比特币挖矿：能耗黑洞

2016年8月，在四川甘孜发生了一起比特币“矿场”。期待从比特币中获得利益的人们涌入“矿场”，加入到“挖矿”掘金的热潮中。然而，比特币挖矿所消耗的电量也引起了人们的关注。

据能源价格比较服务网站PowerCompare.co.uk的研究显示，2017年比特币挖矿所消耗的电量超过了29.05太瓦时，超过了全球159个国家的年均用电量。就连爱尔兰全国一年的用电量也只有25太瓦时。

最近，云南昆明的某个小区因为业主进行比特币挖矿，导致大规模的跳闸和电缆受损。

为什么挖比特币会消耗这么多电呢？根本原因在于集成电路的功耗。比特币挖矿机本质上是一种特殊的计算机。这些特殊的计算设备通过进行计算来挖掘比特币。每十分钟左右，比特币系统记录一个数据块。所有的挖矿计算机在尝试打包这个数据块的同时也在进行挖矿任务，成功生成数据块的人将获得一笔比特币奖励。挖矿机的算力越强，挖到比特币的概率也就越高。

比特币挖矿目前正在从“矿工”单打独斗过渡到“组队挖矿”，即通过“矿池”来进行挖矿。如果你的矿机算力占整个矿池算力的五分之一，而矿池每天能挖到5个比特币，那么你就可以分到1个比特币。

在竞争激烈的挖矿过程中，电费是一个不可忽视的重要成本。根据一个矿工的计算，假设每天运行24小时的矿机可以挖出0.0018个比特币，那么需要556天才能挖到一枚比特币。如果矿机的功率为1350瓦，而每小时功率为1000瓦的矿机约耗电一度，那么两台矿机每天的耗电量为32.4度，电费为16.8元。也就是说，挖到一枚比特币需要花费9367元。

此外，除了比特币挖矿，计算设备消耗大量电力的消息并不罕见。比如超级计算机，据报道，天河二号超级计算机每年的电费接近10亿元人民币，相当于一座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为15兆瓦时，相当于3个清华大学的用电量。

再比如数据中心，中国数据中心节能技术委员会秘书长吕天文介绍，2016年中国数据中心总耗电量超过1100亿千瓦时，超过了三峡大坝2016年全年的总发电量，且与2015年相比增长了11.7%。

在数据中心中，IT设备的能耗占主要部分，而供配电系统和新风制冷系统等非IT设备的能耗也很重要。目前国内数据中心的平均电源使用效率（PUE）在2以上，即非IT设备的能耗超过IT设备本身的能耗。吕天文提醒，如果对IT设备的能耗进行降低，整个数据中心的能耗也会显著下降。

在数据中心中，网络存储设备和服务器是能耗最高的IT设备，网络存储的能耗占60%左右，但随着固态硬盘等技术的应用，这方面的能耗也有所减少。

总的来说，比特币挖矿、数据中心以及超级计算机等计算设备的能耗问题与集成电路有关。随着芯片技术的发展，功耗也在增加。此外，软件的设计、系统的高效与否、散热和制冷等环境因素也影响着能耗。

然而，要根本解决计算设备的能耗问题，可能需要通过突破摩尔定律的限制，采用量子计算和新的半导体材料等来提高计算设备的效率和节能性。

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