By Ariel Deschapell, Drew Armstrong, Bitcoin Magazine; Compiled by Whitewater, Golden Finance
人間の進歩の物語は、エネルギー利用の増加の物語として単純化することができる。私たちは、生物学的にも社会的にも、秩序を生み出すためにエネルギーを利用している。エネルギーの余剰はあらゆる形の富を生み出し、それがさらにエネルギーを効率的に使う新技術を生み出す。この事実は、有用な目的のためにエネルギー資源を利用する能力によって文明を測定するカルダシェフ指数などの有名な概念にインスピレーションを与えました。
コンピューティングは、この努力の自然な継続である。現代のデジタル技術は、より多くのパワーを高度な価値創造プロセスに変換しています。最近のコンピューティング需要の急増は、主にビットコインのマイニングと、最近ではハイパフォーマンス・コンピューティング（以下「HPC」）、特にAI用のグラフィック・プロセッシング・ユニット（以下「GPU」）の2つの技術によるものだ。これらのテクノロジーによるエネルギー消費の劇的な増加は、多くの問題を提起している：これらの電力を大量に消費するテクノロジーは、我々のエネルギーシステムにどのような影響を与えるのか？これらの電力を大量に消費するテクノロジーは、私たちのエネルギーシステムにどのような影響を与えるのだろうか？これらの開発は人類にとって何を意味するのか？
私たちは、これらの技術それぞれの基本的な特徴を探り、余剰電力の代替市場を提供することで、エネルギーシステムの効率を実際にどのように改善できるかを考えます。この調査に基づき、Bitcoin mining and HPC are complementary ではなく、Bitcoin mining and HPC are complementary であることも主張します。これからわかるように、それぞれのトレードオフは、社会全体の利益のためにエネルギー資源から生み出される価値を最大化する共生能力を提供します。
要するに、私たちは計算最大主義を提唱しているのです。
エネルギー効率
現代のテクノロジーは、さまざまなエネルギー源の電気への変換に依存しており、これには多くの課題とトレードオフがあります。その最たるものが、限られた携帯性です。
これはいくつかの単純な現実によるものだ。電気は送電網を必要とし、基本的にはリアルタイムでエネルギーを伝送する一連の巨大な回路である。送電網はバランスが取れていなければならない。つまり、発電量はどの時点でも需要量とほぼ等しくなければならない。
これは2つの理由から難しい。
第一に、エネルギー資源は必ずしも都合よく分散しているわけではなく、開発サイクルが長く、発送能力が変動しやすい。
第二に、送電と蓄電はどちらも高価であり、同様に送電時間も長く非効率的である。送電と配電の損失は、電気が地域の消費者に届くまでに8～15％と推定され、長期的なバッテリー貯蔵の場合はさらに高くなる。
その結果、電気を時間や空間を超えて輸送するよりも、発生源ですぐに使用する方が常に安く、効率的であるということになる。したがって、最も効果的な解決策は、電力を使用できる場所までより広く非効率的に輸送することではなく、ユースケースを移行することである。コンピューティングは、電力密度が高く、持ち運びが可能で、拡張性があるため、この余剰電力の理想的なユースケースである。一方、アルミニウムの製錬や製造といった従来のエネルギー消費形態では、「物理的空間」の制約が強力な制限要因となっている。
ビットコインマイニングは、地域の余剰電力にとって理想的なユースケースとなっており、送電網のバランスをとるために、発送可能で収益を生み出す負荷を提供しています。さらに最近では、高性能コンピューティング（特にGPU）の需要も、エネルギー使用に無視できない影響を与えています。この2つの技術が同じエネルギー資源を奪い合うと予想する人は多いが、それぞれの特徴を探れば、共生の可能性は自ずと見えてくる。
ビットコインのマイニング
ビットコインのマイニングは、ライセンスを必要としないエネルギー消費の一形態と考えることができます。ビットコインのプルーフ・オブ・ワークのコンセンサスメカニズムは、エネルギー集約型コンピューティングの証明に相当します。マイナーは、このエネルギー集約型計算を実行して新しい取引ブロックを作成し、報酬としてビットコインを受け取らなければならない。このプルーフ・オブ・ワークこそが、分散型でパーミッションのない方法でグローバルな決済保証を提供しているのです。
