Cuando la burbuja de Bitcoin estalló a finales de 2017, en solo unos días, el valor de la criptomoneda cayó de más los más de 15.500 euros a menos de 6.350 euros. Ante el fenómeno, medios de todo el mundo empezaron a especular con que ese sería el punto final de la fiebre por Bitcoin.

Pero su pérdida de valor coincidió con algo extraño. La velocidad a la que se estaban creando (o minando) bitcoins aumentó drásticamente. ¿La razón? A pesar de la caída del precio, la minería de bitcoin seguía siendo extremadamente rentable. En otras palabras, el coste de la actividad (el precio del hardware más la energía necesaria para ejecutarlo) seguía siendo menor que el valor de las monedas que producía.

Este auge minero se prolongó durante casi un año, hasta noviembre de 2018, cuando el valor de Bitcoin volvió a derrumbarse. Aquella vez pasó de los 5.900 euros a menos de 3.175 euros. Esto sí desbarató los planes de muchos mineros. De repente, minar bitcoins había dejado de ser rentable, así que las minas se cerraron. Por primera vez en la historia de la criptomoneda, la tasa de la minería colapsó, cayendo de 60 exa-hashes por segundo a solo 35.

El fenómeno tuvo un impacto importante. Antes de aquello, la actividad minera estaba muy repartida por el mundo, lo que evitaba que un país o región ejerciera una influencia excesiva. Pero con la caída de precios, la minería solo era rentable en lugares en los que la energía era lo suficientemente barata, principalmente en el oeste de China. Así que el país asiático empezó a aumentar su control sobre las criptomonedas, cerrando plataformas de intercambios y prohibiendo varias actividades.

Eso generó una amenaza existencial para Bitcoin. Y desde entonces, los expertos en criptomonedas han estado buscando desesperadamente una solución.

El problema fundamental consiste en que minar bitcoins requiere mucha potencia computacional y, por tanto, mucha energía. Se trata de una táctica deliberada para que la criptomoneda sea segura. Pero a medida que aumenta el interés en la criptomoneda, también lo hace la cantidad de energía consumida (ver Bitcoin está devorando la electricidad y los bosques de Quebec).

Según algunas estimaciones, la minería de bitcoins actualmente consume más de 75 teravatios-hora anuales, una cifra que supera el consumo total de electricidad de Austria en el mismo periodo. Está claro que no es sostenible, especialmente si Bitcoin continúa creciendo exponencialmente, como espera la comunidad de las criptomonedas. Por lo tanto, se necesita una nueva forma de extraer la moneda desesperadamente.

Los investigadores Michael Dubrovsky de la organización sin ánimo de lucro PoWx, Marshall Ball de la Universidad de Columbia en Nueva York (EE. UU.) y Bogdan Penkovsky de la Universidad de París-Saclay (Francia) han ideado una nueva estrategia para que Bitcoin sea mucho más eficiente desde el punto de vista energético a pesar de su coste computacional. Y creen que sería compatible con los actuales sistemas de encriptación, por lo que debería ser relativamente fácil de incluir en las futuras iteraciones de Bitcoin.

Su propuesta es sencilla. En vez de usar los ordenadores convencionales para realizar los cálculos, Dubrovksy y sus compañeros proponen usar ordenadores ópticos. Afirman que estos dispositivos necesitan mucha menos energía y que, por lo tanto, pueden cambiar los cálculos fundamentales asociados a la minería de bitcoins. ¿Acaso tienen razón?

Primero algunos antecedentes. Bitcoin se basa en un libro mayor descentralizado que registra todas las transacciones asociadas a la moneda. Esto asegura que ninguna entidad individual la controle. La clave consiste en que el libro mayor debe ser seguro para que todos puedan confiar en su contenido. Esta seguridad se logra cifrando regularmente el libro mayor para que su contenido no se pueda cambiar. Sin embargo, el proceso de cifrado debe tener propiedades especiales. El libro mayor debe ser muy difícil de cifrar, pero una vez encriptado, debe ser fácil de verificar.

Resulta que hay un conjunto de objetos matemáticos llamados funciones trampa (trapdoor en inglés) que tienen exactamente esta propiedad. De hecho, ya se usan ampliamente para cifrar de todo, desde mensajes personales hasta transacciones con tarjeta de crédito.

Esta forma de encriptación es computacionalmente costosa: requiere ordenadores potentes cuyo funcionamiento resulta caro. Por eso, Bitcoin tiene otra característica que ha sido clave para su éxito. Cualquiera que realice el proceso de cifrado, conocido como prueba de trabajo, es recompensado con bitcoins recién creados.

Es por eso que el proceso se conoce minería. A medida que el valor de Bitcoin iba aumentado, la popularidad de la minería también lo hacía. Pero hay un inconveniente: la computación consume mucha energía. Así que, los mineros han buscado distintas formas de reducir sus costes. Una de ellas fue la introducción de circuitos integrados para aplicaciones específicas (chips ASIC), optimizados para el único propósito de la minería de Bitcoin. Otra consistía en encontrar fuentes de energía baratas.

Dubrovksy y sus colegas aseguran que la computación óptica cambia este cálculo. Se han inspirado en el reciente y rápido desarrollo de los chips fotónicos, que pueden realizar cálculos con mucha mayor eficiencia que los de silicio. "La promesa de esta tecnología reside en ofrecer una mejor eficiencia energética de 2-3 órdenes de magnitud sobre los procesadores electrónicos", asegura el equipo.

Dubrovksy y sus compañeros han creado un protocolo de cifrado revisado, llamado HeavyHash, optimizado para ordenadores fotónicos. Esto significa que los mejores resultados solo se pueden lograr gracias a un procesador fotónico. Esta "prueba óptica de trabajo" debería fomentar la adopción de los chips fotónicos y reducir drásticamente el gasto en energía de Bitcoin. "La implementación de la prueba óptica de trabajo ayudará a acelerar el desarrollo de coprocesadores fotónicos de bajo consumo de energía", afirman los investigadores.

Cuando el coste de la energía deje de ser el principal problema, Dubrovsky y su equipo creen que el coste del hardware será el que domine los cálculos. Y eso asegurará que los mineros de todo el mundo puedan trabajar de manera rentable en vez de solo en regiones donde la energía es barata.

Al menos, esa es la teoría. El problema consiste en que la eficiencia energética de los chips fotónicos aún no se ha comprobado claramente. Por ejemplo, los interruptores ópticos funcionan cambiando su índice de refracción, y esto se hace actualmente con unos pequeños calentadores. Los circuitos fotónicos de silicio también varían un poco y eso se debe compensar con microcalentadores.

Estos calentadores aumentan significativamente el presupuesto de energía de los chips de una forma difícil de anticipar. De hecho, Dubrovksy y sus compañeros no detallan con claridad qué ahorros energéticos se derivarían de aplicar su enfoque a escala. Por eso sería difícil valorar la eficacia de la prueba óptica de trabajo.

Los investigadores tampoco explican cómo la prueba óptica de trabajo resolvería el problema asociado a las diferencias regionales en el coste de la energía. En el futuro, los costes de hardware serán similares para todos los mineros, como lo son ahora. Así que, a largo plazo, la mejor manera de maximizar las ganancias será encontrar fuentes baratas de energía.

Se trata del mismo problema al que Bitcoin se enfrenta actualmente. Por eso resulta difícil escapar de la conclusión de que esta forma de computación de bajo consumo de energía simplemente retrasa lo inevitable.

Ref: arxiv.org/abs/1911.05193 : Optical Proof of Work