Kai pirmą kartą išgirdau apie Bitcoin kasybą, įsivaizdavau kažką panašaus į aukso ieškojimą – kastuvas, sietas, kantrybė. Realybėje viskas atrodo kur kas prozaiškiau: sandėliuose stovintys metaliniai stelažai, dešimtys tūkstančių mikroschemų, ventiliatorių ūžesys ir elektros skaitliukas, kuris sukasi taip, kad net pramonės įmonių vadovams akys apsiblausta. Kriptovaliutų kasyba – tai pirmiausia energetikos, o tik po to informacinių technologijų klausimas. Ir būtent šis santykis lemia, kodėl apie kasybą taip dažnai kalbama ne technologijų, o energetikos ministerijose.
Kaip iš tikrųjų veikia kasybos procesas
Bitcoin ir daugelis kitų Proof-of-Work tinklų veikia pagal principą, kur kompiuteriai sprendžia matematinį uždavinį – ieško tokio skaičiaus (nonce), kuris, sumaišytas su bloko duomenimis per SHA-256 algoritmą, duotų rezultatą, atitinkantį tinklo nustatytą sudėtingumą. Čia nėra jokios „logikos“ ar optimizavimo galimybės – tai grynas perrinkimas (brute force). Kompiuteris bando milijardus, o šiuolaikinės ASIC įrangos atveju – šimtus trilijonų variantų per sekundę, kol atsitiktinai pataiko į teisingą reikšmę.
Būtent dėl šio „bandymų ir klaidų“ metodo kasyba yra tokia energijai imli. Nėra jokio protingesnio kelio – vienintelis būdas padidinti tikimybę rasti bloką yra turėti daugiau skaičiavimo galios, o daugiau galios reiškia daugiau elektros. Tinklo sudėtingumas (difficulty) automatiškai prisitaiko kas 2016 blokų taip, kad vidutinis bloko radimo laikas išliktų apie 10 minučių, nepriklausomai nuo to, kiek įrangos prijungta prie tinklo. Tai reiškia, kad kuo daugiau žmonių kasa, tuo sunkiau tampa kiekvienam individualiai, o bendras suvartojamos energijos kiekis tik auga.
Elektros sąskaita kaip verslo modelio šerdis
Kasybos versle elektros kaina yra pats svarbiausias kintamasis – svarbesnis net už pačios kriptovaliutos kursą trumpuoju laikotarpiu. Jeigu elektra kainuoja 0,10 USD/kWh, o konkurentas moka 0,04 USD/kWh, jis gali kasti pelningai net tada, kai kaina krenta ir kiti priversti išjungti savo įrenginius. Būtent todėl didieji kasybos ūkiai koncentruojasi ten, kur elektra pigiausia – prie hidroelektrinių Kinijos Sičuano provincijoje (kol ten dar buvo leidžiama kasti), prie geoterminių šaltinių Islandijoje, prie dujų telkinių Teksase ar prie branduolinių elektrinių Kazachstane.
Skaičiuojant paprastą pelningumo formulę, kasėjas turi palyginti dienos pajamas (hash rate × kaina) su elektros sąnaudomis ir įrangos amortizacija. Kai Bitcoin kaina krenta, o sudėtingumas išlieka aukštas, pirmieji iš rinkos pasitraukia būtent tie, kurių elektros tarifas didžiausias. Tai vadinama „kasybos mirties spirale“ – teoriniu scenarijumi, kai masinis kasėjų pasitraukimas sumažina tinklo saugumą. Praktikoje tinklas visada susireguliuoja, nes sudėtingumas krenta ir likusiems tampa vėl pelninga.
ASIC ir GPU – įrangos evoliucijos istorija
Ankstyvieji Bitcoin kasėjai naudojo paprastus procesorius, vėliau perėjo prie vaizdo plokščių (GPU), nes tos gerai atlieka lygiagrečius skaičiavimus. Tačiau apie 2013 metus atsirado ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) – mikroschemos, sukurtos vien tik SHA-256 hash funkcijai skaičiuoti. Tokia specializacija davė milžinišką efektyvumo šuolį: GPU galėdavo pasiekti kelis šimtus MH/s, o pirmieji ASIC įrenginiai jau siekė kelis GH/s, o šiandieniniai modeliai, tokie kaip Bitmain Antminer S21 ar MicroBT WhatsMiner M60 serija, siekia virš 200-300 TH/s vienam įrenginiui.
