Tác giả: Ariel Deschapell, Drew Armstrong, Tạp chí Bitcoin; Biên soạn bởi: Whitewater, Golden Finance
Câu chuyện về sự tiến bộ của loài người có thể được đơn giản hóa thành câu chuyện cải thiện việc sử dụng năng lượng. Chúng ta sử dụng năng lượng để tạo ra trật tự, cả về mặt sinh học và xã hội. Năng lượng dư thừa có thể tạo ra nhiều dạng của cải khác nhau, điều này có thể dẫn đến các công nghệ mới sử dụng năng lượng hiệu quả hơn. Thực tế này đã truyền cảm hứng cho các khái niệm nổi tiếng như Chỉ số Kardashov, thước đo các nền văn minh bằng khả năng khai thác tài nguyên năng lượng cho các mục đích hữu ích.
Điện toán là sự tiếp nối tự nhiên của nỗ lực này. Công nghệ kỹ thuật số hiện đại biến lượng điện ngày càng tăng thành các quy trình tạo ra giá trị tiên tiến. Nhu cầu về điện toán tăng vọt gần đây chủ yếu đến từ hai công nghệ: khai thác Bitcoin và gần đây hơn là điện toán hiệu năng cao (“HPC”), cụ thể là các đơn vị xử lý đồ họa (“GPU”) cho AI. Sự gia tăng mạnh mẽ về mức tiêu thụ năng lượng do các công nghệ này gây ra đã đặt ra nhiều câu hỏi: Những công nghệ ngốn điện này sẽ có tác động gì đến hệ thống năng lượng của chúng ta? Cho rằng chúng tiêu thụ một lượng lớn năng lượng của nhau, loại tương tác nào sẽ xảy ra giữa chúng? Những sự phát triển này có ý nghĩa gì đối với nhân loại?
Chúng tôi khám phá các đặc điểm cơ bản của từng công nghệ này và cách chúng thực sự có thể làm cho hệ thống năng lượng hiệu quả hơn bằng cách cung cấp các thị trường thay thế cho lượng điện dư thừa. Dựa trên khám phá này, chúng tôi cũng tin rằng Khai thác bitcoin và HPC bổ sung cho nhau thay vì cạnh tranh với nhau. Như chúng ta sẽ thấy, sự đánh đổi tương ứng của chúng mang lại khả năng cộng sinh nhằm tối đa hóa giá trị do các nguồn năng lượng tạo ra, từ đó mang lại lợi ích cho toàn xã hội.
Tóm lại, chúng tôi ủng hộ chủ nghĩa tối đa tính toán.
Tiết kiệm năng lượng
Công nghệ hiện đại dựa vào việc chuyển đổi nhiều nguồn năng lượng khác nhau thành điện năng và điều này kéo theo một số thách thức và sự đánh đổi. Đứng đầu trong số đó là tính di động hạn chế.
Điều này là do một vài thực tế đơn giản. Điện cần có một mạng lưới, về cơ bản là một loạt các mạch điện truyền năng lượng theo thời gian thực. Lưới điện phải được duy trì cân bằng, nghĩa là lượng điện được tạo ra phải gần bằng lượng nhu cầu tại bất kỳ thời điểm nào.
Điều này khó khăn vì hai lý do:
Thứ nhất, nguồn năng lượng không phải lúc nào cũng được phân bổ thuận tiện, chu kỳ phát triển kéo dài và khả năng điều phối không đồng đều.
Thứ hai, việc truyền tải và lưu trữ rất tốn kém, thời gian thực hiện cũng dài và không hiệu quả. Tổn thất truyền tải và phân phối ước tính là 8-15% vào thời điểm điện đến tay người tiêu dùng địa phương, tổn thất do lưu trữ pin lâu dài thậm chí còn cao hơn.
