcoin Networked وتكاليف الهجوم.

يمكن أن يحصل عمال مناجم البيتكوين الذين يستثمرون في تداول علني على إيرادات من إنتاج الكتلة ، بالإضافة إلى نمو الإيرادات المحتملة من ارتفاع رسوم معاملات الشبكة مع مرور الوقت.في الواقع ، يتبع معظم عمال مناجم البيتكوين المدرجين نماذج أعمال مختلفة ، حيث يحتفظ الكثيرون ببيتكوين الملغوم على الميزانية العمومية وحتى شراء البيتكوين في السوق المفتوحة.بدأ عمال مناجم البيتكوين أيضًا في تنويع وتشغيل مراكز البيانات للذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء (HPC).

معجزة حديثة

على الرغم من معقدة تقنيًا ، فإن عملية تعدين البيتكوين بسيطة من الناحية المفاهيمية.تتنافس أجهزة الكمبيوتر المتخصصة على تخمين رقم عشوائي ، والجهاز الذي يخمن أولاً الرقم الصحيح سيحصل على الحق في تحديث blockchain (“كتلة التعدين”).سيحصل عمال المناجم الفائز على رسوم البيتكوين ورسوم المعاملات الصادرة حديثًا (“مكافأة بلوك”).[3]

لا توجد اختصارات لهذا السباق – على سبيل المثال ، لا يمكن أن تساعد أي خوارزمية في العثور على الرقم الصحيح بشكل أسرع – يتنافس عمال المناجم على Pitcoin على القوة الغاشمة.يمكن اعتبار هذه العملية لعبة فرصة.استمر عمال المناجم في التخمين حتى يتم العثور على الحل الصحيح – مثل لف زهر الأوجه حتى ظهر الرقم المطلوب.لذلك ، فإن احتمال الفوز هو دالة لعدد التخمينات (“Rolling Dice”) التي يمكن أن يصنعها عمال المناجم في الثانية.المشغل الذي يحتوي على معظم الآلات و/أو الآلات الأكثر كفاءة سيجعل أكثر التخمينات وسيحصل على الأرجح على مكافآت الكتلة.

من وجهة نظر فنية ، فإن النتيجة الفائزة ليست مجرد رقم عشوائي ، بل “تجزئة” تجمع بين الرقم والبيانات الأخرى.في علوم الكمبيوتر ، تعد وظيفة التجزئة عملية رياضية تحول البيانات التعسفية إلى سلسلة من الحروف و/أو الأرقام ، تسمى قيم التجزئة.على سبيل المثال ، باستخدام وظيفة التجزئة نفسها في شبكة Bitcoin ، فإن قيمة التجزئة لكلمة “Bitcoin” هي:

B4056DF6691F8DC72E56302DDAD345D65FEAD3EAD9299609A826E2344EB63AA4

لذا فإن الهدف من عمال المناجم في Bitcoin هو إنشاء تجزئة بسرعة: تخمين رقم عشوائي ، وحساب تجزئةه (الجمع بين الرقم العشوائي والبيانات الأخرى) ، ثم تحقق مما إذا كان صحيحًا.

اليوم ، تولد ما يقدر بنحو تتراوح من 5 ملايين إلى 6 ملايين آلة تعدين البيتكوين [4] قيم التجزئة على نطاق مذهل (الشكل 1).في الـ 90 يومًا الماضية ، أنشأ عمال مناجم Bitcoin قيم التجزئة بمعدل 765 AHASH في الثانية (EH/S).[5] Ahash يساوي تريليون (10^18) قيم التجزئة.لذا ، ببساطة ، يخمن عمال مناجم Bitcoin رقمًا عشوائيًا في الثانية في المتوسط ​​وحساب قيمة التجزئة التي تزيد عن 700 مليون مرة.لوضع هذا الرقم في السياق ، يقدر أن هناك حوالي 7.5 تريليون حبة من الرمال و 10 تريليون حشرات حية على الأرض.[6]

الشكل 1: قيمة التجزئة الضخمة من عمال عمال عمال العميل

إنه مكلف لتوليد كل هذه التجزئة – هذه هي النقطة.للتنافس على المكافآت ، يحتاج مشغلي التعدين إلى شراء آلات مخصصة وغيرها من الأجهزة ودفع تكاليف الطاقة والصيانة المستمرة.لذلك ، من خلال توليد التجزئة الصحيح ، يقدم عمال المناجم “دليلًا على العمل”: دليل على مواردهم الاقتصادية ويمكنهم الوثوق بهم لتحديث blockchain.

