楊建銘專欄：該對位元幣課徵碳稅了嗎？

我遠遠不是位元幣的專家，我自己甚至沒有擁有任何一種加密貨幣，不管是位元幣或者以太幣。但是我對於區塊鏈以及位元幣算滿早之前就花過時間下去研究的，包含最根本的演算法和位元幣系統設定。

但我一直疑惑的是，儘管位元幣是開源的，任何資料都可以在網路上找到，但在大多關於位元幣的、往往不是過於亢奮就是過於悲觀的新聞報導中，很少人提到一個很重要的系統設定：網路難度重設（network difficulty change）。

在我們解釋位元幣系統中的網路難度重設到底是什麼東西之前，首先讓我直接跳到本文的結論：不知道或者無法理解位元幣的網路難度重設，就隨便談論採礦成本效益，或者虛擬貨幣相對於法定貨幣系統在管理成本上的優勢，就好像英國那些支持脫歐的群眾，盤算著趕走波蘭移民後自己能夠拿回多少生意或者藍領工作，而絲毫沒想到自己每天在Marks & Spencer採購的生鮮蔬果，泰半來自於氣候遠比英國溫和的歐陸國家。

所以到底什麼是位元幣網路難度重設？

簡單來說，當初中本聰在設計位元幣時，就已經充分理解到，位元幣既然是使用電腦開採，隨著電腦效能跟著摩爾定律提升，解決數學難題的時間就會縮短，因此區塊（乃至於位元幣）供給量就會隨著時間經過而加速，這對於位元幣想追求的穩定貨幣供給和固定貨幣總量的理想國是很根本的威脅。要解決這個問題很簡單：每隔一陣子提高位元幣系統中數學問題的難度，把平均解題時間拉回來，就可以搞定了——這就是位元幣網路難度重設的由來。

位元幣早期的一位很有名的傳教士是希臘人Andreas Antonopoulos，為了撰寫本文我翻出了幾年前閱讀過的他的暢銷著作〈Mastering Bitcoin: Unlocking Digital Cryptocurrencies＞，在裡面他用白話文解釋了這個難度重設的意義：

位元幣區塊產生時間 v.s. 難度（作者提供，擷取自BitcoinWisdom網站即時資訊）

上圖是本文截稿為止前兩個月的位元幣區塊產生時間以及系統難度調整走勢。其中紅色線是系統難度，大家可以看到光是在兩個月時間裡就調整了五次。而藍色線和灰色線是平均產生一個區塊的時間（平均計算基準分別為2016個和1008個區塊），可以看到雖然均線是落在600秒——也就是原始協定中設定的10分鐘左右——但最近一次難度重設後區塊產生時間卻一路爬升到超過900秒（灰色線末端），將近16分鐘，如果這種情形持續下去，系統將會再度調降難度，因此可以看到預期下次難度（綠色線）持續往下走。

至於何時進行下次調整？根據位元幣協定，每開採出2016個區塊，系統就會把難度調整到能夠將平均區塊產生時間拉回到10分鐘的原始設定，因此系統難度（以及對應到的平均區塊開採時間）就會這樣不斷週而復始地震盪調整。

講了這一大串，重點只有一個：位元幣系統根據設計是平均每10分鐘開採出一個區塊，不管整個網路參與挖礦的是一千萬台還是一億台電腦，不管他們是配備最新的恩威迪亞繪圖晶片，還是使用兩年前上市的採礦專用晶片。只要系統整體開採速度加快，系統就會調高難度，開採速度如果減緩，系統就會降低難度。

換言之，如果以位元幣單位來計算，採礦是一個軍備競賽形式的零和賽局——所有投入採礦的硬體投資，都是不得已的必須，並無法提供長期優勢的佈局。自己不投資，別人就會，然後開採速度就會增加，系統難度就會調升，自己就會落後。而自己就算領先投資，遲早對手也會採購同樣的硬體追上來，把自己暫時的優勢給抵銷掉，然後系統會增加難度，於是自己開採的速度又回到升級前的水準。

總結來說，在任何位元幣的開採成本效益的討論上，都必須先假設自己必須隨時投資跟上最新的硬體規格，而每一代採礦硬體投入的資金也都必須假設在下一代硬體出現後就得退役，有著或多或少可以估計的有效期限，退役後也許可以二手轉賣到其他市場（例如電競），可能的剩餘價值也要放入成本效益計算中。

