A prova de participação poderia eliminar o custo de energia do Bitcoin?

• Bitcoin em Prova de Participação? 

Bitcoin tem um problema de energia. Graças ao algoritmo de consenso distribuído de prova de trabalho da moeda, a mineração de Bitcoin está criando uma enorme pegada de carbono. Os mineiros consomem cerca de 29.05 TWh de eletricidade anualmente. Isso representa 0.13% do consumo anual de energia mundial, que corresponde a mais de 159 países, incluindo quase toda a África.

Juntamente com a natureza competitiva da mineração, o crescimento exponencial do Bitcoin é em grande parte responsável por este consumo desenfreado de energia. A grande atenção do público e um boom no volume de transações apenas agravaram o problema, uma vez que o Índice de Consumo de Energia Bitcoin estima que os gastos com energia de mineração aumentaram 29.98% de outubro a novembro. 

A esta taxa exponencial, a ascensão meteórica da criptomoeda leva-a a consumir mais energia do que todos os EUA até 2019.  

Os fatores contribuintes

Para diagnosticar adequadamente a causa raiz desta crise energética, temos que investigar a relação entre o crescimento da rede Bitcoin e a sua mecânica de mineração.

No modelo de prova de trabalho do Bitcoin, os mineradores competem entre si para garantir um consenso distribuído (o meio pelo qual o Bitcoin circula) no blockchain. Os mineradores comprometem seu poder computacional para verificar as transações enviadas pela rede.  

Para fazer isso, os computadores resolvem os quebra-cabeças de criptografia que protegem cada transação e, uma vez resolvidos, armazenam-nos como hashes nos blocos do livro-razão público. O primeiro minerador a terminar o bloco atual recebe uma recompensa do bloco em Bitcoin.

Como você pode ver na imagem, a natureza competitiva da prova de trabalho incentiva os mineradores a comprometerem o máximo possível de poder de processamento no blockchain. Quanto mais poderosa for sua plataforma de mineração, mais rápido você poderá resolver as criptografias das transações e maior será a probabilidade de você terminar um bloco e receber suas recompensas.

Na infância do Bitcoin, era possível minerar de forma confiável com uma placa gráfica ou um processador de computador comum. Mas aqueles dias já se foram faz tempo. À medida que mais mineradores embarcaram no trem da alegria do Bitcoin, softwares de mineração mais sofisticados foram desenvolvidos para dar vantagem aos mineradores. Essa corrida armamentista de hardware culminou na mineração de circuitos integrados de aplicação específica (ASIC). Em termos de TLDR, os mineradores ASIC são processadores mais eficientes e poderosos do que CPUs ou GPUs.

E eles deixaram os procedimentos originais de mineração para trás. Sério, se você estivesse tentando competir com plataformas de mineração ASIC usando seu computador ou placa gráfica, seria como tentar vencer o Grande Prêmio de Mônaco com uma Vespa.  

Mesmo um único ASIC não é suficiente para competir com os pools de mineração das grandes ligas. As maiores cooperativas de mineração montam centenas de ASICs para criar enormes pools de processadores. Para se manterem competitivos com outros mineradores, esses pools adicionarão hardware às suas plataformas para aumentar o poder geral de hashing (saída).

Você provavelmente vê onde isso vai dar. As plataformas de mineração obviamente requerem eletricidade e, quanto mais trabalham, mais energia consomem. Como tal, os incentivos competitivos da prova de trabalho conduzem invariavelmente a um aumento exponencial no consumo de energia.

E isso nem inclui aumentos de dificuldade. A cada 2,016 blocos, o Bitcoin passa por um ajuste de dificuldade. Esse ajuste visa dimensionar a dificuldade do bloco para corresponder às taxas de hash de mineração, para que nenhum minerador resolva algoritmos muito rapidamente, absorvendo todas as recompensas do bloco no processo. O que isto significa, porém, é que quanto mais mineradores houver na rede, mais difícil se tornará resolver os algoritmos criptografados após cada ajuste. Isto também significaria que as plataformas de mineração teriam de trabalhar mais para se manterem competitivas, consumindo assim ainda mais energia.

