吴忌寒：ASIC矿机的出现不可避免，更有利于实现去中心化
吴忌寒：中心化属于市场失灵问题，与是否采用ASIC无关。
文 | 吴忌寒
出品 | 火星财经（ID：hxcj24h）
火星财经（微信：hxcj24h）一线报道，3月28日，由火星财经主办、共识实验室与VBLOCK联合主办的“POW'ER中国区块链贡献者年度峰会”在重庆举行，1000位行业嘉宾和150家区块链技术企业莅临现场。火星财经及共识实验室发起人王峰、人民创投总经理赵亚辉、比特大陆联合创始人吴忌寒、火币集团董事长、创始人兼CEO李林、当当网创始人&李国庆书友会CEO李国庆、腾讯区块链业务总经理蔡弋戈等行业知名人士莅临峰会。
比特大陆联合创始人吴忌寒在峰会现场发表题为《PoW机制的中心化与去中心化问题》的演讲。他提到，PoW机制发明的目的为了解决加密货币的诚信问题（比如双花），基于PoW的区块链项目本质上是一种市场经济模型，而PoW机制运行的基础有两个：充分且开放的竞争、公平合理的激励机制。
他同时表示，一些原因可能会造成市场失灵，导致PoW机制呈现中心化，主要包含4大因素：
1.人为设置的准入壁垒；
2.人为干扰导致的价格失真；
3.激励不足；
4.路径依赖。
吴忌寒直言，ASIC≠中心化，原因有5个：
1.中心化属于市场失灵问题，与是否采用ASIC无关；
2.ASIC本身就是竞争的产物，在PoW机制下，ASIC矿机的出现是不可避免的；
3.ASIC的设计门槛低、专利壁垒小，更容易实现充分竞争；
4.ASIC其实更有利于实现去中心化；
5.最近在部分币种上出现的51%攻击事件，主要是由于GPU挖矿的低机会成本导致的，ASIC其实是这种问题的解决方案。
以下为吴忌寒演讲全文：
今天跟大家分享一下PoW机制的中心化与去中心化问题。这个话题其实在社交媒体行业内的讨论持续了很长时间，也非常火爆，其中的很多概念、逻辑很有意思，散落在各个角落，大家各自有不同的看法，今天分享一下我对这个问题的一些思考。
POW机制的本质
首先，回顾一下PoW的历史和由来。1990年，美国科学家发明了最早的加密电子货币，但系统是中心化的。这个创业历史曾经一度轰动了整个科技界，但最后归于失败。
到了1998年，华裔科学家戴维发明了B-money，这是一个匿名且分布式的电子现金系统，中本聪多年以后曾引用戴维的论文作为表述。大家曾猜测戴维是不是中本聪，他对此也不表示否认。
2008年，匿名作者中本聪第一次正确的组装了PoW和其他密码学算法，让去中心化的电子货币得以诞生并发行。
PoW发明的目的是什么呢？核心目的是解决加密货币的诚信问题，主要是双花问题。这种诚信问题的解决希望有一个前提条件，即没有中央权威的存在。如果你有一套中央权威的数据库记录所有交易，双花问题解决起来很轻松和愉快，但如果这个网络是分布式的，没有一个权威节点的存在，怎么解决双花问题呢？就要靠PoW机制，这其实是它最重要的意义，而且这种机制非常简单，因为其简单又很健壮，所以整个系统从无到有，虽然受到很多人的奚落嘲笑，但从开始运营到现在已经接近10年，几乎没有出过大的安全问题。所以，PoW的机制接受了长期的时间考验。
PoW机制到底是什么呢？其实是一种市场经济模型，利用市场博弈来解决安全和记账问题。PoW运行的基础和良好市场运行的基础是类似的，需要充分且开放的竞争，同时也需要公平合理的激励机制。如果这两个机制受到干扰，就可能导致一些市场失灵的行为发生。
PoW机制与去中心化
PoW机制与去中心化又是怎么样联系在一起的呢？我们来做一个简要的回顾。
我们先讨论下为什么大家非常关注去中心化这个问题。去中心化有很多好处：
首先，去中心化网络具有规则的稳定性。任何单一权威都无法更改已经达成的社会契约，比如常见的比特币发行总量是2100万个，社会契约广为人知，想更改就非常困难。如果说网络是相对中心化的存在，货币的增发就比较容易。我们知道，在金融危机时，像美联储、各国的央行都会搞货币宽松政策，在一个相对中心化的运营中做社会的变更就会容易很多，但去中心化就导致已经达成的社会契约是相对稳定的。
去中心化的第二个好处是网络的强韧性。单个节点关闭不会影响网络整体的运行状况，同时也没有任何一个权威机构能够轻而易举关闭整个网络。