Kết quả là việc sử dụng điện ngay tại nguồn luôn rẻ hơn và hiệu quả hơn so với việc vận chuyển theo thời gian hoặc không gian. Vì vậy, giải pháp hiệu quả nhất không phải là vận chuyển điện rộng rãi hơn và hiệu quả hơn đến nơi có thể sử dụng mà là chuyển các trường hợp sử dụng sang điện. Điện toán là trường hợp sử dụng lý tưởng cho lượng điện năng dư thừa này vì nó có mật độ năng lượng cao, tính di động cao và khả năng mở rộng mà chúng ta vẫn chưa tìm ra giới hạn đối với nhu cầu điện toán. Đồng thời, những hạn chế về “không gian vật lý” là yếu tố hạn chế mạnh mẽ đối với các hình thức tiêu thụ năng lượng truyền thống như luyện kim và sản xuất nhôm.
Khai thác bitcoin đã trở thành một trường hợp sử dụng lý tưởng cho nguồn điện dư thừa tại địa phương, cung cấp tải có thể điều động và tạo doanh thu để cân bằng lưới điện. Gần đây, nhu cầu về điện toán hiệu năng cao, đặc biệt là GPU, cũng có tác động không nhỏ đến việc sử dụng năng lượng. Nhiều người kỳ vọng hai công nghệ này sẽ cạnh tranh nhau để giành lấy những nguồn năng lượng giống nhau, nhưng khi chúng ta khám phá các đặc điểm của từng công nghệ, mối quan hệ cộng sinh tiềm năng sẽ trở nên rõ ràng.
Khai thác bitcoin
Khai thác bitcoin có thể được coi là hoạt động tiêu thụ năng lượng trái phép. Cơ chế đồng thuận bằng chứng công việc của Bitcoin tương đương với bằng chứng về tính toán tiêu tốn nhiều năng lượng. Người khai thác phải thực hiện phép tính tốn nhiều năng lượng này để tạo ra các khối giao dịch mới, từ đó được thưởng Bitcoin. Chính bằng chứng công việc này cung cấp sự đảm bảo thanh toán toàn cầu theo cách phi tập trung và không cần cấp phép.
Trên thực tế, điều này trông giống như hàng triệu máy tính (ngày nay được gọi là mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng hay "ASIC") đang chạy trong các trung tâm dữ liệu cơ bản trên khắp thế giới. Một trong những điều tuyệt vời về khai thác Bitcoin là tính chất không cần cấp phép của nó; bất kỳ ai, ở bất kỳ đâu trên thế giới, đều có thể cắm vào ASIC. Trên thực tế, Bitcoin cho phép các công ty khai thác trên toàn thế giới tham gia vào thị trường năng lượng toàn cầu; bất cứ ai có chi phí điện thấp nhất sẽ kiếm được lợi nhuận cao nhất.
Mạng lưới phi tập trung toàn cầu này là một trong những lý do khiến Bitcoin tiếp tục phát triển ổn định về mức độ phổ biến, khi mọi người tìm cách chạy suốt ngày đêm mà không có điểm thất bại nào và để tránh những động cơ sai trái của một hệ thống tài chính và tiền tệ mới được kiểm soát về mặt chính trị.
So với cơ sở hạ tầng GPU/HPC, hoạt động khai thác Bitcoin có các đặc điểm sau:
< li>Không cần khách hàng
- < p> Không cần thu hút khách hàng
Không cần hỗ trợ
HPC
Dữ liệu GPU trung tâm là dạng HPC mới nhất, nhu cầu về loại này đã bùng nổ trong hai năm qua do mối quan tâm ngày càng tăng nhanh chóng đối với các đột phá AI/ML dựa vào nó. Những công nghệ này mở khóa các danh mục hoạt động và khả năng kỹ thuật số hoàn toàn mới mà trước đây không thể thực hiện được và các trường hợp sử dụng thu được chỉ mới bắt đầu được khám phá. Sự quan tâm đột ngột đến những công nghệ này đã nhanh chóng đưa NVIDIA, nhà sản xuất GPU cơ bản hàng đầu, trở thành công ty có giá trị nhất trên thế giới.
