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来源：Grayscale；编译：五铢，金色财经摘要
Bitcoin之所以能够充当全球Crypto系统，是因为BitcoinMining：用于更新Blockchain并协调整个网络的经济激励的竞争过程。如今，BitcoinMining网络的规模非常庞大，每秒产生“哈希”的速度超过700万亿。[1]
Bitcoin矿工通过发行新Bitcoin和网络交易费获得收入。他们还需要承担资本设备、电力和其他运营成本的费用。许多矿工还在资产负债表上持有Bitcoin，而且越来越多的矿工正在向人工智能(AI)和高性能计算(HPC)服务领域多元化发展。
GrayscaleResearch估计，BitcoinMining仅占全球电力使用量的0.2%；清洁能源在BitcoinMining所消耗的电力中所占的份额也可能高于其他行业。BitcoinMining可能有助于加速实现环境目标，特别是在甲烷排放等领域。
Bitcoin是一个去中心化、开放的计算机网络，价值2万亿美元。[2]这一现代奇迹之所以成为可能，是因为BitcoinMining：网络参与者竞争将下一个区块添加到Blockchain并获得奖励的权利。如今，Bitcoin矿工的运营规模令人难以置信，将真实资源转化为数字安全。用于保护BitcoinBlockchain的计算能力是其数字“保险库门”：自主计算机网络可用作全球Crypto系统的机制。运营BitcoinMining设施所需的技术专长、资本支出和持续运营费用，以及业务的高度竞争性，有助于保持Bitcoin网络的去中心化和攻击成本。
投资公开交易的Bitcoin矿工可以获得区块生产的收入，以及随着时间的推移网络交易费上涨带来的潜在收入增长。实际上，大多数上市的Bitcoin矿工都遵循不同的商业模式，许多矿工将开采的Bitcoin保留在资产负债表上，甚至在公开市场上购买Bitcoin。Bitcoin矿工也开始多元化发展，运营用于人工智能和高性能计算（HPC）的数据中心。现代奇迹
尽管技术上很复杂，但BitcoinMining的过程在概念上很简单。专用计算机竞相猜测一个随机数，最先猜出正确数字的机器将获得更新Blockchain的权利（“Mining区块”）。获胜的矿工将获得新发行的Bitcoin和交易费（“区块奖励”）。[3]
这场竞赛没有捷径可走——例如，没有任何算法可以帮助更快地找到正确的数字——Bitcoin矿工靠蛮力竞争。这个过程可以看作是一个机会游戏。矿工们不断猜测，直到找到正确的解决方案——就像掷一个多面骰子，直到出现所需的数字。因此，获胜的概率是矿工每秒可以进行的猜测次数（“掷骰子”）的函数。拥有最多机器和/或最高效机器的操作员将做出最多的猜测，并最有可能获得区块奖励。
从技术角度来说，获胜结果不仅仅是随机数，而是该数字与其他数据相结合的“哈希值”。在计算机科学中，哈希函数是一种数学运算，可将任意数据转换为一串字母和/或数字，称为哈希值。例如，使用Bitcoin网络中的相同哈希函数，“Bitcoin”一词的哈希值为：
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因此，Bitcoin矿工的目的是快速生成哈希值：猜测一个随机数，计算其哈希值（将随机数与其他数据相结合），然后检查它是否正确。
如今，估计有500万到600万台BitcoinMining机[4]以惊人的规模生成哈希值（图1）。在过去90天里，Bitcoin矿工们总共以平均每秒765艾哈希(EH/s)的速度产生了哈希值。[5]艾哈希等于一千万亿(10^18)个哈希值。因此，简单地说，Bitcoin矿工平均每秒猜测一个随机数并计算其哈希值超过700千万亿次。为了将这个数字放在上下文中，估计地球上大约有7.5千万亿颗沙粒和10千万亿只活着的昆虫。[6]
图1：Bitcoin矿工大规模生产哈希值
矿工会产生运营费用，主要以运行机器所需的电力形式产生。[10]每个运营商都会协商自己的购电协议，而这些协议在世界各地会有很大差异。为了进行启发式分析，我们可以通过使用假设的电力成本并忽略其他成本来创建Bitcoin矿工总体经济状况的简化图景。例如，图表3将Bitcoin矿工的收入与假设电价为每千瓦时(kWh)0.05美元的总电力成本估计值进行了比较。收入和电力成本之间的差额可以被视为矿工营业利润率的简化衡量标准。当区块奖励的美元价值增加时，矿工会受益，而当生产哈希值的美元价格增加时，矿工会受损。
投资Bitcoin矿工
投资公开交易的矿工的股票可以通过股票市场工具接触Bitcoin经济。Bitcoin矿工的商业模式可能越来越多样化，但所有矿工都参与生产哈希值、挖掘区块和赚取区块奖励的核心业务。由于电力成本、非电力运营费用和其他因素的差异[11]，每个矿工以不同的有效价格获得区块奖励。在2024年第三季度，最大的公开交易矿工生产Bitcoin的平均成本为3.4万美元至5.9万美元（图表5）。相比之下，本季度Bitcoin的平均价格为6.1万美元。
最近，Bitcoin矿工开始向其他人工智能和高性能计算(HPC)服务领域进军，这些服务对数据中心基础设施的需求迅速增长。例如，高盛的研究[12]估计，数据中心的电力需求（不包括Crypto）在2023年至2030年间可能会增长160%。Bitcoin矿工在供应人工智能/高性能计算市场方面可能具有竞争优势，因为他们已经获得了低成本电力和相关基础设施的使用权。2024年初，按市值计算的第三大上市矿工CoreScientific宣布与专门的人工智能基础设施服务提供商CoreWeave签订长期合同。[13]自2024年6月宣布CoreScientific/CoreWeave交易以来，其他几家上市矿工已采取措施向人工智能/高性能计算领域进军。BitcoinMining和可持续性
