PoW es eficiente: el uso de energía de Bitcoin

La mayoría de la gente piensa que el sistema que permite la existencia de Bitcoin es un "derroche". Pero entender que todo es y utiliza energía (incluso el dinero) nos ayudará a comprender mejor la eficiencia de Bitcoin para compararla correctamente con otros sistemas y cómo podría ayudar a desarrollar una civilización con energía más limpia.
Bitcoin Battery

La mayoría de la gente piensa que el sistema de prueba de trabajo (o PoW por sus siglas en inglés) de Bitcoin es un “derroche”. En este artículo, exploro cómo todo es energía, el dinero es energía, el uso de energía es subjetivo y el costo de la energía de la PoW en relación a los sistemas de gobernanza existentes. Este artículo es una colección de reflexiones directas de muchas personas en el área; mi valor agregado está en el acopio, destilación y combinación de narrativas.

Trabajo es energía

La idea de que “trabajo” es energía comenzó cuando el matemático francés Gaspard-Gustave de Coriolis introdujo la idea de que la energía es “trabajo realizado”. Hace mucho tiempo, el trabajo realizado en la economía era completamente humano. Ese trabajo era impulsado por la comida.

Hace más o menos un millón de años, los humanos se encontraron con el fuego. Como resultado, la energía disponible para nosotros aumentó. A partir de ese momento podíamos mantenernos calientes no solo por lo que comíamos, sino también mediante el fuego. Así, este uso de energía adicional mejoró nuestro nivel de vida.

Hace unos cuantos miles de años, nuestro uso de energía aumentó aún más cuando domesticamos animales. Los animales podían trabajar en nuestro lugar. A esos nuevos trabajadores también había que alimentarlos. Se necesitaron grandes cantidades de comida para satisfacer la demanda de energía, y al mismo tiempo, nuestra prosperidad aumentó.

En los últimos cientos de años, construimos grandes máquinas. Esas máquinas mecanizadas producían trabajo; primero a partir de fuentes como el agua y el viento, luego de fuentes más baratas como el carbón y el gas, y ahora a partir de fuentes nucleares (fisión / fusión). Tanto las máquinas como la naturaleza producen trabajo mediante la utilización de energía. Tenemos una economía que no se basa en el dinero, sino en el trabajo y la energía.

Todas las cosas en nuestras vidas están íntimamente ligadas al precio de la energía. Purificar el agua requiere energía. El transporte de productos requiere energía. La fabricación de productos requiere energía. Cocinar requiere energía. Los refrigeradores y congeladores requieren energía. En un mercado libre, el costo de cualquier bien refleja en gran medida la energía utilizada para producir ese bien. Debido a que los mercados libres fomentan los bienes de menor precio, la energía utilizada en la producción de cualquier bien se minimiza. El dinero, que es la representación del trabajo requerido para generar bienes y servicios, también podría verse como energía almacenada.

A principios del siglo XX, líderes industriales como Henry Ford y Thomas Edison estaban interesados en reemplazar el oro o el dólar por “el dólar de energía” o “unidades de energía” (moneda de mercancías / energía). El concepto fue popular debido a sus características monetarias sólidas, que incluyen: una unidad de cuenta bien definida, medida fácil / no fácilmente falsificable, divisibilidad en unidades más pequeñas y fungibilidad (que estas unidades serían equivalentes a cualquier otra unidad). El dinero de energía tenía fallas: no se podía transmitir ni almacenar fácilmente.

“Que para hacer que un hombre / mujer codicie una cosa, solo es necesario hacer que la cosa sea difícil de conseguir”

Mark Twain

Dando un salto al 31 de octubre de 2008, Satoshi publica el libro blanco (white paper) de Bitcoin. La PoW de Bitcoin se inventó originalmente como una medida contra el spam. Fue más tarde que Satoshi lo adaptó para ser usado en efectivo digital. Lo que hace la minería PoW bajo el capó es usar equipos dedicados (ASICs) para convertir electricidad en bitcoins (mediante recompensas de bloque). El equipo realiza repetidamente operaciones hash (conjeturas / votos) hasta que resuelve un puzzle criptográfico y recibe bitcoins (recompensa de bloque). La solución al puzzle demuestra que el minero gastó energía en forma de ASICs y electricidad, prueba de que el minero realizó trabajo para conseguirlo. Bitcoin tiene un mecanismo de votación capitalista, “dinero arriesgado, votos ganados” a través de la energía / ASICs utilizados para generar hashes (votos). – Hugo Nguyen