مهاجمة Bitcoin يعني تدمير صناعة تعدين Bitcoin الحالية.من الناحية النظرية ، إذا كان الممثل الضار يتحكم في 51 ٪ من معدل تجزئة الشبكة ، وبالتالي استخراج معظم الكتل ، فيمكنهم كسر الشبكة (على سبيل المثال ، الدفع المزدوج للبيتكوين أو مراقبة بعض المعاملات).في ورقة ، يقدر الباحثون أن تكلفة هجوم 51 ٪ على شبكة البيتكوين ستصل إلى 5 مليارات دولار إلى 20 مليار دولار اعتبارًا من فبراير 2024 (اعتمادًا على كيفية حصول المهاجم على آلة التعدين).[7] في الواقع ، لا يوجد لدى أي ممثل الحافز الاقتصادي لإنفاق هذه الموارد ، وعلى أي حال ، لدى الشبكة آليات دفاع أخرى إلى جانب التعدين.[8]

بيتكوين التعدين الأعمال

يكسب عمال المناجم Bitcoin مساواة المكافأة على استخراج كتل جديدة ، ويحتاجون أيضًا إلى دفع تكاليف الكهرباء لتشغيل الماكينة وتوليد قيم التجزئة (وتكاليف التشغيل الأخرى المحتملة مثل الصيانة ، وتكاليف تجمع التعدين ، وما إلى ذلك).لذلك ، فإن هدف عمال مناجم البيتكوين هو توليد معظم قيم التجزئة في الثانية بأقل تكلفة ممكنة.

في عام 2024 ، حقق عمال المناجم ما مجموعه حوالي 230،000 بيتكوين ، بقيمة حوالي 15 مليار دولار (بناءً على السعر لنفس الفترة).[9] هذا أعلى حوالي 19 مرة من عام 2014 ، مع معدل نمو سنوي مركب 34 ٪ (الشكل 2).تسقط سرعة Bitcoins الصادرة حديثًا كل أربع سنوات ، وهو حدث يُعرف باسم Bitcoin النصف.على الرغم من وجود انخفاض في الإصدار في Bitcoin ، فقد زادت إيرادات التعدين بمرور الوقت بسبب تقدير سعر البيتكوين بالدولار الأمريكي.في المستقبل ، قد يأتي النمو في إيرادات التعدين من ارتفاع أسعار البيتكوين و/أو الزيادة في رسوم المعاملات عبر الإنترنت.

الشكل 2: تنمو إيرادات تعدين البيتكوين مع مرور الوقت

سوف يتحمل عمال المناجم نفقات التشغيل ، وخاصة في شكل الكهرباء اللازمة لتشغيل الآلات.[10] يتفاوض كل مشغل اتفاقية شراء الطاقة الخاصة بها ، والتي تختلف اختلافًا كبيرًا في جميع أنحاء العالم.بالنسبة للتحليل الإرشادي ، يمكننا إنشاء صورة مبسطة للوضع الاقتصادي العام لعمال مناجم البيتكوين باستخدام تكاليف الكهرباء الافتراضية وتجاهل التكاليف الأخرى.على سبيل المثال ، يقارن الرسم البياني 3 دخل عمال مناجم Bitcoin مع تقديرات إجمالي تكاليف الكهرباء البالغة 0.05 دولار لكل كيلو واط في الساعة (كيلوواتو ساعة).يمكن اعتبار الفرق بين تكاليف الدخل والكهرباء بمثابة مقياس مبسط لهامش تشغيل عامل المناجم.عندما تزداد قيمة الدولار لمكافأة الكتلة ، يستفيد عمال المناجم ، وعندما يزداد سعر تجزئة الإنتاج ، يعاني عمال المناجم.