截至目前為止我們討論的成本都只提到硬體成本，實際上能源成本也是一個關鍵。

開採位元幣估計年度總耗能（作者提供，擷取自Digiconomist網站）

上圖是Digiconomist估計的位元幣開採所用掉的年度耗能。首先要注意到的是橫軸的單位，圖上所顯示的是從10月4日到本文截稿的11月2日為止的每日數字，但縱軸顯示的預估年度耗能，也就是說在過去這一個月裡，每天平均的採礦耗能不斷增加，導致估算的年度總耗能也不斷上升，到11月2日已經上升到24.52兆瓦小時（TWh）！

這麼大的耗電量，Digiconomist估計電力成本為$1,225,751,400，而使用這些電力開採出來的位元幣現在的美元市值$5,841,159,218，大約是電力成本的4.8倍左右，仍然有足夠的空間承受電腦硬體投資金額以及其他成本（例如房租和最低限度的工程師人力等），從而維持獲利空間。

但是要注意到的是$5,841,159,218是根據最新的位元幣與美元交易價格所計算的，過去半年我們看到位元幣從$1500價位附近震盪走高突破$7000，剛好也是4.7倍左右。由於大部分的交易價格都來自投機交易，因此沒有人能預期價格能維持在$7000多久，如果有一天價格跌回$1500，而其他條件不變的話，挖掘出來的位元幣總市值將跟電力成本相同，變成賠錢生意——而我們討論的還不過是半年的價格波動而已，大部分企業投資電腦硬體都是以四年做會計上的折舊攤提，如果是一個公司的生意是開採位元幣，我還真不曉得在這種波動性下，財務上要如何規劃，而會計上又要如何統合。

當然，這顯然是一個動態系統，隨時在尋找動態平衡（equilibrium）。過去短短一個月內挖礦耗能持續攀升，顯然也是受到位元幣兌美元交易價格節節攀升的刺激，如果位元幣市價跌了下來，那麼就會有許多在硬體效能和電力成本上沒有競爭力的電腦關機退出採礦，耗能也就會下降。

但不論如何，這個時間點我們看到全世界的挖礦機等效一年所耗掉的能源是將近25兆瓦小時，根據Digiconomist這個耗電量與奈及利亞和厄瓜多爾一整年的耗電量相當！

如果奈及利亞和厄瓜多爾在心理上距離國人太遙遠，我們可以換個比較標準：這些電力足以供應全美國超過200萬戶家庭一整年的用電，而且如果以完成每筆交易（transaction）的角度來看的話，每一筆位元幣的交易所用掉的電量，可以供應7.51個美國家庭一整天的用電！

走筆至此，讀者應該不難理解我想說什麼了——最少在位元幣的設計下，所謂的真正的交易成本優勢是不存在的，用經濟學的術語來說，它只是被外部化（externalized）了。

當一個位元幣使用者使用位元幣錢包完成一筆交易時，雖然他感受到的只有自己手機的耗電，但全世界競爭著去確認這筆交易的礦工電腦，平均耗掉的電力卻可以供應超過七個美國家庭一整天。而這些電腦為什麼願意耗費這樣的電力去做這件事情，則是因為位元幣現在的交易價格高達$7000，他們耗費這樣的電力仍然有賺頭——最少在帳面上。

我要再次強調，這一切都是動態平衡，所有數字都有可能因為位元幣價格再度走高，或者崩跌，而出現天翻地覆的變化。但是不論走勢如何，本文裡的分析應該足以粉碎用「虛擬貨幣交易成本低廉」為理由支持位元幣作為交易系統者的天真想法。

最後，如果挖礦要耗掉一整個奈及利亞的能量，也許我們該考慮針對位元幣課徵碳稅，並將其納入碳足跡的全球預算中。因為雖然我們多少可以確定奈及利亞耗的電和產生的廢熱，大多是為了他們自己國家人民的經濟活動，但位元幣的交易到底有多少百分比對應到多少實體經濟，還是絕大多數是買空買空的投機活動，那就很難講了⋯⋯

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