لماذا يجب أن تستهلك البيتكوين الطاقة عبر إثبات العمل؟

بقلم دان هيلد. 

قد يزعم البعض أن خوارزمية إثبات العمل ليست ذات "كفاءة عالية"، ولكن في حقيقة الأمر، فإنها هي التي تمكّن البيتكوين من تشغيل شبكة لامركزية من العُقد التي تعمل لتحقيق اتفاق على حالة سجل المعاملات. في النهاية، يعود الأمر إلى رأيك الشخصي فيما يتعلق بقيمة الطاقة. نظراً لأن الطاقة متوفرة ومُسعّرة في السوق، فإن حقيقة أن المعدنين قادرين على استخدامها بشكل فعّال ومجدي من حيث التكلفة يعد مؤشراً يدل على عدم إهدار تلك الطاقة بل على العكس يتم استهلاكها بطريقة صحيحة. ولكن السؤال هو ما الذي يجعل إثبات العمل فعّالاً؟

يعتقد معظم الناس أن خوارزمية إثبات العمل الخاصة بالبيتكوين "مضيعة للطاقة". في هذه المقالة، سنكتشف سوياً كيف أن كل قيمة كل شيء مرتبط بمقدار الطاقة التي يحتاجه وأن المال الذي نحمله في جيوبنا هو طاقة أيضاً. وبما أن استهلاك الطاقة يعد أمراً نسبياً، سنقد مقارنة بين تكلفة الطاقة المستهلكة في إثبات العمل مع استهلاك الأنظمة المالية الحكومية الحالية للطاقة. تطرح هذه المقالة مجموعة من الأفكار والآراء المقدمة من العديد من الأفراد المهمين في القطاع الرقمي، وتتجلى مساهمتي في المقال في تجميع هذه الآراء وتحليلها وتقريب وجهات النظر. العمل طاقة

بدأت فكرة "العمل" على أنه طاقة عندما قدم عالم الرياضيات الفرنسي غاسبار-جوستاف دي كوريوليس أطروحة أن الطاقة هي مقدار "العمل المنجز". في الماضي، كان العمل المنجز في الاقتصاد جهداً إنسانياً بالكامل ولولا الطعام ما كان هذا العمل ليُنجز أبداً.

منذ حوالي مليون عام، اكتشف البشر النار. نتيجة لذلك، زادت الطاقة المتاحة لنا لأننا الآن نستطيع أن نحافظ على الدفء ليس فقط مما أكلناه ولكن أيضاً من الاحتراق. لذلك أدى استخدام الطاقة الإضافي هذا إلى تحسين مستوى معيشتنا.

منذ بضعة آلاف من السنين، ازداد استخدامنا للطاقة بشكل أكبر عندما قمنا بتدجين الحيوانات. حيث أصبح من الممكن أن نسخر الحيوانات لتعمل بدلاً عنا. ولكن كان لابد من إطعامهم. فزادت الحاجة إلى كميات كبيرة من الطعام لتلبية الطلب على الطاقة، وكان هذا الاكتشاف سبباً في ازدهار الحضارة البشرية أكثر.

عبر مئات السنوات الماضية، قام البشر ببناء آلات. وأنجزت هذه الآلات الميكانيكية العمل عبر مصادر أولاً طبيعية مثل المياه والرياح، ثم المصادر الأرخص مثل الفحم والغاز، والآن من المصادر النووية (الانشطار/الاندماج). بالطبع، تنجز كل من الآلات العمل من خلال الاستفادة من الطاقة. أصبح الآن لدينا اقتصاد لا يقوم على المال، بل على العمل واستهلاك الطاقة.

ترتبط كل الأشياء في حياتنا ارتباطاً وثيقاً بسعر الطاقة؛ حيث تتطلب تنقية المياه طاقة، ويتطلب نقل المنتجات طاقة، ويتطلب تصنيع المنتجات الطاقة، حتى أن الطبخ يتطلب طاقة وتتطلب الثلاجات والمجمدات الطاقة. في السوق الحرة، تعكس تكلفة أي سلعة إلى حد كبير الطاقة المستخدمة في إنتاج تلك السلعة. نظراً لأن الأسواق الحرة تشجع السلع الأقل سعراً، يتم تقليل الطاقة المستخدمة في إنتاج أي سلعة. يمكن أيضاً اعتبار المال، وهو تمثيل العمل المطلوب لصنع السلع والخدمات، على أنه طاقة مخزنة.

