比特币的发明是今日史上的重要时刻。通过它的去中心化分发机制，挖矿，比特币能够给用户带去财务自由，同时保证交易不会被监管或被第三方推翻。
而且，比特币把货币发行本身交到了人民手中，而不是交给中心实体。这让比特币成为了一种全球的，无政治的货币，以及价值的存储，而不受那些会损害它的价值和效率的外部因素的影响。
挖矿并不都是好的
然而，跟所有科技一样，解决了一个问题，新的问题就会出现。这一次就是比特币挖矿的问题，一种可以在普通台式电脑上进行的行为。根据Cambridge Judge Business School的全球加密货币基准研究的数据，现在比特币挖矿已经是一个十亿美元的产业，消耗了2.88亿瓦特的电量。
持续增长的加密货币挖矿不仅仅影响了我们的环境，它还伤害了加密货币本身，因为这加剧了中心化与工业化。没有大笔投资，特定的设备和硬件，一定的科技知识与从业经验的话，普通人是无法成为矿工的。
简单点说，比特币的现金发行已经不在多数人的手中了，而是掌握在少数关键玩家的手里。这些大型矿工拥有整个网络的权力。
那么，我们该怎么做呢？pow挖矿被一些人看作加密货币生态系统中不可或缺的部分，是万无一失的反sybil的唯一机制，能确保像比特币这样的网络的安全。其他人则反驳说其他替代的方式也能做到这一点---如果不是能做得更好的话—而且还不损失安全性或去中心化这些特性。
今天，我们要来看看一些数字货币挖矿的最流行和最不流行的替代方案。其中的一些方案能减少或终止比特币挖矿的中心化问题，以及在这过程中环境毁坏问题。我们将讨论替代能源，新的共识机制以及pow的创新性的实现。
可再生能源
2016年，bbc披露，70%的比特币哈希算力是在中国。不幸的是，这个国家的大部分电力是通过烧煤来产生的，结果就是世界上碳排放最多的国家之一。尽管最近中国政府暂停了煤力计划，“黑砖窑”仍然在运转。从工业锅炉到家庭火炉，煤炭生产了这个国家超过75%的电力。
只要挖矿仍然有利可图，那就会有更多的挖矿计算机上线，消耗更多的电力。长期的解决方案可能不仅仅是替代的挖矿/货币发行方法，而是电力能源本身。
随着矿工对电力的需求持续增长，看起来好像矿工会开始转向可再生能源。HydroMiner，是一家加密货币挖矿公司，它就是使用在阿尔卑斯的水电站来给挖矿提供电力。使用水力发的电—最有效也是最干净的能源——与传统的化石燃料生产的电力相比，能减少5-10%的co2排放。
使用水电，该公司的电费更少了。事实上，该公司的电力成本比欧洲的平均价格低了85%，这让它能与中国进行竞争。
由于风能和太阳能不能提供稳定的电力供应，水电看起来似乎是数字货币挖矿最合适的电力供应方案。水力能生产大量的电力，而不太依赖于气候条件，气流，和复杂的流程。操作和维护成本都很低，因为这些程序都是完全自动完成的，而且不需要任何的燃料。
pos
pow并不是运行一个数字货币的唯一方式。有一种替代的共识机制，叫pos，它基于一个叫做"forging"的过程。每个用户都能“stake”他的现金，并有机会被选去生产区块，赚更多的钱。钱多的人被选去生产区块的机会也更多。
它的概念很简单：你拥有更多的币，你就能赚更多的币。在实际应用中，pos要更复杂，也有更多变化。
关于这个方案的看法很多，不过很难忽视的是pos挖矿的优势，就是它消耗的能源更少。pos让任何人都能参与到网络中来，而不需要购买特定的软件或者具备技术知识，只有那些要运行数字货币钱包或节点的人才需要这些。
至于安全性，pos也有优势。比如说，在pow机制下，矿工必须买硬件才能挖矿。自然，他对于网络的成功和运行就有着利益关系。但是，当前的数字货币领域允许矿工使用他们的设备从其他币种上牟利，尤其是使用gpu挖矿的时候。
而pos则不同，它要求用户去购买货币，如果他想参与到网络中来的话，这就保证了他的挖矿算力不能用到其他地方去。在安全性方面，这能防止若干攻击。
现在还有pos的几种不同的实现。比如说，waves 平台，使用的是leased proof of stake系统，在这个系统中，矿工可以把他们的代币“出租”给完全节点去获取回报，这样他们就不用自己搭建节点了。dpos使用了一个类似的方法，用户投票选出代理来生产区块，而且那些重要的决策也由投票决定。