الشكل 3: هامش تشغيل عمال المناجم يعكس الفرق بين مكافآت الكتلة وتكاليف الكهرباء

بالنظر إلى الفرق في تكاليف الكهرباء التي يواجهها عمال المناجم في جميع أنحاء العالم ، قد يكون إجراء أكثر سهولة هو قيمة الدولار المكتسبة لاستهلاك الكهرباء المعطى-مثل دخل عمال المناجم لكل ساعة ميجاوات (MWH).غالبًا ما يذكر المشاركون في صناعة التعدين المفهوم المرتبط ارتباطًا وثيقًا “سعر التجزئة” ، والذي يتم حسابه كنسبة من دخل منجم اليومي إلى معدل تجزئة الشبكة.على الرغم من أن المفهوم متشابه للغاية ، إلا أن أسعار التجزئة تميل إلى الانخفاض حيث يحسن عمال المناجم الكفاءة.لذلك،قد تعكس نسبة دخل مناجم الصلاحية بالنسبة لاستهلاك الكهرباء بشكل أكثر دقة التغييرات في اقتصاد المناجم مع مرور الوقت.يوضح الشكل 4 الدخل اليومي لكل ميجاوات ساعة من عمال مناجم البيتكوين.ظل هذا التقدير مستقرًا إلى حد كبير على مدار العامين الماضيين ، على الرغم من التقلبات الكبيرة في عام 2024 إلى النصف.

الشكل 4: ظل دخل عمال المناجم لكل ميجاوات في ساعة مستقرة على مدار العامين الماضيين

استثمر في عمال مناجم البيتكوين

يمكن أن يتعرض الاستثمار في أسهم عمال المناجم المتداولين علنًا لاقتصاد البيتكوين من خلال أدوات سوق الأوراق المالية.قد يصبح نموذج أعمال عمال مناجم البيتكوين متنوعًا بشكل متزايد ، لكن جميع عمال المناجم يشاركون في الأعمال الأساسية لإنتاج قيم التجزئة وكتل التعدين وكسب المكافآت.نظرًا للاختلافات في تكاليف الطاقة ، ونفقات التشغيل غير القوية وعوامل أخرى [11] ، يتلقى كل مناجم مكافأة كتلة بسعر فعال مختلف.في الربع الثالث من عام 2024 ، بلغ متوسط ​​تكلفة إنتاج البيتكوين من قبل أكبر عمال المناجم المتداولين علنًا 34000 دولار إلى 59000 دولار (الشكل 5).وبالمقارنة ، كان متوسط ​​سعر البيتكوين هذا الربع 61000 دولار.

الشكل 5: عمال المناجم المختلفون لديهم تكاليف إنتاج مختلفة

عمال مناجم البيتكوين يحملون بيتكوين على ميزانياتهم العمومية بطرق مختلفة.يقوم بعض عمال المناجم بمسح المكافآت على الفور ، ويحتفظ بعض عمال المناجم بمكافآت الكتلة ، وبعض عمال المناجم يشترون عملات البيتكوين الإضافية في السوق المفتوحة.بالتأكيد،يمكن أن يكون للاختلافات في سياسات الميزانية العمومية تأثير كبير على الأداء المالي النسبي لرجال المناجم المدرجين عندما تتغير أسعار البيتكوين(الشكل 6).بعد قول ذلك ،تؤثر العديد من العوامل على صورة مخاطر عمال المناجم الفردية ، وعبّار عمال المناجم الذين يعانون من ارتفاع نسبيا من ميزانية Bitcoin العمومية ليسوا بالضرورة أكثر خطورة من عمال المناجم الذين يقومون بمسح مكافآت الكتل.

الشكل 6: بعض عمال المناجم يحملون بيتكوين في الميزانية العمومية

في الآونة الأخيرة ، بدأ عمال مناجم Bitcoin في الدخول إلى مجالات أخرى من الذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء (HPC) ، والتي نمت بسرعة الطلب على البنية التحتية لمركز البيانات.على سبيل المثال ، تقدر أبحاث جولدمان ساكس [12] أن الطلب على الكهرباء في مراكز البيانات (باستثناء العملات المشفرة) قد ينمو بنسبة 160 ٪ بين عامي 2023 و 2030.قد يتمتع عمال مناجم Bitcoin بميزة تنافسية في توفير سوق الحوسبة AI/HP حيث حصلوا على إمكانية الوصول إلى الكهرباء منخفضة التكلفة والبنية التحتية ذات الصلة.في أوائل عام 2024 ، أعلنت Core Scientific ، ثالث أكبر منجم مدرج في القيمة السوقية ، عن عقد طويل الأجل مع مزود خدمة البنية التحتية المخصصة لوكالة الذكاء الاصطناعي.[13] لقد اتخذ العديد من عمال المناجم المدرجة خطوات للتقدم إلى حقل الحوسبة ذي الذكاء الاصطناعي/عالي الأداء منذ الإعلان عن صفقة Core Scientific/Coreveave الأساسية في يونيو 2024.