去中心化的第三个好处是资金的安全性。这由第二点引申而来，由于整个网络节点是分布式的，想要随意冻结、控制用户的交易相对比较困难。
所以，区块链这一套系统，自中本聪诞生以来（包括中本聪自己对去中心化这个概念很早就有提到），在社区和生态系统演变和发展过程中，去中心化始终放在比较重要的位置。
去中心化一共有三个层面：治理层面的去中心化、物理网络层面的去中心化、市场运行层面的去中心化。针对这三个层面，我们分别来做一下探讨。
首先是治理层面的去中心化。如果一个网络的软件开发者随意去发布一个更改规则的软件，这个软件发布出来是否得到采用呢？矿工存在一定的选择权利。他们是一个相对分散的主体，任何一种武断规则的更改，首先在矿工层面上有可能受到抵制，这就导致任何一个决定的做出必须要在一个很谨慎的状态讨论和考虑。在一个去中心化的系统内，分散的矿工可以有效去制衡相对中心化开发者的权利和影响。
与此同时，PoW机制在物理层面上也是相对分布的。如果你看中国地图，会发现挖矿分布在全国各地，内蒙、新疆、四川、云南、东北、江苏等都有大量矿工存在，同时还有一些家庭矿工，更是散布在全国各地。矿工分布式的存在，也是挖矿机制所内涵的一种去中心化属性。
PoW机制在保障去中心化的时候，一种市场化的机制其实是PoW最核心的部分。如果你要做去中心化的理想状态，所有参与者都是有充分竞争的，这些参与者都被给予了充分的激励，同时这种激励能够公平反映他们为此所付出的努力。
如果在一个中心化的系统中就不一样了。中心化系统因为有很多门槛的存在，导致竞争不太充分，某些人可以独占自己的位置，这时候就表现出市场失灵、市场病态的发生。
PoW机制的中心化
PoW机制中怎样会出现中心化呢？这时候有市场失灵现象发生，可能的因素包括：人为设置的准入壁垒、人为干扰导致价格失真、激励不足、路径依赖。我们针对这些情况一一探讨。
首先，人为设置的准入壁垒，比如推特查封某个账号，比如矿机厂商拥有某种专利，导致其他厂商难以做某种优化，可能导致占有这种专利的厂商排除掉其他的竞争对手，只有他能够做出最优的矿机。我们知道在GPU领域专利非常多，AMD等都有很大数量的专利，所以这是一种非常强大的人为设置的准入壁垒。
第二个因素是人为干扰导致的价格失真。以ETH、ETC为例，大体的算法在没有人干扰的时候，其网络回报大体上是相当的，但是再看BTC、BCH和BSV，BTC和BCH当天的回报相当，但BSV比较低，这属于人为堆积算力导致的价格失真。
另外一种失灵是激励不足。随着将来比特币每个区块产出的比特币逐渐降低，矿工的产出就会越来越少，网络回报也越来越少。如果激励不足，这个市场就会消失，但是市面上没有这么多矿机，到时候谁会开机挖矿呢？可能有不由市场因素驱动的一些主体来开机和挖矿，那个时候可能会出现利润中心化的状态，因为不计回报，明明没有任何产出和激励让他来挖矿，所以这个时候的网络会非常中心化。
市场失灵的第四个因素是路径依赖。我们知道QWERTY键盘非常没有效率，但是很早时期的键盘被设置成了这种格局，其他相对有效率的键盘并不能得到普遍的采用，这其实是一种路径依赖。在挖矿领域，PoW依赖也比较多，比如矿池就是一个常见的路径依赖现象，比如矿工设置了矿区之后通常不会更改，排名头部的矿区在市场份额的占比是较大的，这也常常是路径依赖现象导致的中心化。
ASIC≠中心化
现在大家经常讨论的是，如果某一种PoW算法的货币，其主要算法是ASIC，就容易出现中心化的压力，或者说ASIC是不是等于中心化。这个问题的答案是否定的，ASIC不等于中心化，因为PoW本身就是一种依靠市场化的机制实现去中心化，出现中心化是因为市场失灵了，与是否采用ASIC不存在强关系。
现在ETH的网络上两大矿池的算力超过60%，这是一种非常明显的中心化。我们知道ETH是采用GPU挖矿的，最近整个ETH社论讨论由PoW转向POS，如果这样，整个网络会更加中心化，这是毫无疑问的。
我们再来看一下非常著名的门罗币。门罗币网络其实也是非常中心化的，两大矿池加起来占据了46%的算力，为什么会这样呢？路径依赖显然是一个很重要的原因。如果说在某个矿池挖矿，轻易不离开，其矿池就存在一种自然垄断的效应，因为矿池规模越大，挖矿的产出、稳定性就越高，这种垄断也是市场失灵的表现之一。
