Nhắc đến blockchain, nhiều người lập tức liên tưởng đến những hệ thống máy tính hoạt động liên tục, các trung tâm dữ liệu tiêu thụ điện lớn và tranh luận về tác động môi trường. Mối quan tâm này có cơ sở, nhưng việc đánh giá blockchain chỉ bằng một kết luận chung rằng công nghệ này “tốn điện” hoặc “thân thiện với môi trường” đều có thể dẫn đến cách nhìn thiếu chính xác. Mức tiêu thụ năng lượng không giống nhau giữa các blockchain, cũng không cố định trong mọi giai đoạn vận hành.
Để hiểu vấn đề, cần tách blockchain thành nhiều lớp: cơ chế dùng để xác nhận giao dịch, loại phần cứng tham gia mạng lưới, quy mô hoạt động, nguồn điện và mục đích sử dụng. Một mạng lưới dùng cơ chế bằng chứng công việc có cách tiêu thụ năng lượng rất khác mạng lưới dùng bằng chứng cổ phần. Ngay cả trong cùng một cơ chế, thiết kế kỹ thuật và điều kiện vận hành cũng có thể tạo ra khác biệt đáng kể.
Vì sao blockchain cần năng lượng?
Blockchain là một sổ cái phân tán, trong đó nhiều máy tính cùng duy trì và kiểm tra trạng thái của mạng lưới. Để một giao dịch được ghi nhận, hệ thống cần có quy tắc giúp các bên đồng ý về thứ tự và tính hợp lệ của giao dịch. Quy trình này được gọi là cơ chế đồng thuận.
Với cơ chế bằng chứng công việc, các máy tính tham gia xác thực phải cạnh tranh để giải một bài toán mật mã. Công việc này không nhằm mã hóa nội dung giao dịch theo cách thông thường mà tạo ra một rào cản tính toán, khiến việc thay đổi lịch sử giao dịch trở nên khó khăn. Nhiều máy có thể cùng thực hiện phép tính trong một khoảng thời gian, nhưng chỉ một bên được quyền đề xuất khối mới theo quy tắc của mạng lưới. Vì quá trình cạnh tranh đòi hỏi phần cứng hoạt động liên tục, điện năng trở thành một phần quan trọng của chi phí bảo vệ mạng.
Trong khi đó, bằng chứng cổ phần sử dụng lượng tài sản được khóa trong mạng lưới để xác định vai trò xác thực. Người tham gia không phải liên tục thực hiện một cuộc đua tính toán quy mô lớn. Họ vẫn cần máy chủ, kết nối mạng, hệ thống giám sát và cơ chế dự phòng, nhưng nhu cầu điện cho quá trình đồng thuận thường được thiết kế theo hướng khác với bằng chứng công việc. Điều này không có nghĩa mọi hệ thống bằng chứng cổ phần đều có cùng mức tiêu thụ, mà chỉ cho thấy cơ chế đồng thuận là một yếu tố nền tảng cần được xem xét.
Không thể chỉ nhìn vào số lượng giao dịch
Một cách so sánh phổ biến là chia tổng điện năng của mạng lưới cho số giao dịch. Cách tính này có thể tạo ra một con số dễ hình dung, nhưng không phải lúc nào cũng phản ánh đúng bản chất kỹ thuật. Phần lớn năng lượng của một mạng lưới bằng chứng công việc được sử dụng để duy trì an ninh và tính cạnh tranh của toàn hệ thống, chứ không tăng hoặc giảm theo tỷ lệ đơn giản với từng giao dịch riêng lẻ.
Nếu một khối có thể chứa nhiều giao dịch hơn, số năng lượng quy đổi trên mỗi giao dịch có thể giảm mà không cần mạng lưới tiêu thụ ít điện hơn. Ngược lại, khi hoạt động trên chuỗi giảm, các thiết bị vẫn có thể tiếp tục duy trì mạng lưới và tổng điện năng không nhất thiết giảm tương ứng. Vì vậy, chỉ số trên mỗi giao dịch nên được xem là một góc nhìn tham khảo, không phải thước đo duy nhất để kết luận một blockchain hiệu quả hay kém hiệu quả.
