Расшифровка подкаста: майнинг, дата-центры и энергоснабжение! От дефицита мощностей до квантовых вычислений и космических ЦОД

Завкафедрой блокчейна МФТИ Владимир Горгадзе и эксперт Елена Пронина о технологической разнице ЦОД и майнинга, влиянии бума ИИ на энергосистему и будущем цифровых активов

В недавнем выпуске эксклюзивного интервью эксперты детально разобрали, в чём заключается разница между центрами обработки данных и промышленным майнингом, почему стабильный график потребления майнеров выгоден энергосистеме, как бум генеративного искусственного интеллекта перегружает инфраструктуру дата-центров, а также обсудили будущее распределённых реестров - от квантового майнинга и термодинамической энтропии до развёртывания автономных орбитальных вычислительных кластеров.

Ознакомьтесь с материалом в удобном для вас формате! Полная видеоверсия дискуссии доступна на наших платформах:

• YouTube
• Rutube
• Яндекс.Дзен
• VK Видео

Для профессионального сообщества мы подготовили подробную текстовую адаптацию беседы.

 Елена Васильевна (ЕВ): Добрый день, уважаемые подписчики и гости нашего канала! Здесь мы обсуждаем актуальные вопросы энергетики, права, цифровизации и не только. Тема нашей сегодняшней дискуссии - майнинг, дата-центры и энергоснабжение.

У меня в гостях Владимир Вячеславович Горгадзе, заведующий кафедрой блокчейна МФТИ. Владимир, добрый день!

 Владимир Вячеславович (ВВ): Здравствуйте, Елена.

 ЕВ: Огромное спасибо, что пришли к нам на подкаст. Вы – признанный эксперт и легенда в сфере блокчейна, криптовалют и прочего.

Владимир, скажите, пожалуйста: сегодня многие наши подписчики, клиенты, заказчики и обычные граждане не видят разницы между дата-центрами (о которых сейчас говорят буквально все) и майнингом. Объясню, почему возник этот вопрос: в электроэнергетике это сейчас тема номер один, поскольку она напрямую связана с доступностью мощностей для энергоснабжения ЦОД и, соответственно, майнинговых площадок. При этом большинство специалистов (даже энергетиков) зачастую не до конца понимают, чем они отличаются на практике.

Расскажите нам, пожалуйста, как эксперт: в чём же заключается ключевая разница между дата-центрами и майнингом?

 ВВ: Спасибо большое за вопрос. Он действительно достаточно интересный и лежит не в плоскости каких-либо инженерных тонкостей, а скорее в самой сути процессов.

Формально оба направления - и обработка данных, и майнинг - связаны с одним и тем же: достаточно большое количество вычислительных устройств обрабатывает так или иначе информацию. Но принципиальная разница заключается в том, как именно и с какой целью они её обрабатывают.

Что такое центр обработки данных? Это достаточно масштабный кластер серверов, к которым необходимо обеспечить непрерывный доступ 99,9% времени. При этом характер нагрузки может быть совершенно разным: в какие-то моменты требуется большой объём сложных вычислений, а в какие-то серверы практически простаивают. Всё зависит от времени суток, текущих проектов, загруженных в кластер, и профиля клиентов. То есть в дата-центре не предполагается постоянная стопроцентная загрузка мощностей: оборудование может работать на максимуме, но это не является обязательным условием. Основная задача ЦОД - надёжное хранение данных и их периодическая обработка.

В майнинге всё с точностью до наоборот: здесь оборудование обязано быть загружено на 100% мощности круглосуточно.

Отсюда вытекает и разница в жизненном цикле инфраструктуры. В дата-центрах серверное оборудование рассчитано на многолетнюю стабильную службу: процент выхода из строя там невысокий, а замена происходит плавно, по мере естественного морального устаревания. В майнинге темпы совершенно иные. Майнинговое оборудование устаревает более стремительно: процесс его обновления начинается уже на третий год эксплуатации, а через пять лет оно становится морально и экономически полностью непригодным. При этом три года - это стандартный расчётный срок службы такого оборудования, и всё это время оно должно работать с пиковой 100%-й нагрузкой, чтобы успеть себя окупить.

Это принципиально иной вид бизнеса: здесь оборудование эксплуатируется на полную мощность 100% времени, непрерывно потребляя огромные объёмы электроэнергии. При этом выделяется колоссальное количество тепла и шума. С точки зрения стороннего наблюдателя (и, можно сказать, энтропии Вселенной) эти вычисления кажутся не имеющими прикладной ценности: суть процесса сводится к бесконечному перебору математических операций - поиску правильного хэша при постоянно меняющейся сложности сети.

 ЕВ: Чтобы в итоге получилась криптовалюта.

 ВВ: Да, именно так добывается тот самый биткоин. По аналогичным принципам работают и многие другие криптовалюты. Конечно, существует отдельный класс цифровых активов, устроенных иначе: там не требуются столь колоссальные вычислительные мощности и огромное энергопотребление. В классическом же майнинге подавляющее большинство операций расходует ресурс вхолостую.

 ЕВ: А полезного эффекта…

 ВВ: Эффекта не так много.

 ЕВ: ...как хотелось бы.

 ВВ: Да, именно так. Но при этом объём потребления электроэнергии остаётся колоссальным.

 ЕВ: И идёт в режиме 24/7, правильно?

 ВВ: Да, круглосуточно, 24/7. В каком-то смысле для энергетиков процесс майнинга с точки зрения профиля потребления может быть даже более привлекательным. Я не такой глубокий специалист в энергетике, как вы, но, исходя из логики отрасли, для энергетиков ключевым фактором является предсказуемость нагрузки. Чем точнее можно её спрогнозировать, тем эффективнее проектируются сети, тем лучше понятно, какие мощности подавать в каждый конкретный момент времени и какие тарифы выставлять. Предсказуемость - это всегда преимущество для инфраструктурного бизнеса.

