在简单地将其丢弃之前需要重新定义加密货币挖矿

区块链挖矿网络往往是其成功的受害者。 划定挖矿格局并导致区块链达不到其承诺的两个当代现实是：1）由内在竞争贪婪驱动的持续技术军备竞赛； 2) 与工作量证明 (PoW) 挖矿相关的能源成本上涨。 建立在 PoW 共识基础上的区块链在哈希率方面变得高度不平等并且越来越中心化。 这种将挖矿权中心化在越来越少的人手中是对区块链所具有的分布式和去中心化基本要求的攻击。

此外，提高挖矿能力的动机在失控的能源成本方面具有区块链反应，这有可能造成不可挽回的环境危害，这也是中国比特币 (BTC) 挖矿传奇的症结所在。 为了确保区块链和加密货币的可持续未来，必须更公平地分配哈希率，确保分配和去中心化的主要组成部分保持不变。 正如我们所知，这需要重新构想挖矿过程，并且需要重构 PoW 系统。

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挖矿重新中心化的不利影响

在解开此类解决方案的外观之前，值得强调问题的严重程度。 PoW 共识对于比特币的持久流行、成功和可靠性至关重要。 最值得注意的是，PoW 为数学和计算机科学领域著名的拜占庭将军问题提供了解决方案，通过激励设置和持续的资源承诺，使恶意方无法干扰诚实共识。

分配和权力下放仍然是解决两难困境的关键方面，在这种困境中，各方必须就单一策略达成一致以避免完全失败，通过在“信息”上达成广泛共识并消除如果某些相关方腐败或不可靠而带来的风险。 然而，区块链网络越是中心化和由少数实体主导，共识协议就越不能解决这个问题。 大规模 ASIC 农场的兴起使少数强大的参与者能够控制区块链基础设施，从而威胁到其保持分布式和去中心化的能力——最终是去信任的。

PoW 共识的这个“后期”问题是通过竞争区块奖励来激励矿工的。 虽然这是保持网络安全的博弈论结构的重要组成部分，但这种要么全有要么全无的竞争也产生了严重的问题。 特别是，它引发了寓言式的“运动员作弊问题”，它描述了当一场比赛的奖励非常值得时，参与者会不惜一切代价赢得胜利，包括作弊。 想象一组运动员在一系列比赛中的第一场比赛的起跑线上，其中每个人都将尝试首先越过终点线并赢得奖品。

赢得每场比赛都需要一定的运气（不仅仅是最快的人获胜），但获胜的机会随着运动员的速度而增加。 在这种情况下，作弊被定义为通过使用技术和/或勾结获得相对于其他参赛者的实质性优势，使得每场比赛的获胜者不够随机，无法为拜占庭将军问题提供解决方案（即通过充分随机分布的资源承诺实现分布式共识）。

与此类似，PoW 竞赛导致开发更多耗能机器和更大的矿场，减少网络的去中心化和分布，并防止资源承诺充当去信任验证的手段。 此外，它会推动网络的整体能源使用，如果不加以控制，可能会达到对环境产生负面影响的程度。

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平衡区块链挖矿网络的协议

要开发出解决运动员作弊问题的方法，有必要首先认识到，并不是区块链网络的总哈希率为其提供了安全性； 相反，它是哈希率的分布方式。 为此，人们寻求一种解决方案，其中哈希率的重新分配是协议的基本特征（而不是留给政治或中心化委员会——无论意图多么好）。

可以通过对明显更快的跑步者设置障碍并为明显较慢的跑步者提供优势来平衡赢得“比赛”的机会。 在区块链网络中，这可以通过点对点、类似热力学的平衡过程来实现，该过程可以平稳且可验证地调整矿工的个人哈希难度。 这允许网络朝着有效哈希率的平衡迈进，并避免网络上最严重的挖矿权中心化过度，同时继续自主运行，无需受信任的第三方参与。

目前存在大量区块链技术的实现，其中大多数具有某种形式的经济或货币价值，并采用旨在最好地确保网络安全性和效率的底层技术。 然而，一种算法平衡协议，它推动网络更接近同质分布（尽管并非完全如此——一个完全“扁平”的网络会带来其自身的经济和安全问题）可以实现分布和经济激励之间的最佳平衡。 这可以通过抑制通过昂贵的技术和大型 ASIC 矿场的建设来持续提升处理能力，从而大大减少垄断挖矿行为，同时将网络的碳足迹保持在最低限度。

一个更绿色、更公平、更安全的未来

我们今天普遍看到的广泛的挖矿重新中心化带来的问题对 PoW 共识构成了重大挑战，但它们不应该意味着它的终结。 作为革命性的技术创新，PoW 解决了一个长期存在的数学和计算机科学问题，为比特币和许多其他加密货币的成功铺平了道路，同时承诺了一种全新的经济交易所方式。 如果我们过于仓促地将其搁置一旁，我们就有可能无法充分探索 PoW 的变革力量。

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这与人类对经济体系的探索有相似之处。 资本主义是人类历史上最伟大、最进步的体系之一——为数十亿人改善创新、寿命、机会和生活质量。 然而，如果任其发展，它可能会导致前所未有的财富、不平等，甚至可能将我们带到气候灾难的边缘。 社会通常试图做的不是完全放弃它，而是平衡这个系统的利弊——创造一种温和的资本主义形式，在这种形式中，贪婪和垄断的努力不能完全占据主导地位，这样一个更负责任、更有效的资本主义，更公平的社会可以出现和繁荣。 这主要是社会试图以财富再分配的形式（例如通过税收、反垄断法等）实施的（取得不同程度的成功）。

同样，PoW 共识是一项革命性的发明，但需要加以调整以遏制系统内最严重的过度贪婪。 总的来说，我们有机会——也有责任——通过减少垄断倾向和防止加密货币挖矿重新中心化，使 PoW 共识协议更符合社会的需求及其最初的目的。 简而言之，与其重新发明轮子（放弃 PoW，转而采用有风险的替代方案），我们需要的是一种更有效地利用轮子来构建连接和改变世界的机器的方法。

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Alexander Hobbs 是 Zenotta 的科学总监。 亚历山大是博士。 毕业于理论天体物理学，在超大质量黑洞、星系形成和暗物质领域撰写了大量科学出版物，并在多个国际会议和研讨会上发表演讲。 在加入 Zenotta 之前，他曾在瑞士苏黎世联邦理工学院天文学研究所和苏黎世大学计算科学研究所担任博士后职位。