Tác giả gốc: Zach Pandl
Bản dịch gốc: Luffy, Foresight News
Bitcoin đã trở thành hệ thống tiền điện tử toàn cầu nhờ vào quá trình khai thác cạnh tranh. Cơ chế khai thác đảm bảo việc cập nhật bình thường của blockchain và điều phối các động lực kinh tế của toàn bộ mạng lưới. Ngày nay, mạng lưới khai thác Bitcoin rất lớn, tạo ra hơn 700 nghìn tỷ băm mỗi giây.
Những người khai thác Bitcoin kiếm được thu nhập từ bitcoin mới phát hành và phí giao dịch mạng. Chi phí của họ bao gồm thiết bị, điện và các chi phí hoạt động khác. Nhiều thợ đào cũng nắm giữ Bitcoin trong bảng cân đối kế toán của họ và ngày càng nhiều người mở rộng hoạt động kinh doanh sang các dịch vụ trí tuệ nhân tạo (AI) và điện toán hiệu suất cao (HPC).
Grayscale Research ước tính rằng hoạt động khai thác Bitcoin chiếm 0,2% lượng điện sử dụng toàn cầu; năng lượng sạch chiếm tỷ lệ điện năng tiêu thụ của hoạt động khai thác Bitcoin cao hơn bất kỳ ngành nào khác. Khai thác Bitcoin có thể giúp đẩy nhanh các mục tiêu về môi trường, đặc biệt là trong các lĩnh vực như phát thải khí mê-tan.
Bitcoin là một mạng lưới máy tính phi tập trung lưu trữ giá trị lên tới 2 nghìn tỷ đô la. Phép màu hiện đại này có thể thực hiện được thông qua khai thác: những người tham gia mạng lưới cạnh tranh để giành quyền thêm khối tiếp theo vào chuỗi khối và nhận phần thưởng. Ngày nay, hoạt động khai thác Bitcoin diễn ra ở quy mô đáng kinh ngạc, chuyển đổi năng lượng thực tế thành chứng khoán kỹ thuật số. Sức mạnh tính toán được sử dụng để bảo vệ chuỗi khối Bitcoin hoạt động giống như một “cửa két” kỹ thuật số, cơ chế mà nhờ đó mạng lưới máy tính tự chủ có thể trở thành hệ thống tiền tệ kỹ thuật số toàn cầu. Chuyên môn, chi phí vốn và chi phí hoạt động liên tục cần thiết để vận hành một cơ sở khai thác Bitcoin, cũng như bản chất cạnh tranh cao của ngành, giúp duy trì tính phi tập trung của mạng Bitcoin trong khi khiến các cuộc tấn công trở nên cực kỳ tốn kém.
Đầu tư vào các công ty khai thác Bitcoin được giao dịch công khai sẽ cho phép bạn kiếm được doanh thu từ việc sản xuất khối và theo thời gian, bạn sẽ thấy doanh thu tăng trưởng từ phí giao dịch mạng ngày càng tăng. Trên thực tế, hầu hết các công ty khai thác Bitcoin được giao dịch công khai đều áp dụng mô hình kinh doanh đa dạng, với nhiều công ty nắm giữ Bitcoin đã khai thác trong bảng cân đối kế toán hoặc thậm chí mua Bitcoin trên thị trường mở. Hiện nay, các công ty khai thác Bitcoin cũng đã bắt đầu tham gia vào các hoạt động trung tâm dữ liệu về trí tuệ nhân tạo và điện toán hiệu suất cao để đa dạng hóa hoạt động kinh doanh của mình.
Phép lạ hiện đại
Mặc dù khai thác Bitcoin rất phức tạp về mặt kỹ thuật nhưng khái niệm lại rất đơn giản. Các máy tính chuyên dụng sẽ thi nhau đoán một số ngẫu nhiên và máy tính đầu tiên đoán đúng số sẽ giành được quyền cập nhật blockchain (tức là đào một khối). Người khai thác chiến thắng sẽ nhận được bitcoin mới được phát hành và phí giao dịch cho khối (phần thưởng khối).