 ЕВ: Да, и это применимо именно к промышленному майнингу.

 ВВ: Совершенно верно: с точки зрения промышленного майнинга процесс максимально предсказуем. Оборудование должно работать на полную мощность 99% времени, а в идеале - все 100% (хотя техника периодически ломается и возникают различные эксплуатационные нюансы).

 ЕВ: И именно стабильностью графика потребления майнинг интересен энергетикам.

 ВВ: Да, он интересен энергосистеме именно гарантированным и ровным объёмом энергопотребления.

 ЕВ: А дата-центры?

 ВВ: Дата-центры в этом плане гораздо более капризны. Определённый объём электроэнергии там действительно расходуется на постоянной основе - на непрерывную работу инфраструктуры и системы охлаждения. Однако фактическая потребляемая мощность самих вычислительных серверов постоянно меняется: как мы уже говорили, она не бывает статичной.

 ЕВ: А от чего именно это зависит?

 ВВ: Это напрямую зависит от характера нагрузки со стороны пользователей, то есть от того, как клиенты используют вычислительные ресурсы дата-центра в конкретный момент времени.

 ЕВ: То есть они не работают с постоянной мощностью, а зависят от внешних запросов?

 ВВ: Они не саморегулируемые, а именно зависимые от объёма задач на стороне арендаторов. Те, кто арендуют серверные стойки или пользуются облачными сервисами, могут задействовать мощности крайне неравномерно.

 ЕВ: С точки зрения майнинга понятно, что биткоин и рынок криптовалют в целом крайне волатильны. Когда курс на пике - майнерам это выгодно, и фермы работают 24/7. Если же, cоответственно, стоимость актива падает и становится неинтересной (поправьте меня, если я не права), могут ли майнеры просто временно снизить активность или отключить мощности?

 ВВ: Здесь есть важный нюанс. Теоретически вы правы, но в практической плоскости приостановить работу крайне сложно, а зачастую и экономически невыгодно. Почему? Во-первых, оборудование, как я уже говорил, обесценивается и устаревает стремительно. Если бы…

 ЕВ: То есть через три года его в любом случае придётся менять.

 ВВ: Да, именно так. Если бы мы знали динамику волатильности криптовалют наперёд (что в реальности невозможно, если только не анализировать графики задним числом), то в определённые моменты могли бы заранее рассчитать: например, на условные три месяца оборудование выгоднее отключить. Затем оцениваем, как за это время изменилась сложность сети, пересчитываем экономику и понимаем, когда аппараты целесообразно включить снова, пока они сохраняют достаточную энергоэффективность, чтобы наверстать упущенное, окупить затраты и принести прибыль.

Но на практике мы этого наперёд не знаем. Конечно, существуют прогнозные модели, но, как и всё на финансовых рынках, они дают лишь вероятностную оценку. На сто процентов предсказать, будет ли выгодно майнить в конкретный момент, невозможно.

Когда курс на пике (как это было у биткоина, например, в прошлом году), процесс однозначно окупается: доходы с запасом перекрывают издержки, и оборудование выгодно держать включённым 100% времени. Сейчас же при текущих тарифах на электроэнергию у многих майнеров добыча находится на грани или даже за гранью рентабельности. Некоторые полагают, что установки лучше временно обесточить.

Но здесь вступает в силу классическая теория игр: майнеры распределены по всему миру, и мы никогда не знаем заранее, отключимся только мы или другие участники рынка тоже остановят мощности. Если многие игроки выйдут из процесса, сложность сети снизится, доходность вырастет, и оставшимся (в том числе небольшим майнерам) снова станет выгодно добывать монеты, пока крупные фермы простаивают. Это классическая рыночная модель.

 ЕВ: Сложный процесс.

 ВВ: Очень сложный.

 ЕВ: Но если мы говорим о промышленном майнинге, где задействованы колоссальные мощности, то с точки зрения энергосистемы такую нагрузку просто так не отключишь.

 ВВ: Да, безусловно.

 ЕВ: Это ведь не вилку из розетки выдернуть.

 ВВ: Конечно, масштаб совершенно иной. Под крупные объекты проектируется и резервируется соответствующая сетевая мощность, параметры которой зафиксированы в договорах энергоснабжения.

 ЕВ: Обязательно.

 ВВ: Да, закреплены договорные объёмы, которые потребитель обязан принимать в любом случае, и, соответственно, оплачивать. Поэтому в промышленном майнинге предприятия вынуждены работать в достаточно жёстких и узких технологических рамках.

 ЕВ: В этом и заключается специфика. Майнинг ведь бывает разным, и именно поэтому в нашей стране к нему относятся неоднозначно - в том числе и сами энергетики. Хотя, как вы справедливо отметили, для энергосистемы промышленный майнинг действительно представляет большой интерес из-за ровного графика нагрузки.

При этом основная борьба сейчас разворачивается с так называемыми «мономайнерами», когда физические лица или индивидуальные предприниматели незаконно подключаются к централизованной сети и фактически безучётно потребляют электроэнергию. Зачастую они работают даже без договоров: самовольно врезаются в сеть и майнят.

В чём же заключается принципиальная разница между добросовестным промышленным майнингом и серыми схемами в существующих реалиях? (Майнеры, пожалуйста, не обижайтесь за такое разделение на «хороших» и «плохих»). В законодательстве, в том числе отраслевом энергетическом, сейчас взят курс на некое «обеление» рынка: произошла легализация деятельности, появились нормативные правовые акты, тогда как раньше отрасль фактически находилась в правовом вакууме.

