Суперкомпьютеры убьют PoW-майнинг?

В течение нескольких последних лет идут ожесточенные споры о том, какое будущее ждет майнинг криптовалют. Многие люди, которые давно находятся в криптоиндустрии всерьез опасаются, что первую криптовалюту — Биткоин — может ждать серьезная проблема. В этой статье мы расскажем что действительно угрожает PoW-майнингу криптовалют, в частности, Биткоина.

Многие считают, что основной угрозой для первой криптовалюты являются суперкомпьютеры, а также новые квантовые технологии, однако есть гораздо более серьезные и реальные проблемы, такие как кризис полупроводников, а также вопросы экологического характера.

Для того, чтобы разобраться в этом вопросе, для начала нужно разобраться с терминологией и дать определение Суперкомпьютеру (от английского supercomputer). Суперкомпьютер — это универсальная вычислительная машина, которая в тысячи или даже в миллионы раз превосходит по техническим характеристиками и производительности все существующие компьютеры. Как правило, чтобы создать суперкомпьютер разработчики объединяют высокоскоростной магистралью большое количество серверов с высокой производительностью. Главное отличие заключается в том, что обычные ЭВМ могут решать задачи последовательно, тогда как суперкомпьютер дает возможность проводить огромное количество вычислений параллельно.

Как уже было сказано, многие утверждают, что суперкомпьютеры способны убить майнинг на ASICах, так как смогут проводить мгновенные вычисления, что полностью разрушит всю суть PoW-майнинга и поставит под угрозу безопасность сети Биткоин.

Напомним, что суть этого принципа добычи криптовалют заключается в том, что программное обеспечение пользователя совершает сложные вычислительные операции для решения определенных математических задач. В качестве вознаграждения майнеры получают определенное количество криптовалюты. Данные вычисления требуют использования специального оборудования и проводятся на ASIC’ах, которые представляют собой интегральные схемы, позволяющие совершать огромное количество вычислений с большой скоростью, при этом потребляя намного меньше энергии, что является эффективным способом добычи биткоина и многих других монет. Часть криптовалют, использующих PoW, разработана уже с учетом существования ASICов и имеет модифицированный алгоритм достижения консенсуса, делающий ASICи значительно менее эффективными. Для эффективной добычи таких монет используются фермы, составленные из большого количества видеокарт — видеопроцессоры более эффективны при решении таких задач, чем классические CPU.

Доходность майнера напрямую зависит от хешрейта. Чем больше в сети майнеров, тем больше необходимо мощностей, потому что задачи становятся все сложнее и сложнее. Иными словами, скорость выполнения вычислений ASIC’ом определяет хешрейт каждого пользователя, а совокупность всех устройств, которые участвуют в процессе майнинга, определяет общий показатель хешрейта блокчейн-сети.

Основные опасения заключаются в том, что использование суперкомпьютеров для добычи криптовалют сведет доходность ASIC-майнинга на “нет”. Теория состоит в том, что однажды самый мощный компьютер сможет производить необходимые вычисления и находить решения быстрее всех майнинговых ферм вместе взятых, таким образом, он будет полностью контролировать все транзакции в сети Биткоин и других криптовалют, работающих на основе PoW. Однако, на данный момент, такого суперкомпьютера еще не существует.

Пока что майнеры криптовалют озадачены тем, каким образом увеличить собственный хешрейт и для этого есть несколько советов. На самом деле, все довольно просто и для увеличения показателя хешрейта оборудования необходимо либо заменить сам майнер на более мощный, либо усовершенствовать условия, в которых он функционирует.

Первое, что приходит на ум — это апгрейд ПО, иными словами, разгон или перепрошивка ASIC’а. Но это очень рискованно. Разгон заключается в увеличении частоты хеш-платы, а автонастройка пытается изменить частоту для каждой отдельно взятой микросхемы, то есть ищет оптимальную частоту для каждого чипа, присваивая низкие частоты микросхемам низкого качества и высокие — высококачественным. Сами производители оборудования выступают против таких практик, а пользователь рискует потерять право на гарантийное обслуживание своей техники в случае поломки.

Самой большой проблемой, которая влияет на производительность ASIC-майнеров является перегрев. Многие майнеры считают, что самое важное в этом деле — это качественная система охлаждения. На данный момент идеальным и наиболее эффективным вариантом являются иммерсионные ванны, которые не просто влияют на температуру аппаратуры, но и увеличивает спектр возможностей ASIC’а. Принцип таков, что майнинговая установка погружается, в специальную жидкость, которая забирает излишнее тепло, тем самым снижая расход электроэнергии, повышая эффективность и скорость вычислений, увеличивает срок жизни оборудования и делает майнинг более безопасным

Продолжим разговор о суперкомпьютерах. В далеком 1960 году был представлен первый суперкомпьютер, который назывался Livermore Atomic Research Computer. Он был создан для вычислительных действий и был приспособлен для работы в Центре исследований и разработок ВМС США. Однако, многие считают, что настоящий суперкомпьютер был показан публике только в 1964 году, когда Control Data Corporation выпустили  суперкомпьютер, который назывался CDC 6600.