Không có lối tắt nào trong cuộc thi này, chẳng hạn như không có thuật toán nào có thể tìm ra con số chính xác nhanh hơn và những người đào Bitcoin chỉ có thể cạnh tranh bằng sức mạnh. Quá trình này có thể được xem như một trò chơi xác suất. Người thợ mỏ sẽ tiếp tục đoán cho đến khi tìm ra câu trả lời đúng, giống như việc tung một con xúc xắc nhiều mặt cho đến khi xuất hiện con số mong muốn. Do đó, xác suất chiến thắng phụ thuộc vào số lần đoán (“lăn”) mà người thợ mỏ có thể thực hiện mỗi giây. Người vận hành có nhiều máy móc nhất và máy móc hiệu quả nhất sẽ có nhiều dự đoán nhất và có cơ hội giành được phần thưởng khối lớn nhất.
Về mặt kỹ thuật, kết quả chiến thắng không chỉ là một con số ngẫu nhiên, mà là giá trị băm của con số này kết hợp với dữ liệu khác. Trong khoa học máy tính, hàm băm là một phép toán chuyển đổi dữ liệu tùy ý thành một chuỗi ký tự, gọi là giá trị băm. Ví dụ, khi sử dụng hàm băm trong mạng Bitcoin, giá trị băm của từ Bitcoin là: b4056df6691f8dc72e56302ddad345d65fead3ead9299609a826e2344eb63aa4.
Do đó, thợ đào Bitcoin có nhiệm vụ tạo ra các hàm băm nhanh chóng: đoán một số ngẫu nhiên, tính toán hàm băm của nó (kết hợp số ngẫu nhiên với dữ liệu khác) và sau đó kiểm tra xem nó có đúng không.
Người ta ước tính hiện nay có khoảng 5-6 triệu máy khai thác Bitcoin tạo ra hashrate ở quy mô đáng kinh ngạc (xem Hình 1). Trong 90 ngày qua, những người khai thác Bitcoin đã cùng nhau tạo ra hashrate trung bình là 765 EH/s (765 exahash hoạt động mỗi giây). Tức là, thợ đào Bitcoin đoán các con số ngẫu nhiên và tính toán giá trị băm của chúng trung bình hơn 700 lần mỗi giây. Để hiểu rõ hơn về con số này, người ta ước tính có khoảng 7,5 tỷ hạt cát và 10 tỷ loài côn trùng trên Trái Đất.
Hình 1: Thợ đào Bitcoin tạo ra hashrate ở quy mô lớn
Việc tạo ra một số lượng lớn mã băm như vậy rất tốn kém, nhưng đó chính là mục đích. Để cạnh tranh giành phần thưởng, các nhà khai thác cần phải mua máy móc chuyên dụng và phần cứng khác, đồng thời trả chi phí điện và bảo trì liên tục. Do đó, bằng cách tạo ra hàm băm chính xác, thợ đào cung cấp một loại “bằng chứng công việc” cho thấy họ đã đầu tư nguồn lực kinh tế và có thể tin cậy để cập nhật chuỗi khối.
Tấn công Bitcoin có nghĩa là đánh bại ngành khai thác Bitcoin hiện tại. Về mặt lý thuyết, nếu một tác nhân độc hại kiểm soát 51% tốc độ băm của mạng và do đó có thể khai thác phần lớn các khối, chúng có thể phá vỡ mạng (ví dụ: chi tiêu gấp đôi bitcoin hoặc kiểm duyệt một số giao dịch nhất định). Trong một bài báo, các nhà nghiên cứu ước tính rằng tính đến tháng 2 năm 2024, một cuộc tấn công 51% kéo dài một giờ vào mạng Bitcoin sẽ gây thiệt hại từ 5 đến 20 tỷ đô la. Trên thực tế, không có tác nhân nào có động lực kinh tế để đầu tư các nguồn lực này và mạng Bitcoin có các cơ chế phòng thủ khác ngoài khai thác.
