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　　原标题：由针线街的报告展开一些关于加密货币的探讨

　　【面神注：针线街是英格兰银行的绰号】

　　【简单总结：文章特别长，面神特简单总结一下。作者由英格兰银行的季度报告中关于加密货币的内容展开几个话题。作者的观点如下：1，是价格决定了成本，而不是成本决定了价格。2，矿业集中化是坏现象。3，挖矿成本和交易确认成本是独立的。比特币这样最终由交易费负担整个系统的运行是不可行的，货币总量不应该是固定的，挖矿奖励应该永远存在。4，交易媒介不能没有价值，工作量证明消耗的成本可以作为币的价值出处。

　　如上，面神表示，一条也不能同意，万万不能同意!如果看官认为面神的总结是故意歪曲黑原作者，请看全文，或者看原文。】

　　上一周，英格兰银行公布了它的季度公报，里面包含了两章关于数字货币的内容。银行在它的季度公报里对数字货币做出如此详尽的综述是值得赞扬的，它显然是经过深入思考和开放研究的产物。

　　其中标题为，支付技术的创新和数字货币的发展的一章，尤其值得注意。它指出了去中心化的加密账单系统在金融服务中应用的潜力。鉴于我是一家致力于此类应用的新公司的共同创始人，我乐见一家G10国家的中央银行有这样的远见。在私企的创新和中央银行的监管职能之间，当有很多可以交汇切磋之处。

　　但是你们，我的读者，志趣在于对加密经济前沿的思考。所以在这里我想讨论一下另外一章，数字货币经济，本文的有些话题是从此章的分析引发。简单地说，我认为作者错误的分析了数字货币系统的成本结构，结果是，错误的归纳出以比特币为代表的数字货币将面临的问题。

　　挖矿成本和交易费

　　首先，我们以比特币协议作为分析的样本，简单的回顾一下什么是挖矿。微观的挖矿经济学实际上很简单。为了赢取挖矿奖励(当前，挖矿奖励为25个比特币加上区块收录交易的交易费)，你必须解决一个基于散列的工作量证明问题。这个解题过程中，你需要使用机器去反复计算一块双重sha散列，直到你得到一个低于特定目标的值。该值由当前的难度决定。挖矿难度每2016个区块重置一次，如果区块生成时间小于10分钟，则提高挖矿难度，如果区块生成时间大于十分钟，则降低挖矿难度，以此保证区块生成时间大约为10分钟。

　　因此，“解决”散列问题的概率完全是由挖矿难度决定的。所以挖矿利润是由以下四个变量决定的函数：

　　当前难度

　　挖矿效率(电能转换效率)

　　比特币价格(挖矿奖励的市场价值)

　　电力价格

　　挖矿效率可以简单的由这个公式换算：GHs/kWh。在一定的电力单位下，你的机器可以实现每秒多少G的算力(包括用于冷却的周边设施的电力)。

　　而挖矿难度的动态重置则基本上保证了，只有可以实现最高的挖矿效率和支付最低电价的玩家可以长久的挖下去，而其他人则会无利可图黯然离场。这几乎是一个教科书般的完全竞争模型。

　　我想世人经常误以为，挖矿成本只是与比特币价格相关的函数：如果比特币价格上升，挖矿变得有利可图，更多的人加入挖矿大军，由此导致挖矿难度上升，于是挖矿不再有利可图;如果比特币价格下降，挖矿在当前难度下变成亏本生意，导致很多人停止挖矿，这又导致挖矿难度下降，使挖矿重新成为有利的行为。

　　上述动态变化的表述是错误的。但它的错误被掩盖了。因为事实上对矿业硬件的投资使得GHs/kWh大幅度的上升，挖矿难度从未随着比特币价格的下降而下降。但是上述动态的支持者依然可以说：比特币的价格取决于挖矿成本，目前的比特币价格依然在挖矿成本之上，他们的说法并没有错。

