原文作者：付少慶，SatoshiLab ，萬物島BTC 工作室
前言
隨著比特幣價格的持續上漲，我們在比特幣生態做技術開發的人員感到了不斷的壓力。每設計一個基於比特幣生態的新功能，每執行一個比特幣鏈上操作都要付出越來越大的經濟代價（手續費）。但其他在比特幣生態中的角色，如投資者、礦工，一般不存在這樣的困擾，期望比特幣的價格會一直上漲。
有沒有辦法讓比特幣價格不要瘋狂上漲呢？我們從影響比特幣價格的因素來分析，看看是否可以找到答案。
1. 什麼可以抑制比特幣的價格上漲？
預測比特幣價格漲到什麼程度是一件很困難的事情，會有很多的因素影響價格的變動。我們從兩個視角先來看看比特幣的價格影響因素，一個是經濟學視角，一個是技術視角。
1.1. 經濟學視角
在經濟學中，有一個結論：一種商品的價格不會出現無限制的上漲或下跌。相關的經濟學知識有幾個：價格彈性、市場供需關係、邊際效用和價格調節機制等理論。
價格彈性理論：價格彈性是衡量商品或服務需求對價格變動的敏感度。當價格變動時， 需求彈性決定了價格和數量之間的關係。如果需求彈性趨向於無限大（完全彈性），價格的微小變化將導致數量的巨大變化，從而阻止價格的無限制上漲或下跌。
價格彈性中替代品的作用是影響消費者對商品價格變動的反應程度。當價格彈性較高時， 消費者較容易尋找替代品來取代原商品，因此對價格的變動較敏感。如果替代品的存在和可用性較高，消費者可能會更傾向於轉向替代品，從而減少對原商品的需求。因此，替代品的存在可以降低原商品的價格彈性。另一方面，如果替代品的可用性較低，消費者可能會更難找到替代品，對價格變化的反應較小，價格彈性較低。因此，替代品的可用性和替代程度對價格彈性起著重要的影響作用。（本文主要從替代品的角度來思考）
市場供需關係：市場供需關係是指商品或服務的供給與需求之間的關係。當市場供需不平衡時，價格會調整以達到供需平衡。當價格上漲時，供給會增加，需求會減少，從而限制價格的繼續上漲。反之亦然。 （這個因素影響較小，大的方面是比特幣的總數量固定， 每年新產生的比特幣數量有限。另一方面是持有比特幣的人即使願意出售，比特幣的總數量對於全球的人數來講也是個比較小的供應量，供給端很難有較大的變化。）
邊際效用理論：邊際效用理論認為，消費者對商品或服務的邊際效用遞減。也就是說， 隨著消費量的增加，每單位消費所帶來的滿足感逐漸減少。這意味著，消費者願意為每單位的商品或服務付出的價格也會遞減，從而限制價格的無限制上漲。 （邊際效用對於使用比特幣的人員有明顯的影響因素，對於投資者有較大的吸引力。）
價格調節機制：市場中的價格調節機制可以確保價格在一定範圍內波動。價格上漲會刺激供應商提供更多商品或服務，同時減少消費者需求。價格下跌則會減少供應商的供給，同時增加消費者的需求。通過供需的回饋機制，市場上的價格會隨之調整，避免出現無限制的上漲或下跌。 （在沒有辦法提高供應量的情況下，只能減少消費。如果不能減少消費，就在尋找替代品。）
這些理論有助於我們用經濟學的知識來理解商品價格的形成和變動，以及為市場參與者提供了一些指導原則。然而，市場中的價格受到多種因素的影響，尤其是對於比特幣這個新事物，不是簡單的普通商品，不能依靠單一的因素或幾種因素就簡單的下結論。
但經濟學知識給了我們一個重要的思考，只要能找到替代品，就可以抑製商品（「 比特幣」）價格的上漲。
1.2. 技術視角
是否可以尋找替代品？我們先從比特幣的特性來觀察。下圖是我在《從狀態機的角度觀察比特幣二層，可以看到未來Web3.0 應用的架構和建設路徑》文章中，對比特幣和二層建設相關係統的總結。