Svarbiausias rodiklis čia – ne tik hash rate, bet ir energijos efektyvumas, matuojamas J/TH (džauliais vienam terahešui). Senesni įrenginiai suvartodavo apie 35-40 J/TH, o naujausios kartos modeliai nusileidžia iki 15-18 J/TH. Tai reiškia, kad ta pati skaičiavimo galia dabar reikalauja perpus mažiau elektros nei prieš penkerius metus. Deja, tinklo bendras sudėtingumas augo dar greičiau nei efektyvumas, todėl bendras energijos suvartojimas tinkle vis tiek didėja, o ne mažėja.
Kitokiose grandinėse, pavyzdžiui Ethereum klasikinėse (dabar jau perėjusiose prie Proof-of-Stake) ar Litecoin, Ravencoin atveju, kasyba vyko arba tebevyksta per GPU fermas arba specializuotus ASIC modelius, pritaikytus Scrypt ar Ethash algoritmams. Tokių fermų valdymas – atskira IT disciplina: reikia rūpintis firmware atnaujinimais, driverio suderinamumu, overclocking nustatymais ir nuolatiniu monitoringu per programas kaip HiveOS ar Awesome Miner.
Aušinimas – neišvengiama antra sąskaitos pusė
Kalbant apie kasybos energetiką, dažnai pamirštama, kad elektra suvartojama ne tik skaičiavimams, bet ir šilumos šalinimui. ASIC įrenginiai veikdami išskiria labai daug šilumos – vienas galingas modelis gali generuoti tiek šilumos, kiek elektrinis šildytuvas. Dideliuose duomenų centruose ši šiluma tampa rimta inžinerine problema.
Tradicinis oro aušinimas su galingais ventiliatoriais išlieka populiariausias dėl paprastumo ir žemos pradinės investicijos, tačiau karštuose klimatuose (pavyzdžiui, Teksase vasarą) efektyvumas smarkiai krinta. Todėl vis daugiau operatorių pereina prie immersion cooling – įrenginiai panardinami į specialų dielektrinį skystį, kuris efektyviai perima šilumą ir leidžia veikti net esant aukštesnei aplinkos temperatūrai, kartu pratęsdamas ir įrangos tarnavimo laiką, nes sumažėja dulkių bei oksidacijos poveikis. Kai kurie projektai eina dar toliau ir panaudoja generuojamą šilumą – šildo šiltnamius, baseinus ar net gyvenamuosius namus, taip iš dalies kompensuodami energijos „švaistymą“.
Proof-of-Work prieš Proof-of-Stake – tikrasis energijos debatas
2022 metų rugsėjį Ethereum pereidamas prie Proof-of-Stake (vadinamasis „The Merge“) sumažino savo energijos suvartojimą apie 99,95%. Tai buvo natūralus atsakas į kritiką, kad PoW tinklai suvartoja daugiau elektros nei ištisos valstybės – pagal Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index skaičiavimus, Bitcoin tinklas vienu metu suvartojo daugiau energijos nei visa Argentina ar Nyderlandai.
Proof-of-Stake veikia visai kitaip: vietoj skaičiavimo galios, tinklo saugumą užtikrina užstatytas kapitalas (stake). Validatoriai patvirtina blokus proporcingai savo turimoms monetoms, o ne skaičiavimo pajėgumui, todėl nereikia jokių ASIC fermų ar milžiniškų elektros sąnaudų – pakanka įprasto serverio ar net nešiojamo kompiuterio, veikiančio 24/7.
