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比特幣挖礦能耗驚人!為何這么費電?

那些期待分享比特幣出口的人們紛紛涌向“礦山工廠”并投資“挖礦”的掘金熱潮。與此同時,比特幣“挖礦”的驚人功耗引人注目。
根據能源價格比較服務網站PowerCompare.co.uk,2017年比特幣“挖礦”使用的電量超過29.05太瓦時(每瓦時1千瓦時),超過了世界上159個國家。年平均用電量。愛爾蘭的電力消費量(477萬人)每年僅為25太瓦時。
最近,據報道,云南省昆明某地區的居民已經對比特幣進行“鉆探”,導致社區大規模出行,變壓器被燒毀,400多米的電纜受損。
挖一個比特幣,為什么它如此耗電?
IC功耗是根本原因
“比特幣挖礦機基本上是一臺特殊的計算機,”清華大學信息技術研究所副院長曹俊偉在接受“科技日報”采訪時說。

這個特定的計算設備如何深入比特幣?

在比特幣世界中,大約每10分鐘記錄一個數據塊。所有挖掘計算機都在嘗試在完成提交任務時打包數據塊,并且成功生成數據塊的人可以獲得比特幣支付。挖礦機的功率越強,“挖礦”速度越快,挖掘比特幣的概率就越高。
現在,比特幣“挖礦”正在從“礦工”單獨進入“團隊挖礦”時代,即通過“礦井池”“挖掘”。如果您的挖礦機功率占總“礦池”計算功率的五分之一,如果“礦池”每天可以挖掘5比特幣,那么您可以獲得1比特幣。
在“挖礦”競賽的背后,電費是一項不可忽視的重要成本。有一個“礦工”來計算一個帳戶:根據每天24小時運行的挖礦機可以挖出0.0018比特幣來計算,556天可以挖一個比特幣。他的挖礦機功率為1,350瓦,功率為1000瓦的發電廠每小時耗電約1千瓦時。這兩臺礦用機每天消耗32.4度電,每天電費為16.8元。換句話說,挖一個比特幣需要9367元。
“從根本上說,這是集成電路的功耗問題。”曹俊偉告訴“科技日報”記者,從硬件層面看,電路本身消耗功率,比特幣挖礦機對計算能力有更高的要求。在大規模“挖礦”的情況下,挖礦機器更集中,并且功耗自然更大。
電擊“瘋狂魔法”不僅僅是挖礦機器
事實上,除了比特幣“挖掘”之外,計算設備消耗大量電力的消息非常普遍。比如超級計算機。據報道,天河二號超級計算機的年度電費接近1億元,相當于一個中小城市一年的用電量。 “神威·太湖之光”超級計算機每年耗電約15兆瓦時,相當于三所清華大學的用電量。功耗仍然驚人。
另一個例子是數據中心。中國數據中心節能技術委員會秘書長盧天文在接受“科技日報”采訪時表示,2016年中國數據中心總耗電量超過1100億千瓦時,超過三峽總發電量大壩在2016年,2015年增長了11.7%。

“數據中心的耗電量包括4個部分,IT設備、配電系統、新風制冷系統等。”陸天文告訴科技日報記者,IT設備耗電量約占總耗電量的50%,新風制冷系統約占35%至40%,配電系統占15%至18%。

陸天文介紹,PUE(Power Usage Effectiveness)是衡量數據中心能效的重要指標。它是通過將數據中心的總能耗除以IT設備的能耗而獲得的值。目前,國內數據中心的平均PUE水平高于2,這意味著非IT設備的功耗超過了IT設備本身的功耗。
“在數據中心,非IT設備產生大量能源,浪費了大量電力。”陸天文告訴“科技日報”記者,配電系統和制冷系統在節能方面有很大潛力。例如,新鮮空氣制冷系統占總能量消耗的35%-40%。經過優化調整節能改造后,可節省10%-20%的能耗。從國家的角度來看,可以節省100億至200億元的電費。
突破摩爾定律限制
但陸天文承認,在數據中心,IT設備的節能是最根本的。由于IT設備消耗了大部分能源,而配電系統、新風制冷系統則用于IT設備。
陸天文計算了科技日報記者的賬號。如果IT設備的功率為1000瓦,則必須為電源和配電系統提供1000瓦的功率,并為新風制冷系統提供1000瓦的功率。金額為3000瓦時。如果IT設備將能耗降低到500瓦,則需要配備500瓦配電系統和500瓦新風冷卻系統,總功耗為每小時1,500瓦時。
這意味著一旦IT設備的能耗降低,整個數據中心的能耗也將顯著下降。“但目前大多數數據中心的節能改造都集中在非IT設備上,如配電系統和制冷系統。這實際上是一個悖論。”陸天文告訴“科技日報”記者,一旦數據中心投入使用,很難進行IT設備。裝修,因為IT設備帶來了巨大的損失。因此,通常鼓勵數據中心在設計和構建之初使用更好的增強型、節能IT設備。
那么IT設備的能耗是如何產生的呢?盧天文解釋說,數據中心IT設備的“更大”能耗是網絡存儲設備和服務器,網絡存儲的能耗約占60%。過去,機械硬盤的功耗相對較高。如今,數據中心越來越多地使用SSD固態硬盤等網絡存儲技術,這可以顯著降低該領域的能耗。
“無論是比特幣’挖礦’,還是數據中心,還是超級計算機,其功耗問題都與最低水平的集成電路有關。”在曹俊偉看來,隨著芯片技術的發展,單位面積越來越多的器件集成在集成電路上,功能也越來越復雜。同時,集成電路的每單位面積的功耗也越來越高。
曹俊偉介紹說,此外,從軟件層面來看,其功耗與算法設計、軟件的效率有關。從系統角度來看,有必要了解哪些網絡結構、對于使用多個IT設備構建的集群是有效的。從環境因素的角度來看,它還涉及冷卻、制冷等系統。
至于如何從根本上使這些計算設備不再消耗這種能力,從長遠來看,有必要通過量子計算和新的半導體材料突破摩爾定律的局限,使計算設備更加高效。、更節能。

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