以太坊正在積極“瘦身”，希望借此應(yīng)對(duì)其它高效率區(qū)塊鏈方案帶來(lái)的挑戰(zhàn)壓力。

時(shí)至今日，比特幣仍然是最具知名度且炒作熱度最高的區(qū)塊鏈項(xiàng)目，這導(dǎo)致更年輕且體量更小的以太坊長(zhǎng)期生存在其陰影當(dāng)中。然而，以太坊項(xiàng)目本身的絕對(duì)體量已經(jīng)不容輕視——近日，其市值已達(dá)到約100億美元，而保持運(yùn)行所消耗的能源同樣相當(dāng)夸張。

以太坊采礦活動(dòng)所帶來(lái)的能源消耗雖然僅為比特幣的四分之一到一半，但這仍然意味著縱觀整個(gè)2018年，該項(xiàng)目的電力總消耗量幾乎與冰島這個(gè)國(guó)家相當(dāng)。實(shí)際上，每一筆典型的以太坊交易操作所使用的電能都超過(guò)美國(guó)一個(gè)普通家庭一天的耗電量。

年僅24歲的俄羅斯-加拿大計(jì)算機(jī)科學(xué)家Vitalik Buterin在他18歲那年就受邀參與以太坊項(xiàng)目，他表示“即使大家不打算把污染和二氧化碳視為重大問(wèn)題，由此帶來(lái)的能源消耗本身也足以引起重視。真正的消費(fèi)者，真正的人群，所能夠支配的電力資源正在被這東西大量蠶食。”

Buterin計(jì)劃在2019年之內(nèi)全力控制他心血結(jié)晶所帶來(lái)的資源浪費(fèi)水平。今年，身為以太坊基金會(huì)聯(lián)合創(chuàng)始人的他以及其它多個(gè)用于推動(dòng)以太坊項(xiàng)目的開(kāi)源運(yùn)動(dòng)，都打算對(duì)早已做出承諾的以太坊代碼進(jìn)行實(shí)地測(cè)試。如果開(kāi)發(fā)人員們的估算沒(méi)錯(cuò)，那么到2019年年底，以太坊新代碼在執(zhí)行交易當(dāng)中所消耗的電力，將相當(dāng)于全球總發(fā)電量的1%。

Ether Evangelist：以太坊發(fā)明者Vitalik Buterin希望在2019年之內(nèi)公布這套區(qū)塊鏈平臺(tái)的低能耗版本。

Zaki Manian(他目前擔(dān)任加密貨幣新貴Cosmos項(xiàng)目的顧問(wèn))表示以太坊正試圖以這種幾近重生的方式成為今年“最值得關(guān)注的技術(shù)之一。”他解釋稱(chēng)，以太坊的開(kāi)發(fā)流程意味著需要由多位編碼人員及組織以開(kāi)放形式進(jìn)行協(xié)作、融合各方規(guī)范、發(fā)明相應(yīng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，并確保一切以無(wú)縫化形式順暢對(duì)接。Manian總結(jié)道，“這是迄今為止最具技術(shù)雄心的開(kāi)放社區(qū)項(xiàng)目。”

與比特幣類(lèi)似，以太坊同樣依賴(lài)于區(qū)塊鏈技術(shù)。而區(qū)塊鏈，是由用戶(hù)社區(qū)維護(hù)的數(shù)字交易總賬。(其之所以被稱(chēng)為「區(qū)塊鏈」，是因?yàn)樾碌慕灰讓⒈唤壎ㄖ翑?shù)據(jù)「區(qū)塊」當(dāng)中并寫(xiě)入一整條描述此前全部交易的「區(qū)塊鏈」的末端。)然而，Buterin設(shè)計(jì)的以太坊并不滿足于在擺脫中心權(quán)威的同時(shí)安全維護(hù)分類(lèi)賬——他的愿景是讓以太坊成為一臺(tái)全球性計(jì)算機(jī)。這將是一臺(tái)去中心化、可供所有人使用的計(jì)算機(jī)，而且在原則上不會(huì)受到停機(jī)、審查以及欺詐活動(dòng)的影響。