Главным действующим лицом в этом проекте был талантливый инженер Сеймур Крей, который считается отцом суперкомпьютеров. Та модель обладала фантастической для своих времен производительностью в один мегафлопс и этот агрегат оставался лучшим целых 5 лет, пока все те же разработчики не продемонстрировали широкой общественности модель CDC 7600, которая была аж в 10 раз производительней своего предшественника.

С тех пор суперкомпьютеры прошли фантастический эволюционный путь. На данный момент, согласно списку Top500, лучшим суперкомпьютером по праву считается японская модель Фугаку. Этот инновационный агрегат базируется в Институте физико-химических исследований японского города Кобе, располагаясь в Центре вычислительных наук.

Фугаку стал первым суперкомпьютером, который способен выдавать показатель производительности больше одного эксафлопс. На данный момент, подвергшись серии усовершенствований эта модель способна выдать производительность вплоть до двух эксафлопс. Что немаловажно, такого показателя она добивается на любом типе оборудования. Внутри этого фантастического агрегата установлено 158 976 процессоров производства Fujitsu A64FX с 7 630 848 ядер, чья суммарная мощность составляет до 442 петафлопс — это мировой рекорд. Японская инновация серьезно обставила всех своих конкурентов, ведь производительность Фугаку значительно превышает суммарную производительность прочих суперкомпьютеров, которые входят в топ-5 списка Top500

Однако, даже подобные показатели все еще не позволяют сделать заключение, что Суперкомпьютеры убьют PoW майнинг.

Затронув тему суперкомпьютеров нельзя не упомянуть закон Мура. Если говорить в двух словах, его основная суть заключается в том, что каждые 24 месяца средние показатели вычислительной мощности и производительности компьютера удваиваются. Этот закон был выведен благодаря наблюдениям одного из основателей Intel. Он заметил закономерность, гласящую что количество транзисторов на каждом кристалле увеличивается за счет уменьшения их размеров, а цена при этом падает.

Люди спорят, утверждая, что этот процесс не может быть бесконечным, так как рано или поздно транзистор невозможно будет уменьшить чисто физически. В момент, когда его размеры достигнут всего лишь нескольких атомов, активируются квантовые взаимодействия, которые сделают нереальным предсказание движения электронов, что сделает сами транзисторы бесполезной вещицей. Специалисты предполагают, что предел закона Мура будет достигнут к 2025 году, а вот что ждет суперкомпьютеры дальше, пока доподлинно неизвестно. Некоторые эксперты предполагают появление молекулярных, а позже и квантовых транзисторов, но это пока лишь теория.

В последние годы появилось много слухов о том, что Биткоин находится под угрозой, так как Google близок к тому, чтобы представить миру инновационные процессоры и достичь квантового превосходства.

В криптовалютном мире популярно мнение, что развитие в области квантовых вычислений почти со 100-процентной гарантией убьет PoW-майнинг в том виде, в котором мы его знаем. Это мнение не строится на пустых домыслах. Наоборот, оно имеет под собой основу, которая рассказала миру о потенциальной квантовой угрозе. Анализ большинства блокчейн-протоколов показал, что они крайне уязвимы перед квантовыми компьютерами.

Огромное количество ученых работает над поисками решений и вариантов для реализации квантовых вычислений, порождая домыслы о том, что квантовые вычислительные мощности могут быть реальной угрозой для криптовалют.

Исходя из реальной ситуации на сегодняшний день, под страхом взлома потенциально могут оказаться кошельки Биткоин-пользователей. В ближайшей перспективе квантовой мощности суперкомпьютера должно хватить для взлома 64-значных приватных ключей.

Однако, Владимир Гисин, уже не первый год занимающий должность доцента в Финансовом университете при правительстве РФ, считает, что блокчейн Биткоина окажется под реальной угрозой только тогда, когда изобретут квантовые компьютеры со 100 кубитами. Напомним, компания Google утверждает, что разработала 49-кубитный аппарат, но пока этому нет реальных доказательств. На сегодняшний день существующие решения умеют решать лишь очень ограниченное количество специализированных задач и, скорее всего, процесс подготовки и адаптации для взлома криптовалют займет не одно десятилетие.

Другой известный специалист в мире квантовой физики, Гевин Бреннан, занимающий должность в Муккуорском университете Австралии, уверен, что учитывая современные возможности квантовых компьютеров, в обозримом будущем вероятны не самые приятные сценарии развития событий для Биткоина и других криптовалют.