実際には、世界中の基本的なデータセンターで稼働している何百万台ものコンピューター（現在は特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuits）または「ASIC」と呼ばれている）のように見えます。ビットコインマイニングの大きな利点の1つは、そのライセンスフリーの性質です。事実上、ビットコインは世界中のマイナーに、世界的なエネルギー市場への参加を可能にしています。
24時間365日稼働し、単一障害点がなく、政治的にコントロールされた中央銀行の独占による逆インセンティブを回避する新しい通貨・金融システムを求める人々がいるためです。
このグローバルな分散型ネットワークは、ビットコインが着実に人気を高め続けている理由の1つです。
GPU/HPCインフラと比較すると、ビットコインのマイニングには次のような特徴があります:
停電率が高い
運用の複雑さが低い
接続要件が低い（100MB/s未満）
収益性が低い（通常）
HPC
データセンターGPUはHPCの最新の形態であり、それに依存するAI/MLブレークスルーへの関心が急速に高まっているため、その需要は過去2年間で爆発的に増加しています。これらのテクノロジーは、以前は不可能だったまったく新しいクラスのデジタル操作や機能を解き放ち、その結果もたらされるユースケースはまだ模索され始めたばかりです。これらの技術に対する突然の関心の高まりは、基礎となるGPUのトップメーカーであるNVIDIAを瞬く間に世界で最も価値のある企業にしました。
当初、この急激な需要の急増は、GPU自体の生産に深刻なボトルネックを生み出しました。しかし、これは一時的なもので、時間が経つにつれ、増産は問題を軽減し続け、焦点はすぐにデータセンターのラックスペースと安価な電力という新たなボトルネックに移りました。その結果、大規模で安定した電力供給があればどこでも、新しいデータセンターの建設が爆発的に増加した。これにより、電力に余剰がある多くの地域で、GPUインフラがビットコインマイニングに対抗できるようになった。
ビットコインマイニングに関連して、GPU/HPCには次のような特徴があります:
顧客は必要ありません
顧客獲得は必要ありません
顧客サポートは不要
低い混乱
高い運用の複雑性
<高い接続性要件（10～100GB）
高い収益性（通常）
余剰電力で運用コストを下げる
過去10年間、ビットコインとAI/MLテクノロジーに対する需要が高まり、社会への有用性が証明されました。この需要は、それぞれのコンピューティングリソースの急増につながっています。
運用コストを削減するため、両市場は余剰電力の活用を模索しています。これは当然、前述したグリッドの非効率性の一部を解決するものですが、データセンターの建設業者やオペレーターが、同じ量の利用可能な電力に対して、どちらの形式のコンピューティングをサポートし、投資すべきかを自問自答することになることも意味します。
どちらの形態のコンピューティングもエネルギーを大量に消費し、比較的場所に依存しないため (法律や管轄権に関する考慮がこの記事の範囲を超えていない限り)、一見すると競合しているように見えますが、実際には、余剰電力や余剰電力から最大限の利益を得るための補完性の高いツールになり得ます。
GPUワークロードは、運用の複雑性が高く、中断可能性が低いだけでなく、先行設備投資も高くなります。そのため、ソーラーパネル発電のピーク時のような、短期間の電力余剰を利用するには不向きです。ビットコインマイニングとは異なり、GPUの顧客は通常、稼働時間や可用性といった問題に敏感である。スポットインスタンスや、そのようなインスタンスからのフェイルオーバーを可能にするフレームワークなどの例外はありますが、一般的にGPUインフラの停電耐性は、顧客の存在によりビットコインマイニングのそれに匹敵することはありません。より高い資本コストと複雑さと相まって、このような状況下では、ビットコインマイニングは成長し続け、グリッド上で高度に柔軟でディスパッチ可能な負荷になると予想できます。
その一方で、水力発電所や原子力発電所の基本発電量とその周辺消費量の差が基本的に固定されているような、持続的な電力余剰は、GPUインフラがギャップを埋め、新たな基本消費量とバランスを確立する理想的な機会です。このようなシナリオでは、GPUインフラストラクチャの中断可能性が低いことが有利となり、大幅な高収益を確保するための支出増と運用の複雑さが正当化されます。GPU ワークロードを促進するサポート帯域幅が利用可能である限り（少なくとも 10GB/秒、理想的には 100GB/秒）、これらのサイトは常に、ビットコインの採掘専用である場合よりも大きな収益機会を提供します。
Hybrid Data Centre Strategies
収益と投資収益率を最大化するために、両方のテクノロジーを活用できる戦略もいくつかあります。
