Evolução dos equipamentos de mineração
Como já citamos anteriormente, a mineração de Bitcoin precisa utilizar equipamentos específicos, que demandam alto poder computacional, hoje em dia isso é alcançado através de ASICs (Application Specific Integrated Circuits, ou Circuitos Integrados de Aplicação Específica). Ao longo dos anos e evolução da atividade de mineração, os computadores de uso pessoal que, no início, eram bastante utilizados, foram sendo substituídos por máquinas mais potentes e específicas, até chegar nas ASICs.
Nesse sentido, é interessante entender como aconteceu toda a evolução dessa indústria até agora. Afinal, a mineração deixou de ser uma atividade para amadores. Embora ainda existam entusiastas que mineram Bitcoin como hobby, fazer dessa atividade algo lucrativo atualmente está nas mãos de grandes empresas, instituições e investidores.
Uma breve explicação sobre a mineração
A tecnologia que viabiliza a utilização do Bitcoin é a chamada blockchain, uma “cadeia de blocos”. Blockchain é um ledger (livro-razão) público onde todas as transações que ocorrem naquela rede são registradas em ordem cronológica. Cada registro ou transação adicionada a essa cadeia de blocos não pode ser modificada ou alterada, o que significa que as transações são imunes a hacking.
No caso da blockchain do Bitcoin, a cada 10 minutos um bloco de transações (atualmente com aproximadamente 2021 transações) é validado e, assim, adicionado a blockchain.
Mineração é o processo no qual as transações realizadas em cada bloco são validadas digitalmente na rede e adicionadas ao ledger da blockchain, através da resolução de complexos problemas matemáticos (quebra cabeças criptografados). Resolver esses problemas matemáticos (ou quebra cabeças) exige grande poder computacional e é impossível prever quem vai resolver esse problema, independente do poder computacional instalado. Basicamente, cada minerador na rede está participando de uma corrida pra resolver esse problema e receber uma recompensa (block reward) em Bitcoins.
O minerador que conseguir resolver mais rápido a equação, de maneira correta, poderá registrar a transação em um novo bloco e receberá sua recompensa. A resposta da equação corresponde ao número de hash do bloco. Essa atividade é repetida continuamente, fazendo com que surjam novos blocos na rede. Nesse sentido, quanto maior for o poder computacional empregado, maiores são as chances de encontrar um bloco mais rapidamente.
No entanto, vale ressaltar que o protocolo do Bitcoin se ajusta automaticamente para que a produção de novos blocos se mantenha por um período consistente de produção, sendo em média de 10 minutos, conforme mencionado acima. Logo, a dificuldade para resolver esse “quebra-cabeça” se ajusta à medida que a rede vai ganhando mais poder computacional. Sendo assim, quanto maior for o poder da rede, maior será a dificuldade para encontrar novos blocos. Isso é o que torna a rede cada vez mais segura.
O interesse pelo Bitcoin fez a rede crescer com o tempo, o que significa que o número de computadores no ecossistema está muito maior que há 10 anos e, consequentemente, exigindo um maior poder de processamento, essa medida é chamada de hashrate (taxa de hash) da rede. Sendo assim, máquinas mais robustas e específicas surgiram para suprir a necessidade que a mineração passou a exigir ao longo do tempo. A seguir explicarei um pouco do avanço dos equipamentos utilizados na mineração ao longo do tempo.
2009: Mineração com CPU
Quando o primeiro bloco de bitcoin foi minerado, em 3 de janeiro de 2009, apenas Satoshi Nakamoto, pseudônimo do criador do bitcoin, era quem estava conectado à rede e conseguiu minerar os primeiros bitcoins. Pela fase prematura em que a moeda se encontrava, e por poucos conhecerem o protocolo, não havia ainda ninguém conectado à rede e Satoshi conseguia minerar usando um computador comum.
Computadores usados para navegar na internet e usar aplicativos básicos, do dia a dia, contém o que é chamado unidade central de processamento (CPU). A CPU controla como os comandos do computador são executados e processados. Nesta fase da mineração, o uso de CPU era comum e atendia perfeitamente a necessidade do momento. Posteriormente, com o aumento de entusiastas pela rede, iniciou-se uma corrida entre os usuários para garantir um maior poder computacional e receber uma recompensa maior. A partir daí, ocorreram grandes avanços em equipamentos e software para mineração e, consequentemente, a entrada de fabricantes nesse mercado.
2010–2011: Mineração com GPU e FPGA
A partir de 2010, mais especificamente no dia 22 de maio, o bitcoin teve um valor de mercado estabelecido. Este dia histórico para os entusiastas de bitcoin, que ficou conhecido como “Bitcoin Pizza Day” marca a data em que um programador e entusiasta de bitcoin, chamado Laszlo, comprou duas pizzas por 10 mil bitcoins, as pizzas valiam cerca de $25. Após o evento, o preço do bitcoin chegou ao valor de 8 centavos de dólar em junho e, logo após, em outubro, estava sendo precificado em 10 centavos de dólar.
No momento em que o bitcoin atingiu o valor de 10 centavos, foi desenvolvido o primeiro dispositivo para mineração que usava placas de processamento gráfico (GPU). As GPUs são programadas para executar tarefas específicas e são muito utilizadas em jogos, pois podem realizar várias operações matemáticas relativamente simples paralelamente, como os cálculos necessários para geram os gráficos 3d presentes em jogos modernos. Devido a essa capacidade matemática, as GPUs também podem ser programadas para realizar cálculos específicos, como os da mineração, mais rapidamente que uma CPU.
