إثبات العمل مقابل إثبات الحصة: مقارنة الأثر البيئي

تعتمد كل سلسلة كتل عامة على آلية إجماع للتحقق من المعاملات ومنع الإنفاق المزدوج وحماية الشبكة من الهجمات. وأكثر تصميمين شيوعًا هما إثبات العمل (PoW) وإثبات الحصة (PoS).
مع أن كلا النظامين يؤمّن أصولًا تبلغ قيمتها مليارات الدولارات، فإن بصمتهما الفعلية على الموارد في العالم الحقيقي تختلف اختلافًا تامًا. يعتمد إثبات العمل على الحوسبة المادية والآلات المتخصصة وكميات كبيرة من الكهرباء. أما إثبات الحصة، فيستبدل الآلات المادية بضمانات مالية تُقفل داخل البرمجيات، ولا يتطلب للتشغيل سوى أجهزة حاسوب عادية.
إن فهم طريقة عمل هذه الأنظمة يوضح سبب التفاوت الكبير في آثارها البيئية.
كيف تحدد آليات الإجماع استهلاك الطاقةلفهم الأثر البيئي، ينبغي النظر إلى ما تطلب كل آلية من المشاركين فيها القيام به.
إثبات العمل: الحوسبة الماديةإثبات العمل هو آلية الإجماع التي تقوم عليها بيتكوين. ففي نظام إثبات العمل، تتنافس آلاف أجهزة الكمبيوتر المتخصصة، المعروفة باسم الدوائر المتكاملة محددة التطبيقات (ASIC)، في سباق مستمر للتخمين الرياضي.
تحصل أول آلة تخمّن قيمة رابحة على حق ضم أحدث المعاملات إلى كتلة، وجمع مكافأة الكتلة.
ومع انضمام مزيد من المعدّنين، تزيد آلية ضبط الصعوبة التلقائية في الشبكة من مستوى التحدي، لضمان ظهور الكتل الجديدة وفق الجدول المحدد.
تعني هذه الديناميكية التنافسية أن المعدّنين يواصلون استخدام أجهزة أسرع وأكثر استهلاكًا للطاقة للحفاظ على ميزتهم التنافسية، ما يربط أمن الشبكة مباشرةً بالاستهلاك الفعلي للكهرباء.
إثبات الحصة: تخصيص رأس الماليعتمد إثبات الحصة نهجًا يقدّم البرمجيات. فبدلًا من تشغيل معالجات عالية القدرة للتنافس على إنشاء الكتل، يحجز المشاركون العملة المشفرة الأصلية للشبكة (يرهنونها) بوصفها ضمانًا.
تختار الشبكة مدققًا بطريقة شبه عشوائية لاقتراح الكتلة التالية، استنادًا إلى حجم حصته وقواعد البروتوكول الأخرى.
يتحقق المدققون الآخرون من الكتلة المقترحة. وإذا حاول مدقق الغش، أو وافق على معاملات احتيالية، أو ظل غير متصل لفترات طويلة، يقتطع البروتوكول جزءًا من الأموال التي أودعها (ويعاقبه بالاقتطاع).
بما أن الأمان يأتي من المخاطر المالية لا من التنافس الحسابي، يمكن لمشغّلي العُقد تشغيل مدقق على كمبيوتر صغير عادي أو خادم سحابي صغير، من دون بنية تحتية متخصصة للطاقة.
مقارنة المؤشرات البيئيةيتطلب تقييم البصمة البيئية النظر في ثلاثة عوامل: الطلب على الكهرباء، والانبعاثات الكربونية، واستبدال الأجهزة.
1. استهلاك الكهرباءإثبات العمل: تستهلك عمليات تعدين بيتكوين كهرباء على نطاق المرافق، بمقدار يقارب استهلاك دول متوسطة الحجم. وتعمل منصات التعدين باستمرار بأقصى طاقتها، مستهلكةً قدرًا كبيرًا من الكهرباء على مدار الساعة.
إثبات الحصة: تستهلك شبكات مثل إيثيريوم وسولانا وكاردانو قدرًا ضئيلًا من الطاقة. ويتطلب تشغيل شبكة عالمية كاملة من عُقد التحقق بإثبات الحصة جزءًا ضئيلًا من الكهرباء التي تحتاج إليها مزرعة تعدين واحدة كبيرة تعمل بإثبات العمل.
2. البصمة الكربونية ومصادر الطاقةيتحول استخدام الكهرباء إلى انبعاثات كربونية، بحسب مصدر الطاقة:
الاعتماد على الشبكة والوقود الأحفوري: تعتمد عمليات إثبات العمل المتصلة بشبكات الكهرباء الإقليمية العادية على مزيج الوقود الأحفوري في تلك الشبكات، مثل الفحم والغاز الطبيعي.
الطاقة المتجددة والطاقة المهدرة: يختار بعض معدّني إثبات العمل إقامة منشآتهم قرب السدود الكهرومائية أو محطات الطاقة الحرارية الأرضية أو مزارع الرياح التي لديها فائض من الطاقة يتعذر استيعابه، أو يلتقطون غاز الميثان العالق في حقول النفط، الذي كان سيُحرق لولا ذلك. ومع ذلك، ورغم التحسن في استخدام مصادر الطاقة المتجددة، تظل الانبعاثات الكربونية الإجمالية لشبكات إثبات العمل الكبيرة مرتفعة.