في أوائل القرن العشرين، كان قادة قطاعي الصناعة والعلوم مثل هنري فورد وتوماس إديسون مهتمين باستبدال الذهب أو الدولار بـ "دولار الطاقة" أو "وحدات الطاقة" (عملة مربوطة بالسلع/الطاقة). واكتسب هذا المفهوم شعبية نظراً لخصائصه المالية، بما في ذلك أن تكون وحدة نقدية جيدة وسهلة القياس أي ليس من السهل تزويرها، وتقبل التقسيم إلى وحدات نقدية أصغر، وقابلة للاستبدال (أي أن كل الوحدات النقدية من الفئة الواحدة ستكون مساوية في القيمة لأي وحدة أخرى). ومع ذلك، كانت أموال الطاقة عيب واحد؛ وهو أنها لا يمكن نقلها أو تخزينها بسهولة.

"من أجل جعل الرجل أو المرأة يطمحان لشيء ما، من الضروري جعل تحقيق ذلك الشيء صعباً عليهم". -  مارك توين

دعونا الآن نقفز زمنياً إلى ٣١ أكتوبر من العام ٢٠٠٨، أي عندما قام ساتوشي ناكاموتو بنشر الورقة البيضاء للبيتكوين. لم يكن ساتوشي صاحب فكرة اختراع خوارزمية إثبات العمل؛ حيث أنها في الأصل كانت إجراء ضد رسائل البريد الإلكتروني العشوائية. ومن ثم قام ساتوشي بتطبيقها في عملته الرقمية. ما يفعله تعدين عبر إثبات العمل هو استخدام المعدات المخصصة للتعدين (ASICs) لتحويل الكهرباء إلى عملات البيتكوين (عبر مكافأة تعدين الكتلة). يقوم الجهاز بشكل متكرر بإجراء عمليات التجزئة (تخمينات/تصويت) حتى يحل لغز حسابي تشفيري ويتلقى المعدن بالمقابل عملات البيتكوين (عبر مكافأة تعدين الكتلة). يثبت حل اللغز أن هذا المعدن قد قام بصرف الطاقة الكهربائية عبر معدات التعدين بالتالي فهو قد أنجز عملاً مهماً على الشبكة. تستخدم البيتكوين آلية تصويت رأسمالية وهي "عند المخاطرة في المال، تكسب الأصوات" فمن خلال المخاطرة بصرف الطاقة الكهربائية والتضحية بالمعدات المستخدمة فإنت تقوم بإجراء عمليات التجزئة (وتحصل على الأصوات) وستكافئ على ذلك بالبيتكوين. - هوغو نجوين

عندما صمم ساتوشي خوارزمية إثبات العمل للبيتكوين، قام بتغيير ثوري في عمليات التصويت والاستفتاءات بين البشر، بدءاً من الأمور السياسية إلى غير السياسية (التجزئة) عبر تحويل الطاقة. يمكننا القول بأن إثبات العمل هو دليل على الاستهلاك، أو إثبات أن الطاقة قد استهلكت لإنجاز عمل ما. قد تتسائل لماذا يعد هذا أمراً مهماً؟ الجواب هو إن هذه الطريقة تعد أكثر طريقة مادية بساطةً وإنصافاً للتحقق من صحة شيء حدث ما في العالم الرقمي. إثبات العمل هو مفهوم فيزيائي وليس برمجي. حيث أن البيتكوين هي سلعة فائقة، مسكوكة عبر استهلاك الطاقة، وهي السلعة الأساسية للكون. عبر إثبات العمل تتحول الكهرباء إلى ذهب رقمي.

لا يمكن أن يكون سجل معاملات البيتكوين غير قابل للتغيير إلا إذا كان إنتاجه مكلفاً. لذلك، تعتبر حقيقة أن إثبات العمل "مكلفة" ميزة ولم يضعها ساتوشي عبثاً. وقبل اختراع البيتكوين، كان تأمين شيء ما يعني وضعه في مكان آمن ومعزول ومراقب تحت حراسة مشددة. لذلك، قد يبدو العالم الجديد الذي جاءت به عملات الرقمية غير بديهية بل وغريباً أيضاً - حيث لا توجد جدران مادية لحماية أموالنا الرقمية، ولا توجد أبواب للوصول إلى محافظنا. يتم تأمين سجل معاملات البيتكوين من خلال قوة التجزئة الجماعية: مجموع كل الطاقة التي يتم صرفها لتأمين الشبكة. ومن خلال تصميم الشبكة لتكون مكلفة وذات شفافية عالية سيستغرق اختراقها أو محاولة تعديل أو تزوير المعاملات قدراً مكافئاً من الطاقة.