ASIC是不是一定中心化呢？我们来看一下BTC的网络，主要是显卡在挖矿，ASIC真正在全网部署是在2013年。所以我们看2012年整个网络普遍采用GPU挖矿的时候，其实它的中心化程度是很高的。
等到2013年出现ASIC以后，中心化的程度就已经得到了很大的解决。等到了2017年和现在，整个去中心化程度是逐步提高的。看一下今天的情况，BTC最大的两家矿池在全网算力份额中占比最大，但是加起来只有23%，去中心化的力度正在加强。BTC从一开始就有利于ASIC。
第二个要点，ASIC不等于中心化的原因在哪里呢？ASIC难以抗拒，不存在完美的抗ASIC算法。我们列举了所有以抗ASIC为目标的算法，从最早的莱特币到后来的以太坊，再到后来的门罗币，包括Scrytp，它们都立足于抵抗ASIC，主要有两种方法：算法当中涉及内存的数量，把11种算法串联在一起，增加ASIC出现的复杂性，但是ASIC出现了，后面又出现了新的抗ASIC算法，包括今天的PoW，我们可以预见的是，这些算法很有可能也会陆续出现ASIC。
ProgPow到底是为了去中心化还是中心化呢？在我看来，这显然是一种中心化的努力，希望让自己的挖矿设备具有排他性的优势，去抵抗其他集成电路的设计者加入这场竞争中来，而且GPU本身充满专利保护的产品，通过给自己硬件定制这种算法，肯定是为了避免充分竞争。
抗ASIC也是一个成本问题。如果一个币种没有得到充分发展的时候，ASIC的成本开发尤其是前期的开发是固定的，如果币种的成本或者市值比较小，有关的收入比较低的时候，但是跃过临界点ASIC就会出现。
另外，ASIC挖矿相对于GPU挖矿在很多方面具有优势，实际上是一种开放竞争的结果，是市场的选择，更加专业化、更加有效率、更加低成本、更加简短，它的出现不可避免，是市场化解决问题的自然结果。
ASIC在一个快速发展的加密货币市场当中，它的出现不可避免，比如说在用GPU挖矿的时候，常常会出现供给不足的问题，因为随着价格的上涨，GPU的产能可获得的供给渠道非常有限，导致GPU挖矿者常常会获得一个非常高额的利润。我们知道，如果说这个市场要达到平衡的话，算力通常也会要上涨，因为理想的平衡算力点要往上涨才可以。等到一个市场价格跃过某个临界点的时候，市场中出现一种新的ASIC来与GPU竞争的压力就变得很大。
其实现在以太坊这种熊市的下跌阻止了ASIC出现，整个曲线的时间上是倒过来的，价格从很高退到了这个地方，所以市面上这种算法矿机没有得到快速的迭代和更新。
ASIC并不等于中心化的原因在于哪里呢？设计门槛低，更能实现充分竞争。在比特币里面有众多的竞争者，在与比特大陆争夺市场份额，我们看到GPU是很明显的一个，另外一个市场掉下来它就涨上去，这是非常明显的市场。
ASIC有不同的属性，大体上分为两类：低C/O比和高C/O比。C/O比是什么呢？矿机的制造成本，C代表CAPEX（资本性支出，如矿机购置费用），O代表OPEX（运营支出，如电费、矿场管理费），高C/O比的矿机电费远远高于支出，这种矿机在不同地区挖矿，优劣势对比不一样。
比特币挖矿中心化的原因在哪里呢？源于全球电价的不均衡。比特币是一个非常低C/O比的算法，矿机买过来之后还是要花相对较高的费用在运营支出上，主要是电费，因此非常希望在电价较低的地方挖矿，比方说中国、中亚、欧洲的一些国家和区域。ETH是一种更中心化的货币，因为它主要采用GPU挖矿，而GPU挖矿电费占比更高，并且GPU维护更困难，导致专业化程度更高，这些因素都提升了GPU挖矿的参与门槛，导致市场更容易失灵。
ASIC还有一个点，扩大了挖矿用户群。显卡是一种难以维护的设备，经常重启，需要去定制优化各种各样的算法，而且整个显卡的组装维护需要的技术能力较高，显卡的渠道也并不透明，不透明的渠道买到显卡芯片的成本也不一样，所以导致显卡矿工更容易出现专业化聚集的现象。ASIC的矿工则不一样，ASIC的机器买回去插上网线、简单设置，几乎可以不管它就可以持续挖矿，更容易，导致ASIC的潜在用户群更大。
同时ASIC会出现这种现象：机会成本很高。最近在部分币种上出现的51%攻击事件，主要是由于GPU挖矿的低机会成本导致的，ASIC其实是这种问题的解决方案。
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