首先，我們從區塊鏈系統、分散式系統、中心化系統三個角度來看，區塊鏈系統作為去信任帳本的能力是其他兩個系統所不具有的。如果有比特幣的替代品，應該也會從區塊鏈系統中產生。
其次，我們比較比特幣系統和其他區塊鏈系統，我們會發現比特幣系統在去中心化、安全性、隱私性、抗審查能力都很強，目前還沒有在這幾點上可以與之聘美的區塊鏈。如果可以找到一個在這些基礎特性上能夠取代比特幣的區塊鏈系統，技術上就可以取代比特幣系統。
需要說明的是： 比特幣系統沉澱了大量的資金，也就是人們常說的OldMoney ，即使在技術上可以取代比特幣，短時間也很難撼動比特幣在數字貨幣領域的霸主地位。
總結：從經濟學視角，如果我們得出結論，只要找到比特幣的替代品，就可以抑制比特幣的價格上漲。技術視角，如果我們想找到比特幣的替代品，需要從鏈的系統結構來尋找， 而基礎特性要能夠與比特幣持平。目前還沒有看到這樣的系統產生，即使目前在數字貨幣市值第二的以太幣，在基礎特性上也不能取代比特幣。這也是比特幣獨大的部分原因， 也是比特幣生態稍有成果（銘文、比特幣二層），就重新成為熱度中心的原因。
為什麼區塊鏈那些基礎特性中的去中心化、安全性、隱私性、抗審查能力會這麼重要？洪蜀寧老師從貨幣的角度給予相關的解釋，即，如果能夠成為世界範圍可以接受的數字貨幣， 需要具有安全性、隱私性、抗審查能力。更高的層面，需要從社會學角度來分析，這超出了本文的範圍和作者的能力範圍。但它確實很重要，很多人都追求這些特性所帶來的好處。
2. 重新審視比特幣
為了尋找到比特幣的替代品，我們需要重新審視比特幣。讓我們先來看看比特幣的基本特點和它的主要問題。再從分層設計角度，看比特幣在web3.0 應用架構中的定位（一層網絡）。
在討論比特幣的基本特點之前，我們需要一些共識協議的基礎知識。
2.1. 共識算法（或協定）的基礎知識
在這裡，我們主要以PoW 和PoS 作為個案介紹，介紹中我們會對比PoW 與PoS 之間的差異。這樣便於理解替代鏈所需的共識算法的特徵。
（1）同步算法與非同步算法區別
PoW 是一種非同步演算法，在PoW 的世界裡，所有的節點都是競爭關係，跑得最快的這個節點來出塊。它透過犧牲系統整體的效率，來提升整個系統的健壯性。只要係統中有一個節點存在，系統就可以一直跑下去。因而PoW 可自由伸縮，理論上可支持的節點數沒有上限。
所有的PoS 算法都是同步算法。 PoS 演算法強調的是節點之間的協作性。在效率上，或者說它在出塊速度上，會比PoW 高。但它犧牲的就是去中心化程度，因為需要協作，所以它需要吸引足夠的節點來對候選區塊進行投票。只要沒有收集到足夠多的節點投票，這個區區塊就沒有辦法發出來，所以它是一個同步算法。在PoS 系統中，出塊的效率是由整個系統參與並成功投票的節點中最慢的節點決定的。
（2）算法複雜度與通訊複雜度
PoW 被人廣泛詬病的就是耗電量過高。從算法理論來說，它是通過犧牲計算複雜度來降低通訊複雜度。 Hash 計算複雜度是相對高的（且重複計算hash 需要消耗大量電力）。但PoW 的通訊複雜度，可以說是所有共識演算法中最低的。 PoS 算法，由於節點是協作關係，它可以不用消耗大量電力去算Hash ，所以計算複雜度是比較低的。但由於需要PoS 投票通訊協作，它的通訊複雜度往往與節點數的平方成正比。例如，傳統的PBFT 演算法的通訊複雜度就是O(N^ 2)。
PoW 的通訊複雜度最低，去中心化程度最高，這種特性很好地適應了網絡網絡環境受限的現狀。這就是為什麼比特幣這麼多年能夠存活並發展壯大的原理，其實在此之前有過數百種不同的嘗試，而只有比特幣借助PoW 算法獲得了發展。