Cuando Satoshi diseñó PoW, estaba cambiando esencialmente la forma en que se crea el consenso entre humanos: de votos políticos a votos apolíticos (hashes) a través de la conversión de energía. PoW es una prueba de quemado, o la confirmación de que se quemó energía. ¿Por qué es esto tan importante? Es la forma más simple y justa de que el mundo físico valide algo en el mundo digital. PoW se trata de física, no de código. Bitcoin es una super mercancía, acuñada de la energía, la mercancía fundamental del universo. PoW transmuta la electricidad en oro digital.

El ledger (libro mayor) de Bitcoin solo puede ser inmutable si y solamente si la producción tiene un costo. El hecho de que PoW sea “costosa” no es un error, es una característica. Hasta hace muy poco, asegurar algo significaba construir un muro físico grueso alrededor de lo que se consideraba valioso. El nuevo mundo de las criptomonedas es poco intuitivo y extraño: no hay paredes físicas para proteger nuestro dinero, ni puertas para acceder a nuestras bóvedas. El libro mayor público de Bitcoin está asegurado por su poder colectivo de hashing: la suma de toda la energía gastada para construir el muro. Y a través de su diseño de costo transparente, se necesitaría una cantidad equivalente de energía para derribarlo (suntuosidad infalsificable).

Consumo de energía

Se acerca el cripto-apocalipsis: ¡(la PoW de) Bitcoin es tan mala que va a destruir el mundo en 2020! Posiblemente haya notado que la mayoría de los artículos del “día del juicio final” se basaron en los resultados de un análisis escrito por Alex De Vries, un “economista financiero y especialista en blockchain” que trabaja para PWC Holanda y autor del sitio web Digiconomist. Su estimación ya ha recibido una buena cantidad de críticas debido a su mal cálculo del consumo de energía. Pero el indicador de rendimiento (KPI) que eligió (“el consumo de electricidad por transacción”) fue intencionalmente engañoso por varias razones:

  • La energía gastada es por bloque, el cual podría incluir un número variable de transacciones. “Más transacciones” no significa “más energía”.
  • La densidad económica de una transacción de Bitcoin siempre está creciendo (Batching, Segwit, Lightning, etc.). A medida que Bitcoin se vuelve más una red de asentamientos, cada unidad de energía está asegurando más y más valor económico exponencialmente.
  • El costo promedio por transacción no es una métrica adecuada para medir la eficiencia de la PoW de Bitcoin. Debería definirse en términos de la seguridad de un historial económico. El gasto de energía asegura la reserva de bitcoin, y ese porcentaje va reduciendo a medida que disminuye la inflación. Un bitcoin “acumula” la energía asociada con todos los bloques extraídos desde su creación. LaurentMT, un investigador, ha probado empíricamente que la PoW de Bitcoin se está volviendo más eficiente con el tiempo: el aumento del costo se ve compensado por el aún mayor del valor total asegurado por el sistema.

Ahora que sabemos cuál es el indicador de rendimiento adecuado para el retorno sobre la inversión (RSI, o ROI en inglés) del consumo de energía, echemos un vistazo a la tendencia del costo de energía de la PoW de Bitcoin.

