矿业十年发展史(上)——从乌托邦到修罗场

很多读者应该都已经看到,最近区块链矿业的发展情况,称得上是惨不忍睹,N多矿机的关机币价惨遭击穿,更有消息称很多矿机已经在论斤贱卖。对此,很多人将原因归咎于是币价低迷的影响。但很少有人会想到,即便有朝一日,数字货币市场重新迎来牛市,人们所熟悉的传统矿业,可能也将无法重现往日的荣光,而这一切,并不是由哪一个人或者团体所操纵的,而是由矿业的历史轨迹与区块链行业的未来方向决定的。为什么这样讲?在过去的十年里,矿业又怎经历了怎样的发展过程?在这个系列的文章中,社长就向大家介绍一下区块链矿业在过去十年中的发展脉络。

图:没有人想到,矿业又一次登入公众视线的时候,竟然会是以这样的形式

脆弱的乌托邦,“人人皆为央行”理念的崩坏

2009年1月4日,也就是比特币白皮书发布三个月之后,在芬兰赫尔辛基的一个小型服务器上,中本聪亲手创建了比特币网络的第一个区块,获得了第一笔50枚比特币的奖励。他可能没有想到,这样一个简单的行为,将会在今后衍生为一门庞大的产业,在吸引着无数投资者前仆后继的同时,也创造出海量的就业岗位。

事实上,不止中本聪,当时所有比特币矿业的参与者都不会相信,一个猜数据的”“电子货币游戏”,居然会硬生生产搞出一个行业出来。毕竟,从现在的角度来看,当时的比特币挖矿难度,简直低到令人发指——你只要持有一台普通电脑,下载一个挖矿软件,然后新建文本、在里面写入矿池、矿工号、矿工密码、线程数等参数、保存并改扩展名为bat格式,就可以打开挖矿软件挖矿了。对于这些人来说,当时的比特币挖矿,也就相当于一个PC机的俄罗斯方块一样,说它能衍生一门庞大的新生产业,实在是太不切实际。

不过,也正是因为这种较低的设备门槛,使得早期的比特币在没有任何确定前景的情况下,以较快的速度聚拢了一批参与者,如果把它想象成是一种货币的话,那还确实颇符合理想状态下“人人都是发币者”的设想,在这样一个没有央行的世界里,中本聪对比特币“去中心化”的设想,似乎真的已经触手可及。

但是,仅仅一年过后,这个脆弱的乌托邦,就面临着瓦解的危机。随着参与比特币挖矿的人数越来越多,那些并不怎么关心比特币运行原理的人们便很快察觉到:用个人电脑产出比特币的速度开始变慢,在深究其原因之后,一些有心人便发现,在能否挖到比特币的问题上,“哈希率”——也就是俗称的“算力”,起到了至关重要的作用。在这样的情况下,一些极客开始考虑用算力更强的GPU——也就是显卡,来进行比特币的产出。

关于GPU在比特币挖矿中出现的时间和契机,目前业内对此有不同说法,一种比较符合逻辑的解释是:最早用GPU挖矿的是一个名叫Hanecz的程序员——就是用10000个比特币换披萨的那哥们。毕竟,在2010年初用CPU挖矿,一个CPU每天至多能挖出一个区块,拿到50个BTC,这哥们要挖到10000个比特币,得狂挖大半年才可以,但问题在于:披萨哥当时进入矿圈的时间都没这么久,那他买披萨的比特币是哪来的?答案就是用GPU,根据披萨哥发帖宣称,他当时每天的收益可以达到几千枚比特币,所以说想要拿出1万个币来买个披萨,实在是太容易了。

图:被很多人调侃的披萨哥,是公开资料记载的最早GPU挖矿者

不过,按照公开的资料,披萨哥并没有把GPU挖矿这件事情广加宣传、发扬光大,原因很简单,他在把这件事情告诉了中本聪之后,后者对这种行为并不赞同,毕竟这是一种高度中心化的行为——数据显示,在2010年初的时候,GPU的算力已经可以达到9MH/S【注】,而与之相比,CPU的算力大约只有1KH/S。事实上,披萨哥在用GPU挖矿的过程中,已经有n多机会可以进行51%攻击了,但问题在于,就算披萨哥把大部分的比特币都挖出来放在自己手里,在没有去中心化共识的情况下,比特币也不会具有多大的价值。

【注】H/S的意思是挖矿设备每秒可运行哈希运算的次数。

图:2010年初,GPU的挖矿算力已经是CPU的9000倍

所以,虽然披萨哥是第一个有公开资料记载的GPU挖矿者,但他却并没有号召社区来利用GPU挖矿,实际上,压垮最后一根骆驼的稻草、并促使GPU登上矿业舞台的,是另外一件很多人都没有想到的事情:那就是比特币算力的突然爆发。

