Біткоїн: ентропійний двигун

Вступ

Назви можуть як звільняти, так і обмежувати. Коли ми даємо чомусь назву, ми позначаємо це ярликом, який допомагає нам обговорювати наше спільне середовище та досвід. У той самий час ярлик може приховувати істинне значення за упередженими уявленнями. Ярлики можуть ускладнити наше колективне розуміння того, чим щось є.

У 2008 році винахідник під псевдонімом Сатоші Накамото опублікував офіційний документ під назвою «Біткоїн: однорангова електронна грошова система». У документі описується нова розподілена мережева система під назвою Біткоїн, яка діє як незмінний цифровий реєстр. Є багато способів описати, у чому насправді полягала фундаментальна інновація. У контексті цієї статті, можливо, найкраще описати інновацію як створення комп'ютерної системи, яка керує базою даних, яку можна змінювати тільки залежно від кількості фізичної енергії, що подається до неї (у формі електрики). На відміну від стандартних комп'ютерних систем, де лінгвістична логіка, закодована програмістом, диктує стан нулів та одиниць, ця машина змінюється, коли до неї подається енергія із Землі.

Інтеграція фізичної енергії у роботу комп'ютерної мережі стала поворотним моментом для можливості створення цифрових грошей. Нік Сабо у своїй праці «Shelling Out: The Origins of Money» (Розщедрюємося: Походження грошей) надає антропологічну інтерпретацію того, як розвивалося використання грошей. У торгівлі дві потенційно недовірливі сторони повинні знайти спосіб довіряти одна одній. Для цього ми можемо покладатися на свідчення, що підкоряються законам природи, яким ми можемо довіряти. Товар може бути корисним засобом обміну, коли його мало і його важко відтворити, настільки, що люди розуміють, скільки енергії та зусиль потрібно, щоб підробити його. Дефіцит – це те, як людина розумна виявляє енергію, необхідну для отримання даного об'єкта, надаючи йому довіри та дійсності як одиниці запису. Чим більше енергії, тим бажаніше та цінніше ми співпрацюємо та довіряємо один одному. З цього погляду Біткоїн ідеально підходить під цей опис: для його виробництва потрібна енергія, і тому він є незмінним записом, який можна використовувати як потужні гроші.

Однак у міру розвитку цієї розподіленої системи стало очевидно, що мережа Біткоїна здатна на більше, ніж просто виробляти цифровий, але дефіцитний актив під назвою біткоїн, який можна використовувати як гроші. З цієї причини може бути корисно хоч ненадовго дати Біткоїну іншу назву, щоб заново проаналізувати ширші функції цієї машини. Поки що назвемо його ентропійним двигуном.

Ентропія

Ентропія – складне слово, яке можна сформулювати по-різному. Для початку розглянемо рівняння:

S = kB x lnΩ

S, що означає ентропію, дорівнює константі Больцмана (k), помноженій на натуральний логарифм кількості частинок (?), що містяться в системі. Ентропію можна описати як кількість доступних станів, які може мати система. Якщо є велика місткість з великою кількістю молекул, вона матиме набагато більше можливих конфігурацій, ніж менша місткість з меншою кількістю молекул. Чим більше частинок знаходиться в ній, тим більше варіантів розташування молекул. Згідно з другим законом термодинаміки, повна ентропія в ізольованій системі не може зменшуватися, а може тільки збільшуватися. Отже, оскільки ентропія завжди зростає, всі молекули зрештою знаходять найбільш ймовірне розташування, тобто вони розподіляються рівномірно. Цей стан відомий як термодинамічна рівновага, і Всесвіт прагне до цього. Постійне зростання ентропії – закон природи.

Через зв'язок ентропії з можливими станами вона також пов'язана із випадковістю. Крім того, вона пов'язана із втратою тепла. Другий закон термодинаміки вказує на те, що коли один вид енергії перетворюється на інший, неминуче відбувається деяка втрата тепла. Перетворення ніколи не буває ефективним на 100%. Якщо ви дуже швидко потрете руки, то помітите, що тертя створює тепло. Таким чином ви сприяєте збільшенню ентропії Всесвіту.