استهلاك الطاقة

من المؤكد أنك سمعت من يروج للإشاعات التي تقول أن نهاية العالم اقتربت بسبب العملات الرقمية، لإن إثبات العمل الخاصة بالبيتكوين سيئة للبيئة للغاية لدرجة أنها كانت ستدمر العالم في عام ٢٠٢٠! ربما لاحظت أن معظم مقالات "نهاية العالم ودماره" تستند إلى نتائج تحليلية قدمها شخص يدعى أليكس دي فرايز "خبير اقتصادي مالي ومتخصص في البلوك تشين" يعمل في بي دابليو سي هولندا ومؤلف موقع ديجينوكوميست. تلقى أليكس بالفعل حصته من الانتقاد بسبب قدراته الحسابية الضعيفة لاستهلاك الطاقة؛ حيث أن مؤشر الأداء الرئيسي الذي اختاره لإطلاق "الاستهلاك الكهربائي لكل معاملة" مضللاً لعدة أسباب نذكر منها:

• الطاقة المستهلكة تحسب للكتلة كاملة وليس للمعاملة الواحدة، وقد تحتوي الكتلة على عدد متفاوت من المعاملات.  بالتالي وجود المزيد من المعاملات في الكتل لا يعني المزيد من الطاقة.

• دائماً ما تزداد الكثافة الاقتصادية لمعاملة البيتكوين (استخدام شبكة لايتينج أو فصل توقيعات المعاملات (سيجويت) إلخ). نظراً لأن عملة البيتكوين أصبحت أكثر من مجرد شبكة تسوية مدفوعات، فإن كل وحدة من وحدات الطاقة تؤمن أضعافاً مضاعفة من القيمة الاقتصادية.

• متوسط التكلفة لكل معاملة ليس مقياساً صحيحاً لقياس كفاءة إثبات العمل في البيتكوين، بل يجب تحديده من حيث تأمين الاقتصاد تاريخياً. يساهم استهلاك الطاقة في تأمين مخزون البيتكوين، وتنخفض هذه النسبة بمرور الوقت مع انخفاض التضخم. تقوم البيتكوين "بتجميع" الطاقة المرتبطة بجميع الكتل المعدنة منذ إنشائها. وجد الباحث لورانت إم تي عبر التجربة أن إثبات العمل في البيتكوين أصبح بالفعل أكثر كفاءة بمرور الوقت: زيادة التكلفة يقابلها القيمة الإجمالية المتزايدة المتزايدة التي يضمنها النظام.

الآن بعد أن عرفنا ما هو مؤشرات الأداء الصحيحة لعائد الاستثمار على استهلاك الطاقة، دعونا نلقي نظرة على كيف تؤثر تكاليف الطاقة على أداء عمل البيتكوين. 

معدل تحسين كفاءة معدات التعدين يتباطأ.و مع تباطؤا الكفاءة، يمكننا أن نتوقع زيادة في منافسة الشركات المصنعة مع انخفاض هامش الربحية.

ستشمل تكلفة التعدين التكاليف المترتبة على شراء أجهزة التعدين وأيضاً تكلفة الطاقة المستخدمة لتشغيل تلك الأجهزة (نفقات رأسمالية). نظراً لأن الموقع الجغرافي لمراكز التعدين لا يوجد له أدنى تأثير على عمل شبكة البيتكوين (فهي شبكة متنقلة)، يتوجه المعدنون إلى تشغيل أجهزتهم في مناطق تولد فائضاً من الكهرباء بأقل التكاليف. على المدى الطويل، سيؤثر هذا إيجاباً على أسواق الطاقة العالمية لتصبح أكثر كفاءة حيث سيقوم معدنو البيتكوين استهلاك فائض الكهرباء. وكما تعلمون، تنخفض تكلفة تعدين البيتكوين عندما تكون الكهرباء فائضة عن الحاجة. وبل قد يكون التعدين هو الحل لمشاكل تخزين الطاقة الفائضة المتولدة عبر المصادر المتجددة والتي عادةً ما يتم إهدارها لعدم الحاجة لها، مثل الميثان الذي يتطاير عند حرق الغاز. في المستقبل، يمكن أن يساعد تعدين البيتكوين منتجي الطاقة المتجددة التي تولد كميات متغيرة - حيث يمكن لمنتجي الطاقة إمداد المعدنين بتلك الطاقة الفائضة عن الحاجة بتخزينها على شكل بيتكوين.