Как ситуация выглядит на практике сегодня? Много ли остаётся таких разрозненных нелегальных майнеров?

 ВВ: Да и вообще сложности сейчас испытывают не только «мономайнеры», но и промышленные игроки.

 ЕВ: То есть заниматься этим сейчас вообще невыгодно?

 ВВ: Скажем так: не совсем. Невыгодно не только из-за высокой волатильности, но и по причине так называемой «криптозимы». Сейчас рынок криптовалют находится в большом падении - вернее, на очень низких ценовых уровнях по сравнению с тем, что прогнозировалось.

 ЕВ: А это специфика только нашей страны или общемировая тенденция?

 ВВ: Нет, это общемировая история, здесь нет никакой локальной специфики. Одиночным майнерам сейчас действительно не особо выгодно добывать криптовалюту: прямо скажем, даже при «нулевой розетке» (условно бесплатном электричестве) вероятность что-то существенно заработать невелика из-за текущей цены криптовалюты.

Для промышленных майнеров сейчас тоже наблюдается спад рентабельности. Тем не менее крупным игрокам зачастую выгоднее продолжать держать мощности включёнными, чтобы ловить моменты, когда сложность сети пересчитывается в их пользу. Когда сложность сети падает, доля конкретного майнера в общем объёме сети увеличивается, и, соответственно, повышается вероятность успешно находить блоки и добывать монеты.

 ЕВ: Вы сейчас говорите про сложность сети, имея в виду блокчейн, а не электрическую сеть?

 ВВ: Да, совершенно верно. Это напрямую связано с вычислительной мощностью. Когда я говорю про мощность и сложность сети - речь идёт исключительно о сложности сети биткоина.

 ЕВ: Уточняю, чтобы нашим зрителям было понятно, а то у меня как у энергетика сразу срабатывает профессиональная деформация на слово «сеть».

 ВВ: Да-да, я имел в виду именно сложность сети биткоина. Чем она ниже при постоянной мощности нашего энергопотребления и связанных с ней вычислительных мощностях, тем выгоднее майнить, поскольку возрастает вероятность заработать.

Поэтому сейчас промышленным майнерам приходится нелегко в текущих ценовых реалиях. Проще тем компаниям, для которых майнинг не является основным бизнесом - кто может позволить себе не продавать намайненную криптовалюту сразу (полностью или частично) для покрытия текущих операционных расходов.

 ЕВ: То есть это игроки, у которых, условно говоря, есть в собственности свободные энергетические мощности и которые могут себе позволить переждать?

 ВВ: Либо так, либо компании, имеющие другие источники дохода. Они могут сами себя кредитовать и финансировать затраты на будущее: сейчас добывать монеты и накапливать их, а продать уже потом, когда рынок развернётся и цена вырастет в разы.

 ЕВ: А что касается дата-центров? А то мы всё время углубляемся в майнинг. Как вы уже объяснили, у ЦОД совершенно иная модель работы: они хранят данные и обрабатывают их в облачной инфраструктуре. Как сейчас обстоят дела в сегменте дата-центров?

 ВВ: У дата-центров сейчас настоящий бум.

 ЕВ: То есть там всё отлично?

 ВВ: Всё отлично, потому что сейчас мы находимся, пожалуй, близко к пику мирового бума генеративного искусственного интеллекта. Речь идёт о компаниях, которые разрабатывают и разворачивают различные LLM-модели (большие языковые модели). То, что мы в обиходе называем искусственным интеллектом, хотя технически это скорее прикладные модели машинного обучения.

 ЕВ: Вы имеете в виду арендаторов мощностей в дата-центрах?

 ВВ: Да, компании, которые размещают свои вычислительные кластеры в этих дата-центрах. Им требуются колоссальные мощности на производительных графических процессорах (видеокартах) для обучения больших языковых моделей, обработки клиентских запросов и выдачи релевантных ответов.

Сейчас разработчики таких систем находятся на колоссальном подъёме, и этот тренд продолжается уже несколько лет. Мы приближаемся к определённому пику в том смысле, что ключевые мировые лидеры рынка, такие как OpenAI, их прямой конкурент Anthropic со своей моделью Claude, Google с Gemini, xAI с проектом Grok, готовятся к выходу на IPO. Они активно разгоняют свои рыночные оценки, которые сейчас зачастую выглядят чрезмерно завышенными.

В определённый момент этот ажиотаж пойдёт на спад. Это не значит, что модели утратят прикладное значение, вовсе нет. Но они перестанут пользоваться столь гипертрофированной популярностью. Сейчас на рынке представлены сотни разнообразных моделей (и десятки по-настоящему популярных), хотя реальной потребности в таком избыточном количестве нет. Со временем активность сконцентрируется вокруг ограниченного числа наиболее эффективных платформ, а остальные отойдут на второй план.

Однако прямо сейчас мы видим фазу бурного роста: каждому стартапу важно заявить о себе, занять долю рынка, привлечь пользователей и прорекламироваться. Именно из-за взрывного количества таких компаний и проектов услуги классических дата-центров сегодня невероятно востребованы.

 ЕВ: Но ведь не только компании в сфере ИИ нуждаются в мощностях. По сути, в современную эпоху цифровизации любая уважающая себя компания должна иметь собственный дата-центр?

 ВВ: Нет, иметь собственный дата-центр вовсе не обязательно. Я привёл пример с разработчиками искусственного интеллекта просто как наиболее показательную и актуальную сферу, которая сейчас формирует колоссальный приток нагрузки на ЦОД.