Ця нова комп'ютерна система є ентропійним двигуном, оскільки вона виробляє як випадковість, так і тепло. Щоб додати нові транзакції до блокчейну, комп'ютер, на якому працює програмне забезпечення, повинен зробити безліч припущень, поки не знайде хеш-значення з певною кількістю початкових нулів. Чим швидше машина зможе видати більше випадкових припущень, тим більша ймовірність того, що вона отримає біткоїн. Чим більше випадковості може створити машина, тим краще вона працює і тим більше виробляє тепла.

Користувачі машини також отримають більше користі від ентропійної машини, якщо зможуть використати більше ентропії. Математика ентропії є основою науки про криптографію. Інший спосіб інтерпретації наведеного вище рівняння з погляду інформаційної ентропії полягає у тому, що чим більше частинок у контейнері, тим більше інформації необхідно для розуміння стану системи. Іншими словами, чим більше можливих станів і складності має система, тим більше інформації знадобиться для її розуміння. Отже, більша ентропія означає більшу невизначеність чи несподіванку, яку може мати подія. Ентропійний механізм заснований на криптографії з відкритим та закритим ключем. У користувача системи буде відкритий ключ, за допомогою якого він отримає біткоїн. Водночас тільки він може відправити свій біткоїн, оскільки має закритий ключ, який не можна отримати з відкритого ключа. Безпечне володіння біткоїном залежить від того, чи зберігатиме людина свій закритий ключ у секреті. Криптографічні схеми засновані на припущенні про випадкові закриті ключі. Іншими словами, чим більше випадковості використовується для формування закритого ключа, тим надійніше можна захистити свою власність у мережі. І мейнтейнери, і користувачі мережі використовують ентропію у своїх інтересах.

Життя рухається до ентропії

Ця система є не тільки двигуном ентропії з технічного погляду, але її також можна розглядати як двигун ентропії з соціального погляду. Потік людської цивілізації можна порівняти зі спостереженням, що біологічне життя сприяє збільшенню ентропії. Уявіть собі зливну трубу у ванні: щойно ви висмикнете пробку, вода з ванни почне стікати в каналізацію. Це можна схарактеризувати як тенденцію Всесвіту до вищої ентропії. На стоці утворюється впорядкований та стійкий вихор, який полегшить цей перехід. Порядок, життя і вся складність Землі формуються у тому, щоб прискорити подальше збільшення ентропії у міру того, як Сонце передає енергію Землі. Рослини ростуть, щоб поглинати сонячне світло і зберігати енергію, а тварини поїдають ці рослини для подальшої обробки енергії й так далі. Тепер розглянемо характерну ознаку живої людини: її тіло тепле. Наше тіло переробляє енергію та постійно розсіює її у вигляді тепла. Форми життя в гонитві за ентропією.

Наше суспільство почне рухатися вперед, коли ми навчимося знаходити ефективніші способи використання та розсіювання енергії на Землі. Класичним відкриттям, яким ми пишаємося, стала наша здатність перетворювати енергію, що зберігається у деревині, на вогонь, виробляючи тепло. Потім ми навчилися вивільняти накопичену енергію з вугілля, а потім нафти; зрештою ми почали використовувати енергію вітру та сонячного світла і перейшли на вивільнення енергії самих атомів. Ми поглинаємо енергію (у вигляді деревини, вугілля, нафти, сонячного світла, вітру тощо) тільки для того, щоб розсіяти її заради власної вигоди. Тим часом наше суспільство процвітає та здійснює технологічні прориви в міру того, як ми вчимося використовувати досконаліші форми енергії. Коли ми використовуємо енергію, відбуваються втрати тепла та ентропія збільшується. Ми діємо як вихор: порядок, який пришвидшує процес.