（3）經濟能力對比
PoS 無需消耗大量電力即可保護區塊鏈（據估計，作為PoW 共識機制的一部分， 比特幣和以太坊1.0 每天都消耗超過100 萬美元的電力和硬件成本。）
由於缺乏高電耗要求，因此不需要發行太多的通證來激勵參與者繼續參與網路。從理論上講，甚至有可能出現負淨發行，其中一部分交易費用被作為燃料消費掉，從而隨著時間的流逝減少了貨幣供應。
PoS 權益證明為使用競爭理論機制設計的各種技術打開了大門，以便更有效地阻止集中巨頭的形成，如果形成類似經濟領域的卡特爾現象，就會出現放任網絡有害的方式（例如， 基於PoW私自挖礦行為）。
PoS 減少了集中化的風險，因為不會有規模經濟的問題。 1000 萬美元的數字貨幣將為你帶來100 萬美元， 100 美元會帶來10 元的回報，都是10% 的回報，而沒有其他不成比例的收益。不會像工作量證明PoW 那樣，有更多的資金優勢的參與者就可以購買或生產更好的設備，獲得豐厚的回報，普通參與者因為弱勢，基本不能獲得回報。
可以使用經濟懲罰來預防各種形式的51 ％攻擊，PoS 的這種能力比工作量證明PoW 的代價高得多。用Vlad Zamfir 的解釋：「如果你參與51 ％的攻擊，就好像你的ASIC 礦場被燒毀了」。而PoW 只會出現沒有收益的情況，而不會有燒毀礦機與礦場的效果。
2.2. 比特幣的基本特點
比特幣的通用區塊鏈特性我們不再描述，那些特點是區塊鏈系統都會擁有的特點，也是區塊鏈系統在三種系統結構（區塊鏈系統、分散式系統、中心化系統）中不可替代性的原因。
（1）共識協議帶來的顯著能力
我們在1.2 節指出比特幣系統在去中心化、安全性、隱私性、抗審查能力都很強， 目前還沒有在這幾點上可以與之聘美的區塊鏈。這幾個特性基本上都是因為共識協議的原因而產生的。因為比特幣Pow 的共識協議是非同步算法，有較低的通訊複雜杜，所以可以使得任意的節點都可以加入與退出，這樣比特幣的網絡就可以容納無數的節點，眾多的節點使得比特幣具有很強的去中心化、安全性、隱私性、抗審查能力。從1.2 節的表格可以看到，如果拋開系統結構的限制，分散式系統也很容易具有這樣的能力，但很可惜分散式系統不具有區塊鏈的帳本能力。
為什麼其他的Pow 區塊鏈系統沒有達到比特幣的地位？雖然有許多原因，但Pow 有一個重要的馬太效應，就是價值越高的區塊鏈系統吸引的算力越大，這樣就造成因為缺乏足夠的算力，其他的區塊鏈系統的安全性得不到保證。
（2）現在看比特幣的不完美可以理解是分層設計的需要
我們從Vitalik 在以太坊的白皮書中對比特幣的不完美的總結（UTXO 的無賬號系統，執行語言的非圖靈完備，可擴展性差等問題），可以看到比特幣的其他幾個顯著特點：
1）比特幣的賬戶系統UTXO
在目前的區塊鏈專案中，主要有兩種記錄保存方式，一種是帳戶/餘額模型，一種是UTXO 模型。比特幣採用是UTXO 模型，以太幣、EOS 等則採用的是帳戶/餘額模型。
在比特幣錢包當中，我們通常能夠看到賬戶餘額，然而在中本聰設計的比特幣系統中， 並沒有餘額這個概念。 「比特幣餘額」是由比特幣錢包應用程式衍生出來的產物。 UTXO（Unspent Transaction Outputs）是未花費的交易輸出，它是比特幣交易產生及驗證的一個核心概念。交易構成了一組鍊式結構，所有合法的比特幣交易都可以追溯到前一個或多個交易的輸出， 這些鏈條的源頭都是挖礦獎勵，末尾則是當前未花費的交易輸出。
