Technologia blockchain nie jest przyjazna dla środowiska. Korzystając z wniosków podsuwanych nam przez superkomputery naukowcy opracowują metody zmniejszania zużycia energii przy jednoczesnym zwiększeniu skalowalności. Zobaczmy to na przykładzie Ethereum.
Argumenty przeciw kryptowalutom są oparte głównie na ekologii
W świecie kryptowalut sprawy toczą się szybko, ale skalowanie technologii – przy jednoczesnym zapobieganiu wzrostowi emisji gazów cieplarnianych – nie będzie łatwe. Produkcja cyfrowych monet nie jest – delikatnie mówiąc - przyjazna dla środowiska. Wydobywanie bitcoinów – jedna z najbardziej znanych implementacji blockchain – zużywa około 110 terawatogodzin rocznie, czyli więcej niż roczna konsumpcja krajów takich jak Szwecja czy Argentyna. Tesla, której dyrektor generalny Elon Musk powiedział, że wykorzystanie energii przez krypto jest szalone, nie będzie już akceptować bitcoinów jako płatności z powodu obaw o zmianę klimatu – przynajmniej do czasu, gdy wydobycie kryptowalut stanie się bardziej ekologiczne. A Salwador ogłosił niedawno, że do wydobywania bitcoinów zacznie wykorzystywać energię pochodzącą z wulkanów.
Co ma wspólnego Ethereum i Barcelona?
Istnieją jednak sposoby na przeciwdziałanie tak dużemu zużyciu energii przez blockchain, przy jednoczesnym zwiększaniu jego skalowalności rozumianej jako pomnożenie liczby możliwych transakcji na sekundę (bez tworzenia wąskich gardeł lub kosztem niezawodności). Ta kwestia jest kluczowa m.in. według Leonardo Bautista’y z Barcelona Supercomputing Center (BSC), ponieważ:
Scentralizowane systemy, takie jak VISA lub Mastercard, mogą obsłużyć 50 000 transakcji na sekundę, podczas gdy Ethereum jest w stanie zarządzać 15 do 20 transakcjami na sekundę, a Bitcoin siedem do 10.
Bautista współpracuje z Fundacją Ethereum od 2018 roku aby rozwiązywać problemy blockchaina, wykorzystując superkomputer Marenostrum.
Projekt polega na przeprowadzaniu symulacji badających w jaki sposób można zwiększyć szybkość transakcji w łańcuchu blokowym za pomocą różnych technik, takich jak sharding. Sharding oznacza podział sieci blockchain na mniejsze partycje (zwane „odłamkami” czyli właśnie shards), które działają równolegle w celu zwiększenia przepustowości transakcyjnej. Innymi słowy, jest to jak rozłożenie obciążenia sieci, aby umożliwić przetwarzanie większej liczby transakcji - technika podobna do tej, która jest stosowana w superkomputerach ale i w innych zastosowaniach podczas pracy w IT.
W świecie komputerów o wysokiej wydajności już od dziesięcioleci opracowuje się sposoby zrównoleglania obliczeń w celu zwiększenia skalowalności. W tym momencie przydają się wnioski wyciągnięte z superkomputerów. Według Bautista’y:
Blockchain taki jak w przypadku Ethereum jest czymś w rodzaju globalnej maszyny, globalnego komputera. Ten globalny komputer działa od ponad pięciu lat na jednym rdzeniu, a dokładniej na jednym łańcuchu. Wysiłki społeczności Ethereum koncentrują się na przekształceniu tego globalnego komputera w komputer wielordzeniowy, a dokładniej w komputer wielołańcuchowy. Celem jest skuteczne zrównoleglenie obliczeń w wielu rdzeniach obliczeniowych zwanych „odłamkami” – stąd nazwa tej technologii.
Kumo Crawler i Proof Of Stake
Zespół Bautista’y stworzył również Kumo Crawler, bota, który rezyduje sobie w sieci Ethereum P2P w celu wykrywania problemów. Pomoże to w wdrożeniu Ethereum 2.0, długo oczekiwanej aktualizacji sieci, która ma zwiększyć skalowalność ponad 1000 razy, przy jednoczesnym obniżeniu zużycia energii nawet 500 razy.
Mamy to otrzymać w 2022 roku i powinno to rozwiązać główny problem sieci bez poświęcania bezpieczeństwa lub decentralizacji. Obecnie toczy się walka o nowy standard tworzenia i walidacji bloków w blockchain, a Ethereum wydaje się zyskiwać przewagę – mówi Marc Rocas, były prezes Stowarzyszenia Blockchain Catalonia.
Ethereum planuje użyć - oprócz shardingu i łańcucha beaconów - mechanizmu konsensusu Proof of Stake (PoS). Chodzi tu o mechanizm koordynacji, który pozwala shardom na wzajemną synchronizację tak aby sieć była bardziej bezpieczna, skalowalna i zrównoważona.
Rzeczywiście, jeden z najbardziej uporczywych problemów z publicznymi blockchainami ma związek właśnie z mechanizmami konsensusu zaprojektowanymi w celu potwierdzenia, że transakcje są prawidłowe i zapewnienia, że nikt nie próbuje zmieniać bloków. Ugruntowanym modelem takiego działania jest Proof of Work (PoW). Aby dodać blok do łańcucha, górnicy Ethereum lub Bitcoin muszą rozwiązać złożoną „zagadkę”, która wymaga ogromnej mocy obliczeniowej. Dopiero po rozwiązaniu problemu sieć weryfikuje prawidłowość transakcji.
Proces ten jest jednak boleśnie powolny – potwierdzenie każdej transakcji zajmuje sieci około 10 minut. Jednocześnie wraz ze wzrostem liczby transakcji rośnie koszt ich realizacji. W sieci Ethereum wysiłek obliczeniowy wymagany do przeprowadzenia transakcji jest znany jako „gaz”, którego koszt jest ustalany przez górników w zależności od podaży i popytu w sieci.
I właśnie podczas gdy PoW wymaga od górników rozwiązania problemu przy użyciu potężnej mocy obliczeniowej, PoS wymaga od górników postawienia określonej ilości kryptowaluty w sieci. Następnie algorytm wybiera twórcę bloku na podstawie stawki użytkownika; im większa stawka, tym większe szanse na zatwierdzenie następnego bloku i otrzymanie nagrody. Jeśli sieć wykryje nieprawidłowe zachowanie jej uczestnika, użytkownik traci swój udział i prawo do uczestnictwa w sieci w przyszłości.