كان الألومنيوم وسيلة شائعة "لتصدير" الكهرباء من بلد منعزل يمتلك موارد وفيرة للطاقة المتجددة (على سبيل المثال: آيسلندا). يتطلب صهر البوكسيت (المعروف أيضاً باسم الألومنيوم الخام) استهلاك كميات ضخمة من الطاقة لتحويله إلى الألومنيوم الذي نعرفه ونستخدمه، وهذه العملية لا يمكن عكسها (تماماً مثل التجزئة في التعدين). واستمرت المخاوف العالمية بشأن الاستهلاك "غير العادل" للطاقة لصهر الألمنيوم لما يقارب ٤٠ عاماً - أي منذ عام ١٩٧٩ (بما في ذلك مخاوف مركزية العملية). حيث أن كل هذه الشركات المصنعة للألومنيوم جابت الكوكب جيئة وذهاباً باستمرار بحثاً عن طاقة رخيصة وامتيازات تصنيعية أخرى. ولكن مع نضوج قطاع تصنيع الألمنيوم على مر العقود الأخيرة، أصبح استهلاك كيلوواط ساعة لكل كيلوغرام من الألومنيوم هي المعادلة الأكثر كفاءة تصنيعياً. "تتخلص شبكة الطاقة العالمية من الطاقة الفائضة عن الحاجة وتستغلها لتشغيل العملات الرقمية. تخيل وجود خريطة طبوغرافية ثلاثية الأبعاد للعالم تحدد نقاط الطاقة الرخيصة والمنخفضة ونقاط الطاقة باهظة الثمن. سننعم بالاستقرار". - نيك كارتر

إن إثبات العمل في البيتكوين يمثل الملاذ الأخير للتخلص من الفائض الكهربائية، مما يخلق محفزاً لبناء مصانع جديدة لإنتاج الطاقة حول مصادر طاقة طبيعية كان من الممكن أن تُترك دون استغلال.  

"متى ستتوقف الطاقة المستخدمة في إثبات العمل عن الزيادة؟ سيحدث هذا على وجه التحديد عندما يبدأ عدد كافٍ من منتجي الطاقة في تنفيذ إثبات العمل مباشرةً، فإن العائد الهامشي من حرق كيلوواط ساعة من الطاقة من خلال إثبات العمل = العائد الهامشي من بيع تلك الكيلوواط في الساعة للشبكة - أي عندما ينخفض" قسط " إثبات العمل إلى الصفر. أسمي هذا التوازن "نقطة ناكاموتو". وأظن أن إثبات العمل سوف يستخدم ما بين ١-١٠٪ من طاقة العالم عند الوصول إلى هذا التوازن". - دروف بانسال

قد ينتقد البعض قائلين أن تعدين البيتكوين لا يحقق أي فائدة. في حين أن تقديم مكافأة ثانوية للقيام بالعمل قد يبدو وكأنه فكرة جيدة، إلا أنه في الواقع يقدم مخاطرة أمنية. يمكن أن يؤدي تقسيم المكافأة إلى أن يصبح المعدنون مهتمين بأداء بالوظيفة الثانوية أكثر من القيام بالوظيفة الأساسية" - ( يقول Dergigi). حتى لو كانت الوظيفة الثانوية غير ضارة (مثل التدفئة)، بدلاً من توقع ١٠٠ دولار لكل "س" من التجزئة، سننتقل إلى ١٠٠ دولار + ٥ دولار من الحرارة لكل "س" تجزئة. "سخان التعدين" هو مجرد زيادة أخرى في كفاءة الأجهزة، مما يؤدي إلى زيادة الصعوبة وزيادة (الطاقة المستخدمة لتعدين/الكتلة). لحسن الحظ، لن تواجه البيتكوين هذه المشكلة أبداً لأن أمانها مضمون من خلال خوارزمية إثبات العمل الخاصة بها.

ملاحظة: تعد البيتكوين بالفعل مفيدة للغاية للمجتمع (لن يكون التعدين مربحاً إذا لم يكن الأمر كذلك)، وليس من المنطقي أن تطلب من المعدنين أداء وظيفة إيثارية بدون حوافز أو مكافآت.

التكاليف النسبية

كل شيء يتطلب طاقة (القانون الأول للديناميكا الحرارية). الادعاء بأن استخداماً واحداً للطاقة يكون أكثر أو أقل إهداراً من استخدام آخر هو أمر أو رأي شخصي تماماً نظراً لأن جميع المستخدمين قد دفعوا سعر السوق لاستخدام تلك الكهرباء. 

