德克萨斯州（Texas）的一个偏远小镇正在将19世纪和20世纪的肮脏煤矿转变为21世纪的清洁数字矿场，这着实令人难以置信。比特大陆（Bitmain）正在克萨斯州的罗克代尔镇（Rockdale）大举投资，创造300多个工作岗位来以管理加密货币挖矿业务。这不仅弥补了停止煤矿开采作业造成的岗位损失，而且还为小镇带来了更高技能的劳动力就业机会。

PoW Vs. PoS

这种结果和就业机会归根于加密货币（如比特币）设计的工作量证明机制（Proof of Work 简称PoW）。受到区块奖励和交易费的激励，矿工们运算并解决复杂的数学题，从而起到确认交易的作用。总的来说，比特币矿工每月通过创造5.4万个新比特币获得约3.5亿美元的奖励收入。

普林斯顿大学（Princeton University）计算机科学副教授阿文纳•拉亚南（Arvind Narayanan）于8月21日向参议院能源和自然资源委员会（Senate Committee on Energy and Natural Resources）提交了一份书面报告。目前，参议院委员会正在研究区块链技术的能源使用情况，因为它正在消耗大量的资源。阿文纳估计道：

“在2018年8月中旬，每枚比特币的价格约为6500美元，按这样计算，每10分钟的挖矿收益约为8万美元。比特币矿工目前每天总共消耗大约600万美元的电力。”

工作量证明机制使比特币挖矿公司进行一场永无止境的算力登顶竞赛。鉴于巨额的经济奖励，挖矿业公司在电力、计算资源、设施和劳动力方面投入巨资，以获得尽可能多的加密货币奖励。

比特币挖矿业的实际影响是，它每年消耗36亿美元，产生约50亿美元的经济收益。

随着挖矿业的成熟并独成一个产业，Vitalik思考道：

“工作量证明机制每年会消耗数十亿美元资源，甚至比所有骗局和被窃的资金加起来还要多。这难道不是一个大悲剧吗？”

对未知事物的探究

早期的创新活动往往需要进行未知领域进行多次尝试，事后才会发现其局限性。当蒂姆•帕特森(Tim Paterson)在1980年撰写微软DOS系统(Microsoft DOS)时，人们普遍认为“640k的内存（RAM）对每个人已经足够了”。

经过几代人跨越近40年的操作系统开发努力后，我们才发现现代Windows或Mac操作系统能够管理许多TB级的资源。

创新的挑战在于，直到技术被使用之前，工程师们看不到它们的不良影响。

创新者和早期采用者经常使用新技术，并对如何改进这项技术以获得更广泛的采用有更大的发言权。这种反馈循环机制是技术发展的关键路径，但有时会因为政治原因而受阻。

比特币工作量证明机制的发展目前受到两方面的制约：电力和计算机资源。虽然比特币在任何时候都不太可能消耗全世界的能源产出，但它所能消耗的能源和计算资源是有上限的。

鉴于像比特大陆这样的大型行业参与者有继续投资现行方案的经济动机，只要有利可图，他们很可能会继续这样做。然而，工作量证明机制的主要目的是为交易提供安全性。那么是否还存在其他安全确认交易的方法？

举足轻重的权益之锤

为了克服工作量证明机制的局限性，目前许多拥护者为加密货币的“运行系统”提出了“权益证明”机制（ Proof of Stake，PoS）。一位名为“QuantumMechanic”的帖主在2011年的Bitcointalk论坛中最早提出这个概念，他认为权益证明可以减少资源(主要是电力)的浪费，并提高网络安全：

“我所说的权益证明是指，您对公认的交易历史的‘投票’不是由您给网络带来的计算资源份额来衡量的，而是由您可以使用私钥来证明自己的比特币数量来衡量的。”

以色列比特币协会(Bitcoin Association)主席梅尼•罗森菲尔德(Meni Rosenfeld)对有关权益证明的讨论发表了评论：

“区块没有好坏之分，你所拥有的只是同步区块，每个人都应该在同一区块上达成一致。有了权益持有者的签名，你就有了同步……唯一有点能力把事情搞砸的人就是权益持有者，他们最没有动力这么做。”

使用权益证明有风险吗?