まず、ビットコインのマイニングは、サイトがハイパフォーマンスコンピューティングに適するようになるまで、エネルギーリソースの初期負荷として使用することができます。たとえば、（1）HPCデータセンターの残りのインフラ（冗長電力/インターネット回線、建物、バックアップエネルギーシステムなど）を構築する間、セミポータブルのモジュール式ビットコインマイニングデータセンターを使用して電力を収益化する、（2）ビットコインマイニングを使用して遊休エネルギー資源を利用し、その一部を最終的にHPCに使用する、などが挙げられます。 実際、Core Scientificは最近、CoreWeaveとの契約を発表しました。
2つ目の、より高度な戦略は、HPCとビットコインマイニングのワークロードを組み合わせ、ビットコインマイニングをHPCワークロードの電力消費のバランス調整力として使用することです。変動がある。HPCの負荷は信頼性の高い電力を必要としますが、AI/MLモデルの生産をホストする「推論ワークロード」は、ユーザーのリアルタイムの使用レベルに基づいて変動する可能性があり、その結果、高いアクティビティと電力消費、低いアクティビティと電力消費の典型的なサイクルが発生します。今日まで、このHPCの価値は、変動する電力使用に関連する非効率性を大きく上回ってきたが、ビットコインマイニングの高度に柔軟で中断可能な性質を利用することで、安定した電力消費を実現し、データセンター全体に追加の収益をもたらすだけでなく、電力の実効価格を引き下げることができる。この戦略を、AIを前面に、ビットコインを後方に配置した「ボラ・データセンター」と表現する人もいる。まだ始まったばかりだが、このアプローチはHPCとビットコイン・マイニングの利点を活用し、現在のテクノロジーで可能な最高価値のデータセンター展開を実現することを約束するものだ。
業界への影響
最近まで、データセンター業界はコロケーションプロバイダーによって支配されてきました。これらのプロバイダーは、産業用サーバーをホスティングするための施設を建設し、スペース、電力、接続性、そして時にはサーバーそのものをテナントにリースします。従来、これらのテナントのほとんどは、大企業やハイパースケール・クラウド・プロバイダーだった。多くの場合、こうしたハイパースケールやエンタープライズのテナントは、自社の成長を支えるために独自のデータセンターも構築してきました。
2017年頃から、ビットコインマイニングは本当に産業レベルに移行し、ビットコインマイニングをサポートするために特別に構築されたデータセンター複合体全体が存在し、これらの地域で生産・消費される電力量は大きく異なります。2023年と2024年には、さらに劇的で破壊的な市場の変化が起こります。GPUインフラへの需要が急増する中、これまでコロケーションに注力していた多くのデータセンターが、GPUインフラを自ら購入し、ホストするようになりました。同時に、ハイパースケール企業は、HPC需要の新たな急増に対応する安価で信頼性の高い電力を求めて、メーターの裏側に回り、大規模なベースロード発電所とコロケーションしています。これは、間欠的な自然エネルギーが、主に政府の補助金のおかげで、近年最も人気のある発電形態であったため、特に注目に値します。
私たちは次のように予想しています。
1.両方の形態のコンピューティングに対するエネルギー需要の継続的な成長。
2.新しいデータセンターの建設が、HPCのフットプリントを拡大する上での次のボトルネックとなり、多数のビットコインマイニング施設が、より利益率の高いユースケースに再利用されます。
3.マイニングハードウェアは、HPCワークロードが収益化に適さないような遠隔地や可変的な非効率性を求めて、辺境に移動するでしょう。
4.ビットコインマイニングとHPCを「マルチデータセンター」に混在させることで、HPCの高い収益性とビットコインマイニングの柔軟性を活用し、電力消費とローカルグリッドのバランスを効率的に取りながら、従来のデータセンター戦略を上回ることができます。
結論
エネルギーを大量に消費する新技術が登場すると、そのエネルギー利用や外部への影響について懸念されることがよくあります。ビットコインマイニングやHPCも例外ではなく、政治家や口先だけの技術者たちは、それらを緩和または制御するよう求めています。しかし、このようなエネルギー多消費型テクノロジーは、人類の進歩における自然な流れである。ビットコイン決済ネットワークとAI/MLワークロードによって提供される自明な有用性を超えて、私たちは、有用な経済目的のために新規および既存のエネルギー資源を最大限に活用する効率的な方法で、これらを展開できることを実証することができます。
JinseFinance
Bitcoinist
Cointelegraph