"إذا وجد الناس أن التعدين يستحق الكهرباء المدفوعة عليه، فإن الكهرباء لم تُهدر. حيث أن أولئك الذين يستهلكون هذه الكهرباء يكافئون بعملة البيتكوين". - سيف الدين عمووس

حسب قوانين الديناميكا الحرارية، يعتبر الكون أكثر نظام مغلق على الإطلاق. يعد استهلاك البيتكوين للطاقة الفائضة عن الحاجة أقل صرفاً للكهرباء مقارنة بالأنظمة المالية الحالية التي تتطلب أيضاً وجود بنية تحتية بنكية وقوة عسكرية وأمنية وسياسية لحمايتها. لذلك، فإن استغلال الطاقة الكهربائية الفائضة عن الحاجة لتأمين النظام المالي للبيتكوين تعتبر صفقة ممتازة. أدناه نقوم بمقارنة تقريبية مع الأنظمة المالية والعسكرية والسياسية القائمة حالياً (الملاحظات في نهاية المقال).

النوع الأول من الحضارة

في البحث عن مصادر الطاقة الرخيصة، سنطلق العنان لوفرة اقتصادية أكبر في العالم الحقيقي. تدفعنا البيتكوين، من خلال تسخير مصادر الطاقة الجديدة أو البعيدة، إلى الأمام نحو اقتصاد كارداشيف الأول ولكن قد يقربنا من حضارة كارداشيف للطاقة (نحن ~ 0.72 على مقياس كارداشيف). مع تعدين البيتكوين كحافز للمعدنين، قد يؤدي ذلك إلى تقليص الوقت الذي نصل فيه إلى النوع الأول من٢٠٠  عام إلى أقل من بضعة عقود. بعد الوصول إلى النوع الأول، ستقل الحاجة لتقييد نمو استهلاك الطاقة، مما يزيد من مستوى المعيشة للجميع.

يؤدي ضغط العثور على مصادر كهرباء رخيصة إلى تسريع الجهود لبناء مفاعلات الاندماج النووي. والطبيعة يمكنها تزويدنا وتزويد الكون كله بالطاقة بالاندماج النووي (النجوم). لذلك، يقوم البشر بمحاكاة الطبيعة من خلال بناء مفاعلات الاندماج. من المقدر أن الأبحاث تتطلب حوالي ٨٠ مليار دولار على مدى عقود لتحقيق الاندماج النووي أخيراً. يتواجد وقود الاندماج (الديوتيريوم بشكل أساسي) بكثرة في محيطات الأرض والذي يمكن أن يوفر احتياجات العالم من الطاقة لملايين السنين. تتمتع قوة الاندماج بالعديد من فوائد مصادر الطاقة المتجددة، مثل كونها مصدر طاقة طويل الأجل ولا تنبعث منها غازات الاحتباس الحراري أو تلوّث الهواء. يمكن أن يوفر الاندماج كثافة عالية جداً لتوليد الطاقة باستمرار من دون انقطاع. كما أن تكلفة إنتاج طاقة الاندماج تعتبر اقتصادية جداً. فعلى سبيل المثال، عادةً ما ترتفع تكلفة المياه وطاقة الرياح بمرور الوقت؛ حيث أن أفضل المواقع لها يتم إنشاؤها أولاً، ومن ثم فإن مواقع المولدات الأخرى غالباً ما تتنشئ في ظروف أقل مثالية. أما في حالة طاقة الاندماج، لن تزداد تكلفة الإنتاج كثيراً حتى لو تم بناء عدد كبير من المحطات، لأن المورد الخام (مياه البحر) متوفر بكثرة ومنتشرة.

"الماء في كل مكان ولكن ليس هناك أي قطرة للشرب". - صامويل تايلور كوليردج

الطاقة الاندماجية وغيرها من مصادر الطاقة الأرخص تكلفة ستحل المشاكل الرئيسية للبشرية مثل نقص المياه العذبة. حيث أننا محاطون بمياه البحر من كل الجهات، لكن محطات التحلية التي تزيل الملح من مياه البحر تتطلب كميات كبيرة من الطاقة. تعد تكاليف تحلية مياه البحر حالياً أعلى من تكاليف استخراج المياه العذبة والمياه الجوفية وإعادة تدوير المياه والحفاظ عليها.

رغبة البشرية في الاستكشاف، عبر الجبال وصولاً إلى قاع البحر وإلى قلب الذرة، إلى نسيج الزمكان ذاته وإلى النمو والتطور، لن يوقفها محدودية الطاقة؛ حيث أننا سنصل إلى النجوم بالإرادة التي نملكها.

هل تستحق هذه التقنية ذات القيمة السوقية البالغة ١.٣٤ تريليون دولار والتي توفر طاقة أرخص للجميع، أن تكلفنا ٢.٥ مليار دولار للتعدين؟ أعتقد أن الإجابة هي نعم بالتأكيد.