比特币矿工如何“开采”比特币：能源消耗黑洞

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盼望分一杯羹的人们涌向“矿厂”，投资“挖矿”热潮。 与此同时，比特币“挖矿”的惊人耗电量也令人咋舌。

energy price comparison service.co.uk 的研究表明，2017 年比特币“挖矿”用电量超过 29.05 TWh（1 TWh 为 11 亿千瓦时），超过全球 159 个国家的年平均用电量. 整个爱尔兰（477 万人口）每年也仅使用 25 TWh 的电力。

近日，云南昆明某小区居民因比特币“挖矿”大面积绊倒，变压器被烧毁，400多米电缆受损。

为什么挖一个比特币会耗电那么多？

IC功耗是根本原因

“比特币矿机本质上是一台特殊的电脑。” 清华大学信息学院副院长曹俊伟在接受科技日报记者采访时表示。

这个特定的计算设备如何挖掘比特币？

在比特币世界中，大约每 10 分钟记录一个数据块。 所有矿工在尝试打包数据块的同时完成提交任务，最终成功生成数据块的矿工可以获得比特币奖励。 矿机算力越强，“挖矿”速度越快，挖到比特币的概率就越高。

现在比特币“挖矿”正在从“矿工”进入“团队挖矿”时代，即通过“矿池”进行“挖矿”。 如果你的矿机算力占整个“矿池”算力的五分之一，如果“矿池”一天能挖出5个比特币，那么你就可以获得1个比特币。

“挖矿”与时间的较量背后，电力是不可忽视的重要成本。 有“矿工”算了一笔账：按照矿机24小时每天能挖出0.0018个比特币计算，556天就能挖出1个比特币。 他的矿机功率是1350瓦。 一台功率为1000瓦的矿机每小时耗电约1千瓦时。 两台矿机一天耗电32.4度，电费16.8元一天。 也就是说，开采一个比特币需要花费9367元。

“从根本上说，这就是集成电路的功耗。” 曹俊伟告诉科技日报记者，从硬件层面来说，电路本身是耗电的，而比特币矿机对算力要求比较高，而大型“矿机”在挖矿时相对集中，自然会增加功耗.

吸“疯”的不只是一台矿机

事实上，除了比特币“挖矿”之外，计算设备功耗惊人的消息也屡见不鲜。

比如超级计算机。 据介绍，天河二号超级计算机每年产生的电费接近亿元，相当于一个中小城市一年的用电量。 “神威·太湖之光”超级计算机每年耗电量约15兆瓦时，相当于三所清华大学的用电量。 耗电量还是惊人的。

另一个例子是数据中心。 中国数据中心节能技术委员会秘书长陆天文在接受科技日报记者采访时表示，2016年我国数据中心总用电量超过1100亿千瓦时，超过总用电量。 三峡大坝2016年发电量相当于三峡大坝2016年总用电量，比2015年增长11.7%。

“数据中心的用电包括四个部分，IT设备、供配电系统、新风冷却系统等。” 卢天文告诉科技日报记者，IT设备的耗电量占总耗电量的比重。 约占体积的50%，新风冷却系统约占35%-40%，供配电系统约占15%-18%。

陆甜甜介绍，PUE（Power Usage，电源使用效率）是衡量数据中心能效的重要指标。 它是数据中心设备的总能耗除以IT设备的能耗。 目前，国内数据中心的平均PUE水平在2以上，这意味着非IT设备的功耗超过了IT设备本身的功耗。

“在数据中心，大量的能源消耗发生在非IT设备上，浪费了大量的电能。” 卢天文告诉科技日报记者，供配电系统和冷却系统节省了大量能源。 潜力巨大。 例如，新风冷却系统占总能耗的35%-40%。 经过优化调整和节能改造，能耗可节约10%-20%。 从全国来看，可节省电费10-200亿元。

突破摩尔定律极限成关键

但卢天文坦言，在数据中心，IT设备的节能是最根本的。 由于IT设备的能耗占主要部分，供配电系统和新风冷却系统都是为IT设备服务的。

卢天文为科技日报记者算了一笔账。 如果IT设备功率为1000瓦，需要同时配备1000瓦的供配电系统和1000瓦的新风冷却系统。 每小时的总耗电量为 3000 Wh。 如果IT设备将能耗降低到500瓦，需要配置500瓦的供配电系统和500瓦的新风冷却系统，每小时总耗电量为1500瓦时。

这意味着，一旦IT设备的功耗下降，整个数据中心的功耗也会大幅下降。

“但目前，数据中心的节能改造大多集中在供配电系统、制冷系统等非IT设备上，这其实是一个悖论。” 陆天文告诉科技日报记者，一旦数据中心投入使用，IT设备将面临困难。 改造是因为 IT 设备停机会造成巨大损失。 因此，在数据中心的设计和建设之初比特币挖矿机怎么用，通常鼓励使用性能更好、更节能的IT设备。

那么IT设备的能耗是如何产生的呢？ 卢天文解释说，数据中心IT设备能耗的“大户”是网络存储设备和服务器比特币矿机的使用，其中网络存储约占能耗的60%。 过去，机械硬盘的能耗比较高。 如今，数据中心越来越多地使用 SSD 等网络存储技术，可以显着降低这方面的能耗。

“无论是比特币‘挖矿’、数据中心还是超级计算机，功耗问题本质上都与底层集成电路有关。” 在曹俊伟看来，随着芯片技术的发展，单位面积集成电路上的器件数量越来越多。 越多，功能越复杂。 与此同时，集成电路单位面积的功耗也在增加。

曹俊伟介绍，另外，从软件层面来说，其功耗与算法的设计和软件的效率有关。 从系统层面来看，取决于众多IT设备搭建的集群所采用的网络结构，是否高效。 从环境因素来看，还涉及到散热、制冷等系统。

至于如何从根本上避免这些计算设备消耗如此大的电能，从长远来看，恐怕还需要借助量子计算和新型半导体材料来突破摩尔定律的限制，让计算设备变得更高效、更高效。高效的。 节能。 （来源：金洋网（广州））

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