2010年7月上旬,在毫无征兆的情况下,比特币的场外交易价格于短短5天内狂翻十倍,突然从0.008美元升值到0.08美元。由于当时并没有数字货币交易所,获得比特币最简单的方法就是单机挖矿,所以在很短的时间内,参与比特币挖矿的人群迅速扩张,按照比特币白皮书的规则,算力的上升,标志着挖矿难度急剧增加,收成减少的矿工们开始入不敷出,在这样的情况下,普通的CPU是无论如何也无法满足挖矿的需求了,至此,即便是中本聪,再无力再阻挡矿工们疯狂涌向GPU,而接下来的事情,也就顺理成章了——2010年7月,比特币论坛成员“Artforz”再一次开始使用GPU进行挖矿,同时将这一方案在社区内广为传播,此后,越来越多的人开始参与到GPU挖矿中,而随着中本聪在2010年底突然消失,比特币社区在失去了精神领袖的同时,也失去了最后一丝对“发行去中心化”的节制,从此开启了绵延将近十年的矿业大战。

军备竞赛开启,矿业装备的迅速更新迭代

正如历史上的战事往往会促使科技发展一样;比特币矿业大战的揭幕,同样大大改进了人们开采比特币的方式。纵观后CPU时代,首轮军备竞赛的导火索,正是2011年比特币的一次大牛市而引爆的算力战争。

具体来看,在披萨哥用10000个比特币支付了两个披萨之后,人们猛然意识到,这种东西原来真的可以当钱用,于是,包括维基解密阿桑奇在内的个人与团体,纷纷开始接受比特币的支付与捐赠。这种扩大的使用需求,外加较弱的流动性,促使比特币的价格持续上攻,至2011年2月时,已经从此前的0.08美元又翻10余倍,达到1美元,并在横盘至4月之后再度爆发,短短两月间,竟冲至30美元——对当时的人们来说,在2个月内翻30倍的资产,简直闻所未闻,极客圈一时间充满了躁动情绪,这种感觉如同列强们在新大陆发现了超级大金矿之后,恨不得第二天就派兵冲过去一样。

如果说列强们需要的是强火力的舰队,那么矿工们需要的就是强算力的机器。但很不幸,对于当时的矿工们而言,GPU这种通用的机器,就如同菜刀一般绵软无力——在比特币一年间暴涨千倍之后,数字矿业这个领域,又涌进了一大批淘金者,使得挖矿的难度进一步增加,用低算力的GPU挖矿,已经只有亏损的份,毕竟显卡这东西本来是用于图形成像的,并非专业设备,一时间,业内对于强力的专业挖矿机器的呼声持续高涨。

图:2011年的比特币大牛市,是FPGA出现的最重要契机

在这种需求的强烈刺激下,2011年6月,首款专业用于数字货币挖矿的装备——FPGA出现了,其全名颇为拗口:现场可编程门阵列。这是世界上首次针对挖矿进行的专业芯片设计【注】,对于处于冷兵器时代的数字货币矿业来说,FPGA与菜刀般的GPU相比,简直如同火枪一般的存在——虽然它只能用于矿业,但也正因为如此,其性能强劲异常——单个GPU的算力只能达到几MH/S,而FPGA的算力则直接翻了成百上千倍,冲到了GH/S的级别。

事实上,除了算力大大增加之外,FPGA最凶悍之处还在于:通常来说,一台计算机只能带很少的GPU工作,但却可以运行成堆的FPGA采矿。对于矿工而言,这相当于将一个砍刀小队升级成了机枪大营,无论从数量还是质量上都得到了指数级的飞跃。因此,尽管首款量产的现货矿机直到2013年3月才正式出现,但在此之前,已经有不少急不可耐的矿工通过私下定制、甚至是自制来实现了鸟枪换炮,从而使得比特币全网的总算力和个人算力都出现了一个巨大的突破——数据显示,比特币全网的个人算力在2011~2012年间暴涨了20倍,而全网总算力更是狂翻100倍。

毫无疑问,对于比特币矿工们来说,FPGA的出现是一个里程碑式的事件,然而悲催的是,这个“里程碑”,在矿业中存续时间并没有维持太久——自2012年起,比特币的价格便从2美元的低点开始势不可挡地爆发,至2013年11月时,竟已经冲至1200美元,一年多的时间上涨了600倍,这种狂飙式的涨幅让比特币再也无法在低调中前行,考虑到当时全球经济不振,热钱陷入资产荒,世界各地的淘金者们遂纷纷涌入这个算力的杀戮战场,促使挖矿难度又一次大幅上升。手持FPGA的矿工们入不敷出,不得不开始再度寻找新的大杀器,而他们最终找到的答案,就是我们目前非常熟悉的ASIC芯片。