Começando a entender? Quanto mais pessoas comprarem Bitcoin, mais mineradores serão atraídos pela moeda para sua valorização.  Com mais mineiros, aumenta o consumo de energia para alimentar a concorrência e, com uma rede crescente, cada ajuste de dificuldade só irá agravar o consumo de energia, fazendo com que os mineiros trabalhem mais.

Agora que resolvemos isso, vamos virar esse problema de cabeça para baixo e procurar uma solução potencial.

Bitcoin em Prova de Participação? 

A prova de aposta é um algoritmo alternativo para alcançar o consenso distribuído de um blockchain.  It entrou em cena em 2012, com Peercoin, NXT e BlackCoin como seus principais adotantes.

Não existem mineradores sob o modelo de prova de participação. Em vez disso, são substituídos por validadores (ou falsificadores) encarregados de validar as transações. Normalmente, os validadores apostam uma certa quantidade de moeda de prova de aposta na carteira principal desse blockchain.  

A rede dessa moeda pode então selecioná-las de forma determinística para construir o próximo bloco. O mecanismo de seleção varia de acordo com o algoritmo, pois pode ser escolhido aleatoriamente ou com base em uma combinação de variáveis, como a riqueza total e o tempo de aposta.

É importante notar que a prova de aposta não oferece recompensas em bloco, apenas taxas de transação, portanto, teoricamente, o modelo não gera o mesmo impulso competitivo que o sistema de prova de trabalho. Embora você possa receber seleções mais frequentes e maiores taxas de transação quanto mais apostar, você não está tentando vencer ninguém como faria com o Bitcoin.

Com a prova de aposta, você só precisa de energia suficiente para alimentar o software principal de um blockchain. Não há necessidade de desperdiçar energia em um ASIC e um programa de hashing criptográfico. Voltando à analogia das corridas, é como receber um prêmio por dar partida no carro, em vez de usá-lo para correr. Você espera na fila do portão de largada para receber seu troféu de participação e não precisa se preocupar em desperdiçar gasolina extra para completar a corrida mais rápido que seus colegas competidores.  

Em suma, a prova de participação reduz significativamente o uso de energia. Não apenas emprega um programa que consome menos energia, mas os validadores não precisam se esforçar uns contra os outros para permanecerem viáveis, como fazem os mineradores sob um consenso de prova de trabalho. Eles não recebem recompensas em bloco, mas também não precisam enfrentar os exorbitantes custos de energia que os mineradores enfrentam. Se pesarmos a prova das taxas de transação da participação sem os seus custos operacionais significativos, ela será comparável à prova das recompensas do trabalho em relação aos seus custos, especialmente para aqueles que não conseguem manter plataformas de mineração caras.

Considerações finais: O Bitcoin na prova de participação algum dia acontecerá?

Em maio de 2017, Vitalik Buterin revelou planos para fazer a transição do blockchain Ethereum para um algoritmo de prova de aposta chamado Casper.  

Novidade na época, o lançamento do Proof-of-Stake no segundo maior ativo criptográfico foi um grande endosso ao sistema de prova de participação; e o ecossistema mudou amplamente para o PoS.

A prova de aposta pode muito bem ser o futuro do blockchain. A mudança do Ethereum indica isso, já que Vitalik Buterin vê valor nos prós do mecanismo à medida que eles capitalizam os contras do Bitcoin.

A crise energética do Bitcoin é uma das primeiras provações verdadeiramente substanciais que a criptomoeda enfrenta à medida que ela avança em direção à proeminência pública. Armadilhas e obstáculos como estes são esperados numa tecnologia tão nascente, mas é responsabilidade da comunidade em geral adaptar-se a estas tribulações. Não há razão para pensar que abordar as deficiências da prova de trabalho deva comprometer nossa crença na criação de Satoshi Nakamoto – muito pelo contrário. Se quisermos ver o Bitcoin ter sucesso, devemos permanecer vigilantes nas nossas críticas e proativos com as nossas soluções, porque da forma como está atualmente, o Bitcoin está a caminho de se tornar insustentável num futuro próximo.

Talvez a prova de aposta possa evitar a auto-sabotagem do Bitcoin. Se a mudança no algoritmo do Ethereum significa alguma coisa, deve ser um sinal claro para a comunidade criptográfica de que a prova de trabalho não pode persistir em seu estado atual.  

A questão é: o mercado se adaptará?