Mô hình kinh doanh khai thác Bitcoin
Những người khai thác Bitcoin kiếm được thu nhập bằng với phần thưởng khối mới khai thác, trong khi chi phí hoạt động của họ đến từ lượng điện tiêu thụ để vận hành máy móc và tạo ra hashrate (và cũng có thể bao gồm các chi phí hoạt động khác như phí bảo trì và phí nhóm khai thác). Do đó, mục tiêu của thợ đào Bitcoin là tạo ra nhiều băm nhất mỗi giây với chi phí thấp nhất có thể.
Vào năm 2024, thợ đào đã nhận được tổng cộng khoảng 230.000 bitcoin, trị giá gần 15 tỷ đô la vào thời điểm đó. So với năm 2014, con số này đã tăng khoảng 19 lần, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 34% (xem Hình 2). Cứ bốn năm một lần, tốc độ phát hành Bitcoin mới sẽ giảm đi trong một sự kiện được gọi là Bitcoin Halving. Mặc dù số lượng Bitcoin phát hành có giảm, nhưng doanh thu khai thác vẫn tăng theo thời gian do giá Bitcoin tính theo đô la Mỹ tăng. Trong tương lai, sự tăng trưởng trong doanh thu khai thác có thể đến từ việc giá Bitcoin tăng và phí giao dịch mạng tăng.
Hình 2: Tăng trưởng doanh thu khai thác Bitcoin theo thời gian
Thợ mỏ phải chịu chi phí hoạt động, chủ yếu dưới dạng điện năng tiêu thụ để vận hành máy móc. Mỗi nhà khai thác đều đàm phán thỏa thuận mua điện riêng và những thỏa thuận này có sự khác biệt rất lớn trên toàn thế giới. Để minh họa, chúng ta có thể xây dựng một bức tranh đơn giản về nền kinh tế tổng thể của thợ đào Bitcoin bằng cách giả định chỉ có một chi phí điện và bỏ qua các chi phí khác. Ví dụ, Hình 3 so sánh doanh thu của thợ đào Bitcoin với ước tính tổng chi phí điện với giả định giá điện là 0,05 đô la cho mỗi kilowatt-giờ. Sự chênh lệch giữa doanh thu và chi phí điện có thể được coi là thước đo đơn giản về biên lợi nhuận hoạt động của thợ đào. Thợ đào được hưởng lợi khi giá trị đô la của phần thưởng khối tăng lên và họ bị thiệt hại khi chi phí tạo ra hashrate tăng lên.
Hình 3: Biên lợi nhuận hoạt động của thợ đào phản ánh khoảng cách giữa phần thưởng khối và chi phí điện
Do thợ đào trên toàn thế giới phải đối mặt với chi phí điện khác nhau nên một số liệu trực quan hơn có thể là giá trị đô la nhận được cho mỗi lượng điện tiêu thụ, chẳng hạn như doanh thu của thợ đào trên mỗi megawatt-giờ (MWh). Những người tham gia ngành khai thác thường đề cập đến khái niệm có liên quan chặt chẽ là giá băm, được tính bằng tỷ lệ doanh thu hàng ngày của thợ đào so với tỷ lệ băm của mạng. Mặc dù các khái niệm rất giống nhau, giá băm có xu hướng giảm dần khi thợ đào trở nên hiệu quả hơn. Do đó, doanh thu của thợ mỏ so với mức tiêu thụ điện có thể phản ánh chính xác hơn những thay đổi về điều kiện kinh tế của thợ mỏ theo thời gian. Hình 4 cho thấy doanh thu của thợ đào Bitcoin trên mỗi MWh mỗi ngày. Ước tính này vẫn khá ổn định trong hai năm qua, mặc dù có những biến động đáng kể vào thời điểm halving năm 2024.