La tasa de mejoras en eficiencia de los ASICs se está desacelerando. A medida que las mejoras en eficiencia se ralentizan, se puede esperar un aumento en la competencia de los productores, a medida que se reducen los márgenes.

https://cseweb.ucsd.edu/~mbtaylor/papers/Taylor_Bitcoin_IEEE_Computer_2017.pdf
https://research.bloomberg.com/pub/res/d3bgbon7nESTWTzC1U9PNCxDVfQ

El costo total de la minería pasará del costo de accesibilidad inicial del hardware ASICs (gastos en capital, capex) al costo continuo de energía para operar (costos de operación, copex). Dado que la ubicación física de los centros de minería no es importante para la red de Bitcoin (son movibles), los mineros acuden a áreas que generan excedentes de electricidad por los bajos costos marginales. Con los mineros de Bitcoin realizando un arbitraje de electricidad entre centros globales, esto tiene el potencial de producir mercados energéticos mundiales más eficientes a largo plazo. El costo de la minería de Bitcoin se convierte en el valor más bajo de electricidad (en exceso). Esto puede resolver un problema con las fuentes de energía renovable de capacidad predecible, como la hidroeléctrica o el quemado en antorcha, cuya energía producida se desperdiciaría de otro modo. En el futuro, la minería de Bitcoin podría ayudar con las fuentes de energía renovable que tienen una producción variable: los productores de energía pueden conectar mineros y almacenar el exceso de energía como bitcoin.

El aluminio era un medio popular para “exportar” la electricidad de un país con abundantes recursos de energía renovable varados (por ejemplo, Islandia). Fundir bauxita tiene enormes necesidades energéticas, y convertirla en aluminio es una función unidireccional (igual que un hash). Las mismas preocupaciones en torno al consumo de energía “injusto” (incluyendo la de la centralización) existían para el aluminio hace 40 años, en 1979. Todas estas empresas recorrían constantemente el planeta en busca de energía barata y otras concesiones. A lo largo de las décadas, a medida que la fabricación de aluminio maduró, los kWh por kg de aluminio producido se volvieron más eficientes.

https://www1.eere.energy.gov/manufacturing/resources/aluminum/pdfs/al_theoretical.pdf

“Esta red energética global libera activos en desuso y hace viables otros nuevos. Imagine un mapa topográfico en 3D del mundo con los puntos de energía barata más abajo y los de energía cara siendo más alto. Me imagino que la minería de Bitcoin es similar a un vaso de agua vertido sobre la superficie, instalándose en los rincones y grietas y alisándola”.

Nic Carter

La PoW de Bitcoin es el comprador de última instancia para toda la electricidad, creando una base que incentiva la construcción de nuevas plantas de producción de energía alrededor de fuentes de energía dispares que de otro modo se habrían dejado sin explotar.

“¿Cuándo parará de crecer la energía utilizada para la PoW? Precisamente cuando suficientes productores de energía hayan comenzado a hacer PoW directamente para que los beneficios marginalesl de quemar un kWh de energía a través de PoW igualen los beneficios marginales de vender ese kWh a la red, cuando la “prima” de la PoW se reduzca a cero. A este equilibrio lo llamo “punto Nakamoto”. Sospecho que PoW utilizará entre el 1 y el 10% de la energía mundial cuando se alcance este equilibrio “

Dhruv Bansal

Algunos se quejan de que la minería de Bitcoin no realiza “nada útil” como encontrar números primos. Si bien introducir una recompensa secundaria por hacer el trabajo puede parecer una buena idea, en realidad presenta un riesgo de seguridad. Dividir la recompensa puede llevar a una situación en la que “vale más la pena realizar la función secundaria que la función principal” – (Dergigi) Incluso si la función secundaria fuera inocua (un calentador), en vez de los esperados $ 100 por x hashes, pasaríamos a $ 100 + $ 5 de calor por x hashes. El “Calentador de Minería” es solo otro aumento en la eficiencia del hardware, lo que resulta en una mayor dificultad y un aumento en (energía utilizada/bloque). Afortunadamente, Bitcoin nunca tendrá este problema, ya que su seguridad está garantizada por la pureza de su algoritmo de prueba de trabajo.

Nota: Bitcoin ya está haciendo algo inmensamente útil para la sociedad (su minería no sería rentable si no lo fuera) y no es racional pedir a los mineros que realicen una función altruista sin incentivos.

Costo relativo

Todo requiere energía (primera ley de la termodinámica). Afirmar que algún uso de energía es más o menos derrochador que otro es completamente subjetivo, ya que todos los usuarios han pagado una tasa del mercado para utilizar esa electricidad.

