به گزارش سایت خبری ساعد نیوز، استخراج ارز دیجیتال فرآیندی است که به واحد پردازش گرافیکی (GPU) با ظرفیت بالا نیاز دارد. در استخراج، تراکنش های جدیدی به بلاک چین اضافه می شود و استخراج کنندگان در ازای اضافه کردن بلوک های جدید، توکن هایی به دست می آورند. سود حاصل از تراکنش ها از تفاوت بین انرژی مورد استفاده در فرآیند و نرخ تبادل عمومی ارزهای دیجیتال استخراج می شود. با افزایش قیمت ارز دیجیتال، استخراج کنندگان قدرت پردازش بیشتری را به رایانه خود اضافه می کنند تا از این راه، خروجی خود را تقویت کنند. هرچه تعداد محاسباتی که سخت افزار کامپیوتر بتواند در هر ثانیه انجام دهد – که به آن توان پردازشی یا نرخ هش گفته می شود – بیشتر باشد، سرعت انجام محاسبات پیچیده ریاضی توسط کامپیوتر بیشتر و شانس برای یافتن یا ایجاد بلوک بعدی و دریافت پاداش مربوط به استخراج هم به دنبال آن افزایش می یابد.
طی یک دهه گذشته، دستگاه های استخراج یا به طور دقیق تر تجهیزاتی که به حفظ شبکه بیت کوین کمک می کنند، دستخوش تحولات فناورانه سریعی شده اند. ماینرها با استفاده از سخت افزارهای استخراج می توانند در کار تأیید تراکنش های بیت کوین شرکت کنند و با فعالیت آنها پاداش به دست بیاورند. فرایند استخراج، انجام و پردازش محاسبات موردنیاز برای جای گذاری بلاک های تراکنش ها روی بلاک چین است.
اگرچه این موضوع تاحدی نادیده گرفته شده است، اما تاریخچه دستگاه های استخراج بیت کوین هم می تواند توضیح دهد که استخراج چگونه به یک صنعت چند میلیارد دلاری تبدیل شد. صنعت استخراج هنوز هم در مسیر پیشرفت و تکامل گام برمی دارد، اگرچه نشانه هایی مبنی بر کُندشدن سرعت توسعه این صنعت دیده می شود. با استفاده از مقاله ا ی از وب سایت کوین دسک، تاریخچه فناوری استخراج بیت کوین و دورنمای نوآوری های جدید را در این حوزه بررسی خواهیم کرد. صنعت استخراج بیت کوین با واحد پردازش مرکزی (CPU) کار خود را آغاز کرد و در ادامه با واحد پردازش گرافیکی (GPU)، مدار مجتمع دیجیتال برنامه پذیر (FPGA) و در نهایت مدار مجتمع با کاربرد خاص (ASIC) متحول شد.
استخراج با CPU
روز ۳ ژانویه ۲۰۰۹ (۱۴ دی ۸۷)، ساتوشی ناکاموتو، خالق ناشناس بیت کوین، اولین بلاک بیت کوین را استخراج کرد. ناکاموتو به عنوان تنها ماینر شبکه بیت کوین در آن زمان، برای ساخت بلاک چین بیت کوین به تجهیزات تخصصی احتیاج نداشت. او می توانست با یک کامپیوتر شخصی معمولی بلاک بیت کوین را ایجاد کند.
رایانه های معمولی، همان هایی که که مرورگر اینترنت، مایکروسافت وُرد و بسیاری دیگر از برنامه ها را اجرا می کنند، همگی قطعه ای دارند که به آن واحد پردازش مرکزی (CPU) گفته می شود. وظیفه این قطعه ها کنترل چگونگی پردازش و اجرای دستورات در رایانه است. ازآنجاکه در روزهای اول عمر بیت کوین جز ساتوشی ماینر دیگری وجود نداشت که رقابتی بین آنها شکل بگیرد، انرژی محاسباتی موردنیاز برای ایجاد بلاک های جدید و کسب پاداش استخراج به راحتی با دستگاه های مجهز به CPU تأمین می شد.
با پیوستن ماینرهای جدید به شبکه بیت کوین و شروع رقابت برای پاداش بلاک، سخت افزارهای استخراج نیز در طول زمان تکامل پیدا کردند.
استخراج با GPU و FPGA
اولین بار که قیمتی برای بیت کوین تعیین شد، اولین نوآوری مهم در حوزه سخت افزارهای استخراجِ برترین ارز دیجیتال نیز به وجود آمد.