以太坊區(qū)塊鏈之所以擁有如此強(qiáng)大的潛力，是因?yàn)槠淠軌虼鎯?chǔ)數(shù)據(jù)、支持決策并自動(dòng)進(jìn)行價(jià)值分配。通過(guò)智能合約，用戶(hù)或開(kāi)發(fā)人員能夠利用以太坊的定制化編碼語(yǔ)言對(duì)此類(lèi)任務(wù)加以管理。智能合約擁有明確的商業(yè)應(yīng)用方向，但從長(zhǎng)期角度來(lái)看，項(xiàng)目本身更希望借此構(gòu)建各類(lèi)應(yīng)用程序，從而使以太坊成為一套終極云計(jì)算平臺(tái)。

然而，這種崇高的目標(biāo)與以太坊的當(dāng)前狀態(tài)存在著嚴(yán)重沖突。雖然其上已經(jīng)運(yùn)行著不少價(jià)值數(shù)百萬(wàn)美元的應(yīng)用，但Buterin表示他懷疑以太坊消耗的能源太多，甚至已經(jīng)超過(guò)了其在社會(huì)效益方面帶來(lái)的回報(bào)。

問(wèn)題的核心，出在采礦這種機(jī)制身上。與大部分其它加密貨幣一樣，以太坊同樣依賴(lài)于所謂工作證明(簡(jiǎn)稱(chēng)PoW)這種計(jì)算競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。在工作證明當(dāng)中，所有參與者需要以競(jìng)爭(zhēng)方式對(duì)交易進(jìn)行安全加密，并將其添加到區(qū)塊鏈的全球分布式賬本當(dāng)中。這是一場(chǎng)贏家通吃的比賽，而獎(jiǎng)品則是新生成的加密貨幣。因此，您擁有的計(jì)算能力越強(qiáng)，贏得獎(jiǎng)品的機(jī)率也就越高。

工作證明的采礦機(jī)制非常復(fù)雜。其基本思路在于防止由任何單一實(shí)體控制區(qū)塊鏈。舉例來(lái)說(shuō)，如果某套比特幣采礦計(jì)算機(jī)系統(tǒng)占據(jù)網(wǎng)絡(luò)上全部采礦能力的一半以上，則其將有能力實(shí)施欺詐活動(dòng)，例如修改以往已經(jīng)完成的交易結(jié)果。而比特幣用戶(hù)對(duì)此幾乎沒(méi)有追索權(quán)，因?yàn)椴傻V者皆以匿名形式存在。

從理論上講，工作證明機(jī)制會(huì)保證采礦以分布式方式進(jìn)行。然而，在實(shí)踐當(dāng)中，由中國(guó)部分芯片廠商生產(chǎn)的加速采礦專(zhuān)用集成電路(簡(jiǎn)稱(chēng)ASIC)已經(jīng)集中了大量資源，進(jìn)而控制了加密貨幣的產(chǎn)出。

通過(guò)利用內(nèi)存密集型工作證明算法進(jìn)行“以太幣”采礦，以太坊希望進(jìn)一步對(duì)抗這種算力霸權(quán)現(xiàn)象。這種以太幣采礦算法會(huì)對(duì)使用ASIC的行為給予懲罰。

然而，以太坊的這種工作證明算法并沒(méi)能阻止以太坊采礦所帶來(lái)的計(jì)算資源消耗量猛增。2017年，由于以太幣由8美元飆升至862美元，針對(duì)此項(xiàng)任務(wù)的算力總量增長(zhǎng)了25倍以上。不少采礦公司建立起專(zhuān)用數(shù)據(jù)中心，這些數(shù)據(jù)中心采用大量通用型圖形處理單元，非常適合以太坊采礦類(lèi)需求。