Все же, специалист полагает, что на сегодняшний день квантовая инфраструктура не имеет достаточной скорости квантового гейта, которая жизненно необходима для осуществления возможности взлома криптографических ключей.

Разработчики блокчейн-технологий, в свою очередь, серьезно озадачены проблемой взлома с помощью квантовых процессоров и уже сейчас многие создатели активно разрабатывают различные методы постквантовой криптографии, призванной защитить блокчейны от квантовых атак. Специалисты в этой области убеждены, что те методы постквантовой криптографии, которые имеются сейчас и будут доработаны в ближайшие годы, не позволят взломать блокчейн, как минимум в ближайшие полвека.

Вероятность взлома распределенных реестров на сегодняшний день скорее теоретическая, нежели реальная, но следует понимать, что все может измениться в любой момент. С одной стороны, мы наблюдаем активное развитие квантовых технологий, с другой — не менее активную разработку новых методов криптографии. То есть говорить о том, что квантовые компьютеры сделают блокчейн-протоколы устаревшими и уязвимыми, по меньшей мере преждевременно. Скорее мы будем наблюдать классическое “противостояние брони и снаряда”.

Две самые реальные проблемы и угрозы для майнинга криптовалют — это нехватка полупроводников и вопрос экологии.

Майнеры уже сейчас страдают из-зa проблемы с пoлупpoвoдниками. Напомним, что производители микросхем сообщили о том, что темпы производства резко падают. На данный момент гиганты этого рынка столкнулись с проблемой дефицита чипов и текстолита. Цены на комплектующие серьезно возросли, в магазинах наблюдается недостаток видеокарт, а сроки поставок постоянно переносятся.

Дело в том, что рост спроса на полупроводники значительно превышает предложение. На сегодняшний день полупроводники используются практически во всех ключевых сферах нашей жизни. Плюс ко всему, свой след оставила пандемия коронавируса, которая очень не кстати совпала с циклом смены техпроцессов. Из-за COVID-19 было закрыто множество заводов по всему миру, что повлияло на сроки производства и поставок. К тому же, последний год ознаменовался ростом цены криптовалют, а значит и повышенным спросом на оборудование со стороны майнеров.

Все эти факторы говорят о том, что в ближайшее время майнеры криптовалют будут вынуждены сбавить темпы, потому что старое оборудование будет ломаться, а нового не будет на рынке или его можно будет приобрести лишь по заоблачным ценам.

Вторая проблема — это экология. Эта тема обсуждается уже много лет. Постоянно растущий интерес к добыче криптовалют провоцирует необходимость роста вычислительных мощностей, а значит потребления электроэнергии, что негативно влияет на мировую экологию. Многие полагают, что при этом используется невозобновляемая энергия, которая серьезно влияет на загрязнение окружающей среды. С каждым месяцем ситуация усугубляется, так как растет интерес и уровень принятия технологии блокчейн и криптовалют. Создаются все новые и новые валюты, что требует все больших энергозатрат.

Существует и вторая проблема: огромная часть майнинговых ферм расположена в регионах, которые ориентированы приоритетно на угольную энергию. Это означает, что добыча Биткоинов способствует росту выбросов углерода в атмосферу, что создает парниковый эффект и угрожает климатическому состоянию Земли. По данным на март 2021 года углеродный след Биткоина сопоставим с количеством выбросов углекислого газа Словакией. Согласно одному из исследований, проведенных пару лет назад, темпы роста энергии, которая затрачивается на майнинг первой криптовалюты, могут привести к тому, что в ближайшие 30 лет углеродный след повысит среднюю температуру на Земле минимум на 2 градуса по цельсию

Экологические проблемы, связанные с добычей Биткоина и других криптовалют, негативно влияют на массовое принятие главной монеты и технологии блокчейн в целом. Тем не менее, в последнее время, майнеры стараются все чаще и чаще пользоваться возобновляемыми источниками энергии, а Биткоин на сегодняшний день потребляет лишь незначительную часть энергии по сравнению с традиционной банковской системой и золотодобычей.

Конечно, в мире существует теоретическая угроза PoW-майнингу. Речь идет о суперкомпьютерах и квантовых технологиях, которые стремительно развиваются и врываются в наш мир. Однако, в силу своей молодости, эти технологические решения еще очень сырые и в целом не представляют угрозы для криптовалют в ближайшие десятилетия. К тому же, блокчейн-разработчики не сидят без дела и постоянно работают над усовершенствованием собственных технологических решений. Куда более реальной проблемой для криптовалют может стать проблема полупроводников, которые могут, не то чтобы полностью исчезнуть с рынка, но существенно сократить свое присутствие на нем. Второй проблемой является экология. Ведь противники криптовалют уже давно говорят о том, что добыча Биткоина и прочих криптовалют серьезно вредит нашей планете.