　　对这一事实的错误认识导致英格兰银行的公报中有如下的表述：

　　此外，当矿工的预期的边际收益大于他们预期的边际成本时，挖矿成本就会随着时间增加。即便没有新的人加入挖矿，每个区块包含的交易数没有增加，挖矿成本依然会增加。这是因为分布式系统的负外部性【外部性又称为溢出效应、外部影响或外差效应，指一个人或一群人的行动和决策使另一个人或一群人受损或受益的情况。】导致的对硬件系统的过度投资。负外部性的出现是因为，每个矿工的预期边际收益的增加是与他部署的算力有关的，但是挖矿要解决的问题的难度(这个直接决定了他们的边际成本)是随着网络上整体算力的增加而增加的。个体矿工不用承担他们的算力投资对其他矿工的负面影响。因此经济理论会告诉我们，所有矿工对硬件过度投资，与他们都没有进行投资得到的收益实际上会是一致的。

　　你能指出其中的错误吗 错误就在第一句里面：“当矿工的预期的边际收益大于他们预期的边际成本时，挖矿成本就会随着时间增加。”这是一种谬论。

　　在这里我们真正面对的东西实际上类似于企业将们经常面对的“奈特氏不确定”。矿工必须为挖矿设备做提前的资本支出(为了在竞争中获得优势不得不采用Ghs/kWh更高的新设备)，但是一旦他开始挖矿，他不知道比特币的价格会怎样变化，他也不知道挖矿难度会怎样变化。挖矿难度是比特币价格与竞争对手的资本投入的函数。

　　从繁荣到破灭的过程是一样的的，但是挖矿硬件的固定成本是属于矿工内在的成本，而不是像英格兰银行报告的作者说的那样是外部成本。挖矿成本会通过比特币价格表现出来，即，挖矿奖励的市场价值。难度的调整驱使着长期来看，挖矿成本与挖矿奖励市场价值的等值。即使是挖矿中可变成本的变化(通常是电价)，长期来看也不会影响挖矿成本，因为电费上涨其他条件不变会导致难度降低，同样电费下降会引起难度升高。每一个区块的挖矿成本将会趋向于挖矿奖励的市场价值。

　　我不是经济学家，但是早在一月份我就怀疑，比特币协议将会给经济学带来麻烦，当时我写到：

　　所以挖矿奖励的交换价值决定了边际成本，而不是相反，成本决定了价值。经济学家可能会难以理解，但事实就是如此。

　　事实就是如此。经济学家们习惯于认为价格是成本的函数(成本决定价格)。但是比特币协议不遵守这个规范，网络的挖矿成本是挖矿奖励获得的市场价值的函数(价格决定成本)。我没有说这是协议的美妙之处。这是事实。

　　这就是为什么挖矿设备的投资并不是什么负外部性，至少从挖矿成本的角度看，不是。

　　但是对挖矿设备的资本投资以不同的方式制造了外部性，这种方式英格兰银行的作者没有提及。

　　矿业集中化

　　如果说，通过投资更高GHs/kWh效率的新设备，为挖矿竞彩预期收益为正的残酷竞赛带来了什么负外部性的话，那就是挖矿节点的数量随着这个过程变少了。矿业变得集中到越来越少的人的手里。要使挖矿有利可图，一个人必须使他的机器的GHs/kWh效率在平均线之上，电费支出在平均线之下。这就越来越需要专业化的特殊硬件和专业化的支出控制。使得矿业非集团化不可为。

　　一个由少数大的挖矿节点构成的网络基本上可以说是中心化的，不过尚没有中央集权带来的收益而已。中本聪预期的是一台电脑一票的分布式系统，人们在普通的CPU或者GPU上挖矿。矿业的中心化对比特币和与比特币采用类似协议的电子货币来说，是一个严重的问题。

　　人们也许倾向于像英格兰银行的那位作者那样，认为硬件的摊余成本会以某种方式变成矿业的成本，但是事实上，硬件的成本是由矿工独自承担的。其结果就是目前最新的28纳米矿机的投资回报率针对当前的价格，可能是负的。这对购买了该矿机的矿工当然是坏消息，但是如果可变成本(电费账单)小于挖矿的预期收益的话，他还是会让矿机运行起来。而矿机的市场价格则会回落到投资回报率不再是负值的点。