正所谓彼之蜜糖吾之砒霜,ASIC的出现,标志着FPGA的悲剧正式降临——如果我们把FPGA比作是机枪的话,那么ASIC的算力简直可以称得上为火箭炮,在后者切瓜剁菜一般的攻势之下,FPGA在矿业的主导地位迅速崩溃,身为首款专用挖矿机器的“里程碑身份”就此被人抛到脑后,而此时距离业内首台现货FPGA矿机的出现只有大约三个月,要知道FPGA商用机光酝酿可就经历了将近两年的时间,短命至此,也只能哀叹生不逢时了。

图:GPU、FPGA、ASIC矿机的算力对比图

矿池与矿场的出现:当部落城邦演变成跨国同盟

回顾历史,我们不难发现,枪炮等热兵器的出现,改变的不仅是战争形态,更是人类组织与社会的结构。而以ASIC出现为代表的矿机升级与军备竞赛,所带来的也不仅仅是算力的提升,更是得“矿圈”的生态结构——即参与者类型也出现了重大的变化。抛却那些繁琐的细节,矿圈利益主体整体的发展趋势其实不难理解,梳理并类比一下人类历史就可以看出大致端倪:最早的时候,人类是以部族的形式存在的,随着对资源竞争激烈程度的提高,不计其数的小型部族们逐渐向那些武力强大的部落靠拢,从而合并成城邦、国家、甚至是帝国,在这一过程中,很少有个人或部族愿意保持独立的姿态,毕竟,假如你手头买不到/做不出武器,又不愿意受到拿着武器的人的保护,那最有可能发生的事,就是你被不知道从哪来的火力一枪放倒。

数字世界也是如此,比特币算力全面战争的开启——尤其是挖矿硬件性能的提升,实际上是在倒逼分散在全球的矿工将算力凝聚在一起,道理很简单:对于那些挖矿设备比较简陋、在全网中算力占比不足的个人和单位,如果不加入大集团的行列当中接受保护,就相当于世界上不被人接纳的个体和族群一样,必然会因为拿不到资源(比特币),而在孤立无援中消亡。

于是,我们可以看到,2010年12月,捷克程序员Marek成立了世界上第一个矿池“泥潭”,而在2011年,世界上又出现了第一个比特币矿场。从而在利益立场和地理位置两个维度上形成了两类中心化的团体。严格来说,最初的矿池和矿场并没有立刻成为矿业的主流利益主体,其全网算力占比也相对较低,但随着FPGA和ASIC的出现,那些有能力聚拢大量专业矿机的矿池和矿场的优势便体现出来,如同有能力购买或生产强力武器的帝国一样,促使中小矿工们不得不如同低弱小国一般,纷纷寻求依附于这些大型的团体。

图:2018年10月全球十大矿池算力比例,前三名已掌握了超过50%的算力比例

事实上,矿业参与主体的这一集中过程,与人类历史也颇有异曲同工之处:尽管在地理维度上,矿场往往会因为电价调整、各地政策等原因而分分合合,如同世界各国版图解体与统一的无限循环一般;但在立场维度上,矿池的集中度却不断增加,从2011年占全网算力比例的不到20%,迅速冲到2015年仅前十名便占全网95%的程度,就像全球从19世纪军政势力的多极化变成到20世纪的两极化,即便是各大帝国在战后解体为200多个现代国家、也没有改变这种趋势一样。

在这种不断集中的趋势之下,到了2014年左右,比特币的矿业领域,已经没有了除矿场和矿池之外的个人矿工的生存空间,而前十大矿池的集中程度也已经基本盖棺确定,可以说在确保了比特币网络安全的情况下,实现了相当高程度的中心化。很多人们熟悉的行业明星企业和企业家,比如蚂蚁矿池、鱼池、莱比特、国池等团体,以及背后的吴忌寒、江卓尔、七彩神鱼等人,就是在这一时期出现的。

图:矿工团体的发展就像人类国家的变迁一样,尽管在地理上可能会不断分合,但在利益立场上却逐渐集中(图为冷战时期势力范围图)

对于那些还秉持着“去中心化理念”的人来说,虽然包括比特币在内的数字资产,当时已经没有必要通过矿业来进行普及了,但这样一个比较中心化的情景,却也并不是他们所希望看到的,在这样的情况下,或出于利益,或出于理想,数字货币行业开始了一轮不可逆的转型,那么这个转型的方向又是什么,对于矿业又有什么样的影响呢?这些问题的答案,将在我们接下来的下篇中进行更为详细的介绍。

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