由此產(chǎn)生的巨大能源消耗量引起了環(huán)保主義者的強(qiáng)烈反對(duì)。與此同時(shí)，公共事業(yè)與社區(qū)一旦接受這種雖能創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)，但同時(shí)也會(huì)吞噬海量廉價(jià)電力的加密貨幣礦工，那么相應(yīng)的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)與機(jī)會(huì)成本也將持續(xù)提升。為了給礦工提供能源，公共事業(yè)企業(yè)必須進(jìn)行設(shè)備升級(jí);而一旦加密貨幣價(jià)格崩潰甚至采礦業(yè)務(wù)關(guān)閉，這部分設(shè)備也將毫無(wú)作用。

最近的市場(chǎng)動(dòng)態(tài)亦給上述擔(dān)憂帶來(lái)了依據(jù)。以太幣的價(jià)格去年1月達(dá)到1385美元峰值，隨后開(kāi)始快速下滑。去年11月，以太幣價(jià)格已經(jīng)跌至120美元以下，這幾乎使得采礦活動(dòng)無(wú)利可圖，并導(dǎo)致一些人放慢甚至徹底關(guān)閉了采礦設(shè)備。根據(jù)普華永道資深合伙人兼區(qū)塊鏈專(zhuān)家Alex de Vries創(chuàng)建的Digiconomist網(wǎng)站做出的預(yù)測(cè)，以太坊采礦程序的總體能源消耗可能在20天之內(nèi)縮水至原先的一半以下。

也正因?yàn)槿绱?，包括位于蒙特利爾的Hydro- Québec公司在內(nèi)不少公共事業(yè)企業(yè)正在為采礦活動(dòng)設(shè)定更高的電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。公共事業(yè)以及監(jiān)管機(jī)構(gòu)的這種阻力可能會(huì)進(jìn)一步削弱基于工作證明的加密貨幣的安全性水平。限制電力供應(yīng)與不斷上漲的能源成本，將阻礙新的采礦者加入這場(chǎng)淘金游戲，進(jìn)而加速采礦權(quán)的集中。而這種集中趨勢(shì)將拉高共謀與欺詐活動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于Buterin來(lái)說(shuō)，削減能源消耗量已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)以太坊發(fā)展愿景的重要前提。這一點(diǎn)也得到大部分以太坊支持者們的認(rèn)同。以太坊貢獻(xiàn)者、澳大利亞網(wǎng)絡(luò)安全與區(qū)塊鏈公司Sigma Prime聯(lián)合創(chuàng)始人Paul Hauner表示，“以太坊社區(qū)普遍認(rèn)為工作證明機(jī)制消耗了太過(guò)的能源。對(duì)我來(lái)說(shuō)，這也是項(xiàng)目當(dāng)中最為重要的根本性問(wèn)題。”

以太坊計(jì)劃利用權(quán)益證明(簡(jiǎn)稱(chēng)PoS)替代工作證明——這是一種替代性的分布式共識(shí)機(jī)制，于2012被首次應(yīng)用于Perrcoin加密貨幣。相較于利用數(shù)百萬(wàn)塊處理器同時(shí)處理相同的交易，權(quán)益證明機(jī)制會(huì)隨機(jī)挑戰(zhàn)一塊處理器執(zhí)行這項(xiàng)任務(wù)。

在權(quán)益證明機(jī)制當(dāng)中，參與者被稱(chēng)為驗(yàn)證者而非采礦者，且必須保持誠(chéng)實(shí)可信。權(quán)益證明要求每一位驗(yàn)證者在以太坊當(dāng)中以抵押品的形式儲(chǔ)備一批以太幣。在每一次隨機(jī)選擇當(dāng)中，以太幣的儲(chǔ)備量越大，則被選定為驗(yàn)證者的可能性也就越高。但一旦被發(fā)現(xiàn)作弊，那么相關(guān)方也將蒙受巨大的損失。

