Forscher von den Universitäten Columbia und Paris-Sud schlagen vor, dass Photonen-Chips das Bitcoin-Mining mindestens zehnmal energieeffizienter machen könnten.


Es scheint, dass jedes Mal, wenn jemand die Begriffe „Bitcoin“ und „Energieverbrauch“ im selben Satz verwendet, Streitigkeiten zwischen denen ausbrechen, die sagen, dass das Netzwerk eine unverhältnismäßige Umweltbelastung hat, und anderen, die sagen, dass diese Bedenken überbewertet werden.

Was nicht zur Debatte steht, ist die Tatsache, dass Miner an Orten mit niedrigeren Energiekosten viel mehr verdienen können. Ein vor zwei Wochen von Forschern von Columbia und Paris-Sud veröffentlichtes Whitepaper behauptet, dass die Änderung des Proof of Work mit dem Ziel, den Einsatz von Photonen-Chips in der Mining Hardware zu fördern, den Energieverbrauch auf weniger als ein Zehntel seines derzeitigen Niveaus senken kann. Damit würden die meisten Vorteile, die Miner in Gebieten mit niedrigen Stromkosten genießen, praktisch zunichte gemacht.

Michael Dubrovsky war Co-Autor von „Optical Proof of Work“ mit Marshall Ball, einem Doktoranden in Informatik an der Columbia University, und Bogdan Penkovsky, einem Forscher an der Paris-Sud University, der Postdoc ist. Dubrovsky war Mitbegründer von PoWx, das Hard- und Software entwickelt, um den Machtkampf um Proof of Work zu ändern.

Dubrovsky sagt: „Wir denken, dass es einen großen Bedarf an Mining in großen Städten auf der ganzen Welt gibt, wo viele Menschen eine oder mehrere Maschinen zu Hause betreiben möchten. Ohne Zugang zu billigem Strom ist das derzeit nicht möglich.“

Stattdessen wird ein Großteil des weltweiten Bitcoin-Bergbaues in eurasischen Ländern durchgeführt. Chinesische Mining-Einrichtungen kontrollieren einen Großteil der Hash-Power von Bitcoin, und einige befürchten, dass China gegen die Technologie vorgehen und das Netzwerk dezimieren könnte. In Europa leitet Russland billige Energie in entkoppelte Staaten innerhalb von Moldawien und der Ukraine, um Krypto-Mining zu ermöglichen und gleichzeitig die geopolitische Struktur umzugestalten.

Der Wechsel von Proof-of-Work (PoW)- zu Proof-of-Stakes (PoS)-Netzen zielt auf das Energieproblem ab, da Computer nicht mehr damit beauftragt wären, Antworten auf einen Hash so schnell wie möglich zu erraten. Aber Proof of Stake ist eine eigene Herausforderung. Zum einen könnte die Anforderung, dass Menschen einen bestimmten Betrag zum Staken haben müssen, das Netzwerk zur Zentralisierung anregen. Deshalb haben Dubrovsky und seine Co-Forscher stattdessen an photonisch integrierten Schaltungen gearbeitet, mit denen sich der Energieaufwand beim PoW-Mining deutlich senken lässt.

Das Wesentliche ist folgendes: Um ein PoW-Netz sicher zu halten, müssen Miner einige wirtschaftliche Kosten tragen, aber es muss nicht über den Stromverbrauch erfolgen. Durch den Einsatz eines neuen algorithmisch-optischen Proof of Work (oPoW) könnte ein Blockchain-System stattdessen wirtschaftliche Kosten in Form von Hardware-Kapitalkosten (CAPEX) verursachen und den Energieverbrauch senken.

Wie Dubrovksy Decrypt sagte: „Es gibt keinen Grund, ein Miningunternehmen in der Mongolei für 0,04 $/kWh Strom zu bauen, wenn Energie 5% Ihres Gesamtbudgets ausmacht“.

Optisches Proof of Work würde den PoW-Algorithmus dahingehend verändern, dass er am besten mit Silizium-Photonen-Chips funktioniert, was zu einer neuen Art von Minern führt. Die Autoren sagen, dass dies anders ist als „frühere Versuche, PoW-Algorithmen zu modifizieren, die ein bestimmtes Hardwareschema bevorzugen“, wie beispielsweise ProgPoW war, da es hier nicht um ASIC-Resistenz geht. Stattdessen könnten photonische Chips ASICs in Super-ASICs verwandeln, die kostengünstigere Betriebskosten haben.

Ein kürzlich erschienener Artikel in der MIT Technology Review mit dem Titel „Can photonic chips save Bitcoin?“ hatte einige Bedenken mit dem Projekt. Es ist theoretisch richtig, dass photonische Chips effizienter sind, aber es ist noch nicht endgültig bewiesen.

Das stimmt, gab Dubrovsky zu. Aber die Forscher sind zuversichtlich, auch weil „es viele Gruppen gibt, die daran arbeiten, es für Berechnungen zu kommerzialisieren, die von Startups bis Intel reichen“. Dubrovsky sagte: „Es bleibt abzuwarten, in welchen Anwendungsfällen sie die Elektronik schlagen können. oPoW ist eine schöne Sandbox-Anwendung, weil wir den Algorithmus speziell um die Stärken und Schwächen der Technologie herum entwickelt haben.

Zweitens haben die Autoren die tatsächliche Energieeinsparung nicht vorhergesagt. Dubrovsky sagte, dass die Leute auf das „kommende Konferenzpapier“ warten müssen, das sie veröffentlichen, welches ein „detaillierteres Modell“ enthält. Die Forscher sagten jedoch, dass sie davon ausgehen würden, dass ein “ ausgereiftes oPoW-Netzwerk 10-100 mal weniger für Energie verbrauchen würde“.

Dubrovsky sagte, dass die Energiekostenunterschiede zwar bestehen bleiben, aber ihre Auswirkungen minimiert werden können: „Wenn der wichtigste bestimmende Faktor für die Mining-Kosten die Investition ist und Energie ein kleiner Posten ist (im Gegensatz zur heutigen Situation), dann werden Dinge wie Kapitalkosten und Betriebsrisiko sehr wichtig. Länder mit Rechtsstaatlichkeit, Stabilität und niedrigen Zinsen werden große oPoW-Miner anziehen.“

Mit anderen Worten, China und Russland sind nicht von Bedeutung.


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