那些跟pow加密货币类似的系统也可以通过智能合约来实现。
智能合约
另一种可行的办法就是通过基于以太坊(erc-20)代币的智能合约。显然，这个系统依赖于以太坊区块链的安全性，就目前来说，以太坊区块链还是依赖于pow矿工。不过以太坊计划将来会迁移到pos机制上来。
举个例子，minereum是一个基于以太坊的代币，它使用智能合约系统来发行和分发，而不需要任何“证明”系统。他们的声明是这样写的：
“minereum 是首个自挖矿的智能合约代币。代币的产生依赖于数学公式。“
这种做法虽然很有吸引力，但是它还是依赖于以太坊区块链，而以太坊又是基于pow机制的。不用说，要想构建一个可持续的挖矿产业，让代币处理更复杂的业务，却又不需要搭建自己区里的区块链和负担相关的能源成本，人们必须不断探索。
延时工作量证明
延时工作量证明(delayed proof of word)是加密货币挖矿领域里的一个新概念。dpow能让任何加密货币像比特币一样安全，但是又不需要大量的矿工网络。
dpow依赖一个次级公证人节点网络来提供这种改进的安全机制。公证人节点把区块哈希从现金区块链中提出，通过交易把他们插入到比特币区块链中去。同时，存储在比特币区块链前面区块上的信息由节点时刻进行检查，以保证现金网络的安全。
通过把比特币区块链上比较弱的现金进行标记，这能抵抗前期公开攻击矢量----拥有大量哈希算力的恶意用户可以通过“重写”信息来瘫痪网络。把比特币区块链上的区块哈希进行时间戳标记，它们就变得跟比特币本身一样不可改变，也能让公证人节点对攻击意图进行识别。
虽然在这些链上挖矿是通过pow机制的，但是，它是通过按需区块生成流程来完成的。这是dpow开发者“Jl777”提的另一个概念：按需区块生成，这保证了只有当一笔交易需要被处理掉时候，区块才会被挖。这减少了矿工发送的算力，也减少了节点需要的存储空间。与 Jl777一起工作的Polycryptoblog解释道：
“按需区块生成能节省它的区块链的能源，这样dpow就能让比特币区块链的能源使用更有效率。当在内存池中检测到一笔交易的时候，挖矿就开始。这能节省很多方面的能源，与pos相比，当不挖矿的时候cpu是空闲的。这也导致了更小的区块链大小，因为不会挖空区块，这能节省同步时间，节省空间和电力”
可用的pow
有人可能会说比特币的pow机制仍然是有用的，因为它保护了网络。然而，当我们说有用的时候，我们指的是能循环使用。如果我们能把pow上浪费掉的能源利用起来，用到其他需要大量算力的服务上，那我们就不会再浪费它。
这是之前的一些项目如 Gridcoin和 FoldCoin中的观念。这些项目让用户为一些有益的事情做贡献---比如医学研究及气候研究——来挖币，这就加入了一些激励的因素。这可用被视为有用的pow的首个实例。
还有个项目使用了“有用的工作”系统，他们用存储空间来代替算力。他们的白皮书是这么说的：
“我们提出一个有用的工作共识协议，由网络选举出一位矿工来创建新的区块(我们把这个称为矿工的选举力)的可能性，与他们当前使用的存储空间相对于网络剩下的存储空间成比例。我们设计了Filecoin 协议，这样矿工们就能投资于存储空间，而不是算力来并行使用挖矿算力。矿工提供存储空间，重复使用算力来保证数据存储，以此达成共识。”
结论
我们常常喜欢把这样的文章包到一个漂亮的小盒子里，这样我们能从推导的分析中得到一些结论或解决方案。但是，事实是我们并不真的知道未来是什么样的。当中本聪写下比特币白皮书的时候，他无法预见ASIC矿机的出现，或是矿池的出现，他也绝不会预见到2.88亿瓦特的挖矿产业。
不管怎么说，如果需求是发明之母，那么解决方案就已经列在上面了，表明了对于当前形势的需求。无论是 HydroMiner在探索的绿色能源，pos实现，或是其他的方案，有一件事是肯定的：当前的情况无法持续。
原文：https://cointelegraph.com/news/bitcoin-mining-wastes-vast-amounts-of-energy-harms-environment