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图5.9 Bitfury的挖矿中心
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注：在格鲁吉亚运作的专业挖矿中心。
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要建立一个挖矿中心，需要具备三个重要因素：气候、电费、网络接入速度。尤其是要找一个气温偏寒的地方，这样可以节省冷却费用（大型计算中心会产生大量的热量，如不马上降温，会损害矿机）。冷却是比特币挖矿最大的挑战，其挖矿本身的耗电量，用单位面积来算要超过传统的数据中心，所以也会产生差不多当量的热量需要冷却。当然那里的电费要便宜。另外，接入网速要快，使得与比特币网络中的其他节点更快速地链接，这样当新的区块被广播出来的时候，你可以很快监听到。基于这些考量，所以格鲁吉亚和冰岛成为比特币挖矿中心的首选之地。
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与挖金矿的相似之处
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尽管比特币挖矿这个名词起得很有意思，如果回顾比特币挖矿的发展历程，我们就不难发现其与历史上的挖金矿有着有趣的相似之处。它们都开始于类似的淘金者热潮，很多年轻人和业余爱好者积极地参与其中。
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比特币挖矿经历了一个逐渐演化的过程：从CPU到GPU，再到FPGA，最终达到现在的ASIC。而历史上的挖金矿则是从个人拿着盘子在沙里淘金，到一小群人用流沙槽来淘金，再到一群人用水冲刷金山来淘金，直到现代机械化露天挖矿（如图5.10）。比特币与黄金都从个人操作为主逐步演变为大公司专业运作。另外一个相似点就是，大多数的利润都被设备制造商拿走了，不管是黄金采掘设备还是比特币ASIC矿机生产商，而埋单的都是那些希望一夜致富的人。
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图5.10 比特币和黄金的挖矿进程
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注：我们可以看到，比特币挖矿和黄金采掘进程有一个清晰的类似进程，两种活动在最初都对个人用户很友好，但是随着时间的推移，被大型公司采取集中式大批量运作控制。
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未来
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现在，用ASIC挖矿是唯一一种可以赚钱的比特币挖矿手段，但对个体矿工来说，是十分不友好的。人们不禁要问，未来会如何发展？小规模矿工是否永远不可能再参与到比特币挖矿中？是否有办法把小规模矿工重新纳入挖矿体系中去？更重要的是，现在使用的ASIC和专业挖矿中心是否已经违反了比特币当初设计的初衷：一个完全去中心化的系统，在这个系统上里每个人都能用自己的电脑去挖矿。
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此外，如果这已经违背了中本聪对比特币的最初设计，换成系统只允许CPU来挖矿是不是更好？我们将在第8章探讨这些问题，以及一些对ASIC不友好的替代方案。
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自我循环周期
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事实上，有一些规模较小的另类币已经使用了和SHA-256不同的解谜算法，但是它们的挖矿发展轨迹和比特币没有什么不同。我们将在第8章到第10章更深入地讨论这些另类币，但是请记住，ASIC的研发和生产有着比较长的时间周期，所以如果一个使用新的解谜算法的另类币（即使只是在SHA-256的基础上做一点修改），在有针对性的ASIC面世之前还是会有一段时间。通常跟比特币一样，其他另类币的挖矿发展也会经历从CPU到GPU，再到FPGA，或者直接到ASIC的过程（前提是这个另类币非常成功，比如莱特币）。
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因此，小规模矿工的策略也许应该是尝试一些新的另类币，在它们的价值还没有足够大到吸引大型挖矿集团投资的时候，成为这些另类币的挖矿先行者，就跟黄金采掘的过程一样，小规模矿工可以去尝试那些还没有被证明储量的区域。当然，这也意味着先行者们将会面临一个重大的风险，也就是这些另类币有可能永远不会成功。
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区块链技术驱动金融：数字货币与智能合约技术 [:1703863936]
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区块链技术驱动金融：数字货币与智能合约技术 5.3 能源消耗和生态环保
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我们看到大型职业化挖掘中心是如何接管了比特币的挖掘工作，我们也看到比特币挖掘与历史上的淘金热有多么类似。时至今日，金矿开采一直被环保问题所困扰，比特币挖矿虽然还没有达到那个程度，但它已经开始消耗大量能源，这已经成为热门话题。本节中，我们将着重讨论比特币挖矿的能源消耗问题，以及其对货币系统和地球生态的影响。
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热力学限制
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根据热力学里的蓝道尔原理（Landauer’s principle,蓝道尔是前苏联20世纪60年代天才物理学家），任何一个不可逆转的计算都会消耗一定的能源，逻辑上来说，这种计算也可以被认为是一种信息丢失的过程。蓝道尔原理特别指出，任何移位运算都会消耗一定量（k Tln 2）的焦耳，其中k代表玻尔兹曼常数（Boltzmann constant,大概等于1.38×10-23J/K），T代表芯片以开尔文为单位的温度，ln 2代表2的自然对数，大约等于0.69。算下来每一个单位数据的运算会消耗一点点热量，这从基础物理学原理上提供了一个能源最低消耗下限。
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这里我们不做进一步推导，大概的意思就是每进行一个不可逆的数位运算都会消耗一个最小量的焦耳，能源是永远不会被摧毁的，只会从一种形式转变成另外一种形式，在计算中所消耗的能源大多数都是从高等级的电能转换过来的，然后被转换成可以在环境中最终消失的热能。
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作为一种密码学中的哈希函数，SHA-256就是一个不可逆的运算，我们可以回忆一下第1章里所说的，不可逆转是作为密码学哈希函数的一个基本要求，既然不可逆运算需要消耗能源，那么SHA-256作为比特币挖矿的基本要素也是不可逆的，那么比特币的挖矿过程必定会消耗能源。蓝道尔原理中描述的能源消耗下限要远低于实际挖矿过程所消耗的电能，虽然我们目前无法使计算的能源消耗达到这个热力学原理中的最优消耗，但即使我们做到了，比特币挖矿也是要消耗能源的。