А в целом этот процесс продолжается уже более двадцати лет - с тех самых пор, как интернет занял ключевое место в развитии бизнеса. Примерно 20–25 лет назад на рынок пришла концепция SaaS (Software as a Service - «программное обеспечение как услуга») и облачные технологии. Тогда многие компании начали активно замещать свои локальные серверные мощности облачными решениями.

С тех пор дата-центры и переживают непрерывный подъём, так что этот продукт существует на рынке далеко не первый день. Позже к ним добавились медиакомпании (на Западе чуть раньше, у нас чуть позже), которые стали использовать мощности ЦОД для трансляции потокового видео и медиаконтента.

Спектр задач огромен: хранение, обработка данных, видеостриминг, сложные корпоративные вычисления. Сфера ИИ - это лишь направление, находящееся сегодня на пике ажиотажа. А так дата-центры нужны практически всем. Но строить собственные серверные площадки бизнесу совершенно не обязательно - это удел исключительно крупных корпораций.

 ЕВ: Получается, дата-центры - это ещё и самостоятельный, полноценный вид бизнеса: построить инфраструктуру и сдавать мощности в аренду.

 ВВ: Конечно, именно так многие игроки рынка и поступают.

 ВВ: Всё объясняется достаточно просто. Это масштабные кластеры компьютеров, которые должны работать непрерывно. Особенно если речь идёт о дата-центрах, сдающих мощности в аренду: их главное обещание клиентам и базовое требование к уровню доступности — аптайм 99,99% (или даже пять девяток после запятой) времени.

Поэтому, хотите вы этого или нет, оборудование обязано находиться в постоянной боевой готовности. На объекте должен круглосуточно поддерживаться заданный климатический режим и охлаждение, обеспечиваться бесперебойная связь, а источники бесперебойного питания должны быть постоянно готовы к работе. Даже когда серверы не выполняют сложных вычислений, вся эта поддерживающая инфраструктура непрерывно потребляет электроэнергию.

Именно поэтому оба бизнеса столь энергоёмкие. У майнеров доля электропотребления на вычисления близка к 100% круглосуточно. В дата-центрах энергопотребление разделено: часть мощности всегда уходит на поддержание инфраструктуры, а часть варьируется в зависимости от текущих вычислительных задач. Тем не менее базовый объём электроэнергии должен быть гарантирован 100% времени.

Если внезапно отключится условное «Яндекс Облако» или облако Google, парализуется работа огромного числа компаний по всему миру. Облачные сервисы давно перестали быть просто развлечением для частных лиц - это рабочая среда глобального бизнеса, который перенёс туда все свои процессы. Если они остановятся, возникнут масштабные сбои в мировой экономике.

 ЕВ: А что вы думаете по поводу экологии? Недавно мне попалась статья, где утверждалось, что дата-центры -- это чуть ли не глобальная экологическая катастрофа. Как вы считаете, это правда или очередной миф и хайп, попытка сбить ажиотаж вокруг моды на ЦОД и майнинг?

 ВВ: Я бы сказал, что это скорее миф и информационный хайп. Следуя такой логике, вся наша цивилизация - это сплошная катастрофа для природы.

 ЕВ: Все заводы…

 ВВ: Да, любые заводы, предприятия…

Вы, возможно, помните тот бум в западной прессе вокруг страшилок о парниковом эффекте и выбросах CO₂.

 ЕВ: Вы про декарбонизацию?

 ВВ: Да.

 ЕВ: Конечно, я это прекрасно помню!

 ВВ: Сейчас эта тема перешла скорее в рутинный процесс постепенного улучшения экологических стандартов производства. А в определённый момент людей пугали едва ли не глобальной катастрофой масштаба ядерной зимы - тем, что в ближайшие годы планету накроет парниковый эффект…

 ЕВ: Разворачивались целые глобальные кампании.

 ВВ: Да-да, пугали тем, что озоновый слой истончится, и так далее. Скажу сразу: я не эколог и наверняка не знаю всех тонкостей. Но с озоновым слоем в итоге ничего катастрофического не случилось.

Конечно, локальные проблемы есть всегда: атмосфера - это колоссальная динамичная лаборатория, где постоянно протекает множество различных процессов. Но одновременно она обладает мощными механизмами самовосстановления. Понятно, что можно представить внешние экстремальные сценарии, например, падение гигантского метеорита с колоссальной кинетической энергией, которое действительно способно разрушить атмосферу. Однако умеренные локальные воздействия природа компенсирует. За последние 200 лет бурного индустриального развития и промышленной революции природа выжила, адаптировалась под нас, и баланс сохранился.

 ЕВ: Будем надеяться, что природа выдержит и развитие новых цифровых технологий.

 ВВ: Выдержит, я более чем уверен. Все эти панические заявления - не более чем очередные страшилки.

 ЕВ: И это, на самом деле, радует.

 ВВ: Зелёная энергетика, безусловно, развивается, и это хорошо, но её реальный КПД не такой высокий. Гораздо более перспективны технологичные электростанции.

 ЕВ: Современные электростанции, да.

 ВВ: Именно. Атомная, а в перспективе и термоядерная энергетика. Хотя до промышленного термояда нам ещё очень далеко, очень хотелось бы увидеть его реализацию в будущем.

 ЕВ: А как вы относитесь к квантовому майнингу? Такое явление вообще существует?

 ВВ: Нет, пока не существует. На текущий момент времени это скорее красивый миф.

 ЕВ: А теоретически это возможно?

 ВВ: Теоретически это, конечно, возможно. Почему сейчас это называют мифом? Не в том смысле, что этого никогда не будет, а скорее потому, что многие представляют себе квантовый майнинг не совсем в том виде, в котором он в итоге реализуется. Но в какой-то момент времени он появится обязательно.