Фундаментальна мета людства – знайти та звільнити осередки накопиченої енергії. Цікаво, що ентропійний двигун дає додатковий поштовх, ще більше підштовхуючи людство у цьому напрямі. Уявіть собі незабудоване поселення без електричної інфраструктури, розташоване поруч із річкою, де можна побудувати греблю. Амбітний підприємець може бути зацікавлений у будівництві греблі, але капітальні витрати будуть високі. Крім того, це не означає, що сусіднє село відразу ж придбає всі сучасні електричні послуги, як тільки гребля буде збудована. У кращому випадку, кожна сім'я з радістю купить лампочку, щоб їхня дитина могла займатися уроками після заходу сонця. Хоча це і змінює життя суспільства, доходів від однієї лампочки за ніч від дому замало, щоб виправдати капітальні витрати на будівництво греблі. До винаходу ентропійного двигуна багато регіонів світу були без електрики з подібних причин. Допустимо, оператор ентропійної машини готовий купувати всю невикористану електроенергію у греблі, тому що дешева електроенергія приносить прибуток. Новий замовник забезпечує постійну та повну закупівлю надлишкового запасу електроенергії. Таким чином, будівництво греблі стає економічно вигідним. До винаходу Сатоші на Землі існували джерела енергії, на освоєння яких люди ще не мали коштів. Несподівано осередки енергії стають життєздатними завдяки винаходу ентропійного двигуна, і наше використання їх збільшується.

Бізнес-модель оператора ентропійного двигуна не тільки робить доступною раніше недоступну енергетичну інфраструктуру, але також допомагає стимулювати розвиток відновлюваних джерел енергії замість використання менш бажаних видів викопного палива. Постачання енергії в місто повинна відповідати попиту на електроенергію в цей момент. Звичайно, потреба міста в електроенергії коливатиметься протягом дня та року. Електрична мережа повинна мати можливість збільшувати та зменшувати вироблення енергії у відповідь. Зараз не вистачає акумуляторів для зберігання енергії, коли вона не потрібна. Це ускладнює розвиток інфраструктури відновлюваних джерел енергії, особливо вітрової та сонячної, оскільки природа вирішує, коли виробляти енергію, незалежно від потреб міста в електроенергії. Якщо енергія не використовується, вона витрачається марно. Якщо її виробляється недостатньо, місто залишиться без електроенергії. Одна з причин, через яку викопне паливо таке корисне для стабілізації енергосистеми, полягає в тому, що виробництво можна легко і негайно змінити залежно від попиту на електроенергію. Звичайно, цю проблему можна було б пом'якшити, якби було розроблено достатньо відновлюваних джерел енергії, які могли б постійно виробляти більше енергії, ніж піковий попит. Однак у цьому випадку постачальники енергії більшу частину часу залишаться без споживача через надлишок електроенергії, що зробить їх фінансово нежиттєздатними. Оператори ентропійних двигунів можуть стимулювати розвиток відновлюваних джерел енергії, гнучко реагуючи на навантаження та одночасно підвищуючи прибутковість в обмін на дешеві витрати на електроенергію в періоди надлишкової пропозиції. Вся електроенергія, яка не надходить у місто, купується операторами ентропійних двигунів, що робить капіталовкладення у відновлювану інфраструктуру економічно вигіднішими. Те саме стосується і атомної енергетики, оскільки цим системам також важко самостійно реагувати на попит. Таким чином, дослідження показали, що оператори ентропійних двигунів забезпечують додаткові джерела доходу для стимулювання виробництва відновлюваної енергії та більш екологічної мережі.