所以現實世界沒有比特幣，只有UTXO 。比特幣的交易由交易輸入和交易輸出組成， 每一筆交易都要花費（spend）一筆輸入，產生一筆輸出（output），而其所產生的輸出， 就是「未花費過的交易輸出」 ，也就是UTXO。
如果要實現智慧合約，UTXO 這種帳戶模型有非常大的問題。以太坊黃皮書的設計者Gavin Wood 對UTXO 的理解十分深刻。以太坊的最大新功能點是智慧合約，因為智慧合約的考慮，Gavin Wood 要基於UTXO 去實現圖靈完備的智慧合約是困難的。而賬戶模型是天然的面向對象的，對每一筆交易，都會在相對應賬戶上進行記錄（ nonce++） 。為了易於管理帳戶，而引入了全局狀態，每一筆交易都會改變這種全局狀態。這和現實世界是相對應的，每一個微小的改變，都會改變這個世界。因此以太坊使用了賬戶系統，後期的公鏈基本上都是基於各種類型的賬戶系統實現的。
UTXO 的另一個嚴重缺陷是，無法為帳戶的提款額度提供精細的控制。這點在以太坊的白皮書中有相關的說明。
2） 比特幣的腳本語言，非圖靈完備
儘管比特幣的腳本語言可以支援多種計算，但是它不能支援所有的計算。最主要的缺失是比特幣的腳本語言，沒有循環語句和條件控制語句。因此，我們說：比特幣腳本語言不是圖靈完備的。這導致比特幣腳本語言有一定的限制。當然，由於這些局限性，黑客就沒辦法使用這種腳本語言，寫一些死循環（會造成網絡癱瘓），或者一些能導致DOS 攻擊的惡意代碼，也就避免了比特幣網絡受到DOS 攻擊。比特幣的開發者，也認為核心區塊鏈，不應該具備圖靈完整性，來避免一些攻擊和網路堵塞。但是，也正是由於這些局限性，比特幣網路沒有辦法運行更複雜的程式了。不支援循環語句的目的，是避免交易確認時出現無限迴圈。
如果沒有分層設計理論，為了安全性，不支持圖靈完備的理由是不充分的。而且非圖靈完備的語言所做的事情很有限，這會限制區塊鏈的發展與成長高度。
3） 比特幣的其他不完善，安全性、擴展性
挖礦的中心化問題，比特幣挖礦演算法基本上是讓礦工千萬次地輕微改動區塊頭，直到最終某個節點的改動版本的哈希小於目標值。然而，這種挖礦算法容易被兩種形式的中心化攻擊。第一種，在比特幣挖礦這項特殊任務上，挖礦生態系統被專門設計的，效率提高上千倍的ASICs（專用積體電路）和電腦晶片控制。這意味著比特幣挖礦不再是高度去中心化的和追求平等主義的，而是需要巨額資本的有效參與。第二種，大部分比特幣礦工事實上不再在本地完成區塊驗證，而是依賴中心化的礦池提供區塊頭。這個問題可以說很嚴重，目前排名前三的採礦池間接控制著比特幣網絡中約50 ％的處理能力。
擴展性問題是比特幣的一個重要問題。使用比特幣，每小時增長約1 MB 。如果比特幣網絡每秒處理Visa 的2000 次交易，則每三秒鐘將增長1 MB（每小時1 GB ，每年8 TB） 。較低的交易次數，也引起比特幣社群的爭議，大區塊鏈雖然可以提高效能，但問題是中心化風險。
從產品生命週期的角度，比特幣一些小的不完善，可以在自身系統中得到改善，改善的方法受到當前系統的限制。如果可以在一個新系統中解決這些問題，就完全可以不考慮舊系統的限制問題。既然要打造一個新的區塊鏈系統，那麼設計新系統的時候，這些小的功能完善也可以一起進行設計與升級改造。
在以太坊白皮書中所描述的比特幣的不完美，如果從分層設計的角度來看，大部分都是合理的。這些不完美，會在比特幣的二層建設中來完成。
2.3. 比特幣的阿喀琉斯之踵
在這裡，我們藉助洪蜀寧老師對於比特幣生態問題的定義「阿基里斯之踵」：即比特幣每四年減半，對區塊的獎勵會逐漸減少，直至為零，會導致比特幣網絡的安全性將會出現很大的問題和威脅。