В чём отличие квантовых вычислений от классических? В классических вычислениях архитектура компьютера состоит из огромного количества ячеек, где каждый бит информации находится в строго определённом состоянии. Квантовый компьютер не требует такого большого числа ячеек по одной простой причине: там информация может находиться одновременно в нескольких состояниях сразу - как в квантовой механике с хрестоматийным котом Шрёдингера, который в закрытом ящике одновременно и жив, и мёртв.

 ЕВ: В один и тот же момент времени.

 ВВ: Да, как бы парадоксально это ни звучало. Кот - объект макромира, а в макромире подобных примеров практически нет. Зато в микромире таких квантовых объектов полно: любой студент-физик сразу назовёт с десяток примеров — фотоны, электроны, ионы, спины частиц и так далее. Все они способны одновременно существовать в нескольких состояниях.

Какое именно из этих состояний проявится, мы узнаём только в момент измерения. При измерении происходит процесс, который в квантовой механике называют коллапсом волновой функции, и система фиксируется в конкретном состоянии. В отличие от классического компьютера, где логика бинарна («или так, или так»), здесь мы оперируем огромным массивом состояний одновременно. В процессе квантовых вычислений алгоритмы задействуют эту многомерность.

 ЕВ: То есть получается высокая скорость обработки информации?

 ВВ: И скорость, и, главное, объём одновременно обрабатываемых состояний: производительность по сравнению с классическими системами возрастает не в разы, а экспоненциально.

Теоретически такой подход не потребует гигантских объёмов электроэнергии - это будет чрезвычайно энергоэффективный вычислительный процесс. Но всё упирается в то, как именно это реализовать на практике.

Здесь можно провести прямую параллель с термоядерной энергетикой. В теории управляемый термоядерный синтез - невероятно энергоэффективный процесс. На нём держится вся Вселенная, горят все звёзды, благодаря Солнцу существует наша цивилизация. На Солнце непрерывно и с колоссальным выходом энергии идёт горение водорода, гелия и последующих элементов вплоть до железа.

Однако все экспериментальные термоядерные установки за последние 50 лет исследований пока дают КПД меньше единицы: мы затрачиваем на поддержание процесса значительно больше энергии, чем получаем на выходе. Пока физики ещё не нащупали оптимальные инженерные пути, чтобы запустить стабильную самоподдерживающуюся реакцию. Ведь колоссальных энергозатрат требует вся сопутствующая инфраструктура: электромагнитные поля для удержания плазмы, мощнейшие системы охлаждения и всё здание установки в целом. В теории процесс идеален, на практике пока энергозатратен и остаётся в рамках фундаментальных лабораторных поисков.

Но когда-то и ядерная энергетика казалась чистой фантастикой, и компьютеры, и мобильные телефоны.

 ЕВ: Когда-то никто и представить не мог, что в космос полетит наш Юрий Гагарин. 

 ВВ: Совершенно верно. Так что со временем найдутся решения и для квантового майнинга. 

 ЕВ: Я так понимаю, сами квантовые компьютеры уже существуют? 

 ВВ: Существуют, но пока в очень примитивном, экспериментальном виде. 

 ЕВ: Причём разрабатывать их начали уже достаточно давно, напомните? 

 ВВ: Да, активные практические эксперименты идут уже более десяти лет, примерно с начала 2010-х годов. 

 ЕВ: Но они, насколько я знаю, до сих пор очень массивные и сложные? 

 ВВ: Сегодня один квантовый компьютер - это, по сути, не отдельный компактный прибор, а целая научная лаборатория. 

 ЕВ: То есть один такой компьютер занимает целое лабораторное помещение.

 ВВ: Да, конечно. Сам квантовый процессор - лишь малая часть этой лаборатории, его даже полноценным компьютером пока сложно назвать. Это матрица кубитов - в лучшем случае порядка сотни. Сами по себе они микроскопические, но для обеспечения их стабильного состояния требуется колоссальная инженерная инфраструктура, занимающая всё помещение.

 ЕВ: Плюс сложнейшие системы охлаждения.

 ВВ: Охлаждение практически до абсолютного нуля, удержание электромагнитного поля... В зависимости от физической реализации (например, для спиновых кубитов) необходима точная конфигурация мощного магнитного поля с постоянной накачкой и компенсацией утечек. Поэтому сегодня это исключительно экспериментальные установки, в которых физики ищут правильный технологический баланс.

 ЕВ: То есть квантового майнинга нам пока ждать рано?

 ВВ: Посмотрим. Технологии развиваются стремительно. Ещё пять лет назад кто мог представить, что в повседневной жизни люди будут массово использовать ChatGPT - например, просить составить аналитический отчёт или собрать чат-бота в Telegram в качестве персонального ассистента? Тогда это казалось фантастикой, а сегодня стало привычной рабочей реальностью.

 ЕВ: В этом тоже кроются свои риски, например, пресловутые галлюцинации нейросетей. Даже сегодня у нас Алиса выдавала очень странные ответы: ни с того ни с сего сбоит, и мы отшучиваемся, что у неё просто «нет настроения». Но мы как специалисты способны критически оценить и распознать галлюцинацию ИИ. А вот для неподготовленных людей, которые слепо верят ответам больших языковых моделей, это уже серьёзный вопрос общественной и информационной безопасности.

Но в целом я с вами согласна: стоит подождать. Я помню свой первый компьютер примерно в 2001 или 2002 году: новенький Pentium и огромный монитор, похожий на толстый телевизор. А школьные компьютерные классы того времени вообще напоминали громоздкие вычислительные залы на полкомнаты. Сегодня же полноценный компьютер свободно умещается на ладони - в обычном смартфоне.

 ВВ: И он несоизмеримо мощнее тех машин.

