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随着比特币、以太坊和其他货币的采用率增加，它们正在迅速接近生存危机，如果加密货币要实现其主流采用的承诺，就需要解决这个危机。这场生存危机就是加密货币挖矿对生态的影响。越来越多的能源被用于开采比特币，随着气候变化成为一个日益迫在眉睫的问题，找到一个生态可持续的解决方案不仅是合乎道德的，也是必要的。
幸运的是，并非所有区块链都遇到同样的问题。例如即将推出的 Ethereum 2、Algorand、Solana 和其他项目。这些区块链可以支持相同级别的交易，但能源成本只是其中的一小部分。
挖矿是为了什么？为什么要消耗这么多能量
区块分叉
要了解挖矿的用途，就必须了解它解决了什么问题。任何分布式系统都需要找到一种同步状态的方法，以便所有参与者之间都知道系统的“真实”状态。这被称为共识。对于区块链，这意味着网络上的所有矿工都需要了解区块链上的最新区块。如果没有这种意识，事情可能会失去同步，系统最终可能会从一个块中分出两条链。这种不同步称为分叉。
为了达成共识，分布式系统必须有一种机制来决定哪些数据是“最新”的数据，并确认系统中的所有参与者都收到了最新的数据。像加密货币这样的去中心化系统还有一个额外的问题，那就是必须考虑“坏人”的可能性。这些“不良行为者”可能会意外或恶意提供不良数据。当试图在“诚实”参与者之间达成共识时，去中心化系统需要考虑到这种可能性。
工作量证明 (PoW) 机制，例如比特币挖矿，就是解决此问题。它通过强迫矿工解决一个非常困难的数学问题来做到这一点。这为所有优秀的参与者提供了足够的时间来接收最新的区块并达成共识。它还通过使挖掘“错误”链的计算成本非常高来阻止不良行为者恶意分叉链。
参与者被激励去解决这个数学问题，因为获胜的参与者可以添加下一个区块并获得与之相关的所有奖励。这导致了一场争夺更多机器和更强大硬件的军备竞赛，以比其他人更快地解决这个数学问题，并引发了我们今天的加密货币能源危机。
工作量证明：暴力破解区块
比特币、以太坊、莱特币、狗狗币、门罗币等较老的加密货币使用工作量证明机制。这些加密货币中的大多数都没有在其网络上大量采用交易，但比特币和以太坊已经出现，我们可以在大规模使用时衡量它们对环境的影响。
比特币挖矿每年消耗 130.78 TWh 或大约与阿根廷一样多的能源。每笔交易消耗 1,585 千瓦时的能源！这相当于一个普通美国家庭 2 个月的能源消耗量。以太坊消耗的能量较少，但仍然是一个过高的数量。整个网络每年消耗 59.94 TWh 或相当于葡萄牙消耗的能源。每笔交易的电量为 119 千瓦时，大约相当于美国普通家庭 4 天的能源消耗量。
难怪加密货币挖矿面临如此强烈的反对。在规模上，这纯粹是不可持续的做法
权益证明：更环保的选择
较新的项目，如 Algorand、Polkadot 和 Cardano，以及即将到来的以太坊 2.0 升级 (eth2) 使用不同的共识机制，称为权益证明。股权证明不依赖于困难的数学问题，而是依赖于经济激励。每个网络都以不同的方式实施证明，但它们本质上都有一个系统，拥有更多硬币的参与者可以获得更多投票。
所有这些系统都比 PoW 好一个数量级，因为它们可以在普通计算机上运行相对简单的任务。Eth2.0 新版本每年将仅使用 0.035 TWh。卡尔达诺希望在成熟时拥有类似数量的验证器，并具有类似的能源性能。Polkadot 似乎提供了一种更节能的解决方案，但这样做的原因是失去了去中心化。
Algorand：脱颖而出？
与 Eth2 一样，Algorand 使用权益证明并且非常节能。让 Algorand 从类似竞争对手中脱颖而出的一件事是其纯粹的权益证明机制。纯权益证明允许所有工作在非常低能耗的处理器上运行。这些机器使用大约 3 瓦，因此运行相同数量的验证器一年只需花费 0.007 TWh。这比 Eth2 或 Cardano 的共识机制好 5 倍。
此外，与 Polkadot 不同的是，Algorand 可以有更多的去中心化，因为投票分布在数十万个验证者而不是一千个众所周知的验证者上。简而言之，尽管比特币可能正在接近生态危机，但 Algorand 等最新的加密货币正在为环境更加可持续的未来铺平道路。
Algorand 每秒可以处理超过 1,200 笔交易，很快就会达到 3,000 tps 并具有即时确定性。最重要的是，它引入了一个称为区块流水线的功能，将 tps 性能提高到 45,000 以上，这将使其更具可扩展性。Algorand 的最大供应量为 100 亿个 Algo。algorand 上的平均交易费用为 0.001 Algo。Algorand 也被称为以太坊杀手，因为与以太坊相比，它每秒有更多的交易量和非常便宜的交易费用。因此，许多 dapp 正在从以太坊转向 algorand。
Algorand 凭借其称为双层系统的轻量级共识实现了高出块速度。第 1 层用于简单的链上智能合约。Algorand 为第 1 层实现了一个通用架构，使用一种名为 TEAL 的新语言编写。第 2 层用于需要更长执行时间或访问链下数据的更复杂的智能合约。一旦它们完成执行，只有结果和验证它们的证书被添加到链中。除了双层系统，algorand 还推出了共链。共链是建立在 algorant 协议上的私有区块链。许多其他区块链也提供了共链功能，但在 algorand 中，共链用户也可以将数据传输到其他链。
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