julio7 , 2022

Conseguir que el blockchain deje de malgastar energía haciendo que la gestione

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Ampliar / La gestión de un microgramo podría ser un caso en el que el blockchain es realmente útil.

Una de las peores características de las tecnologías de cadena de bloques, como las criptomonedas y las NFT, es su espantoso uso de energía. Cuando deberíamos exprimir toda la eficiencia de nuestro uso de la electricidad, la mayoría de las cadenas de bloques requieren que los ordenadores realicen cálculos inútiles repetidamente.

La solución obvia es basar las cadenas de bloques en cálculos útiles, algo que podríamos necesitar hacer de todos modos. Desgraciadamente, las matemáticas implicadas en una cadena de bloques tienen que tener una propiedad muy específica: La solución debe ser difícil de calcular pero fácil de verificar. No obstante, se han identificado una serie de cálculos útiles como posibles sustitutos de los que se utilizan actualmente en muchos sistemas.

Un artículo publicado esta semana añade otra opción a esta lista. Los problemas de optimización son notoriamente caros en términos de cálculos, pero la calidad de una solución es relativamente fácil de evaluar. Y en este caso, los sistemas que se optimizan son pequeñas redes de energía, lo que significa que este enfoque podría compensar en parte el horrible uso de energía de una cadena de bloques.

Optimización

El ejemplo clásico de problema computacional que tiene sentido en blockchain es la factorización de un número grande que es el producto de dos números primos. Es computacionalmente difícil identificar los dos primos, pero una vez que los tienes, es trivialmente fácil confirmar el resultado de multiplicarlos. Y, desde el punto de vista del desperdicio de energía, hacer el cálculo no trivial es inútil a menos que se conozca una situación en la que esos números sean importantes.

Los problemas de optimización son similares. Para encontrar una solución óptima, como la ruta más corta que incluya varias ciudades, hay que hacer un muestreo de todas las rutas posibles. Y el número de rutas posibles aumenta drásticamente con cada ciudad adicional que se añade al itinerario. Sin embargo, para muchos problemas de optimización, averiguar si una ruta propuesta es eficiente es un cálculo mucho más sencillo, lo que significa que cualquier solución es fácil de verificar.

Lo más importante es que los problemas de optimización aparecen en el mundo real todo el tiempo, desde cómo meter el mayor número de cajas en un contenedor de transporte hasta cómo asignar herramientas y técnicos para garantizar que el trabajo de mantenimiento se realice de forma eficiente. Esa diferencia está detrás de los esfuerzos de un equipo de investigación para que las cadenas de bloques pasen de ser una prueba de trabajo (PoW), como la factorización de un número grande, a una prueba de solución (PoSo), en la que las transacciones de la cadena de bloques dan lugar a un cálculo útil. (Si te preguntas por qué PoSo terminó con esa segunda ‘o’, deja la letra y piénsalo por un momento).

A la hora de elegir un problema de optimización para su blockchain PoSo, los investigadores optaron por la ironía, centrándose en el suministro de energía que otras blockchains consumen. Señalan varios problemas en la distribución de energía en los que es necesaria la optimización: hacer coincidir la oferta con la demanda, averiguar la combinación más económica de fuentes de generación, etc.

También argumentan que blockchain podría tener más sentido cuando el mercado de la energía empiece a descentralizarse un poco, con un número creciente de elementos como las microrredes, la energía solar en los tejados, las fuentes de energía intermitentes y las baterías más pequeñas en la red, que descentralizan las fuentes de energía en la red. La complejidad de gestionar todo eso como una red única y centralizada crece en consecuencia, por lo que los investigadores sugieren que las pequeñas subredes podrían autogestionarse mediante optimizaciones basadas en PoSo.

¿No hay más Enrones?

Para probar su sistema, recurren a dos pequeños sistemas energéticos. Uno de ellos es la Universidad de Manchester, que cuenta con algunas instalaciones de producción combinada de calor y electricidad, almacenamiento eléctrico y térmico, además de algunas calderas. Saber cuál de ellos se debe activar en diferentes circunstancias es un problema de optimización económica, pero lo suficientemente manejable desde el punto de vista computacional como para calcular una solución en tan solo 220 segundos. Verificar esa solución lleva un total de un segundo.

Realizaron un análisis similar para un sistema que proporciona una combinación de electricidad, calefacción y refrigeración para un distrito de la ciudad de Suzhou (China). De nuevo, el sistema consiguió generar rápidamente soluciones óptimas para la distribución de recursos y fue competitivo con un sistema de gestión centralizado.

El problema es que el sistema sigue requiriendo varios ordenadores para realizar los cálculos y la verificación, por lo que necesitará más energía que si simplemente se ejecuta la optimización en un solo sistema. Pero los investigadores sostienen que la solución PoSo blockchain ofrece una ventaja significativa: es más difícil de jugar.

Imaginemos una situación en la que el operador del sistema de gestión central quiere favorecer determinadas fuentes de generación incluso (o especialmente) si son más caras que otras opciones. Esencialmente no hay nada que pueda impedirlo. En cambio, con un sistema distribuido, todos los nodos individuales competirán para encontrar la mejor solución. Incluso si uno o dos nodos están comprometidos, otros deberían producir sistemas optimizados, y el proceso de verificación garantizará que uno de ellos se utilice.

En general, esto parece un poco exagerado, dado que no está claro con qué frecuencia se manipulan los precios de la energía del tipo contra el que este sistema protegería. Aun así, es agradable ver algunas ideas concretas sobre el uso de la cadena de bloques en situaciones en las que las demandas de energía no son horribles, y hay algunos resultados prácticos valiosos.

La energía de la naturaleza , 2022. DOI: 10.1038/s41560-022-01027-4 (Sobre DOIs).