روز ۲۲ مه ۲۰۱۰ (۱ خرداد ۸۹)، لازلو هانیک (Laszlo Hanyecz)، برنامه نویس رایانه، برای خرید دو عدد پیتزا از رستوران پاپا جان، ۱۰,۰۰۰ بیت کوین پرداخت کرد. قیمت این پیتزا حدود ۲۵ دلار بود. طبق داده های کوین متریکس (Coin Metrics)، پلتفرم ارائه داده ارزهای دیجیتال، قیمت بازار بیت کوین در ژوییه آن سال (تیر ۸۹) حدوداً معادل ۸ سنت (حدود ۶۰ تومان) بود. در اکتبر ۲۰۱۰ (مهر ۸۹)، هنگامی که قیمت بیت کوین به ۱۰ سنت رسید، اولین دستگاه استخراج با استفاده از واحدهای پردازش گرافیکی (GPU) تولید شد.
واحدهای پردازش گرافیکی یا همان کارت های گرافیک، برخلاف واحدهای پردازش مرکزی، به منظور انجام دامنه کمتری از وظایف محاسباتی بهینه سازی شده اند. GPUها در اجرای بازی ها نسبت به CPUها برتری دارند و برای ایجاد هزاران پیکسل تصویری که نسبت به زمان بسیار حساس هستند، مناسبند. GPUها در محاسبه عملیات ساده ریاضی به صورت موازی (و نه پشت سر هم) عملکرد خوبی دارند. این دستگاه ها را می توان برای محاسبه سایر عملیات ریاضی، مانند عملیات مربوط به استخراج بیت کوین های جدید، دوباره برنامه ریزی کرد.
طبق گفته جاش متنیک (Josh Metnick)، مدیرعامل شرکت مشاوره استخراج ناویر (Navier)، نوآوری استخراج بیت کوین با استفاده از دستگاه های استخراج GPU باعث شد بهره وری ایجاد بلاک های بیت کوین و کسب پاداش بلاک به طور متوسط حدوداً شش برابر بیشتر شود. با وجود این میزان افزایش بهره وری، هزینه دستگاه های GPU تنها دوبرابر از دستگاه های معمول CPU بیشتر است.
خیلی زود و در سال ۲۰۱۱، این افزایش بهره وری تحت الشعاع عملکرد مدار مجتمع دیجیتال برنامه پذیر (FPGA) قرار گرفت که برای استخراج بیت کوین دوباره مدل سازی شده بودند.
طبق محاسبات متنیک، توانایی FPGAها در محاسبه عملیات ریاضی موردنیاز برای استخراج بیت کوین دوبرابر سریع تر از بهترین نسل GPUها است. بااین حال، تولید این دستگاه ها دشوارتر است. پیکربندی FPGAها باید در دو سطح نرم افزاری و سخت افزاری صورت بگیرد، به این معنا که هم برنامه ریزی و هم ساختار این دستگاه ها باید به گونه ای باشد که بتواند کد سفارشی شده را به شکلی کارآمد اجرا کند. درواقع، توانایی تنظیم قطعات سخت افزاری FPGA برای استخراج بیت کوین، این دستگاه را نسبت به GPU بهینه تر و مطلوب تر می کند.
استخراج با ASIC
سومین نوآوری مهم در صنعت ماینینگ احتمالا حاصل بیشترین میزان منابع، زمان و توسعه بوده است. به جای تنظیم مجدد پارامترهای سخت افزاری و نرم افزاری دستگاه های موجود، تلاش برای ایجاد یک دستگاه کاملا جدید که بتواند بیت کوین استخراج کند، بالاخره جواب داد. در سال ۲۰۱۳، کانان کریتیو (Canaan Creative)، یک تولیدکننده چینی سخت افزارهای رایانه ، اولین مجموعه از مدارهای مجتمع با کاربرد خاص یا ای سیک (ASIC) را برای استخراج بیت کوین عرضه کرد.
این دستگاه ها، برخلاف CPUها، GPUها و FPGAها، از ابتدا برای استخراج بیت کوین طراحی شدند. این یعنی تمام اجزای سخت افزاری و نرم افزاری این دستگاه ها از ابتدا و به طور کاملا ویژه برای انجام محاسبات موردنیاز برای ایجاد بلاک های جدید بیت کوین طراحی و بهینه سازی شدند. میزان بهره وری این ای سیک ها قابل مقایسه با هیچ کدام از دستگاه های پیشین که برای اهداف مختلف کاربرد داشتند، نبود.