As GPUs eram melhores que as CPUs, tornando a produção de blocos de bitcoin 6 vezes mais eficiente e, para esses ganhos, um dispositivo médio de GPU custava apenas duas vezes mais do que um dispositivo de CPU. No entanto, logo em 2011 o FPGA, circuitos pré-programáveis, foram remodelados para minerar bitcoin.
As FPGAs são chips, que podem ser programados para realizar qualquer tarefa específica e eram duas vezes mais eficientes do que as GPUs, porém eram mais complicados de construir. Esses dispositivos precisam de configurações de software e hardware para executar um código específico e precisam ser programados para executar eficientemente. O fato de poder configurar o hardware de uma maneira específica era o que tornava esse dispositivo mais eficiente que a GPU.
2012: O surgimento das ASICs
As ASICs foram o terceiro importante avanço na indústria de equipamentos para mineração de bitcoin. Diferente das outras tecnologias utilizadas, as ASICs não foram adaptadas a partir de outros hardwares e softwares, e sim foi criado uma máquina nova, para atender unicamente a mineração de bitcoin. Em 2013, a empresa chinesa Canaan lançou o primeiro conjunto de circuitos integrados específicos, a ASIC.
Esses equipamentos tiveram hardware e software desenvolvido unicamente para realizar os cálculos matemáticos da mineração de Bitcoin, portanto, não servem para mais nada. Por ser otimizado para esta tarefa, as ASIC são extremamente eficientes em seu serviço e os outros dispositivos de CPU, GPU e FPGA não conseguiram acompanhar este avanço.
- Evolução das ASICs
A Canaan Creative foi o primeiro fabricante de ASIC, no entanto, outros surgiram após ela, como a Bitmain que, hoje, é uma das principais desenvolvedoras de hardware para mineração. Cada vez mais outras empresas surgiram e consolidaram o mercado, criando máquinas mais potentes e sofisticadas, fazendo até com que gerações de ASICs surgissem.
À medida que o bitcoin e a mineração ganharam destaque, diversas empresas sugiram e criaram uma indústria bastante promissora. Ao longo dos anos, o preço do bitcoin em dólar subiu bastante e quanto maior o valor de mercado da recompensa para os mineradores, as margens de lucro são maiores.
- Chips e semicondutores
Um dos avanços mais importantes na evolução das ASICs foi a melhoria no processo de fabricação destes chips de circuito integrado. Quando a tecnologia surgiu, os primeiros chips utilizavam um processo de fabricação com resolução de 130 nm, hoje, as máquinas mais eficientes, possuem chips para mineração utilizando 5 nm, o melhor processo de fabricação do mundo.
Esta diminuição traz mais eficiência para as máquinas, que conseguem utilizar mais componentes em um mesmo equipamento. Os chips com melhores processos de fabricação conseguem agrupar transistores em um espaço menor. Utilizar um número maior de transistores (vários chips), resulta em maior desempenho.
Além disso, há várias vantagens no processo de fabricação e desenvolvimento da arquitetura do hardware, que faz ser possível criar uma máquina que consome significativamente menos energia e entrega maior velocidade. Chips mais densos fazem com que as empresas possam, por exemplo, melhorar também o resfriamento das máquinas, que podem utilizar frequências baixas, mas ainda são eficientes por possuir mais componentes, que aceleram os cálculos.
- ASICs hoje
Atualmente o mercado está bastante consolidado, mas, frequentemente, novas máquinas surgem. Pelo caráter bem específico de processamento desses dispositivos, eles perdem facilmente a usabilidade à medida que as aplicações mudam. Geralmente, o tempo de vida médio de uma ASIC é de 18 meses. Logo surgem novas e mais eficientes.
Sendo assim, atualmente as máquinas mais eficientes do mercado são as da Bitmain e Intel, que começou a fabricar ASICs recentemente. A Bitmain anunciou em fevereiro de 2022 um dos seus ASICs mais potentes do mercado, refrigerado a água, porém logo após a Intel anunciou seu ASIC de segunda geração, o Bonanza Mine 2, 15% mais eficiente que o S19j Pro da Bitmain e pela metade do preço, mas que ainda está em fase de desenvolvimento e não houve nenhuma entrega para clientes
A corrida de ASICs não parou e, em menos de dois meses, a Bitmain anunciou seu novo ASIC, o mais potente do mercado até agora, com chip de 5 nm e poder computacional de 255TH/s, chamado S19XP Hydro, ele é refrigerado a água também.
Qual o futuro da mineração e o que podemos esperar?
Fica claro, portanto, que a indústria de mineração está crescendo e com potencial para se inovar cada vez mais. Sendo assim, certamente haverá maiores investimentos no mercado e com mais competidores presentes, a entrada da Intel pode fomentar que outras grandes empresas de hardware queiram participar do mercado.
Atualmente as grandes gestoras já investem em mineração, as big-techs estão interessadas no bitcoin e altcoins, portanto, é uma grande porta de entrada que pode vir gerar novos competidores no mercado de hardware e software para mineração.
Um dos grandes FUDs (sigla em inglês para Medo, Incerteza e Dúvida) gerado na mineração é que os computadores quânticos podem quebrar a criptografia do bitcoin. No entanto, essas máquinas ainda não atingiram produção em escala e são extremamente caros, além disso, sua configuração não foi desenhada para mineração.
Apesar da incerteza quanto o futuro da computação quântica na mineração, um paper publicado na Scheiner.com revelou que a quantidade necessária de qubits (criptografia do computador quântico) necessária para afetar a rede seria de 13 milhões, atualmente o computador quântico mais eficiente tem somente 127 qubits.