　　这样的奈特氏繁荣/萧条周期给挖矿投资的未来提出了一些需要解决问题。对专业挖矿设备的研发可以遵循两种不同的路径前进。第一种方案是，继续将资本投资于努力提高GHs/kWh，在这种情况下，对矿业的资本投资将继续是矿业集中在少数人的手中，这是“坏的”结果。

　　另一个方案是，当对矿机的最优化设计的投入到达一个阶段，利润变得稀薄时，研发转向于将当前的最有效率的矿机商品化。在这种情况下 ，矿业投资的中心化效应不会再出现，这是“好的”结果。无论采用哪一条路径，挖矿成本依然取决于挖矿奖励的市场价值。他们是平衡的。

　　所以，如果比特币挖矿有什么负外部性，这个负外部性应该是矿业中心化，而不是成本。

　　关于低交易费的可持续性

　　我想关注一下挖矿成本的另一个维度。到目前为止，我们都是关注于矿工铸造区块的角色。实际上矿工在做两件事：增加区块链长度;确认交易。英格兰银行报告的作者看起来合并了这两个过程：

　　数字货币支付的低交易费在很大程度上是由补贴驱动的。这个补贴以新货币形式支付给交易的确认者。补贴的数量不仅取决于数字货币当前的价格，还取决于矿工认为数字货币未来可以达到的价格。由于矿工之间的竞争要比中心化的支付系统之间的竞争还要激烈，矿工们可能接受远低于成功确认交易区块的边际成本的交易费，确认交易，构筑区块。

　　最后一句是我要说的。“成功确认交易区块的边际成本”是指在区块内运行每一个交易的脚本并确认数字签名的成本。它的计算成本与哈希区块的成本相比是微不足道的。而且哈希区块与确认交易无关，仅仅是增加女巫攻击的成本，舍此无他。

　　加密货币使人易于迷惑的地方在于，有两种不同的成本：哈希成本与确认成本。他们是由不同的资源支付的：即铸币税(即区块奖励)与交易费。这两种成本与收益如何匹配是协议设计要考虑的问题。

　　成本收益

　　工作量证明 (SHA256 hash problem)区块奖励(25 bitcoins)

　　确认交易交易费

　　以比特币为例，矿工不能控制区块奖励的多少，但是他可以控制哪一个交易进入他正在铸造的区块。所以，基本的经济学原理表明，只有当交易费的预期价值高于他确认交易的边际成本时，他才会确认这个交易。工作量证明的成本完全不参与与这项决定。

　　看起来似乎是这样，工作量证明和交易确认是两个互相独立的子系统，有各自的融资来源：工作量证明由区块奖励提供资助，而交易确认由交易费提供资助。一个数字货币协议可以遵循这样的模式，有一些也确实就是这样做的(例如，以太坊)。然而，比特币，不是这样。比特币的协议表明，区块奖励不断减半，而累积数量也不会超过2100万个。这意味着，在某种意义上，哈希成本和确认交易的成本都将由交易费承担。

　　我曾经指出，比特币协议的这个设计长远来看是弄巧成拙的。市场上的信息交换将会将交易吸引到交易成本最低的交易系统。在工作量证明的加密货币体系中，交易成本最低的交易系统意味着那些用铸币税永远补贴哈希成本的协议(没有数量上限)。未来，即使比特币仍然是主导的加密货币，比特币协议也需要做出改变，设立强制的最低交易费，这样才能确保一定数量的算力，确保网络安全。我说“强制”，是因为这是一个集体行动才行，个体矿工没有动力去排除一个费用超过其边际成本的交易，哪怕这种行为的聚合效应是，总的交易费不足以支持哈希成本，继而削弱网络的安全性。【面神注：我想到一个完美的反驳，但这里写不下。】

　　由此我们来到作者悲观的结论：

　　数字货币的最终供应量是定的，然而，长远看来，这样就不可能维持对矿工的补贴。介时，基于交易成本，有固定上限的数字货币将会被迫同其他支付系统竞争。由于较高的边际成本，电子货币将很难与中心化的支付系统竞争。除非矿工数量降低，允许余下的矿工来控制加密货币的经济规模。数字货币作为一个支付系统持续使用的显著地风险在于，如果不退化，他们将不能在成本上与其他支付系统竞争——在极限情况下——退化成一个单一的矿工。这也就违反了数字货币设计之初的初心，滑向了系统欺诈的风险。