 ЕВ: Гораздо мощнее! В нём есть всё: и камеры, и, как я часто повторяю, фактически вся Ленинская библиотека вместе с мировыми базами знаний - в одной компактной коробочке. Так что поживём - увидим, возможно, дойдём и до квантового майнинга.

А как вы относитесь к концепции космического майнинга и космической энергетики в целом?

 ВВ: Это очень интересная идея. Впервые мы услышали о ней в период бума ICO в блокчейн-индустрии, когда начали появляться стартапы с предложениями: «Давайте запустим блокчейн-ноды в космос! Это будет наднациональная глобальная распределённая база данных, где никто не сможет заблокировать транзакции или подделать информацию». Позиционировалось это как всеобщее благо - полная децентрализация и свобода от цензуры…

 ЕВ: И вне юрисдикции какого-либо законодательства.

 ВВ: Да, в том числе вне рамок государственного регулирования - своего рода цифровая анархия. Эксперты видели в этом как очевидные преимущества, так и серьёзные риски. Но десять лет назад всё это выглядело чистой фантастикой. Прежде всего потому, что запуск и поддержание спутниковой инфраструктуры на орбите для обеспечения стабильного круглосуточного доступа 24/7 - это колоссально дорогое мероприятие.

 ЕВ: Но, может быть, цель оправдывает средства? Ведь в масштабах индустрии это был бы грандиозный прорыв.

 ВВ: Возможно. Но около десяти лет назад и сам спутниковый интернет был достоянием немногих и крайне дорогим удовольствием.

 ЕВ: А как ситуация выглядит сейчас?

 ВВ: Ситуация изменилась кардинально. Илон Маск развернул масштабную низкоорбитальную группировку Starlink, которая сегодня обеспечивает колоссальные скорости передачи данных, превосходящие показатели многих традиционных наземных провайдеров. Недавно мы сравнивали цифры с приятелем из Израиля: у него в частном одноэтажном доме с прямым выходом на крышу и открытым горизонтом Starlink стабильно выдаёт порядка 700 Мбит/с. Мой домашний интернет такой скорости не даёт.

Конечно, у спутниковой связи есть свои эксплуатационные нюансы - уязвимость спутниковых группировок, экранирование сигнала и другие внешние факторы. Но сегодня очевидно, что Starlink и аналогичные проекты меняют рынок. В России также разрабатываются подобные группировки, которые, надеюсь, в перспективе будут полноценно запущены.

 ЕВ: В чём заключается ключевая инженерная концепция таких систем?

 ВВ: Смысл в формировании многоспутниковой группировки на низких околоземных орбитах для обеспечения сплошного глобального покрытия без «мёртвых зон» и тёмных пятен. В зоне постоянной видимости наземного терминала всегда должно находиться несколько аппаратов, компенсирующих любые помехи и перерывы связи (напомню, что геостационарная орбита возможна только строго над экватором).

Надеюсь, глобальный рынок пойдёт по пути здоровой конкуренции нескольких independent спутниковых систем - это всегда мощный драйвер технологического и экономического развития.

 ЕВ: Здорово, это прямой стимул для экономики.

 ВВ: Да. Я в этом плане оптимист и рассчитываю, что качественный высокоскоростной спутниковый интернет в режиме 24/7 со временем станет доступен жителям в любой точке земного шара.

 ЕВ: Будем очень этого ждать!

 ВВ: И вот как раз с развитием такой связной инфраструктуры станет абсолютно реальным вынос майнинговых мощностей, распределённых баз данных и полноценных ЦОД на околоземную орбиту. Более того, чисто теоретически орбитальные дата-центры могут оказаться существенно энергоэффективнее земных аналогов.

 ЕВ: Расскажите подробнее: за счёт чего достигается эта эффективность в космосе?

 ВВ: Во-первых, в космосе принципиально иначе работает солнечная генерация: там нет атмосферного рассеивания, погодных факторов и облачности.

 ЕВ: То есть разворачивай солнечные батареи и получай энергию напрямую.

 ВВ: Именно так. Солнечные панели обеспечивают стабильную выработку. Конечно, при движении по орбите аппарат периодически заходит в тень Земли, поэтому комплекс оснащается буферными аккумуляторными батареями. Но главное преимущество - абсолютная предсказуемость орбитальных циклов инсоляции и тени, что позволяет точно рассчитать баланс панелей и накопителей ещё на этапе проектирования.

Во-вторых, фактор невесомости играет нам на руку: отсутствие гравитационной нагрузки позволяет разворачивать гигантские поля солнечных панелей сверхлёгких конструкций, которые на Земле просто разрушились бы под собственным весом. К тому же на орбите они не отчуждают ценные земельные участки.

 ЕВ: Можно строить целые орбитальные энергоплантации.

 ВВ: Да, масштабные автономные кластеры. Основные капитальные затраты придутся на вывод оборудования на орбиту, после чего система функционирует с минимальным внешним вмешательством.

Разумеется, есть технологические сложности: в самых верхних слоях атмосферы всё равно присутствует микротрение об остаточные газы, поэтому требуются корректирующие двигатели для удержания орбиты. Также существуют риски космического мусора и микрометеоритов, из-за чего эксплуатационные потери неизбежны. Но в совокупном энергетическом и экономическом балансе орбитальное размещение вычислительных мощностей имеет все шансы стать более выгодным, чем строительство аналогичных комплексов на Земле.

 ЕВ: Пока мы видим исключительно плюсы. А правильно ли я понимаю, что ключевой барьер на сегодняшний день - сугубо финансовый, то есть нехватка инвестиций? На Западе подобные проекты, такие как Starlink, развиваются в основном на частные или частно-государственные средства (хотя принято считать, что там доминируют именно частные инвестиции).