Ban đầu, nhu cầu tăng đột ngột này đã tạo ra tình trạng tắc nghẽn nghiêm trọng do việc sản xuất GPU không đủ. Tuy nhiên, điều này chỉ là tạm thời; theo thời gian, khi sản lượng tăng lên tiếp tục làm giảm bớt vấn đề, trọng tâm nhanh chóng chuyển sang những điểm nghẽn mới: không gian giá đỡ trung tâm dữ liệu và điện giá rẻ. Kết quả là việc xây dựng các trung tâm dữ liệu mới bùng nổ ở bất cứ nơi nào có nguồn cung cấp điện lớn và ổn định. Điều này đặt cơ sở hạ tầng GPU cạnh tranh với hoạt động khai thác Bitcoin ở nhiều khu vực có nguồn điện dư thừa.
So với khai thác Bitcoin, GPU/HPC có các đặc điểm sau:
< li >Không cần khách hàng
Không cần thu hút khách hàng
Không cần hỗ trợ khách hàng
Sử dụng lượng điện dư thừa để giảm chi phí vận hành
Thập kỷ qua đã chứng kiến nhu cầu ngày càng tăng về Bitcoin và công nghệ AI/ML, chứng tỏ chúng mang lại tiện ích cho xã hội. Nhu cầu này đã dẫn đến sự gia tăng tài nguyên máy tính tương ứng của họ.
Để giảm chi phí vận hành, cả hai thị trường đều đang tìm cách tận dụng nguồn điện dư thừa vì làm như vậy thường rẻ hơn. Điều này tự nhiên giải quyết được một số vấn đề thiếu hiệu quả của lưới điện đã thảo luận ở trên, nhưng nó cũng có nghĩa là các nhà xây dựng và vận hành trung tâm dữ liệu sẽ tự hỏi nên hỗ trợ và đầu tư vào những hình thức điện toán nào trong cùng một lượng điện năng sẵn có.
Cả hai hình thức điện toán đều tiêu tốn nhiều năng lượng và tương đối độc lập với vị trí (trừ khi những cân nhắc về mặt pháp lý hoặc tư pháp nằm ngoài phạm vi của bài viết này), khiến chúng có vẻ cạnh tranh nhưng trên thực tế chúng có thể trở nên bổ sung cho nhau các công cụ để tối đa hóa và thu lợi nhuận từ nguồn năng lượng dư thừa hoặc bị mắc kẹt này.
Khối lượng công việc GPU có độ phức tạp vận hành cao hơn và độ gián đoạn thấp hơn cũng như vốn đầu tư ban đầu cao hơn. Điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn tồi để tận dụng nguồn điện dư thừa trong thời gian ngắn, chẳng hạn như thời điểm cao điểm để phát điện từ tấm pin mặt trời. Không giống như khai thác Bitcoin, khách hàng sử dụng GPU thường nhạy cảm với các vấn đề như thời gian hoạt động và tính khả dụng. Có những trường hợp ngoại lệ, chẳng hạn như các phiên bản và khung tại chỗ có thể chuyển đổi dự phòng từ những phiên bản đó, nhưng nói chung, khả năng chịu gián đoạn của cơ sở hạ tầng GPU do sự hiện diện của khách hàng sẽ không bao giờ sánh được với khả năng khai thác Bitcoin. Cùng với chi phí vốn và độ phức tạp cao hơn, trong những trường hợp này, chúng ta có thể mong đợi hoạt động khai thác Bitcoin sẽ tiếp tục phát triển và trở thành một hoạt động tải có tính linh hoạt cao, có thể lập kế hoạch trên mạng lưới.