تعدين البيتكوين والاستدامة

يستهلك تعدين البيتكوين موارد اقتصادية حقيقية – القوة – لإنشاء أمن رقمي لا مركزي.إن نجاح البيتكوين كنظام عملة رقمية يعني أن التعدين يستهلك الآن الكثير من الكهرباء.يعد Bitcoin مستهلكًا فريدًا للطاقة استخدم جزءًا كبيرًا من موارد الطاقة النظيفة ، ويعتقد أبحاث الرماديون أنه يمكن أن يقدم مساهمة إيجابية في انتقال الطاقة الخضراء مع مرور الوقت.

باستخدام بيانات من خوارزمية Matic Match الخاصة بـ Coin Metrics ، نقدر أن شبكة Bitcoin قد استهلكت الطاقة في حوالي 175 ساعة Terawatt (TWH) في الأشهر الـ 12 الماضية.[14] هذا مشابه لتقديرات المركز المالي البديل في كامبريدج (الشكل 7).وفقًا لبيانات 2023 (آخر سنة متاحة) ، فإن استهلاك الطاقة في Bitcoin يمثل 0.2 ٪ من إجمالي استهلاك الكهرباء العالمي (مع الأخذ في الاعتبار فقدان الطاقة أثناء الإرسال).[15] وفقًا للبيانات من مركز كامبريدج البديل المالي ، يستهلك مركز البيانات حوالي 200 تريدية من الكهرباء سنويًا ، وتشير التوقعات إلى أن استهلاك الطاقة في مركز البيانات قد يرتفع بسبب استخدام نماذج الذكاء الاصطناعى.[16]

الشكل 7: يستهلك تعدين البيتكوين الطاقة لإنشاء أمان رقمي

بالمقارنة مع المستخدم السكني أو التجاري النموذجي ، يعد Bitcoin مستهلكًا فريدًا للطاقة.يتميز تعدين Bitcoin بالنموذج وقابلية النقل ، مستقلة عن الموقع ، ومقاطعة وحساسة للغاية لتغيرات أسعار الكهرباء.لذلك ، يمكن أن يعمل عمال المناجم غالبًا في الأماكن التي تكون فيها موارد الطاقة النظيفة رخيصة.تشير التقديرات إلى أن حوالي 50 ٪ -60 ٪ من الكهرباء المستخدمة من قبل صناعة تعدين البيتكوين تأتي من الطاقة المستدامة (بما في ذلك الطاقة النووية).[17] بالنسبة للولايات المتحدة والعالم ككل ، فإن حصة توليد الطاقة المستدامة تبلغ حوالي 40 ٪.[18] باستخدام بيانات من 2023 (آخر سنة متاحة) وافتراض أن حصة البيتكوين المستدامة من استهلاك الكهرباء هي 50 ٪ -60 ٪ ، فإننا نقدر أن تعدين البيتكوين يمثل 0.2 ٪ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ذات الصلة بالطاقة العالمية-0.3 ٪.[19]

تؤمن الأبحاث الرمادية بذلكيساعد تعدين Bitcoin في تسريع اعتماد إنتاج الطاقة المتجددة في السنوات القادمة.نظرًا لسماتها الفريدة ، يحفز تعدين Bitcoin الاستثمار في تطوير البنية التحتية للطاقة المتجددة ، وخاصة عندما لا تنتقل إلى المراكز الشعبية الرئيسية.يمكن أن يساعد تعدين البيتكوين أيضًا في تثبيت الطلب على الشبكة– سوف يتقلب الطلب على الشبكة من خلال أنماط الاستهلاك والطقس – كما يفعل نظام لجنة موثوقية الكهرباء في تكساس (ERCOT).[20] بالإضافة إلى ذلك ، خلقت الشركات الناشئة مثل بروتوكول البيتكوين المستدام آليات قائمة على السوق لتحفيز استخدام الطاقة النظيفة وجهود المكافآت لتقليل انبعاثات الميثان.يمكن أن تكون معالجة انبعاثات الميثان وسيلة مهمة بشكل خاص لعملين عمال المناجم في البيتكوين للمساهمة في الأهداف البيئية.يتم إطلاق الميثان من حرق الغاز أو الغاز الطبيعي الناتج عن حرق الزيت.قامت شركات مثل Crusoe Energy بتطوير طرق لالتقاط الغاز الزائد بدلاً من تحريره ، ثم تحويله إلى عمال عمال المناجم في الكهرباء والزخرف.

