比特币挖掘、区块链与加密货币铸币：一幅由Zachary Crockett绘制的图解指南

年初，比特币行情炽热，价格在短短两个月内翻番并触及48,297美元的历史高位。尽管多次被视为走向消亡，但在乐观投资者、有利法规及科技巨头的力挺下，比特币屡次反弹并焕发新生，如今已是家喻户晓的名字。

然而，不同于传统的纸币印刷或黄金提炼，比特币并非实体存在，亦非储于信用卡芯片之中。实际上，比特币深藏于一个庞大的数字空间，直到被那些被称为“比特币矿工”的探索者挖掘出来并投入流通。

本文图解指南由Zachary Crockett撰写，旨在揭示：

比特币如何通过挖掘过程被创造出来

采矿行业的经济演变

该过程对能耗的影响

我们引入一个虚构人物——威利·野眼·蒂布斯，他原是1849年加州淘金潮的发起人，170年后重返人间，开始了寻找新型数字财富的新征程——比特币。

野眼发现比特币与黄金有着共同之处：

比特币供应有限：总量上限为2100万枚。

比特币需挖掘产出：新比特币进入流通的唯一方式是通过数字矿工的努力挖掘。

比特币源自2008年金融危机之后，由一位神秘的先驱——化名中本聪的人物——创立。中本聪的目标是构建一个无需中介的去中心化货币系统，承诺以下优势：

民主化：与纸质货币不同，比特币不受单一中央机构（如银行）控制交易记录，而是由成千上万的用户铸造、流通和审计。

难以操控：政府机构无法像调控交易量或利率那样对比特币施加影响。

全球化：无论身处美国田纳西州还是日本东京，人们都能即时、低成本地进行比特币交易。

这一理念的核心是名为区块链的分布式网络，其中储存着所有比特币交易记录。

区块链的概念对像野眼这样的老派矿工而言有些复杂，但我们可以将其简化为他易于理解的形象：一列火车——blocktrain区块链列车。

每当通过Coinbase等加密货币交易平台完成一笔交易，交易详情会被编码并广播至一个庞大的用户网络，即“比特币矿工”，以及其它待确认的交易。随后展开一系列流程：

矿工们竞相将一批交易打包成“区块”，争取将其接入区块链列车。

矿工解决一个计算难题（称为“工作量证明”），为区块分配唯一的识别码（哈希）。

“获胜”区块被分配给网络内的其他矿工进行验证，并添加至区块链中。

任意时刻，列车仅允许新增一个车厢，且每个车厢的验证与附加平均耗时约10分钟。

比特币矿工肩负两大核心任务：

他们是比特币的“印钞机”，向区块链添加新区块是新比特币进入流通的唯一途径。

他们是比特币的“审计师”，通过挖掘过程确保区块链上所有交易的合法性。

矿工通过率先解决计算难题并添加新区块至区块链，将会获得一定数量的比特币作为奖励。最初，每挖掘新区块的矿工会得到50枚比特币，然而根据比特币创始人设定的规则，每增加约21万个新区块（大致每四年一次），挖矿奖励便会减半。直至2021年2月，每挖掘新区块的矿工将获得6.25枚比特币，按当时市价约值29.4万美元。此外，矿工还能从区块中的交易手续费中赚取收益，目前约为每笔20美元。

目前，估计有逾百万名比特币矿工活跃在挖掘前线，他们争相争取将下一个区块添加至区块链，以赢取丰厚的回报。

理论上，这使得比特币挖掘成为一个极具吸引力的事业选择，但对于像野眼这样的个人矿工来说，实际情况并非易事。

比特币挖矿的军备竞赛

成功添加新区块至区块链并获取奖励，矿工必须解决一道计算难题。虽然此处不详细探讨其具体内容，但简单来说，矿工需要用电脑尝试数万亿个十六进制数字组合，直到找到一个符合要求的64位字符代码，以此确保区块链的安全性。

网络总体挖矿能力的比例决定了该计算问题的难度：随着更多矿工加入网络竞争，该问题的解决难度也随之提升，需要更高的计算能力，从而引发了一场比特币挖矿的军备竞赛。

十年前，普通电脑即可挖出比特币。然而，随着挖矿活动的普及，矿工们开始采用更强大的硬件，例如GPU（图形处理单元）、FPGA（现场可编程门阵列）和专用于比特币挖矿的ASIC矿机。

随着网络上矿工数量的增长以及数字生成的随机性，赢得区块奖励就像是参加一场彩票抽奖。

比特币矿工不得不权衡硬件成本（特别是运行设备所需的电力成本）与其微乎其微的获奖概率。多数情况下，单打独斗已不再具有经济效益。

假设野眼购置了一台二手ASIC矿机Antminer S9（二手市场价格约400美元），并在地下室组装运行。根据美国比特币挖矿计算器估算，他可能需要耗费225年时间才能挖出一个区块，而这期间每天他还需支付3.5美元（每年总计1300美元）的电费。

如今，比特币挖矿领域主要由两大阵营主导：

矿池：矿工集合各自的计算能力，并按各自贡献的算力比例分享挖矿所得的任何奖励。

大规模的采矿“农场”拥有数千台全天候运行的矿机。

目前，中国约占全球比特币挖矿活动的66%，低廉的硬件成本使得大型矿场在经济上更具可行性。中国的大连已成为比特币的“挖矿之都”，当地一家矿场每月能挖出750枚比特币（按现行汇率估值约3560万美元）。为了实现这一目标，该矿场部署了3000多台ASIC矿机，每月电费支出高达100万美元以上。

综合各种规模的挖矿操作，平均一枚比特币的成本在500至850美元之间，其中电力成本占据了绝大部分开支。许多矿工寻求在电力成本极低的地区开展业务，如冰岛、美国北部纽约州、华盛顿州的小城镇和德克萨斯州乡村等地。

电力消耗与环境影响

整体来看，比特币矿工每年消耗大约121.4太瓦时（tWh）的电力维持运营，相当于为阿根廷约4500万人口提供一年的能源供应。

在这方面，传统金融机构也并非完璧无瑕。考虑到实体分行、服务器、ATM机和文书工作的能耗，全球银行业每年总的电力消耗也高达至少100 tWh。

然而，无论如何，比特币挖矿过程中消耗的电力仍是一个颇具争议的话题。

至今已有约1860万（占总数88.5%）的比特币被挖掘出来，预计剩余的比特币将在2140年前全部被开采完毕。如今大部分的“黄金”已被发掘，对于那些怀揣淘金梦的人来说，也许直接在市场上购买比特币更为实际。