隨著比特幣、以太坊和其他貨幣的采用率增加，它們正在迅速接近生存危機(jī)，如果加密貨幣要實(shí)現(xiàn)其主流采用的承諾，就需要解決這個(gè)危機(jī)。這場(chǎng)生存危機(jī)就是加密貨幣挖礦對(duì)生態(tài)的影響。越來越多的能源被用于開采比特幣，隨著氣候變化成為一個(gè)日益迫在眉睫的問題，找到一個(gè)生態(tài)可持續(xù)的解決方案不僅是合乎道德的，也是必要的。

幸運(yùn)的是，并非所有區(qū)塊鏈都遇到同樣的問題。例如即將推出的 Ethereum 2、Algorand、Solana 和其他項(xiàng)目。這些區(qū)塊鏈可以支持相同級(jí)別的交易，但能源成本只是其中的一小部分。

  挖礦是為了什么？為什么要消耗這么多能量

要了解挖礦的用途，就必須了解它解決了什么問題。任何分布式系統(tǒng)都需要找到一種同步狀態(tài)的方法，以便所有參與者之間都知道系統(tǒng)的“真實(shí)”狀態(tài)。這被稱為共識(shí)。對(duì)于區(qū)塊鏈，這意味著網(wǎng)絡(luò)上的所有礦工都需要了解區(qū)塊鏈上的最新區(qū)塊。如果沒有這種意識(shí)，事情可能會(huì)失去同步，系統(tǒng)最終可能會(huì)從一個(gè)塊中分出兩條鏈。這種不同步稱為分叉。

為了達(dá)成共識(shí)，分布式系統(tǒng)必須有一種機(jī)制來決定哪些數(shù)據(jù)是“最新”的數(shù)據(jù)，并確認(rèn)系統(tǒng)中的所有參與者都收到了最新的數(shù)據(jù)。像加密貨幣這樣的去中心化系統(tǒng)還有一個(gè)額外的問題，那就是必須考慮“壞人”的可能性。這些“不良行為者”可能會(huì)意外或惡意提供不良數(shù)據(jù)。當(dāng)試圖在“誠實(shí)”參與者之間達(dá)成共識(shí)時(shí)，去中心化系統(tǒng)需要考慮到這種可能性。

工作量證明 (PoW) 機(jī)制，例如比特幣挖礦，就是解決此問題。它通過強(qiáng)迫礦工解決一個(gè)非常困難的數(shù)學(xué)問題來做到這一點(diǎn)。這為所有優(yōu)秀的參與者提供了足夠的時(shí)間來接收最新的區(qū)塊并達(dá)成共識(shí)。它還通過使挖掘“錯(cuò)誤”鏈的計(jì)算成本非常高來阻止不良行為者惡意分叉鏈。

參與者被激勵(lì)去解決這個(gè)數(shù)學(xué)問題，因?yàn)楂@勝的參與者可以添加下一個(gè)區(qū)塊并獲得與之相關(guān)的所有獎(jiǎng)勵(lì)。這導(dǎo)致了一場(chǎng)爭(zhēng)奪更多機(jī)器和更強(qiáng)大硬件的軍備競(jìng)賽，以比其他人更快地解決這個(gè)數(shù)學(xué)問題，并引發(fā)了我們今天的加密貨幣能源危機(jī)。

  工作量證明：暴力破解區(qū)塊

比特幣、以太坊、萊特幣、狗狗幣、門羅幣等較老的加密貨幣使用工作量證明機(jī)制。這些加密貨幣中的大多數(shù)都沒有在其網(wǎng)絡(luò)上大量采用交易，但比特幣和以太坊已經(jīng)出現(xiàn)，我們可以在大規(guī)模使用時(shí)衡量它們對(duì)環(huán)境的影響。

比特幣挖礦每年消耗 130.78 TWh 或大約與阿根廷一樣多的能源。每筆交易消耗 1,585 千瓦時(shí)的能源！這相當(dāng)于一個(gè)普通美國家庭 2 個(gè)月的能源消耗量。以太坊消耗的能量較少，但仍然是一個(gè)過高的數(shù)量。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)每年消耗 59.94 TWh 或相當(dāng)于葡萄牙消耗的能源。每筆交易的電量為 119 千瓦時(shí)，大約相當(dāng)于美國普通家庭 4 天的能源消耗量。

