Prueba de Trabajo, Energía y Ergo

Introducción

La Prueba de Trabajo (PoW) fue descrita en el libro blanco original de Bitcoin como teniendo dos partes. La primera parte son las firmas digitales. La segunda parte es una red peer-to-peer que hash las marcas de tiempo de las transacciones en una blockchain inmutable.

La seguridad es una característica del poder computacional y la longitud de la cadena. El libro blanco de Bitcoin lo describe de esta manera: “La cadena más larga no solo sirve como prueba de la secuencia de eventos presenciados, sino como prueba de que provino del mayor grupo de poder de CPU.” El tamaño del grupo de minería y el trabajo realizado aseguran la blockchain contra el doble gasto.

La capitalización de mercado de Bitcoin superó los $1 mil millones el 27 de marzo de 2013 y desde entonces ha superado los $1 billón el 19 de febrero de 2021. Con más valor, aumentan las preocupaciones de seguridad. Como resultado, el poder computacional y el uso de electricidad aumentan para asegurar la blockchain. ¿Cuánta energía es eso?

Consumo de Energía de Bitcoin

El Índice de Consumo de Electricidad de Bitcoin de Cambridge rastrea el uso de electricidad de Bitcoin. Desde su lanzamiento hasta febrero de 2022, Bitcoin utilizó 320.34 teravatios hora (TWh) de electricidad. Al considerar los precios de electricidad para varias regiones, los costos operativos de minería pueden variar enormemente. Un kilovatio por hora (kWh) varía desde $0.03 en Qatar hasta $0.37 en Alemania.

Usando los números anteriores, el gasto eléctrico de Bitcoin está entre $30 millones y $370 millones por TWh. El gasto total de electricidad ha estado entre $10.8 y $118.5 mil millones en gastos eléctricos. Los mineros de Bitcoin tienden a operar en lugares con electricidad menos costosa. Por ejemplo, una ubicación remota con abundante energía hidroeléctrica es un buen lugar para la minería de Bitcoin. Por lo tanto, los precios de electricidad en kWh probablemente estén más cerca del extremo inferior del rango.

En 2021, Bitcoin consumió 86.36 TWh de electricidad. Como consecuencia, el costo para asegurar la blockchain de Bitcoin durante el año fue entre $2.6 mil millones y $136.9 mil millones. Para entender el tamaño de esta cantidad de electricidad, ayuda compararlo con algo similar.

Los Estados Unidos producen más de 4,000 mil millones de kilovatios hora (BkWh) de electricidad cada año. Un TWh es lo mismo que BkWh, así que considera este hecho de la Administración de Información Energética de EE. UU.:

“El sector comercial, que incluye edificios comerciales e institucionales, y la iluminación pública de calles y carreteras, consumió alrededor de 152 mil millones de kWh para iluminación en 2021, equivalente a aproximadamente el 11% del consumo total de electricidad del sector comercial y alrededor del 4% del consumo total de electricidad de EE. UU. en 2021.”

¿Se desperdicia la electricidad utilizada para iluminar calles y carreteras públicas en los Estados Unidos? Las luces de las calles reducen el riesgo de accidentes de tráfico y crimen. Pero, los residentes urbanos están más dispuestos a pagar por las luces de las calles que los residentes rurales.

La razón es clara. Los lugares con menor densidad de población tienen menos accidentes de tráfico y crimen. Hay mucha menos necesidad de luces de calle en áreas rurales.

Hay una dinámica similar, pero opuesta, en juego con las criptomonedas. Si una comunidad ya tiene luces de calle, cualquier cambio en estas luces debe ser hacia algo mejor.

Ventajas de las Blockchains

Algunos incluso llegan a decir que Bitcoin es peor. No tiene valor. Sin embargo, Bitcoin tiene una capitalización de mercado de un billón de dólares, y los usuarios de Bitcoin pagan tarifas de transacción para usar la blockchain. Para los usuarios de Bitcoin, tiene valor.

En algunas métricas, Bitcoin es mejor que los sistemas existentes. Las confirmaciones de transacciones de Bitcoin se resuelven en veinte minutos. Las transacciones de Cámara de Compensación Automatizada (ACH) son transferencias electrónicas de dinero de banco a banco que tardan cinco días. ¿Cuál es el costo eléctrico de las transferencias ACH? Si contamos los mainframes, cajeros automáticos, sitios web, etc., ¿son los bancos más eficientes en energía? ¿Se podría argumentar que vale la pena usar más electricidad para tiempos de transacción más rápidos? Es difícil hacer una comparación directa, pero es plausible afirmar que Bitcoin es menos costoso, así como una mejor opción.