Mặt khác, tình trạng dư thừa năng lượng dai dẳng, chẳng hạn như sự khác biệt cơ bản cố định giữa sản lượng cơ bản của nhà máy thủy điện hoặc điện hạt nhân và mức tiêu thụ xung quanh, là cơ hội để cơ sở hạ tầng GPU thu hẹp khoảng cách và thiết lập một tiêu dùng cơ bản mới và cân bằng cơ hội lý tưởng. Những kịch bản này ủng hộ tính chất ít gián đoạn của cơ sở hạ tầng GPU và biện minh cho việc tăng mức chi tiêu cũng như độ phức tạp trong hoạt động để đảm bảo doanh thu cao hơn đáng kể. Miễn là có sẵn băng thông hỗ trợ để tạo điều kiện thuận lợi cho khối lượng công việc GPU (ít nhất là 10GB/giây và lý tưởng nhất là 100GB/giây), các trang web này sẽ luôn mang lại nhiều cơ hội sinh lời hơn so với các trang web dành riêng cho khai thác Bitcoin.
Chiến lược trung tâm dữ liệu lai
Ngoài ra còn có các chiến lược tận dụng cả hai công nghệ để tối đa hóa doanh thu và lợi tức đầu tư .
Đầu tiên, việc khai thác Bitcoin có thể đóng vai trò là nguồn tải ban đầu cho các nguồn năng lượng cho đến khi địa điểm đó phù hợp với tính toán hiệu suất cao. Các ví dụ bao gồm: (1) sử dụng trung tâm dữ liệu khai thác Bitcoin mô-đun bán di động để kiếm tiền từ năng lượng trong khi xây dựng phần còn lại của cơ sở hạ tầng trung tâm dữ liệu HPC (đường dây điện/internet dự phòng, tòa nhà, hệ thống năng lượng dự phòng, v.v.); ) Sử dụng khai thác Bitcoin để khai thác các nguồn năng lượng nhàn rỗi, một số trong đó cuối cùng có thể được sử dụng cho HPC. Trên thực tế, thỏa thuận được công bố gần đây của Core Scientific với CoreWeave có thể được coi là một ví dụ về điều này đang xảy ra trong thực tế, vì việc khai thác Bitcoin đã dẫn đến sự phát triển của các trạm biến áp lớn và vỏ bọc trung tâm dữ liệu mà cuối cùng sẽ được sử dụng trong HPC.
Chiến lược thứ hai, tiên tiến hơn là kết hợp khối lượng công việc khai thác HPC và Bitcoin, sử dụng hoạt động khai thác Bitcoin làm đối trọng trước những biến động về mức tiêu thụ điện năng của khối lượng công việc HPC. Mặc dù tải HPC yêu cầu nguồn điện đáng tin cậy, nhưng "khối lượng công việc suy luận" lưu trữ các mô hình AI/ML sản xuất có thể dao động dựa trên mức độ sử dụng trong thời gian thực của người dùng, dẫn đến các khoảng thời gian điển hình có hoạt động cao và tiêu thụ điện năng cũng như hoạt động thấp và tiêu thụ điện năng thấp. Cho đến nay, giá trị của HPC như vậy đã vượt xa mọi sự thiếu hiệu quả do việc sử dụng điện biến động, nhưng tính chất rất linh hoạt và không bị gián đoạn của việc khai thác Bitcoin có thể được sử dụng để cung cấp mức tiêu thụ điện năng ổn định, từ đó giảm giá điện hiệu quả, ngoài ra. Nó cũng có thể cung cấp thêm doanh thu cho toàn bộ trung tâm dữ liệu. Một số người đã mô tả chiến lược này như một “con cá đối của trung tâm dữ liệu”, với AI ở phía trước và Bitcoin ở phía sau. Mặc dù vẫn còn ở giai đoạn đầu nhưng cách tiếp cận này hứa hẹn sẽ tận dụng tối đa lợi thế của việc khai thác HPC và Bitcoin để mang lại việc triển khai trung tâm dữ liệu có giá trị tốt nhất có thể với công nghệ hiện tại.