Hình 4: Doanh thu của thợ mỏ trên mỗi MWh vẫn ổn định trong hai năm qua
Đầu tư vào các công ty khai thác Bitcoin
Đầu tư vào cổ phiếu của các công ty khai thác được giao dịch công khai có thể cho phép bạn tham gia vào nền kinh tế Bitcoin thông qua thị trường chứng khoán. Các mô hình kinh doanh của thợ đào Bitcoin có thể ngày càng đa dạng, nhưng tất cả đều liên quan đến hoạt động kinh doanh cốt lõi là tạo ra giá trị băm, đào khối và nhận phần thưởng khối. Do sự khác biệt về chi phí điện, chi phí hoạt động không liên quan đến điện và các yếu tố khác nên chi phí thực tế để nhận được phần thưởng khối sẽ khác nhau ở mỗi công ty khai thác. Trong quý 3 năm 2024, chi phí trung bình để sản xuất Bitcoin của các công ty khai thác lớn nhất được niêm yết là từ 34.000 đến 59.000 đô la Mỹ (xem Hình 5). Giá trung bình của Bitcoin trong quý là 61.000 đô la.
Hình 5: Chi phí sản xuất khác nhau giữa các công ty khai thác
Ngoài ra còn có sự khác biệt trong cách các công ty khai thác Bitcoin nắm giữ Bitcoin trong bảng cân đối kế toán của họ. Một số thợ đào sẽ thanh lý phần thưởng khối ngay lập tức, một số sẽ giữ lại và một số thậm chí sẽ mua thêm Bitcoin trên thị trường mở. Đương nhiên, sự khác biệt trong chính sách bảng cân đối kế toán có thể có tác động đáng kể đến hiệu quả tài chính của các công ty khai thác được niêm yết khi giá Bitcoin thay đổi (xem Hình 6). Tuy nhiên, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hồ sơ rủi ro của từng thợ đào và những thợ đào có số lượng Bitcoin tương đối cao trong bảng cân đối kế toán của họ không nhất thiết phải rủi ro hơn những thợ đào thanh lý phần thưởng khối.
Hình 6: Một số công ty khai thác nắm giữ Bitcoin trong bảng cân đối kế toán của họ
Gần đây, các công ty khai thác Bitcoin đã bắt đầu mở rộng sang các lĩnh vực như trí tuệ nhân tạo và dịch vụ điện toán hiệu suất cao (HPC), làm tăng nhanh nhu cầu về cơ sở hạ tầng trung tâm dữ liệu. Ví dụ, nghiên cứu của Goldman Sachs ước tính nhu cầu điện của trung tâm dữ liệu (không bao gồm các thành phần liên quan đến tiền điện tử) có thể tăng 160% từ năm 2023 đến năm 2030. Những người khai thác Bitcoin có thể có lợi thế cạnh tranh trong việc cung cấp thị trường AI/HPC do họ có thể tiếp cận nguồn điện giá rẻ và cơ sở hạ tầng liên quan. Đầu năm 2024, Core Scientific, công ty khai khoáng lớn thứ ba được niêm yết theo giá trị thị trường, đã thông báo rằng họ đã ký hợp đồng dài hạn với CoreWeave, một nhà cung cấp chuyên biệt các dịch vụ cơ sở hạ tầng trí tuệ nhân tạo. Kể từ khi thỏa thuận Core Scientific-CoreWeave được công bố vào tháng 6 năm 2024, một số công ty khai thác niêm yết khác cũng đã có những bước đi để mở rộng hoạt động kinh doanh sang lĩnh vực AI/HPC.
Khai thác Bitcoin và tính bền vững
Khai thác Bitcoin tiêu thụ các nguồn tài nguyên kinh tế thực tế – điện – để tạo ra bảo mật kỹ thuật số phi tập trung. Sự thành công của Bitcoin như một hệ thống tiền tệ kỹ thuật số có nghĩa là việc khai thác hiện nay tiêu thụ rất nhiều điện năng. Bitcoin là công cụ tiêu thụ năng lượng độc đáo vì nó sử dụng một tỷ lệ đáng kể các nguồn năng lượng sạch. Grayscale Research tin rằng khai thác mỏ có thể đóng góp tích cực vào quá trình chuyển đổi năng lượng xanh theo thời gian.