轉(zhuǎn)向權(quán)益證明機(jī)制將把單一以太坊交易的執(zhí)行能耗削減至原本的百分之一以下。Buterin指出，“工作證明機(jī)制正是海量電力消耗的根本原因。區(qū)塊鏈交易本身并不需要極高的計(jì)算資源密集度——其只需要驗(yàn)證數(shù)字簽名，而非處理高強(qiáng)度3D矩陣圖或者進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析。”

對(duì)計(jì)算通力與能源消耗的削減并不僅僅是一種生態(tài)保護(hù)行為，同時(shí)也能夠帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)利益。這意味著新以太幣的發(fā)行速度將有所降低，從而鼓勵(lì)驗(yàn)證者及其帶來(lái)的額外資金進(jìn)一步稀釋貨幣價(jià)值。效力于澳大利亞布里斯班Rocket Pool公司的高級(jí)區(qū)塊鏈開(kāi)發(fā)人員Darren Langley表示，“由于權(quán)益證明驗(yàn)證者不需要消耗那么多電力，因此我們不必設(shè)置那么高的獎(jiǎng)勵(lì)額度。”該公司正在開(kāi)發(fā)一套組合式權(quán)益池，能夠?yàn)槊课患尤朐摮氐囊蕴珟潘姓咛峁├ⅰ?/p>

此外，轉(zhuǎn)向權(quán)益證明還將提高安全性水平。在權(quán)益證明機(jī)制之下，每個(gè)驗(yàn)證者賬戶(hù)的位置是已知的;如果驗(yàn)證者違反規(guī)則，則其賬戶(hù)將被直接銷(xiāo)毀。以太坊基金會(huì)的首席權(quán)益證明開(kāi)發(fā)人員Vlad Zamfir將其與比特幣社區(qū)進(jìn)行了比較，表示這類(lèi)似于在發(fā)現(xiàn)采礦者的濫用行為后將其數(shù)據(jù)中心燒毀的機(jī)制。

到2015年，權(quán)益證明已經(jīng)憑借著自身優(yōu)勢(shì)在以太坊社區(qū)之內(nèi)得到廣泛認(rèn)同，而B(niǎo)uterin等領(lǐng)導(dǎo)者曾預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)換工作有望在短短一到兩年當(dāng)中完成。為了明確這一意圖，以太坊的核心開(kāi)發(fā)人員們對(duì)其工作證明代碼進(jìn)行了重新編寫(xiě)，旨在將采礦難度以指數(shù)級(jí)水平快速提升。這項(xiàng)舉措被稱(chēng)為“難度炸彈”，其于2016年年底投入使用并減緩了新交易區(qū)塊的建立速度，并預(yù)計(jì)在接下來(lái)的幾年中以太坊采礦進(jìn)度將徹底停滯。

然而，這種定時(shí)炸彈式的功能更像是附帶“再睡一會(huì)兒”功能的鬧鐘。2017年10月，當(dāng)采礦時(shí)長(zhǎng)已經(jīng)遞增至近30秒時(shí)，以太坊團(tuán)隊(duì)重置了該時(shí)鐘，從而將工作證明的生命又延續(xù)了大約12個(gè)月?？磥?lái)，他們還有時(shí)間再瞇上一陣。

當(dāng)然，以太坊團(tuán)隊(duì)并沒(méi)有真的在睡回籠覺(jué)。事實(shí)上，Buterin表示，以太坊開(kāi)發(fā)者已經(jīng)攻克了大部分與權(quán)益證明相關(guān)的理論難題。然而，將這些理論解決方案轉(zhuǎn)化為高效軟件的具體過(guò)程卻始終相當(dāng)緩慢。