Las blockchains también traen nuevas capacidades. Con contratos inteligentes, es posible automatizar partes de la economía mundial. ¿Valen estas innovaciones la electricidad y otros gastos de minería de Bitcoin y otras blockchains PoW?

Eficiencia Energética

Una discusión importante en torno a las blockchains de prueba de trabajo trata sobre la eficiencia. ¿Se pueden aprovechar los beneficios de la tecnología blockchain sin pagar un costo energético tan alto?

Bitcoin se lanzó en 2009 como una prueba de concepto. Las criptomonedas funcionan, pero necesitamos entenderlas mejor. Aunque la investigación está en curso y las personas han descubierto nuevos mecanismos de consenso, algoritmos y otros diseños de blockchain, sigue siendo una industria emergente. Los mejores usos y limitaciones de estas nuevas capacidades aún no se han realizado completamente.

Por ejemplo, la Prueba de Participación (PoS) es un mecanismo de consenso implementado por primera vez en 2012 en Peercoin. PoS requiere la propiedad de la moneda de la blockchain para incentivar la seguridad de la blockchain. PoS tiene una huella energética mucho menor que PoW, pero ¿es tan seguro como PoW? La respuesta es desconocida y solo el tiempo lo dirá. Se puede argumentar que PoW es más seguro porque los TWh de trabajo que se han realizado proporcionan una garantía de seguridad que PoS no tiene.

Algunas personas creen que PoS puede reemplazar a PoW, pero la realidad es que diferentes formas de hacer las cosas tienen diferentes compensaciones. PoS y PoW no son lo mismo y uno no es un reemplazo directo del otro.

Hay contratos inteligentes que podrían necesitar las características de PoW. Para otros, la velocidad de PoS podría ser una mejor opción. No hay una forma correcta de hacer las cosas: diferentes problemas requieren diferentes soluciones.

Capacidades de Ergo

Cada blockchain tiene características únicas que resultan de diferentes decisiones de diseño. En Ergo, las decisiones de diseño significativas incluyen:

• Protocolos Sigma: Protocolos de prueba de conocimiento eficientes y composables que son necesarios para crear algunos tipos de dApps.
• Autolykos: Algoritmo PoW con uso eficiente de electricidad. Es resistente a ASIC, lo que mejora la descentralización de la minería.[1]
• eUTXO: Salida de transacción no gastada extendida que elimina la necesidad de mantener el estado de la blockchain. También permite la predictibilidad de costos de transacción.
• Pruebas No Interactivas de Prueba de Trabajo (NIPoPoW): Un índice a una blockchain PoW que puede verificar rápidamente transacciones individuales. Soporta clientes ligeros y algunas implementaciones de sidechain.
• Alquiler de Almacenamiento: Mantiene monedas en circulación, reduce el tamaño de la cadena e incentiva a los mineros cobrando una pequeña tarifa por almacenamiento cada cuatro años.

Ergo es una blockchain PoW diseñada para ser más eficiente en energía que Bitcoin. Pero, ¿cuánta eficiencia es suficiente? Algunas características, como el modelo eUTXO, pueden funcionar con una variedad de mecanismos de consenso, incluyendo PoW y PoS.

Sin embargo, otras características son únicas de PoW. ¿Hasta qué punto debería ser la eficiencia energética una consideración secundaria? ¿Deberían características como NIPoPoWs, alquiler de almacenamiento, etc., ser desestimadas porque los costos energéticos son la consideración más importante? Cada decisión de diseño debe considerar los costos y beneficios de la implementación. La evaluación de uno dependerá de lo que uno valore.

Conclusión

Las tecnologías blockchain van a revolucionar la gestión de la cadena de suministro, la verificación de identidad y muchas otras áreas de la vida moderna. Es un nuevo paradigma computacional con una importancia que rivaliza con el surgimiento de Internet global. Al igual que Internet, evolucionará de maneras que actualmente no podemos imaginar.

Bitcoin tiene un papel que desempeñar en el ecosistema de criptomonedas en las próximas décadas. Sin embargo, una blockchain PoW aún más eficiente en energía, como Ergo (que tiene muchas capacidades adicionales), puede encontrar el equilibrio adecuado entre el uso de energía y funcionalidad que puede hacer que PoW sea más eficiente, proporcionar características adicionales y superar algunas de las limitaciones de Bitcoin.

Cada solución requiere una cuidadosa consideración de sus costos, beneficios y riesgos. Las blockchains son un gran espacio. Hay lugar para todos. Sin embargo, los NIPoPows de PoW y características específicas de la cadena como el alquiler de almacenamiento de Ergo ofrecen una funcionalidad única que vale la pena el gasto energético adicional para algunos usos de blockchain.