難怪加密貨幣挖礦面臨如此強(qiáng)烈的反對(duì)。在規(guī)模上，這純粹是不可持續(xù)的做法

  權(quán)益證明：更環(huán)保的選擇

較新的項(xiàng)目，如 Algorand、Polkadot 和 Cardano，以及即將到來的以太坊 2.0 升級(jí) (eth2) 使用不同的共識(shí)機(jī)制，稱為權(quán)益證明。股權(quán)證明不依賴于困難的數(shù)學(xué)問題，而是依賴于經(jīng)濟(jì)激勵(lì)。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)都以不同的方式實(shí)施證明，但它們本質(zhì)上都有一個(gè)系統(tǒng)，擁有更多硬幣的參與者可以獲得更多投票。

所有這些系統(tǒng)都比 PoW 好一個(gè)數(shù)量級(jí)，因?yàn)樗鼈兛梢栽谄胀ㄓ?jì)算機(jī)上運(yùn)行相對(duì)簡(jiǎn)單的任務(wù)。Eth2.0 新版本每年將僅使用 0.035 TWh?？栠_(dá)諾希望在成熟時(shí)擁有類似數(shù)量的驗(yàn)證器，并具有類似的能源性能。Polkadot 似乎提供了一種更節(jié)能的解決方案，但這樣做的原因是失去了去中心化。

  Algorand：脫穎而出？

與 Eth2 一樣，Algorand 使用權(quán)益證明并且非常節(jié)能。讓 Algorand 從類似競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手中脫穎而出的一件事是其純粹的權(quán)益證明機(jī)制。純權(quán)益證明允許所有工作在非常低能耗的處理器上運(yùn)行。這些機(jī)器使用大約 3 瓦，因此運(yùn)行相同數(shù)量的驗(yàn)證器一年只需花費(fèi) 0.007 TWh。這比 Eth2 或 Cardano 的共識(shí)機(jī)制好 5 倍。

此外，與 Polkadot 不同的是，Algorand 可以有更多的去中心化，因?yàn)橥镀狈植荚跀?shù)十萬個(gè)驗(yàn)證者而不是一千個(gè)眾所周知的驗(yàn)證者上。簡(jiǎn)而言之，盡管比特幣可能正在接近生態(tài)危機(jī)，但 Algorand 等最新的加密貨幣正在為環(huán)境更加可持續(xù)的未來鋪平道路。

Algorand 每秒可以處理超過 1,200 筆交易，很快就會(huì)達(dá)到 3,000 tps 并具有即時(shí)確定性。最重要的是，它引入了一個(gè)稱為區(qū)塊流水線的功能，將 tps 性能提高到 45,000 以上，這將使其更具可擴(kuò)展性。Algorand 的最大供應(yīng)量為 100 億個(gè) Algo。algorand 上的平均交易費(fèi)用為 0.001 Algo。Algorand 也被稱為以太坊殺手，因?yàn)榕c以太坊相比，它每秒有更多的交易量和非常便宜的交易費(fèi)用。因此，許多 dapp 正在從以太坊轉(zhuǎn)向 algorand。

Algorand 憑借其稱為雙層系統(tǒng)的輕量級(jí)共識(shí)實(shí)現(xiàn)了高出塊速度。第 1 層用于簡(jiǎn)單的鏈上智能合約。Algorand 為第 1 層實(shí)現(xiàn)了一個(gè)通用架構(gòu)，使用一種名為 TEAL 的新語言編寫。第 2 層用于需要更長執(zhí)行時(shí)間或訪問鏈下數(shù)據(jù)的更復(fù)雜的智能合約。一旦它們完成執(zhí)行，只有結(jié)果和驗(yàn)證它們的證書被添加到鏈中。除了雙層系統(tǒng)，algorand 還推出了共鏈。共鏈?zhǔn)墙⒃?algorant 協(xié)議上的私有區(qū)塊鏈。許多其他區(qū)塊鏈也提供了共鏈功能，但在 algorand 中，共鏈用戶也可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌湣?/span>