 ВВ: Не совсем так: Маск привлёк весьма внушительный объём государственного финансирования, грантов и субсидий.

 ЕВ: То есть это проекты с существенным государственным участием. А в России главным инвестором таких масштабных космических и инфраструктурных инициатив тоже неизбежно должно выступать государство, или вы допускаете приход частного капитала?

 ВВ: В нашей стране пока нет венчурных инвесторов такого масштаба, которые были бы готовы вкладываться в высокорисковые проекты подобного технологического уровня и длинного горизонта окупаемости. Поэтому основным источником инвестиций здесь действительно остаётся государство.

 ЕВ: Направление в любом случае крайне перспективное. Будем ждать государственных инвестиций и развивать отечественную космическую отрасль.

 ВВ: Мы тоже очень на это надеемся.

 ЕВ: Владимир, поделитесь, пожалуйста, вашим видением: каким будет будущее майнинга с учётом перспективных технологий - как внутри самой блокчейн-индустрии, так и в смежных отраслях? Каким вы видите этот бизнес на горизонте ближайших лет?

 ВВ: Это действительно хороший вопрос. Чтобы на него ответить, необходимо проследить эволюцию майнинга с самого начала - с момента запуска блокчейна биткоина в начале 2009 года.

Изначально майнинг вообще не предполагал формирования той колоссальной промышленной индустрии, которую мы наблюдаем сегодня, и тем более не требовал таких гигантских объёмов электропотребления.

В чём заключалась исходная концепция Сатоши Накамото? Идея состояла в том, чтобы мотивировать огромное число рядовых пользователей по всему миру держать включёнными свои обычные персональные компьютеры (а не специализированные дорогостоящие аппараты, которые требуют отдельных ЦОД, сильно греются, шумят и сжигают мегаватты энергии). Цель была простой: стимулировать людей не выключать компьютеры, чтобы именно на их машинах распределённо хранилась и обновлялась единая база данных транзакций биткоина.

Смысл заключался в том, чтобы сотни миллионов независимых ПК одновременно верифицировали и подтверждали актуальное состояние этой базы данных, исключая зависимость от какого-либо единого контрагента - даже такого глобального технологического гиганта, как Google или Amazon с их колоссальными дата-центрами по всему миру. Ведь каким бы распределённым ни казался Google, это всё равно одна юридическая структура: у неё один совет директоров и, условно говоря, единый центр управления.

Замысел создателя биткоина был прямо противоположным: сделать так, чтобы каждый рядовой пользователь становился автономным микроузлом этой глобальной распределённой сети. Если таких независимых участников будут десятки и сотни миллионов, отключить или заблокировать подобную систему станет физически невозможно. Её можно законодательно запретить в одной стране, в десяти или даже в сотне государств, но останутся другие юрисдикции, где продолжат работать миллионы пользователей, не знающих друг о друге. Была создана принципиально неуязвимая и невыключаемая децентрализованная сеть.

Однако по мере роста рыночной стоимости биткоина инженеры разработали специализированные интегральные схемы (ASIC-майнеры). По сравнению с универсальным компьютером такое устройство абсолютно не приспособлено для выполнения стандартных вычислительных задач, но в одной-единственной операции - математическом переборе хэшей - оно демонстрирует феноменальную производительность, совершая триллионы операций в секунду.

И здесь мы возвращаемся к тому, с чего начали: с точки зрения Вселенной этот процесс абсолютно утилитарен и сводится к бесконечному перебору одного и того же алгоритма — проверить хэш, отбросить, проверить следующий.

Исходная модель предполагала, что вычисления будут производиться на обычных процессорах без колоссальных энергозатрат, а за поддержание работоспособности сети пользователи будут периодически получать вознаграждение в виде новых монет. Но со временем процесс перерос в масштабную индустрию, породив ту самую проблему энергоёмкости, которая изначально архитектурно не закладывалась.

Что касается будущего майнинга: сеть биткоина неизбежно ждёт глубокая трансформация. Уже сегодня добыто более 20 миллионов биткоинов из строго ограниченной эмиссии в 21 миллион, то есть осталось намайнить менее 5% от общего объёма. Награда за найденный блок сокращается вдвое каждые четыре года (происходит так называемый халвинг). Окончательно последний сатоши будет добыт более чем через 100 лет, однако уже на горизонте ближайших 15 лет классический майнинг за счёт эмиссии новых монет вряд ли останется столь же экономически привлекательным, если только курс актива не продемонстрирует экспоненциальный взлёт.

 ЕВ: А цена биткоина сейчас немаленькая, верно?

 ВВ: Да, немаленькая - сейчас она превышает 60 000 долларов. Но даже если курс вырастет до миллионов долларов, через 15 лет добывать биткоин в прежнем виде всё равно может стать невыгодно, поскольку на эмиссию будут оставаться буквально крохи. Безусловно, останутся энтузиасты, готовые собирать и эти доли, так что сама индустрия полностью не исчезнет. Однако ей неизбежно придётся трансформироваться.

И хотелось бы, чтобы эта трансформация пошла на пользу. В принципе, протокол биткоина не высечен в камне, его можно изменять. Другое дело, что архитектурно он намеренно спроектирован так, чтобы вносить изменения было крайне сложно: для принятия любого фундаментального обновления требуется консенсус более 51% вычислительной мощности всей сети. Именно поэтому требуются годы дискуссий в сообществе, чтобы согласовать и внедрить какие-либо новшества.

Но на длинной дистанции участники вполне способны договориться об эволюции протокола, чтобы процесс подтверждения транзакций строился на совершенно иных алгоритмах, без сжигания гигантских объёмов энергии в специализированных дата-центрах. И то, на каких именно физических и математических принципах это будет реализовано, - самый интригующий вопрос.