Ентропія: причина війни, а тепер і миру

Відносини людської цивілізації з ентропією та ентропійним двигуном не обмежуються лише тим, як ми змушені освоювати, вивільняти та використовувати енергію із соціального погляду. На це можна подивитися і із соціально-політичного погляду. У дисертації Джейсона П. Лоурі, майора Космічних сил США, під назвою «Програмна війна: нова теорія проєктування сили та національне стратегічне значення Біткоїна» опис того, як енергія організується згідно з законами ентропії, використовується для пояснення закономірностей поведінки людини в умовах війни. Теорія проєкції сили визначає, як сформувалося життя згідно з другим законом термодинаміки шляхом використання енергії (іменованої силою) для поглинання іншої енергії (ресурсів) з навколишнього середовища для використання в особистих цілях. Це ще один спосіб описати те, як сформувався порядок, що сприяє збільшенню ентропії. Це можна спостерігати не тільки в перших прокаріотичних клітинах, які утворилися в гідротермальних джерелах, що існують у тріщинах морського дна, а й у поведінці тварин дикої природи. Майор Лоурі наводить приклад вовків, які оголюють ікла на потенційного викрадача їхньої нещодавньої здобичі, щоб показати, що крадіжка ресурсів обійдеться їм вище, ніж вигода, отримана від їжі. Тут вовк проєктує силу, щоб зберегти свої ресурси. Виходячи з таких міркувань, зграйні тварини, такі як вовки, повинні створювати ієрархію влади у своїх спільнотах, щоб найсильніший вовк, найбільш здатний до ефективного проєктування сили, був нагодований і йому було дозволено розмножуватися, щоб зграя могла мати якомога більше можливостей проєктування сили для захисту їхніх ресурсів. Для цього вовки мають фізично битися між собою за домінування. На жаль, два вовки будуть битися доти, доки один із вовків не встромить ікла у вразливе місце іншого, щоб довести свою перевагу. Отже, фізична сила, необхідна для створення ієрархії влади, може виявитися небезпечною та братовбивчою. Інші тварини, такі як олені, використовують свої роги як зброю проєктування сили проти інших видів, що є безпечною конкуренцією всередині їхнього виду, оскільки роги просто заплутуються, коли вони стикаються головами, без ризику нанесення смертельних ран. Таким чином, олені розробили біологічний метод управління внутрішньою владною ієрархією з використанням фізичної сили зі зниженим ризиком братовбивства.

Майор Лоурі висуває ідею про те, що люди за допомогою мови та розповіді історій розвинули форму абстрактної проєкції сили у спробі організувати ресурси без фізичного насильства. Однак Всесвіт має тенденцію до збільшення ентропії, і для керування енергією ресурсів використовується фізична енергія. Природа не визнає управління ресурсами будь-якими іншими способами, крім фізичної енергії. Таким чином, ми застряємо у проблемному циклі, в якому ми намагаємося організувати наші суспільства та ресурси за допомогою абстрактної проєкції сили, лише для того, щоб вони впали під вагою свого порожнього фундаменту через проєкцію фізичної сили. До нашого зрозумілого невдоволення постійно відбуваються війни та революції як єдиний природний механізм організації ресурсів. Попри похмурий аналіз того, як люди ведуть свій спосіб життя, майор Лоурі дає надію, що технологічна інновація ентропійного двигуна вирішить цей найважливіший недолік в організації наших суспільств. Ентропійний двигун – це засіб керування ресурсами з використанням фізичної сили. Іншими словами, він дозволяє людям самоорганізовуватися відповідно до законів природи без необхідності кінетичного насильства та братовбивства. Замість взаємно гарантованого знищення шляхом ядерної війни, ентропійний двигун забезпечує взаємно гарантований захист, оскільки ми всі використовуватимемо цю машину для одночасного захисту наших ресурсів та один одного.

Висновок

Робота двигуна розподіленої ентропії залежить від конкурентного виробництва ентропії. Користувачі можуть максимально захистити свою власність, використовуючи машини, які виробляють найбільшу ентропію. Це економічно стимулює та уможливлює використання раніше невикористаних енергетичних ресурсів Землі. Це також потенційно зменшує нашу потребу у веденні воєн заради придбання ресурсів, оскільки дозволяє нам конкурувати за ресурси іншими, більш мирними способами. Цей ентропійний двигун, Біткоїн, прискорює досягнення людиною своєї космічної мети – полегшення потоку енергії у Всесвіті. І все це робить суспільство багатшим на ресурси, мирним та готовим до співпраці. Якщо другий закон термодинаміки неминучий, що тоді таке Біткоїн?

Це гостьовий пост Сідні Брайта. Висловлені погляди є його власними і не обов’язково збігаються з точкою зору BTC Inc. або Bitcoin Magazine.