بصمة إثبات الحصة: نظرًا إلى انخفاض احتياجات إثبات الحصة من الطاقة، تظل انبعاثاته الكربونية الإجمالية ضئيلة، بصرف النظر عن مصدر الطاقة الذي يستخدمه مشغّلو العُقد.
3. النفايات الإلكترونيةتُعد النفايات الإلكترونية من أكثر أوجه الاختلاف بين البنيتين التي يجري تجاهلها:
تقادم أجهزة إثبات العمل: لا تؤدي أجهزة التعدين ASIC سوى وظيفة واحدة، وهي حل خوارزميات تجزئة تشفيرية محددة. ولا يمكن إعادة توظيفها للألعاب أو مراكز البيانات أو الحوسبة العامة. وعندما تُطرح أجهزة ASIC أحدث وأكثر كفاءة، تصبح الطرازات القديمة غير مربحة ويُتخلّص منها، ما ينتج آلاف الأطنان من الخردة الإلكترونية الخطرة سنويًا.
طول عمر أجهزة إثبات الحصة: تعمل برامج التحقق من إثبات الحصة على أجهزة كمبيوتر عادية مخصصة للمستهلكين، أو حواسيب محمولة، أو رفوف خوادم عامة. وتتمتع هذه الأجهزة بعمر تشغيلي يمتد لسنوات عديدة، ويمكن بسهولة إعادة توظيفها لمهام الحوسبة العامة بعد إخراجها من الخدمة.
دمج إيثيريوم: دليل من الواقع العمليلسنوات، ظلت النقاشات حول استهلاك سلاسل الكتل للطاقة نظرية إلى حد كبير. لكن ذلك تغيّر في سبتمبر 2022، حين نفّذت إيثيريوم «الدمج»، وانتقلت آلية الإجماع الفعلية فيها من إثبات العمل إلى إثبات الحصة.
وثّق باحثون مستقلون وجهات تتبّع في القطاع انخفاضًا فوريًا تجاوز 99.9% في احتياجات شبكة إيثيريوم من الطاقة بين عشية وضحاها. وأثبت هذا التحول أن الانتقال من الحوسبة المادية إلى رهن رأس المال يزيل تقريبًا كامل احتياجات سلسلة الكتل من الطاقة التشغيلية، مع الحفاظ على تسوية المعاملات اللامركزية.
مقارنة جنبًا إلى جنبالنقاش الأوسع: الأمان مقابل الكفاءةمع أن إثبات الحصة يوفر ميزة بيئية لا يمكن إنكارها، يرى مؤيدو إثبات العمل أن استهلاك الطاقة المادي يوفر مزايا أمنية فريدة:
المرتكز المادي: يربط إثبات العمل الأموال الرقمية بقوانين الطاقة في العالم الحقيقي. ويتطلب الهجوم على بيتكوين امتلاك محطات طاقة مادية وقدرة هائلة على تصنيع الأجهزة، وهو أمر يصعب إخفاؤه.
مخاوف تركّز رأس المال: يشير منتقدو إثبات الحصة إلى أنه يمنح نفوذًا وعوائد أكبر لمن يمتلكون بالفعل الحصة الأكبر من رأس المال، ما قد يؤدي إلى مركزية مالية على مدى فترات طويلة.
في نهاية المطاف، يستخدم السوق حاليًا كليهما: تحتفظ بيتكوين بإثبات العمل بوصفه مخزنًا رقميًا للقيمة مقاومًا للرقابة، في حين اعتمدت منصات العقود الذكية إثبات الحصة على نطاق واسع لتحقيق إنتاجية عالية وأثر بيئي منخفض.
الأسئلة الشائعةلماذا يتطلب إثبات العمل كل هذه الكهرباء؟تتطلب شبكات إثبات العمل تنفيذ عمليات حسابية متواصلة لجعل مهاجمة الشبكة غير مجدية اقتصاديًا. وتتطلب إعادة كتابة سجل المعاملات السيطرة على أكثر من 50% من إجمالي القدرة الحاسوبية للشبكة، ما يستلزم كميات هائلة من الطاقة ورأس المال.
هل إثبات الحصة خالٍ تمامًا من الانبعاثات؟لا توجد تقنية تعمل على أجهزة الكمبيوتر وخالية تمامًا من الانبعاثات. فما زال مدققو إثبات الحصة يستهلكون الكهرباء لإبقاء الخوادم قيد التشغيل ومتّصلة بالإنترنت. ومع ذلك، فإن استهلاكهم الإجمالي أقرب إلى استهلاك تطبيقات الويب العادية منه إلى استهلاك البنية التحتية الصناعية الثقيلة.
هل يمكن لتعدين إثبات العمل أن يدعم شبكة الكهرباء؟في بعض المناطق، تعمل منشآت التعدين المرنة بوصفها «أحمالًا قابلة للتحكم». إذ يشتري المعدّنون فائض الطاقة خلال الفترات المشمسة أو العاصفة عندما تصبح أسعار الكهرباء سالبة، ويوقفون التشغيل فورًا أثناء موجات الحر أو موجات البرد الشتوية عندما تحتاج شبكة الكهرباء المدنية إلى الطاقة. ورغم أن ذلك يساعد مشغّلي الشبكة على موازنة الطلب، فإنه لا يحل تمامًا المشكلات الأوسع نطاقًا، مثل النفايات الإلكترونية الناتجة عن الأجهزة والانبعاثات الكربونية الإجمالية.