پس از کانان کریتیو که اولین تولیدکننده ای سیک بیت کوین بود، تولیدکننده های دیگر، از جمله بیت مین (Bitmain) و میکروبی تی (MicroBT) نیز با مدل های جدیدی از دستگاه های استخراج ای سیک با سخت افزارهای پیشرفته تر وارد صحنه شدند. از سال ۲۰۱۳ تاکنون، یکی از چشمگیرترین تحولات فناوری استخراج با ای سیک، کاهش مداوم اندازه تراشه ها بوده است. در سال ۲۰۱۳، اندازه اولین تراشه های ای سیک ۱۳۰ نانومتر بود؛ اما در جدیدترین مدل های سخت افزاری، اندازه این تراشه ها فقط ۷ نانومتر است.
اهمیت اندازه این تراشه ها مربوط به بهره وری استخراج است. هرچه سطح تراشه ای سیک پهن تر باشد، کانال های ارتباطی آن بزرگ تر و در نتیجه مصرف برق برای انتقال داده روی سطح آن بیشتر است. طبق محاسبات متنیک، در حال حاضر، سرعت پردازش یک دستگاه استخراج بیت کوین ای سیک ۱۰۰ میلیارد برابر بیشتر از یک CPU معمولی در سال ۲۰۰۹ است.
راکش کومار (Rakesh Kumar)، دانشیار رشته مهندسی الکترونیک و رایانه در دانشگاه ایلینوی در ایالات متحده، بر این باور است که عامل محرک قوی برای تکامل سخت افزارهای ماینینگ از زمان ایجاد بیت کوین تاکنون، افزایش بهای این ارز دیجیتال در برابر دلار بوده است که استخراج بیت کوین را به فعالیتی بسیار پرسود تبدیل کرده است. هرچه ارزش بازار برای پاداش بلاک بیشتر شود، نوآوری ها و ابداعات جدید در صنعت استخراج حاشیه سود ماینرها را افزایش داده و در عین حال هزینه عملیات استخراج را کاهش می دهد.
آینده استخراج بیت کوین
از سال ۲۰۱۵، روند کاهش اندازه تراشه در دستگاه های ای سیک استخراج بیت کوین نسبت به سال های ۲۰۱۳ و ۲۰۱۴ کُندتر و با تغییرات کمتری همراه بوده است. علاوه بر این، برخلاف نوآوری هایی که دستگاه های استخراج GPU نسبت به دستگاه های استخراج CPU یا دستگاه های استخراج FPGA نسبت به دستگاه های استخراج GPU به وجود آوردند، از زمان تولید اولین دستگاه استخراج ای سیک تاکنون، فناوری جدیدی برای افزایش شدید بهره وری استخراج ایجاد نشده است.
کومار در این خصوص اظهار داشت:
ما با محدودیت هایی اساسی مواجه هستیم. این مشکل تمام صنعت است. نه تنها صنعت استخراج بیت کوین، بلکه تمام صنعت ابزارهای نیمه رسانا به نوع جدیدی از این دستگاه ها احتیاج دارد.
بدون یک فناوری جدید، سنّت شکن و نوآورانه، رقابت بین ماینرهای بیت کوین برای سخت افزارها و تجهیزات که در دهه اخیر جاری بود، به زودی متوقف خواهد شد. اگر سخت افزارهای استخراج بیت کوین تبدیل به کالایی شوند که بهره وری مدل جدید فقط چند دقیقه نسبت به مدل قبلی متفاوت باشد، ماینرها باید سایر حوزه ها را نیز برای دستیابی به مزیت رقابتی در نظر بگیرند. این حوزه ها می توانند تحت عنوان نوآوری در منابع انرژی، برنامه ریزی مالی یا حتی تنوع محصول دسته بندی شوند.
تکامل سخت افزارهای استخراج بیت کوین در طول زمان باعث افزایش قابل توجه بهره وری استخراج کنندگان شده است. بااین حال، ممکن است این روند در آینده ادامه پیدا نکند؛ زیرا تعداد نوآوری های فناورانه سخت افزاری کمتر و فاصله بین این ابداعات نیز بیشتر شده است. رقابت برای پاداش استخراج بیت کوین باز هم تشویقی برای تکامل و پیشرفت فناوری در این حوزه است. با این همه، مشخص نیست که گام بزرگ بعدی در فناوری استخراج به چه صورت خواهد بود.