 ЕВ: То есть на базе менее энергозатратных механизмов?

 ВВ: Да, а в идеале - практически не требующих энергозатрат.

 ЕВ: Ведь львиная доля средств при добыче биткоина и многих других криптовалют сегодня уходит именно на оплату счетов за электроэнергию и функционирование систем охлаждения.

 ВВ: Совершенно верно. Энергия тратится на охлаждение сильно нагревающихся чипов, шумоподавление и сопутствующую инфраструктуру.

 ЕВ: Получается, если сегодня майнинг находится на грани рентабельности, промышленники фактически работают на то, чтобы просто оплачивать внушительные счета за электричество. То есть ключевая задача индустрии - сделать добычу менее энергоёмкой?

 ВВ: Менее энергоёмкой и, возможно, гораздо более элегантной с точки зрения физики. Мы вовсе не обязаны бесконечно нагружать мировую энергосистему - можно задействовать совершенно другие физические законы.

Около четырёх лет назад вышла интересная теоретическая работа физиков из Ливерморской национальной лаборатории в США. Учёные предложили концепцию: что если в основе безопасности распределённого реестра будет лежать не колоссальное энергопотребление, а изменение квантов энтропии в микроскопических квантовых ячейках? Речь идёт о фундаментальном физическом процессе упорядочивания частиц от хаоса к структуре. Изменение одного кванта энтропии требует ничтожно малого расхода энергии, зависящего от температуры среды.

Если опереть консенсус блокчейна на термодинамическую энтропию, а не на прямое сжигание киловатт-часов, то и вычисления, и распределённое хранение информации можно перевести на качественно иную физическую платформу. Пока это сугубо фундаментальная теоретическая работа, не имеющая готового прикладного внедрения на рынке.

 ЕВ: То есть до практического готового решения учёные ещё не дошли?

 ВВ: Нет, до промышленного воплощения пока далеко. Но это нормальный научный процесс: теоретики всегда идут на шаг впереди, выдвигая смелые концепции, которые со временем становятся технологическим стандартом.

Если говорить о будущем майнинга, то перспективные модели строятся на отказе от энергоёмкого перебора вычислений. Такие алгоритмы успешно работают уже сегодня — в частности, консенсус Proof-of-Stake (PoS), на который перешёл блокчейн Ethereum (Эфириум). Раньше он тоже функционировал на базе классического Proof-of-Work (PoW), как и сеть биткоина, потребляя огромные объёмы электроэнергии на фермах из видеокарт.

 ЕВ: То есть это тоже криптовалюта, только не биткоин.

 ВВ: Да, другая криптовалюта. Сейчас процесс валидации в ней устроен на иных принципах - на основе доли владения монетами (стейкинга). Тот, кто блокирует в сети больший объём средств, получает право подтверждать блоки и голосовать за них. Для этого совершенно не требуется колоссальных затрат электроэнергии.

 ЕВ: Получается, столь энергоёмкой остаётся только добыча биткоина?

 ВВ: Не только биткоина. Есть целый ряд монет, например, Litecoin (так называемое «цифровое серебро») и другие криптовалюты, добыча которых по-прежнему требует больших энергозатрат.

Что касается механизма Proof-of-Stake, который используется в Ethereum, он не опирается на физические законы - в его основе лежат исключительно экономические стимулы. Чисто теоретически за счёт экономических манипуляций такую систему проще дестабилизировать, однако в Ethereum этого не происходит из-за колоссального масштаба сети: чтобы получить контрольную долю и захватить валидацию, требуются гигантские финансовые ресурсы.

Но мы могли бы использовать другие физические принципы - в частности, изменение термодинамической энтропии или квантовые эффекты для подтверждения блоков в сети биткоина. Это было бы несоизмеримо менее энергозатратно.

Я думаю, подобные процессы начнут разворачиваться в ближайшие годы, когда из-за дробления наград майнерам останется добывать лишь крохи эмиссии. Тогда сообщество неизбежно придёт к вопросу: «Почему бы не поэкспериментировать и не перейти на принципиально новые фундаментальные модели?».

 ЕВ: А в России подобные исследования ведутся, или всё изучается преимущественно за рубежом?

 ВВ: Скажем прямо: таких работ сейчас крайне мало. Этим занимаются небольшие группы учёных-энтузиастов на чисто теоретическом уровне, поскольку целевого финансирования под эти задачи практически не выделяется. Исследования ведутся либо по личной инициативе, либо на остатки грантов от смежных проектов.

Если бы энергетические компании и частные инвесторы (к чему мы открыто призываем энергетиков, заинтересованных в повышении энергоэффективности) начали системно спонсировать такие исследования, это стало бы мощным прорывным направлением. Поиск альтернативных методов майнинга - менее энергоёмких, но столь же надёжных для сохранения базового принципа децентрализации, когда огромное число независимых участников одновременно обеспечивает безопасность сети без сжигания гигаватт электроэнергии.

 ЕВ: Будем надеяться, что эти технологии продолжат развиваться, и мы застанем то время, когда майнинг станет энергоэффективным, экологичным и опирающимся на передовые физические принципы.

Владимир, огромное вам спасибо! Вас можно слушать бесконечно, беседа получилась невероятно интересной. Будем с нетерпением ждать вас в следующих выпусках!

 ВВ: Спасибо, Елена.

 ЕВ: Дорогие подписчики и гости канала, пишите комментарии, задавайте вопросы. До новых встреч!

 ВВ: Спасибо большое. Всего доброго!

Материал подготовлен экспертами Центра правовой поддержки в энергетике и цифровых технологий.

Контакты для записи на консультацию:
+7 (495) 363‑62‑29
+7 (915) 363‑29‑99
info@energylawpro.ru