Đánh giá đầy đủ hơn cần xem xét tổng năng lượng trong một khoảng thời gian, năng lực xử lý thực tế, mức độ an ninh đạt được, thời gian hoạt động của thiết bị và các hoạt động ngoài chuỗi. Một số ứng dụng còn đưa phần lớn thao tác sang lớp mở rộng hoặc hệ thống phụ trợ, sau đó chỉ ghi dữ liệu cần thiết lên blockchain chính. Khi đó, việc đo lường phải xác định rõ ranh giới của hệ thống, nếu không kết quả rất dễ bị hiểu sai.
Nguồn điện quan trọng không kém lượng điện
Tiêu thụ điện và phát thải khí nhà kính là hai khái niệm liên quan nhưng không đồng nhất. Cùng một lượng điện, tác động môi trường có thể khác nhau tùy theo nguồn phát điện, thời điểm sử dụng và cách phân bổ năng lượng. Một cơ sở vận hành chủ yếu bằng nguồn điện có cường độ phát thải thấp sẽ có hồ sơ môi trường khác với cơ sở phụ thuộc nhiều vào nhiên liệu hóa thạch.
Tuy nhiên, không nên vội kết luận rằng một mạng lưới trở nên bền vững chỉ vì có đơn vị vận hành sử dụng năng lượng tái tạo. Cần phân biệt giữa điện được tạo ra từ nguồn tái tạo, chứng nhận năng lượng, hợp đồng mua điện và điện thực sự được sử dụng tại địa điểm vận hành. Các khái niệm này có thể phục vụ những mục đích kế toán khác nhau. Một báo cáo đáng tin cậy cần trình bày rõ phương pháp xác định nguồn điện và phạm vi của tuyên bố môi trường.
Vị trí địa lý cũng có ảnh hưởng. Các trung tâm dữ liệu thường được xây dựng ở nơi có chi phí điện, điều kiện khí hậu, hạ tầng mạng và khả năng cung cấp điện phù hợp. Nhiệt độ môi trường tác động đến nhu cầu làm mát, còn chất lượng lưới điện ảnh hưởng đến việc phải dùng hệ thống dự phòng. Những yếu tố này không thay đổi bản chất của cơ chế đồng thuận, nhưng có thể làm thay đổi hiệu quả vận hành của một cơ sở cụ thể.
Doanh nghiệp cần đánh giá blockchain bằng bộ tiêu chí nào?
Trước khi lựa chọn một blockchain, doanh nghiệp nên bắt đầu từ nhu cầu nghiệp vụ thay vì từ tên tuổi hoặc xu hướng thị trường. Nếu mục tiêu là truy xuất nguồn gốc, quản lý chứng từ hoặc chia sẻ trạng thái giữa các đối tác đã xác định, một mạng lưới được kiểm soát trong phạm vi phù hợp có thể đáp ứng yêu cầu với mô hình vận hành khác mạng lưới công khai. Nếu mục tiêu là tạo tài sản số có khả năng hoạt động trong một hệ sinh thái mở, các tiêu chí về tính phi tập trung, thanh khoản và an ninh có thể được đặt nặng hơn.
Nhóm tiêu chí đầu tiên là cơ chế đồng thuận. Doanh nghiệp cần biết ai có quyền xác thực, điều kiện để tham gia là gì, cách mạng lưới xử lý hành vi gian lận và quy trình khôi phục khi có sự cố. Không nên xem mức tiêu thụ năng lượng thấp là ưu điểm đủ để bù đắp những thiếu hụt về bảo mật, khả năng kiểm toán hoặc tính ổn định.
Nhóm thứ hai là dữ liệu vận hành. Cần hỏi mạng lưới sử dụng bao nhiêu nút xác thực, các nút được phân bố ra sao, phần cứng có yêu cầu đặc biệt không, thời gian hoạt động được theo dõi thế nào và dữ liệu năng lượng được đo trực tiếp hay ước tính. Nếu nhà cung cấp chỉ đưa ra một tuyên bố tổng quát mà không giải thích phương pháp, doanh nghiệp nên thận trọng khi sử dụng thông tin đó trong báo cáo môi trường hoặc hồ sơ tuân thủ.