Tačiau Bitcoin bendruomenė sąmoningai atsisako pereiti prie PoS, argumentuodama, kad energijos sąnaudos yra ne trūkumas, o pati saugumo esmė – užpuolikui reikėtų realių, apčiuopiamų resursų (elektros, įrangos), kad galėtų atakuoti tinklą, o ne vien kapitalo, kurį galima pasiskolinti ar manipuliuoti rinkoje. Šis filosofinis skirtumas tarp „darbo įrodymo“ ir „nuosavybės įrodymo“ tikriausiai išliks vienu didžiausių kriptovaliutų pasaulio debatų dar ilgai.
Atsinaujinanti energija ir kasyklų geografija
Po Kinijos draudimo 2021 metais didžioji dalis kasybos pajėgumų persikėlė į JAV, Kazachstaną, Rusiją ir kitas šalis. Įdomu tai, kad daugelis naujų operatorių sąmoningai renkasi vietas su pertekliniu atsinaujinančios energijos kiekiu – pavyzdžiui, vėjo jėgainių parkus, kurie naktimis generuoja daugiau elektros nei tinklas gali sunaudoti. Kasyba tokiu atveju veikia kaip „lankstus vartotojas“ (demand response) – įsijungia, kai energijos yra perteklius, ir išsijungia, kai poreikis kyla kitur, taip padedant subalansuoti tinklą ir net gauti papildomų pajamų iš energetikos bendrovių.
Teksase toks modelis jau tapo standartu – didieji kasybos operatoriai pasirašo sutartis su ERCOT (Texas elektros tinklo operatoriumi) ir per keliolika sekundžių gali sumažinti savo suvartojimą iki nulio per šalčio bangas ar karščio pikus, taip išvengdami avarinių atjungimų gyventojams. Panašiai veikia ir hidroenergijos pertekliaus panaudojimas Kanadoje ar Norvegijoje, kur dažnai lyja ar sninga, o hidroelektrinės generuoja daugiau, nei įmanoma parduoti.
Ką visa tai reiškia praktiškai, jeigu galvoji apie kasybą
Jeigu skaitai šį straipsnį ne vien iš smalsumo, o galvodamas apie savo kasybos projektą – keli praktiniai dalykai, kuriuos verta žinoti prieš investuojant į ASIC ar GPU fermą.
Pirma, elektros tarifas yra svarbiausias skaičius, ne kriptovaliutos kaina. Skaičiuok viską pagal centus už kWh, o ne pagal tai, kiek kainuoja Bitcoin šiandien. Jeigu tavo tarifas viršija 0,08 USD/kWh, pelningumas šiuolaikinėje rinkoje bus itin trapus ir priklausys nuo kainos šuolių.
Antra, neapsigauk dėl „hash rate“ skaičių reklamose – visada žiūrėk į efektyvumą (J/TH), nes būtent jis lemia ilgalaikį pelningumą, ne bendra galia. Naujesnė, bet mažesnės galios mašina dažnai apsimoka labiau nei sena galingesnė, kuri „valgo“ elektrą.
Trečia, aušinimo sprendimas nėra antraeilis dalykas – jei planuoji daugiau nei kelis įrenginius, iš karto galvok apie ventiliaciją ar net immersion cooling sistemą, nes vasarą perkaitimas gali sumažinti hash rate ir sutrumpinti įrangos gyvavimo laiką.
Ketvirta, sek difficulty adjustment grafikus ir halving įvykius (Bitcoin atveju atlygis kasėjams perpus sumažėja kas ~4 metus) – šie įvykiai drastiškai keičia pelningumo skaičiavimus ir gali per naktį paversti pelningą fermą nuostolinga.
Ir galiausiai, jei energijos sąnaudos tau atrodo etiškai ar finansiškai nepriimtinos, verta atkreipti dėmesį į Proof-of-Stake ekosistemas – ten galima „uždirbti“ tinklo saugumo dalyviu tapus be milžiniškų elektros sąskaitų, nors ir su kitokiais rizikos veiksniais (slashing, likvidumo užšaldymas). Kriptovaliutų kasyba niekada nebuvo vien apie technologiją – tai visada buvo ir tebėra energetikos ekonomikos žaidimas, kuriame laimi ne tas, kas turi galingiausią įrangą, o tas, kas geriausiai supranta elektros rinką.