2019年之所以充滿希望，是因?yàn)檫@位以太坊項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)者在2018年6月采取了一項(xiàng)相當(dāng)激進(jìn)的新計(jì)劃。在此之前，他們?cè)A(yù)計(jì)將權(quán)益證明構(gòu)引入現(xiàn)有以太坊區(qū)塊鏈。但去年6月，他們決定來(lái)一次徹底更新——從零開(kāi)始建立新的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，且僅通過(guò)權(quán)益證明機(jī)制保持運(yùn)營(yíng)。

這套被稱(chēng)為以太坊2.0的雙鏈解決方案給以太坊程序員們帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)——因?yàn)橐^續(xù)保留原始鏈，則意味著其需要將權(quán)益證明機(jī)制編寫(xiě)為一套復(fù)雜的智能合約。Hauner正在領(lǐng)導(dǎo)一項(xiàng)名為L(zhǎng)ighthouse的開(kāi)發(fā)工作，旨在建立起以太坊2.0軟件客戶(hù)端。他承認(rèn)，以太坊的智能合約語(yǔ)言在編寫(xiě)復(fù)雜代碼方面的表現(xiàn)相當(dāng)差勁。“我們只能在一個(gè)非常有限的計(jì)算環(huán)境當(dāng)中編寫(xiě)智能合約，而且無(wú)法實(shí)現(xiàn)任何復(fù)雜的功能。”

在決定轉(zhuǎn)向以太坊2.0的幾個(gè)月之后，權(quán)益證明規(guī)范已經(jīng)基本構(gòu)建完成，目前有六個(gè)以上的團(tuán)隊(duì)正在利用各種編程語(yǔ)言進(jìn)行軟件實(shí)施工作。Sigma Prime公司的Hauner團(tuán)隊(duì)正在利用Rust開(kāi)發(fā)其以太坊2.0客戶(hù)端。他預(yù)計(jì)這款應(yīng)用程序及其它擴(kuò)展應(yīng)用將在2019年年初進(jìn)行權(quán)益證明的beta測(cè)試網(wǎng)絡(luò)“testnets”上試運(yùn)行。

Buterin表示，公開(kāi)testnets有望在2019年年底之前承載起另一套擁有多個(gè)分支的以太網(wǎng)2.0創(chuàng)新鏈，旨在提高交易吞吐量。但他同時(shí)警告稱(chēng)，潛在的“未知數(shù)”有可能阻礙這項(xiàng)時(shí)間規(guī)劃的順利實(shí)現(xiàn)。

作為一套價(jià)值數(shù)十億美元的網(wǎng)絡(luò)，以太坊一旦推出不合理或者不夠安全的技術(shù)方案，那么經(jīng)濟(jì)損失將在所難免。為了確保以太坊能夠在權(quán)益證明鏈上正常起效，以太幣的持有者們必須在初始以太坊鏈上存入一份智能合約——該合約將以不可逆轉(zhuǎn)的方式將以太網(wǎng)轉(zhuǎn)移至新鏈。很明顯，任何失誤都有可能危及使用以太坊智能合約的開(kāi)發(fā)人員，甚至是整個(gè)項(xiàng)目生態(tài)系統(tǒng)。

然而，如果這項(xiàng)工作拖得太久，以太坊同樣會(huì)面臨重大損失。卡爾達(dá)諾、Dfinity、Eosio以及Manian的Cosmos等一系列擁有雄厚資本支持的項(xiàng)目正在孵化自己的、以權(quán)益證明為基礎(chǔ)的區(qū)塊鏈方案。而且與以太坊一樣，他們都希望努力證明高安全性與高效率并不沖突。

第一個(gè)真正釋放區(qū)塊鏈應(yīng)用潛力的方案很可能成為未來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算平臺(tái)，而其它項(xiàng)目則恐怕會(huì)徹底消失。Manian指出，“這種環(huán)境天然具有極強(qiáng)的掠奪性，最終只會(huì)有一個(gè)平臺(tái)幸存下來(lái)。”