سيولد النمو في استخدام التكنولوجيا طلبًا كبيرًا على إنتاج الطاقة في السنوات القادمة – من الأصول الرقمية والذكاء الاصطناعي وغيرها من الصناعات.يعتقد رمادي ذلكتساعد Bitcoin وظيفة البنية التحتية العالمية للبنية التحتية بشكل صحي ، ومقارنة بالعديد من الصناعات الأخرى ، تتمتع Bitcoin بمزايا فريدة للمساعدة في تسريع الانتقال إلى الطاقة المتجددة.

تعليقات

[1] المصدر: مقاييس العملة.البيانات اعتبارا من 31 يناير 2025.

[2] المصدر: مقاييس العملة.البيانات اعتبارا من 31 يناير 2025.

[3] يسمى هذا الرقم “nonce” (رقم يستخدم مرة واحدة فقط) ، وليس عشوائيًا بحتًا.على سبيل المثال ، راجع “Mystery of Bitcoin nonce Model” ، Bitmex Research ، 2019.

[4] المصدر: يحسب البحث الرمادي بناءً على معدل تجزئة الشبكة المبلغ عنه وتقديرات متوسط ​​إنتاجية عمال المناجم.بالنسبة لهذا الأخير ، نستخدم تقديرًا مركزيًا لـ 125 TH/S ، استنادًا إلى بيانات Match Match الخاصة بـ Coin Metrics وتحليل ربحية عمال المناجم الأفراد تحت أسعار التجزئة المختلفة وأسعار الطاقة.

[5] المصدر: مقاييس العملة.البيانات اعتبارا من 31 يناير 2025.

[6] المصدر: “ما هو أكبر ، عدد الرمال على الأرض أو عدد النجوم في السماء؟” ، NPR ، سبتمبر 2012 ؛

[7] Nuzzi ، Waters ، and Andrade ، “كسر BFT: مهاجمة بيتكوين و Ethereum.”

[8] انظر ، على سبيل المثال ، “تحليل إجماع البيتكوين: مخاطر ترقيات البروتوكول” ، Ren Crypto Fish و Steve Lee و Lyn Alden ، نوفمبر 2024.

[9] المصدر: مقاييس العملة.

[10] هناك العديد من الأنواع المختلفة من آلات التعدين التي تعمل في أي وقت معين.طورت مقاييس عملة موفر البيانات التكنولوجيا لتحديد أنواع الآلات التي تساهم بنشاط في معدلات التجزئة في الشبكة.نستخدم هذه البيانات لتقدير استهلاك الطاقة وعدد الآلات النشطة على الشبكة.

[11] على سبيل المثال ، قد يتحمل عمال المناجم تكاليف أخرى ، مثل نفقات البلياردو ، وقد يختلف الدخل اعتمادًا على دخل مصاريف كتلة معينة.

[12] المصدر: “النمو بين الأجيال – ترتفع الطاقة العالمية في مراكز الذكاء/البيانات الاصطناعية وتأثيرها على الاستدامة” ، جولدمان ساكس ، 30 أبريل 2024.

[13] المصدر: “العلامات العلمية الأساسية اتفاقية مدتها 12 عامًا مع شركات الذكاء الاصطناعى بإجمالي إيراداتها البالغة 3.5 مليار دولار” ، The Block ، 4 يونيو 2024.

[14] في غضون 365 يومًا المنتهية في 31 يناير ، 2025 ، تنطوي هذه الطريقة على استهلاك الطاقة السنوي قدره 177.8 TWH ؛

[15] المصدر: حسابات رمادية تستند إلى بيانات من مراجعة إحصاءات الطاقة العالمية للمعهد العالمي ومركز كامبريدج المالي البديل.

[16] المصدر: مركز كامبريدج المالي.

[17] المصدر: على سبيل المثال ، انظر تتبع دانييل باتن من الطاقة والانبعاثات في Bitcoin و “التحقيق في لجنة تعدين Bitcoin على السلطة المستدامة والكفاءة التقنية عاماً بحلول عام” ، لجنة تعدين Bitcoin ، 2023 أغسطس 2019.

[18] المصدر: حساب رمادي استنادًا إلى البيانات من مراجعة إحصائية معهد الطاقة العالمي.

[19] المصدر: حساب رمادي استنادًا إلى البيانات من مراجعة إحصائية للطاقة العالمية للطاقة.

[20] المصدر: إدارة معلومات الطاقة الأمريكية.