比特币挖矿发展的过去和未来

以比特币（BTC）为首的数字货币近年来正式进入主流商业和金融投资领域。对于参与市场的机构投资者和散户投资者而言，数字货币的供需关系对交易和投资决策具有重大影响。在比特币供应方面，其挖矿机制最为关键。

下面将讨论比特币挖矿机制的发展历史和未来方向。

比特币（BTC）采用工作量证明（PoW）机制，不依赖任何中央组织或机构发行，而是通过大量操作生成。任何人都可以设置挖矿设备，接入网络挖矿相当于挖石油和黄金，但比特币挖矿的过程并不是在户外用大型设备进行，而是通过计算机计算程序进行的。

简单地说，比特币挖矿是一场使用计算机来解决特定数学问题的竞赛。如果以最快的速度计算出正确答案，你有权将交易记录在一个新的区块中，然后获得比特币作为奖励，通过这种机制不断产生比特币。计算能力越高，能够尽快计算出正确答案的机会就越大。

值得一提的是，根据比特币的设计机制，为了保持相同的出块时间（约10分钟），比特币挖矿的计算“难度”会根据参与挖矿的算力而有所不同自动调整——挖矿涉及的算力越多，挖矿难度就越高。

从2009年中本聪使用计算机的中央处理器（CPU）挖出第一批比特币（也称为“创世块”），到现在的主流数字货币，单个个体矿工的设备它基本上是不可能挖矿的，挖矿需要越来越多的算力。挖矿从CPU挖矿开始，过渡到图形处理器（GPU）挖矿，再发展到最新的专业矿机（ASIC）挖矿时期。

CPU（个人电脑）挖矿

2009 年 1 月 3 日，中本聪使用个人电脑的中央处理器（CPU）挖出了第一批 50 个比特币（也称为创世块）。比特币发展初期，挖矿难度较低，大部分矿工可以使用个人电脑的CPU进行挖矿。

在美剧《生活大爆炸》中，其中一位角色谢尔顿早年使用霍华德的旧笔记本电脑挖比特币。

在此期间，在大多数个人电脑上直接挖矿的收益大于成本（包括挖矿产生的电费、机器设备的磨损等）。据报道，当时大多数人可以使用个人电脑在一周内挖出数百个比特币。

GPU（个人电脑）挖矿

随着挖矿难度的增加以及比特币奖励减半的设计机制，普通的CPU运算速度已经无法满足难度越来越大的挖矿算法。于是在 2010 年，第一款专为电脑显卡挖矿而设计的软件问世了。

由于GPU的计算能力很高，一张显卡中一个图形处理单元（GPU）的计算能力相当于几十个CPU的并行运算，挖矿效率将大大提高。于是，很多人开始转投GPU挖矿，改变了CPU挖矿的旧模式，开始组装一张或多张高级显卡组成挖矿设备。

FPGA 和 ASIC 专业矿工

随着越来越多的人加入挖矿行业，比特币网络整体使用的算力不断创新高，先进的插件组装挖矿设备应运而生。 FPGA（现场可编程门阵列）矿机和专用集成电路（ASIC）矿机正在市场上兴起。国内第一台FPGA矿机出现在2011年，由被誉为“矿机教父”的张南庚（“南瓜张”）制造，被称为“南瓜机”。但是由于FPGA矿机的高功耗，这种趋势只持续了半年左右，FPGA矿机就被市场淘汰了。

2012年，第一家ASIC矿机厂商蝴蝶矿机上线。一开始，ASIC矿机的算力是显卡挖矿的200倍左右，但功耗率相差不大，很快就风靡市场。去大。 ASIC矿机发展迅速，成为第三代比特币矿机，在挖矿芯片技术方面不断创新和进化。

2013年，张南耕推出了一款名为“Avalon”的新型ASIC矿机，随后成立了一家名为Canaan Creative的公司，专注于矿机芯片的研发。同年，矿机公司比特大陆正式成立，次年第一代蚂蚁矿机上线。 2016年，蚂蚁S9推出，内置189个ASIC芯片。比特大陆的蚂蚁矿机和迦南的阿瓦隆多年来经历了比特币的风风雨雨2010比特币挖矿软件，共同占领了矿机市场，成为了矿机行业的佼佼者。

矿池

2010 年，第一个比特币矿池 Slush Pool 出现。在比特币挖矿市场，低算力矿工的挖矿优势越来越低，集中大量算力资源的“矿池”在未来几年迅速在市场上崭露头角。与算力较弱的个体矿工相比，在矿池中挖矿成功的几率明显更高，矿池中的参与者可以分享更多的收益。当矿池成功挖出一个区块后，矿池中的所有矿工可以按照算力的比例分享奖励；当然，矿池也会在这个过程中提取手续费作为收入。

据 Blockchain.com 报道，2011 年至 2018 年的七年间，整个比特币网络用于挖矿的算力增长了数亿倍；增加了约 10 倍。到目前为止，代表比特币挖矿总算力的挖矿算力已经达到每秒156 EH（即每秒156亿次操作）。

比特币挖矿2010比特币挖矿软件，从最早的时候，每个人都使用自己的个人电脑（PC）来挖矿。后来随着越来越多的人参与挖矿，算力不断攀升，单靠挖矿的收益太低了。于是，聚集算力的专业矿池迅速涌现，矿工们可以将自己的算力设备接入矿池，一起挖矿。

比特币矿池的未来发展

挖矿使用的算力越高，每秒可以进行的计算就越多，试图“撞”出正确答案（一个随机数），首先找到正确答案，产生新的区块，获得比特币奖励的机会会更高。

近年来，大型数字货币挖矿公司一直在全球范围内寻找电费较低的国家和地区建设大型矿池，以节省挖矿用电成本。越来越多的矿池出现，矿池之间的竞争也越来越激烈，类似于提高算力的军备竞赛。矿业从一开始就是一个需要专业技术、规模化经营、被大集团垄断的行业。现在，即使有几个 ASIC 矿工，也几乎不可能挖出比特币。

根据Blockchain.com数据，目前全球算力排名前五的矿池分别是：蚂蚁矿池、ViaBTC、币印（原BTC.com团队创立）、F2pool、火币矿池。自 2017 年以来，整个比特币网络约 70% 的挖矿算力由位于中国的矿工（或矿池）提供。

云挖矿

为了满足普通人参与挖矿的需求，近年来市场上出现了云挖矿的创新模式。云挖矿是指允许用户远程购买和使用服务商的云计算能力进行挖矿。用户只需向服务商付费租用所需的计算资源进行挖矿，无需自行购买矿机和建立矿场。

GPU（个人电脑）挖矿

零售矿工使用显卡挖矿，并没有完全被淘汰。由于不同币种的挖矿算法存在差异，除了比特币，很多其他数字货币在挖矿机制的设计上仍然可以让矿工使用显卡的GPU进行挖矿。因此，市场上仍有不少矿工使用AMD、NVIDIA等芯片厂商生产的显卡进行挖矿，主要转向挖矿包括莱特币（LTC）在内的其他数字货币。当然，使用 ASIC 矿机挖矿的矿工也会针对其他数字货币调整设计，试图抢占其他数字货币的挖矿市场份额。

量子计算机？

近年来，不少科技界和学术界人士提出，量子计算机凭借强大的计算能力，将垄断比特币挖矿市场，突破其区块链安全技术保障。但是，量子计算机还没有达到大规模应用的水平，实施日期未知。此外，量子计算机的设置成本很高，而且它们不是为挖矿而设计的。挖矿的成本效益值得怀疑——量子计算机能否突破比特币网络尚不得而知。

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