Tác động của ngành
Cho đến gần đây, ngành trung tâm dữ liệu vẫn bị thống trị bởi các nhà cung cấp dịch vụ colocation. Các nhà cung cấp này xây dựng cơ sở vật chất để lưu trữ các máy chủ công nghiệp và cho người thuê thuê không gian, nguồn điện, kết nối và đôi khi cả chính máy chủ. Theo truyền thống, hầu hết những người thuê này đều là các doanh nghiệp lớn và nhà cung cấp đám mây siêu quy mô. Trong nhiều trường hợp, những người thuê doanh nghiệp và siêu quy mô này cũng đã xây dựng trung tâm dữ liệu của riêng họ để hỗ trợ sự phát triển của chính họ.
Khai thác bitcoin đã thực sự đạt đến cấp độ công nghiệp kể từ khoảng năm 2017, với toàn bộ tổ hợp trung tâm dữ liệu được xây dựng đặc biệt để hỗ trợ khai thác Bitcoin và sự khác biệt lớn trong sản xuất và tiêu thụ điện ở những khu vực này. Giờ đây, vào năm 2023 và 2024, chúng ta đang chứng kiến những thay đổi thậm chí còn quan trọng và mang tính đột phá hơn trên thị trường. Khi nhu cầu về cơ sở hạ tầng GPU tăng cao, nhiều trung tâm dữ liệu trước đây dành riêng cho colocation đã bắt đầu tự mua và lưu trữ cơ sở hạ tầng GPU này. Trong khi đó, các nhà sản xuất siêu quy mô đang di chuyển phía sau đồng hồ đo, đặt cùng vị trí với các nhà máy điện tải nền lớn, tìm kiếm nguồn điện giá rẻ, đáng tin cậy để đáp ứng nhu cầu HPC tăng vọt mới. Điều này đặc biệt đáng chú ý vì năng lượng tái tạo không liên tục là hình thức sản xuất điện phổ biến nhất trong những năm gần đây, phần lớn nhờ vào trợ cấp của chính phủ.
Chúng tôi kỳ vọng:
1. Nhu cầu năng lượng cho cả hai dạng điện toán sẽ tiếp tục tăng.
2. Việc xây dựng các trung tâm dữ liệu mới sẽ trở thành nút thắt tiếp theo trong việc mở rộng phạm vi hoạt động của HPC và một số lượng lớn cơ sở khai thác Bitcoin sẽ được tái sử dụng cho các trường hợp sử dụng có lợi nhuận cao hơn.
3. Phần cứng khai thác sẽ di chuyển sang biên, tìm các vị trí ở xa và có nhiều điểm kém hiệu quả mà khối lượng công việc HPC không phù hợp để kiếm tiền.
4. Việc kết hợp khai thác Bitcoin và HPC trong một “trung tâm dữ liệu cá đối” sẽ tận dụng tiềm năng doanh thu cao của HPC và tính linh hoạt của việc khai thác Bitcoin, cân bằng hiệu quả mức tiêu thụ điện năng và lưới điện địa phương đồng thời vượt trội so với chiến lược trung tâm dữ liệu truyền thống .
Kết luận
Khi các công nghệ mới sử dụng nhiều năng lượng xuất hiện, mọi người có xu hướng lo lắng về hiệu quả sử dụng năng lượng cũng như các tác động bên ngoài của chúng. Khai thác bitcoin và HPC cũng không ngoại lệ, khi các chính trị gia cũng như các nhà công nghệ nóng nảy đều kêu gọi giảm thiểu hoặc kiểm soát chúng. Nhưng công nghệ tiêu thụ năng lượng này đại diện cho một xu hướng tự nhiên trong quá trình tiến bộ của loài người. Ngoài tiện ích hiển nhiên được cung cấp bởi Mạng thanh toán Bitcoin và khối lượng công việc AI/ML, chúng tôi có thể chứng minh rằng chúng có thể được triển khai theo cách hiệu quả nhằm tối đa hóa việc sử dụng các nguồn năng lượng mới và hiện có để đạt được mục đích kinh tế hữu ích.
JinseFinance
Bitcoinist
Cointelegraph