在2016年Bitcointalk的一篇帖子中，一位名为“Monsterer”的用户详细描述了一个在比特币上不可能完成的潜在攻击矢量。他概述道，攻击者可能会购买以前用于创建区块的大部分“旧密钥”，然后可以使用这些密钥运行一组恶意代码，导致区块链网络崩溃。

尽管如此，领先的加密货币开发人员还是想出了一些实现权益证明的方法，同时可以完全减轻其他人提出的所有风险。以太坊的联合创始人Vitalik Buterin表示，实施他的权益证明“Casper”方案不会发生这样的攻击。

在2016年12月30日的一篇Medium 帖中，他概述了在以太坊中实现权益证明的设计理念。加密货币的安全要点之一是：

“21世纪的密码学真的很特别，因为它是为数不多的几个对抗性冲突继续严重偏袒防守方的领域之一。”

他进一步主张应该有多层的防御措施来抵御攻击：

“重要的是要有两层防御措施：一是经济激励措施，以阻止中心化的联盟采取反社区行动，二是反中心化激励措施，从最开始就阻止联盟的形成。”

鉴于这是正在进行的前沿工作，当前是否存在使用权益证明机制成功加密货币？

权益证明之路

有三种加密货币建立在权益证明模型上，并已经运行了一段时间。Dash, NEO和Stratis正在使用这个模型，且没有受到任何攻击。此外，它们的能源消耗相当低，其中达世币（Dash）已被广泛采用。

早期被称为数字现金的达世币是一种目前在委内瑞拉广泛使用的加密货币。无需支付运营矿工的所有电力和管理费用，权益持有人可以获得与矿工一样多的利润。在masternode上存放1000枚达世币，每月净赚约800美元。

NEO原名叫小蚁股（AntShares），是一种常被称为中国以太坊的加密货币。它的智能合约平台和一些先进的安全保护措施独具特色。拥有NEO代币可以获得NEO区块链上可用的免费“GAS”代币。储存在在钱包里的1000个NEO每月净赚大约40美元。

Stratis是一个新的支持C#和.NET开发环境的加密货币。该代币在所有知名的交易所进行交易，并提供企业级支持。由于Stratis的低通货膨胀率，权益拥有者每年可以获得0.5%到2%的Stratis代币收入。

有了这么多的例子，比特币社区能否采用权益证明机制？

工作量证明之殇

在此前关于比特币未来的一场辩论中，阿里尔•德斯查贝尔(Ariel Deschapell)等许多开发者热情洋溢地声称，比特币的发展必须保持保守。在他的文章中，他写道：

“毫无疑问，继续升级比特币以实现真正广泛的采用，同时保持其抗审查属性，是一项艰巨的任务，其中充满了许多风险和未知。”

比特币挖矿业的大型行业参与者正抵制改变比特币算法的努力。Ark Capital的Founder Solutions主管布瑞恩•舒斯特（Brian Schuster）认为：

“六个最大的比特币矿池控制着区块链95%的算力资源。这意味着，要接受任何更改，这些池必须采用新的标准……没有人能强迫它们接受。现在，他们的整个工作流程都是基于工作量证明交易，而且利润丰厚。”

尽管像比特大陆这样的大型行业参与者试图充分扩大其收益，但他们似乎也看到了增长的局限性。为比特币挖矿计划赋能的大型计算机也可以为人工智能（Artificial Intelligence）服务。

因此，比特大陆公司在德克萨斯州罗克代尔镇的扩张可能不仅是为了挖矿，还可能是成为人工智能计算中心。只要比特币对矿工有利，它的统治地位就有可能持续下去。随着加密货币行业的成熟，以及开发人员为我们的未来创建金融运行系统，我们可能会对那个每个人都受够了的“工作量证明”时代充满怀念。