　　这是半对半错的表述，对的那一部分也是由错误的原因推导的。并不是数字货币面临这个问题，而是数字货币的一个子集面临这个问题。比如比特币这种最终需要交易费来承担整个工作量证明系统负担的币种。但是这仅仅是数字货币的一个偶然的而不是必然的特征。所以，结论只是部分正确，因为它不能应用于那些给哈希成本以永远的挖矿奖励的数字货币协议。

　　而这对的部分是由错的理由推出的……“由于较高的边际成本，电子货币将很难与中心化的支付系统竞争。除非矿工数量降低，允许余下的矿工来控制加密货币的经济规模。”是错误的，因为作者将哈希成本与确认成本混在一起了。

　　我不确定我正确的理解了作者关于交易过程系统中“经济规模”的含义。但是看起来作者是认为，分布式系统要求的节点数是极端冗余的。在一个分布式系统中交易确认由每一个节点冗余的完成。所以如果系统中有5000个确认节点，每一个交易要被确认5000次。相比于中心化系统只要确认一次就够了。看起来经济规模与系统的节点数量是简单的线性关系。【面神注：如果不是英格兰银行的作者脑残，就是此文的作者脑残，又或者是面神翻译的脑残。总之不忍直视这一段的逻辑。】

　　但是中心化系统除了确认交易，还要做很多其他的事，他要做很多分布式系统的节点无需担心的事情。因为中心化系统从定义上来说是一个出现单点故障就会崩溃的系统，所以必须保护他的服务器远离黑客和攻击。你不必成为一个网络安全专家就能领会这种保护在技术领域内的代价和难度。我不能准确的估计这种增加的成本有多少，但是我知道的是交易成本的好多倍，而且是复杂的多的过程。于是，分布式系统的确认方式，解析区块链并作一串ECDSA特征确认，相比于中心化系统有限的简单和便宜的多。

　　所以，没有理由说，在中心化的系统中确认交易的成本小于去中心化或者分布式系统。可能事实上是完全相反的。但无论如何，有两件事是确定的：

　　分布式系统的交易验证费用比现行的法定支付系统低廉得多。不像挖矿，即使乘以大量的验证节点，验证成本也不会大幅增加。

　　随着计算效率、带宽等等的提升，分布式系统的交易验证成本会随着时间进一步降低。

　　但是有一件事，中心化系统无需费心，而对分布式系统却至关重要：对总账本权威性达成一致的机制。对比特币和很多其他的数字货币来说，这个机制就是以哈希为基础的工作量证明。交易确认和工作量证明哈希是独立的过程，有独立的成本函数是至关重要的。

　　最终可能，工作量证明的区块链并不是达成一直的最好机制。有其他的去中心化合意算法应用在诸如瑞波币、恒星币和 Hyperledger之中，他们并不依赖能源密集型的哈希来取得一致。

　　工作量证明“制造稀缺”

　　现在我们可以将工作量证明从交易确认的误解中放出来，我们可以使工作量证明的一些有趣的经济学特点更加鲜明。

　　只要长期对币的需求是增长的，区块奖励是永恒的，那么以区块奖励的方式收取铸币税来支付工作量证明的成本就是绰绰有余的。我想这个观点是非常有趣的。这就是我的意思。

　　对于哈耶克和其他人鼓励的私人货币方案，长期以来都有反对意见。反对意见大概是这样的。交易媒介是可替换的。(这可能是个错误的假设，但是我们先不管它，将网络效应的经济学等等放在一边)。生产一个交易媒介的边际成本几乎为零，所以，如果一个私人发行的信用货币成功了，流向发行者的铸币税将是十分丰厚的。这将会鼓励越来越多的竞争者生产越来越多的交易媒介。加上交易媒介可替换的假设，好了，私人生产的货币的价值会趋向于它的边际生产成本，也就是，零。因为自由市场竞争和生产货币近乎零的边际成本，私人生产货币是不可能的。