Nhóm thứ ba là toàn bộ vòng đời của thiết bị. Điện năng trong quá trình vận hành chỉ là một phần của tác động. Việc sản xuất máy chủ, thay thế linh kiện, làm mát, vận chuyển thiết bị và xử lý phần cứng hết thời hạn sử dụng cũng cần được cân nhắc, đặc biệt với những mô hình yêu cầu thiết bị chuyên dụng. Không phải dự án nào cũng cần thực hiện một đánh giá vòng đời đầy đủ, nhưng việc bỏ qua hoàn toàn các yếu tố này có thể khiến bức tranh bị đơn giản hóa.
Hiệu quả năng lượng không chỉ là bài toán kỹ thuật
Giảm tiêu thụ năng lượng có thể bắt đầu từ những thay đổi trong thiết kế ứng dụng. Dữ liệu không cần thiết không nên được ghi trực tiếp lên blockchain. Các tệp lớn có thể được lưu ở hệ thống phù hợp hơn, còn blockchain lưu dấu vết hoặc thông tin kiểm chứng cần thiết. Cách tiếp cận này vừa giảm tải cho mạng lưới, vừa hạn chế nguy cơ đưa dữ liệu nhạy cảm lên một sổ cái khó chỉnh sửa.
Doanh nghiệp cũng có thể tối ưu tần suất ghi dữ liệu, gom các cập nhật hợp lệ thành một lần xử lý hoặc sử dụng giải pháp lớp mở rộng khi yêu cầu nghiệp vụ cho phép. Dù vậy, tối ưu kỹ thuật không nên làm suy yếu khả năng kiểm toán. Mỗi quyết định cần trả lời được ba câu hỏi: dữ liệu nào phải được ghi trực tiếp, dữ liệu nào có thể xử lý ngoài chuỗi và bên nào chịu trách nhiệm kiểm chứng kết quả.
Ở cấp độ vận hành, việc theo dõi năng lượng nên được thực hiện thường xuyên thay vì chỉ đánh giá một lần khi triển khai dự án. Các chỉ số như thời gian hoạt động, hiệu suất thiết bị, nhu cầu làm mát, mức sử dụng điện theo khu vực và tỷ lệ thiết bị được thay thế có thể giúp nhận diện cơ hội cải thiện. Nếu có mục tiêu môi trường, doanh nghiệp nên ghi rõ phạm vi tính toán, kỳ báo cáo và các giả định đi kèm.
Minh bạch để tránh cả phóng đại lẫn phủ nhận
Tranh luận về blockchain và năng lượng thường bị đẩy về hai cực. Một phía coi mọi mức tiêu thụ điện là bằng chứng công nghệ không phù hợp; phía kia nhấn mạnh các giải pháp năng lượng sạch nhưng không cung cấp đủ dữ liệu để kiểm chứng. Cả hai cách tiếp cận đều không giúp người dùng đưa ra quyết định tốt hơn.
Cách đánh giá có trách nhiệm cần phân biệt giữa dữ liệu đo được, ước tính mô hình và tuyên bố tiếp thị. Một báo cáo minh bạch nên nói rõ hệ thống được tính gồm những thành phần nào, dữ liệu lấy từ đâu, khoảng thời gian nào được xem xét và những yếu tố nào chưa thể xác định. Khi có bất định, việc nêu rõ bất định thường đáng tin cậy hơn việc đưa ra một con số có vẻ chính xác nhưng thiếu nền tảng.
Blockchain không tự động tốt hay xấu đối với môi trường. Tác động của nó phụ thuộc vào cơ chế đồng thuận, thiết kế mạng lưới, quy mô sử dụng, cách vận hành và mục tiêu mà công nghệ phục vụ. Với doanh nghiệp, câu hỏi quan trọng không chỉ là một hệ thống dùng bao nhiêu điện, mà còn là hệ thống đó tạo ra giá trị gì, có thể thay thế bằng phương án nào và mức độ minh bạch của dữ liệu môi trường đến đâu.
Đánh giá theo toàn bộ vòng đời, công khai phương pháp đo lường và đặt hiệu quả năng lượng song song với an ninh, quyền riêng tư cùng khả năng kiểm toán sẽ giúp quyết định về blockchain thực tế hơn. Khi rời khỏi những khẩu hiệu đơn giản, doanh nghiệp có thể nhìn thấy đâu là chi phí cần quản lý, đâu là lợi ích có thể chứng minh và đâu là giới hạn không nên che giấu.