解決比特幣的阿喀琉斯之踵是在比特幣上開發大量的應用，重新為網絡注入持續的價值， 使得手續費的大幅增長可以抵消區塊獎勵的減少，讓維護網絡的礦工收益不僅僅來自區塊的獎勵，也逐漸會使礦工的更多收益來自手續費的獎勵。這樣不僅讓礦工受益，還可以使得使用比特幣生態技術的專案方與應用的使用者受益，會形成一種生態中各種角色多贏的局面。這種多贏的局面才可以解決比特幣的阿基里斯之踵問題。
因為比特幣社群中的重要貢獻者相對比較保守（有些人稱為比特幣的原教主義），在早期，有些人對於比特幣的應用是有比較強烈的抵觸情緒的。但隨著技術的發展與應用的發展， 像銘文這樣的資產發行功能在比特幣上得到了更多人的使用後，越來越多的人開始接受在比特幣上開發應用的思想，並且將這種想法進一步完善，形成比特幣的二層網絡建設或鏈下建設的系統思想與建設路徑。
2.4. 再談分層設計與比特幣適合一層網絡建設
為了更好的理解2.2 節中比特幣的基本特徵和比特幣的應用建設，也需要藉助分層設計的理論。為什麼要做分層設計，我在文章《一文梳理比特幣二層（Layer 2）所建立的基礎知識體系》的1.3 節中有比較詳細的介紹。這裡我們只簡單引用相關內容：分層設計是一種人類處理複雜系統的手段和方法論，透過將系統劃分為多個層次結構並定義各層之間的關係和功能， 以實現系統的模塊化、可維護性和可擴展性，從而提高系統的設計效率和可靠性。
從分層設計的角度看比特幣的不完美（UTXO 的無賬號系統，執行語言的非圖靈完備， 可擴展性差）已經都不是問題，反而設計成一層網絡的必要特點。那些設計過於完善的區塊鏈系統更適合做為比特幣的二層建設技術或其他測試鏈技術而生存。
從Web3.0 的應用架構層面，也可以看到分層設計與比特幣的一層網絡的地位。這塊內容我在《從狀態機的角度觀察比特幣二層，可以看到未來Web3.0 應用的架構與建設路徑》 文章中有更詳細的介紹。這裡我們引用Web3.0 時代大規模應用的系統架構圖來簡單說明。
從上面的結構圖中，我們可以看到Web3.0 的一層、二層、三層、 …… ，甚至是更上層應用的系統結構。圖中最左邊的其他區塊鏈系統可以認為是1.5 層，因為他們沒有比特幣主網的特性，但可以獨立完成一定的系統功能。
這張圖帶給我們一個思考，我們要尋找的替代鍊是要在一層替代？還是在較高層替代？我個人認為在一層替代比特幣是一件非常困難的事情，如果從現有的比特幣二層來看，在幾個重要特性上能夠符合要求，成為替代鏈的可能性也不大。比特幣的一層和二層之間可以有1.5 層的替代鏈，但要求這個替代鏈的特性要比其他區塊鏈系統更強壯，需要在去中心化、安全性、隱私性、抗審查能力方面幾乎與比特幣的能力相當。找到這個定位，我們來更詳細的描畫這個替代鏈的其他內容。
3. 比特幣的替代鏈
3.1. 如果替代鏈一定會誕生，它的特徵是什麼？
在1.2 節我們引用了比特幣一層的基礎特點和二層建設的特徵的圖表。我們是想找個具有和比特幣相似特徵，能夠將比特幣的表現差的地方提高的區塊鏈系統（這裡必須是區塊鏈，因為需要去信任帳本功能）。簡單總結陳一句話：希望這條新鏈具有比特幣的這些優良特性（公開透明性、去中心化能力、安全性、抗審查性），在運算能力、效能、經濟成本方面得到改善，尤其是經濟成本能夠降低。如果無法在運算能力和效能方面提高，只降低經濟成本也完全可以接受。
那麼希望得到的新的區塊鏈將具有以下特徵：
如果想得到上表中新鏈的特徵，那麼這個新鏈的技術實現元素會是什麼樣子？大致總結如下：
（1）加密演算法：保持比特幣的加密演算法可以滿足需求，如果直接使用Shnorr 簽名可能會更好。