Dựa trên dữ liệu từ Coin Metrics, chúng tôi ước tính rằng mạng Bitcoin đã tiêu thụ khoảng 175 terawatt giờ (TWh) điện trong 12 tháng qua. Điều này tương đương với ước tính của Trung tâm Tài chính Thay thế Cambridge (xem Hình 7). Theo dữ liệu từ năm 2023 (năm mới nhất có sẵn), mức tiêu thụ năng lượng của Bitcoin chiếm 0,2% tổng mức tiêu thụ điện của thế giới (sau khi tính đến tổn thất điện năng trong quá trình truyền tải). Theo Trung tâm Tài chính Thay thế Cambridge, các trung tâm dữ liệu tiêu thụ khoảng 200 terawatt giờ điện mỗi năm và dự kiến mức tiêu thụ năng lượng của trung tâm dữ liệu có thể tăng lên do sử dụng các mô hình AI.
Hình 7: Khai thác Bitcoin tiêu thụ điện để tạo ra bảo mật kỹ thuật số
Bitcoin là phương tiện tiêu thụ năng lượng độc đáo so với người dùng dân dụng hoặc thương mại thông thường. Khai thác Bitcoin là hoạt động theo mô-đun, di động, không bị giới hạn bởi vị trí địa lý, có thể bị gián đoạn và rất nhạy cảm với những thay đổi về giá điện. Kết quả là, thợ mỏ thường có thể hoạt động ở những địa điểm có nguồn năng lượng sạch giá rẻ. Người ta ước tính rằng khoảng 50% - 60% điện năng mà ngành khai thác Bitcoin sử dụng đến từ các nguồn năng lượng bền vững (bao gồm cả năng lượng hạt nhân). Ở Hoa Kỳ và trên toàn cầu, năng lượng tái tạo chiếm khoảng 40% sản lượng điện. Sử dụng dữ liệu từ năm 2023 và giả định 50%-60% năng lượng bền vững cho mức tiêu thụ điện của Bitcoin, chúng tôi ước tính rằng hoạt động khai thác Bitcoin chiếm 0,2%-0,3% lượng khí thải CO2 liên quan đến điện toàn cầu.
Grayscale Research tin rằng khai thác Bitcoin sẽ giúp đẩy nhanh việc áp dụng sản xuất năng lượng tái tạo trong những năm tới. Do tính chất độc đáo của mình, khai thác Bitcoin khuyến khích đầu tư vào phát triển cơ sở hạ tầng năng lượng tái tạo, đặc biệt là ở những khu vực không có đường dây truyền tải kết nối với các trung tâm dân cư lớn. Khai thác Bitcoin cũng có thể giúp ổn định nhu cầu trên lưới điện, vốn thường biến động do mô hình tiêu thụ và thời tiết, giống như hệ thống của Hội đồng Độ tin cậy Điện Texas. Ngoài ra, các công ty khởi nghiệp như Sustainable Bitcoin Protocol đã tạo ra cơ chế thị trường để khuyến khích sử dụng năng lượng sạch và thưởng cho việc giảm phát thải khí mê-tan. Việc giải quyết vấn đề phát thải khí mê-tan có thể là một cách đặc biệt quan trọng để những người khai thác Bitcoin đóng góp vào các mục tiêu về môi trường. Và các công ty như Crusoe Energy đã phát triển các phương pháp sử dụng khí đốt tự nhiên dư thừa thay vì xả ra ngoài, bằng cách chuyển đổi nó thành điện để cung cấp cho thợ đào bitcoin.
Trong những năm tới, sự phát triển của các ứng dụng công nghệ sẽ tạo ra nhu cầu lớn về điện, từ cả tài sản kỹ thuật số, trí tuệ nhân tạo và các ngành công nghiệp khác. Grayscale tin rằng Bitcoin góp phần vào hoạt động lành mạnh của cơ sở hạ tầng năng lượng toàn cầu và có vị thế độc nhất để đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang năng lượng tái tạo so với nhiều ngành công nghiệp khác.