BitcoinMining消耗实际经济资源——电力——来创建去中心化的数字安全。
使用CoinMetrics的MINE-MATCH算法的数据，我们估计Bitcoin网络在过去12个月内以约175太瓦时(TWh)的速度消耗电力。[14]这与剑桥替代金融中心的估计值相当（图7）。根据2023年（最新可用年份）的数据，Bitcoin的能源消耗占全球总用电量的0.2%（考虑到传输过程中的电力损失）。[15]根据剑桥替代金融中心的数据，数据中心每年消耗约200TWh的电力，预测表明，由于使用AI模型，数据中心的能源消耗可能会上升。[16]
图7：BitcoinMining消耗电力来创造数字安全
与典型的住宅或商业用户相比，Bitcoin是一种独特的能源消费者。BitcoinMining具有模块化和便携性、位置无关、可中断且对电价变化高度敏感等特点。因此，矿工通常可以在清洁能源资源成本低廉的地方开展业务。据估计，BitcoinMining行业使用的电力中约有50%-60%来自可持续能源（包括核能）。[17]对于美国和整个世界而言，可持续发电份额约为40%。[18]使用2023年（最新可用年份）的数据，并假设Bitcoin电力消耗的可持续份额为50%-60%，我们估计BitcoinMining占全球与发电相关的二氧化碳排放量的0.2%-0.3%。[19]
GrayscaleResearch认为，BitcoinMining有助于在未来几年加速可再生能源生产的采用。由于其独特的属性，BitcoinMining激励了对可再生能源基础设施开发的投资，特别是在没有传输到主要热门中心的地方。BitcoinMining还可以帮助稳定电网需求——否则电网需求会因消费模式和天气而波动——就像德克萨斯州电力可靠性委员会(ERCOT)系统所做的那样。[20]另外，像可持续Bitcoin协议这样的初创公司已经创建了基于市场的机制，以激励清洁能源的使用并奖励减少甲烷排放的努力。解决甲烷排放问题可能成为Bitcoin矿工为环境目标做出贡献的一个特别重要的方式。甲烷是由燃烧的气体或燃烧石油生产产生的天然气而释放出来的。像CrusoeEnergy这样的公司已经开发出捕获过量天然气而不是将其释放的方法，然后将其转化为电能并为Bitcoin矿工供电。
技术使用的增长将在未来几年产生对电力生产的巨大需求——来自数字资产、人工智能和其他行业。Grayscale认为，Bitcoin有助于全球电力基础设施的健康运转，与许多其他行业相比，Bitcoin具有独特的优势，可以帮助加速向可再生能源的过渡。注释
[1]来源：CoinMetrics。数据截至2025年1月31日。
[2]来源：CoinMetrics。数据截至2025年1月31日。
[3]这个数字被称为“nonce”（只使用一次的数字），并不是纯随机的。例如，请参阅“BitcoinNonce模式之谜”，BitMEXResearch，2019年。
[4]来源：GrayscaleResearch根据报告的网络哈希率和对矿工平均生产力的估计进行计算。对于后者，我们使用125TH/s的中心估计值，该估计值基于CoinMetrics的MINE-MATCH数据以及对不同哈希价格和电力价格组合下单个采矿机盈利能力的分析。
[5]来源：CoinMetrics。数据截至2025年1月31日。
[6]来源：“地球上的沙粒数量和天空中的星星数量哪个更大？”，NPR，2012年9月；“昆虫数量（物种和个体）”，史密森尼学会。
[7]Nuzzi、Waters和Andrade，“打破BFT：量化攻击Bitcoin和Ethereum的成本。”2024年2月15日。
[8]例如，请参阅“分析Bitcoin共识：协议升级的风险”，RenCryptoFish、SteveLee和LynAlden，2024年11月。
[9]来源：CoinMetrics。
[10]在任何给定时间都有许多不同类型的采矿机在运行。数据提供商CoinMetrics已经开发出识别积极为网络贡献哈希率的机器类型的技术。我们使用这些数据来估算电力消耗和网络上活跃机器的数量。
[11]例如，矿工可能会产生其他成本，例如矿池费用，并且收入可能因特定区块的费用收入而有所不同。
[12]来源：“代际增长——人工智能/数据中心的全球电力激增及其对可持续性的影响”，高盛，2024年4月30日。
[13]来源：“CoreScientific与人工智能公司签署12年协议，预计总收入为35亿美元”，TheBlock，2024年6月4日。
[14]在截至2025年1月31日的365天内，该方法意味着年化电力消耗为177.8TWh；这应该被视为具有很大不确定性的估计值。
[15]来源：基于能源研究所世界能源统计评论和剑桥替代金融中心的数据进行灰度计算。
[16]资料来源：剑桥替代金融中心；“人工智能和Crypto的碳排放量激增，税收政策可以提供帮助”，ShafikHebous和NateVernon-Lin，IMF博客，2024年8月15日。
[17]资料来源：例如，请参阅DanielBatten的《Bitcoin能源与排放可持续性追踪》和“BitcoinMining委员会调查证实可持续电力和技术效率逐年提高”，BitcoinMining委员会，2023年8月。
[18]资料来源：基于能源研究所世界能源统计评论数据的灰度计算。
[19]资料来源：基于能源研究所世界能源统计评论数据的灰度计算。
[20]资料来源：美国能源信息署。
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