“Si la gente encuentra que vale la pena pagar por la electricidad, la electricidad no se ha derrochado. Aquellos que gastan esta electricidad son recompensados con la divisa de Bitcoin “.

Saifedean Ammous

En termodinámica, el universo es el sistema cerrado definitivo. Bitcoin utilizando el exceso de capacidad eléctrica consume magnitudes menos de electricidad que los sistemas fiduciarios existentes que no solo tienen necesidades energéticas, no sólo por la infraestructura bancaria, sino también para la máquina política y militar. La concesión de energía por la utilización de esa electricidad para asegurar la columna vertebral del sistema financiero tiene un resultado neto positivo. A continuación, haré lo compararé con los sistemas financieros, militares y políticos existentes (las notas están al final del artículo).

Gráfico inspirado por @hassmccook en su artículo original: “Economic and Environmental Costs of Bitcoin Mining”

Civilización Tipo I

En la búsqueda de fuentes de energía baratas, lograremos una mayor abundancia económica en el mundo real. Bitcoin, aprovechando estas fuentes de energía nuevas o dispares, no solo nos mueve hacia una economía Kardeshev Tipo I, sino que puede acercarnos a una civilización energética Kardeshev Tipo I (ahora tenemos un ~ 0,72 en la escala Kardashev). Con la minería de Bitcoin como incentivo, se puede reducir el tiempo en el que llegamos a T1 de 200 años a menos de unas pocas décadas. Después de alcanzar el estatus de “Tipo I”, hay menos necesidad de restringir el crecimiento del consumo de energía, lo que incrementa el estándar de vida para todos.

La presión de encontrar fuentes de electricidad baratas acelerará el empeño por construir reactores de fusión. La naturaleza nos muestra el camino,al impulsar todo el universo con fusión nuclear (las estrellas). Los seres humanos estamos en el proceso de emulación de la naturaleza mediante la construcción de reactores de fusión. Se estima que se necesitarán alrededor de 80.000 millones de dólares en investigación durante décadas para lograr la fusión nuclear. El combustible para la fusión (principalmente deuterio) existe en abundancia en el océano de la Tierra, lo que podría suplir las necesidades energéticas del mundo durante millones de años. La energía de fusión tiene muchos de los beneficios de las fuentes de energía renovables, por ejemplo, al ser un suministro de energía a largo plazo y no emitir gases de efecto invernadero ni contaminación del aire. La fusión podría lograr una densidad de generación de energía muy alta y un suministro de energía ininterrumpida. Otra característica de la energía de fusión es que el costo de producción no sufre “deseconomías de escala”. El costo del agua y la energía eólica, por ejemplo, aumenta a medida que las ubicaciones óptimas se establecen primero, mientras que los generadores adicionales deben ubicarse en condiciones menos ideales. Con la energía de fusión, el costo de producción no aumentará mucho incluso si se construyen un gran número de estaciones, ya que el recurso crudo (agua de mar) es abundante y extenso.

“Agua, agua, por todas partes, ni gota para beber”.

Samuel Taylor Coleridge

La energía de fusión y otras fuentes de energía más baratas resolverán problemas importantes para la humanidad, como la escasez de agua dulce. Estamos rodeados de agua de mar, pero las estaciones de desalinización, que quitan la sal del agua de mar, requieren grandes cantidades de energía. Actualmente, los costos de desalinizar el agua de mar son más altos que el agua dulce, el agua subterránea, el reciclaje de agua y la conservación del agua.

El deseo de la humanidad de explorar, subir las montañas, bajar hasta el fondo del mar, hasta el núcleo del átomo, hasta el tejido mismo del espacio-tiempo; para crecer, no para ser sofocado por un límite de energía. Alcanzaremos las estrellas.

¿Vale el acuerdo “libre de confiabilidad” (trustless) de $ 1.34 billones entre contrapartes anualmente, con la ventaja adicional de una energía más barata para todos, los $ 4.5 billones en costos de minería actuales? Creo que la respuesta es un rotundo sí.

Texto original por Dan Held

Traducción por Nicolás Gallardo Ortega

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