（2）共識協定：為了維持足夠的去中心化，容納更多的節點加入，只能是非同步算法， 通訊複雜度較低。這樣的共識算法有那些呢？是某種PoW 算法？或其他類PoW 算法？
（3）出塊時間：不能太快，參考比特幣區塊時間的設計考量。這涉及了算法難度調整的問題。
（4）區塊鏈大小：這塊可以考慮比特幣的設計因素和已經形成的經驗因素， 以及技術發展後對於軟硬件的發展因素，可以參考4 M 的儲存尺寸。
（5）帳號類型：是使用UTXO 模型還是帳號的Account 模型？因為要支援高層建設，並且要支援分散式系統（類似閃電網絡），採用UTXO 模型會更有可參考性和降低工程實現的難度。因為在以太坊（Account 模型）上的雷電網絡可能是個進展不順利的案例。
（6）計算能力：因為替代鏈的作用在底層，極有可能不需要圖靈完備。因為目前比特幣領域Taproot ，MAST ，Tapscript 的技術發展已經看到能夠滿足底層鏈的需求。而且如果最大限度的保證安全性，也可能會放棄圖靈完備。
（7）經濟模型設計：這個是比較複雜的問題，如果共識協議能夠確定，再確認相關的利益方，才能得到更清楚的設計需求。
其他程式語言，交易結構等問題是比較細節的問題，在實現階段考慮即可，不影響替代鏈主要特徵的判斷。
3.2. 替代鏈會誕生在哪裡？
這樣的系統會完全新誕生嗎？我個人判斷很難，也可能不必要的。
參考Web3.0 的應用架構圖，大機率會在其他區塊鏈系統或分散式系統中誕生。這裡所說的在分散式系統中誕生，是藉助分散式系統的現有架構，誕生一個建立在這個架構上的區塊鏈系統。如果有Lightning Network 或Nostr 會不會比較容易？因為這些網路的結構已經有眾多的節點，如果能讓產生某種共識協議，讓這些節點做一些事情，還完成帳本相關的工作，會不會更容易完成？也會更多方共贏？如下面的紅圈所示的兩個區域：
3.3. 什麼樣的團隊適合做出這個替代鏈？
如果我們在上節中，所描述的兩個誕生區域是可行的話，那麼有這兩個區域經驗的專案團隊都有可能是建造者。
一方面我們從其他區塊鏈系統中找到相似的系統，目前就能看到一些鏈滿足3.1 節中的特徵。有個需要說明的地方，這樣的鏈的共識算法不能是與比特幣主網競爭算力的PoW 算法， 不然因為馬太效應，這樣的鏈很難保證安全性。提示非同步演算法還有基於空間與時間的證明演算法，其通訊複雜度也不高。於是基於UTXO 的非同步共識算法，出塊時間和區塊大小與比特幣相似，都有可能成為潛在的候選者。這樣的區塊鏈系統已經存在，為了避嫌，不引用專案的名稱。如果能夠借助比特幣主網的某些特性，是不是更容易出現這樣的替代區塊鏈系統？
另一方面，如果考慮利用現在閃電網路的節點或Nostr 的節點，重新開發一個替代鏈，滿足UTXO 的非同步共識演算法也會是一種可行的思路。在這方面還沒有看到探索者，但應該是存在理論的可行性。
如果有團隊可以像Elon Mask 一樣從第一原理出發，也完全可以不依賴原有經驗和傳統觀念。使用第一原理做事情，可以按照相關步驟進行：定義問題、分解問題、確定基本原理、動手實作、驗證結果。也非常有可能成為這個替代鏈的建設者。
4. 總結
本文是我們專案團隊開發比特幣生態技術時，對於比特幣價格持續上漲所帶來的一個思考。文章裡面的描述和內容還不夠完善，更多的是為關注這個領域的人員貢獻一些想法素材。
我嘗試從經濟學視角和技術視角分析產生比特幣替代鏈的可能性。然後有從比特幣的基本特點和分層設計的角度，總結能夠作為一層網絡基礎設施比特幣的特點。最後再描繪替代鏈的特徵和可能的誕生領域，以及可能的建設團隊。希望能夠在一定程度上促進替代比特幣的區塊鏈系統產生，或能引起更多的人關注這個方向。