　　在我看来，哈希基础的工作量证明机制最重要的创新之处不是它解决了分布式系统取得一致的问题，关于这个问题大家还在讨论更好的解决方法。而是，这种能量密集的针对女巫攻击的防御，使得工作量证明为基础的货币的边际成本不再是零，也就驳倒了上一段的反对。工作量证明方案的铸币税不必流向任何一个特定的人，相反它在铸币过程中被燃烧，产生新币的边际成本等于解决哈希问题的消耗，新区块的产生则带来等于成本的新币奖励。没有发行人，稀缺形成，无中生有。

　　这种“铸币燃烧”并不是完全浪费，我的比喻可能会有这样的暗示，经济学家会错误地以为它“没效率”。因为它的作用是引导解决分布式共识达成的问题，从而创造一个价值可以转移的分布式支付系统(如果可以双重支付，币将不再稀缺)。终究，铸币税不正应该花费在公共事业上吗 我想无论其最终命运如何，这个理念都是美丽的。都值得成为未来货币经济学微观基础闪耀的一章。因为我们首次以可靠的方案配给私人生产的货币。

　　如今主流的关于像比特币这样数字货币为什么有价值的论述是，分布式支付系统的实用性加上(最终)确定的货币共用量。我想，后一半信仰是不牢固的。不是确定的货币供应量使它稀缺，是生产该币的边际成本使它稀缺。

　　对币的需求可能是因为，预见到在未来对它的需求更多，因此它的价格会上升(投机性需求)，对币的需求也可能是，你想要持有一些币，用来使得交易更加便利(交易需求)。币可以满足两方面的需求，但是前者意味着后者，或者说，币的部分价值隐藏在某种“接棒者”现象中。

　　整个货币思想的历史都可以从这两种需求的张力的角度娓娓道来，这种张力源自单一物体既可以展现价值存储的功能，也可以具备交易媒介的功能。追求物体购买力的稳定，不是像要驯服商业周期和实现充分就业那样傲慢的政策理想，是货币内在的要求。

　　一个波动的交易媒介不是一个好的交易媒介。一个近乎不可思议的事实是，自由市场会选择一种记账单位，所有交易的价值标准竟然是最不稳定的资产之一。考虑一下在这种情况下提取相对价格的成本吧!我们必须发展另一种记账单位，它是市场绝不会选择不稳定的货币作为记账单位的自然选择。交易需要稳定的价值尺度。

　　这是我在英格兰银行报告中最喜欢的一段：

　　为了解决需要应对变化的需求，更加灵活的规则需要被建立。比如，货币供应的增长率可以调节以适应(接近)实时的交易量。或者，可以发展一个去中心化的投票系统。最后，尽管可能要放弃原有的部分理想，数字货币可以有多样的方案以拥抱现行的货币系统，比如争取匹配官方的广义货币数据，或者标定固定汇率。

　　对于数字货币，更灵活的货币供应规则是必要的。毕竟，就算是实物货币在一定程度上也是弹性供应的。如果金价飞翔在金矿开采的边际成本之上，那么更多的黄金就会冲击市场。具有确定的货币供应函数的数字货币并不是特色，而是早期设计上的限制。像我们上面讨论的，比特币这样有上限的供应函数，仅在微观经济上就是缺陷。

　　但是我们没有理由直接跳到结论说，为了实现特定的稳定方案，“初始理想”必须被抛弃。比如，区块奖励可以做成难度相关的函数。这样的方案可以保持币价对电价的相对稳定。固定汇率，也可以不抛弃“原始理想”。是的，这并不是一个完整的解决方案，但是你已经知道了要点所在。我们只是触及了皮毛而已。

　　最令人奇怪和不直观的地方就是，它最初的价值是如何确定的。股票和债券市场有价值是因为未来预期收入。但是货币存量的合计价值就像是无中生有的创造价值，它纯粹是流动性的价值。

　　所以我想在这里提供一个基于更加缺乏信任的主题的变化：由此价值产生的铸币税，无人可以托付。