Người dùng lẫn các nhà phát triển của blockchain được sử dụng nhiều nhất thế giới đã và đang vướng vào những cuộc tranh luận kịch liệt về vấn đề khí thải carbon của nó kể từ khi ra đời cho đến nay. Và nay, những đột phá mới cuối cùng cũng sẽ cho phép blockchain này cắt giảm đáng kể mức năng lượng sử dụng chỉ trong vòng một năm, hoặc thậm chí là sớm hơn nữa.

Ethereum và đối thủ Bitcoin đều vận hành bằng một hệ thống gọi là proof-of-work, đòi hỏi một mạng lưới các máy tính trên toàn cầu hoạt động liên tục. Các nhà phát triển phần mềm trên nền tảng Ethereum trong nhiều năm qua đã tìm cách để chuyển tiếp blockchain này sang một hệ thống mới gọi là proof-of-stake - hệ thống sử dụng một hướng tiếp cận hoàn toàn khác biệt nhằm tăng tính bảo mật cho mạng lưới, đồng thời triệt tiêu vấn đề khí thải carbon.

Thay đổi này - vốn từng bị trì hoãn bởi những sai sót kỹ thuật phức tạp - đã không thể xuất hiện kịp thời để cứu thế giới tiền mã hoá, vốn đang rơi vào đợt biến động lớn nhất từng thấy sau khi Elon Musk công bố Tesla sẽ ngừng chấp nhận thanh toán xe hơi bằng Bitcoin bởi mức sử dụng năng lượng cho quá trình đó là quá cao. Mạng lưới Bitcoin hiện có mức năng lượng sử dụng mỗi năm còn nhiều hơn cả Pakistan hoặc UAE - theo số liệu từ Cambridge Bitcoin Electricity Consumption index. Tuy nhiên, số liệu này không thể hiện mức sử dụng năng lượng của Ethereum.

"Chuyển sang proof-of-stake đã trở thành vấn đề cấp thiết đối với chúng tôi bởi sự tăng trưởng của crypto nói chung và Ethereum nói riêng trong năm qua" - Vitalik Buterin, nhà phát minh ra Ethereum, nói trong một cuộc phỏng vấn. Anh hi vọng có thể thực hiện sự thay đổi nói trên vào cuối năm nay, trong khi số khác nói rằng nó sẽ bắt đầu vào nửa đầu năm 2022. Mốc thời gian này sớm hơn đến một năm so với dự tính hồi tháng 12 năm ngoái.

"Tôi chắc chắn rất vui rằng một trong những vấn đề lớn nhất của blockchain sẽ không còn nữa khi proof-of-stake được hoàn thiện" - Buterin nói. Anh đã kêu gọi các nhà phát triển tìm hiểu về sự chuyển đổi này kể từ khi blockchain của mình ra mắt năm 2015. "Nó thật tuyệt vời"

Thay đổi chắc chắn sẽ giúp đẩy giá của đồng tiền mã hoá Ether - vốn cần thiết để sử dụng Ethereum - lên cao, khi mà các nhà đầu tư quan tâm đến môi trường chú ý đến mức xả thải carbon thấp đáng kể của nó. Phần lớn những chỉ trích về cơ chế proof-of-work đến từ các nhà đầu tư trẻ (giới millennials) và các nhà đầu tư đề cao các tiêu chuẩn tích cực về môi trường, xã hội, và quản lý (hay ESG).

"Thật khó để ngó lơ rằng xu hướng ESG sẽ trở nên rất quan trọng" - theo Wilson Withiam, một nhà phân tích tại Messari, chuyên về các giao thức blockchain. "Nếu bạn tìm kiếm Ether như một dự án đầu tư, thì nó không bị bủa vây bởi những chỉ trích như vậy"

Pantera Capital, một công ty đầu tư Bitcoin thời đầu, tán đồng với ý kiến này. "Ethereum có một hệ sinh thái ứng dụng tài chính phi tập trung lớn với đà tăng trưởng nhanh chóng" - Dan Morehead, nhà sáng lập Pantera, viết trong một bức thư gửi các nhà đầu tư vào ngày 10/5 vừa qua. "Kết hợp hai thứ đó lại, chúng tôi nghĩ Ethereum sẽ tiếp tục đạt được thị phần tương đương Bitcoin."

Sự chuyển đổi mà các nhà phát triển Ethereum đang thực hiện là một dự án rất lớn. Họ đã tạo ra, thử nghiệm, và triển khai một giải pháp hoàn toàn mới để bảo mật mạng lưới của mình, trong khi duy trì được blockchain hiện có. Sau đó, khi thời điểm thích hợp đã đến, họ sẽ sáp nhập blockchain hiện có vào kiến trúc mới sử dụng proof-of-stake để xác thực các giao dịch. Sự chuyển đổi này cũng sẽ làm tăng đáng kể tốc độ các giao dịch mà Ethereum có thể xử lý, khiến nó canh tranh tốt hơn với các mạng lưới thanh toán nổi tiếng như Visa hay Mastercard.

Vitalik Buterin nói về ETH 2.0

Proof-of-work sử dụng chi phí vốn để mua và duy trì phần cứng máy tính cũng như điện năng để vận hành chúng dưới hình thức các khoản đầu tư tài chính cần được trả bởi những người tham gia xử lý trên mạng lưới, gọi là các thợ đào. Đổi lại, thợ đào đầu tiên xác thực được chuỗi giao dịch Bitcoin hay Ethereum cuối cùng sẽ được thưởng bằng Bitcoin hoặc Ether miễn phí.

Hệ thống này đã bị chỉ trích trong nhiều năm, mà gần đây nhất là từ phía Elon Musk, người gọi xu hướng tiêu thụ năng lượng của cơ chế này là "điên rồ".

Trong proof-of-stake, đồng tiền mã hoá Ether sẽ thay thế phần cứng và điện năng để giữ vai trò chi phí vốn. Một người dùng cần bỏ ra tối thiểu 32 Ether để "đặt cọc" trên mạng lưới mới.  Một người dùng càng cọc nhiều Ether, cơ hội họ được chọn để xử lý chuỗi giao dịch tiếp theo càng cao, mà kết quả là phần thưởng là một khoản Ether miễn phí giống như proof-of-work, chỉ có điều thấp hơn đôi chút.

Cho đến nay, đã có hơn 4,6 triệu Ether được cọc trên thứ gọi là chuỗi đèn hiệu, trị giá khoảng 11,5 tỷ USD ở mức giá 2.503 USD/ETH hiện nay. Có nghĩa là một khi proof-of-stake chính thức có hiệu lực, chi phí điện năng duy nhất sẽ đến từ các máy chủ lưu trữ các node Ethereum, tương tự như bất kỳ công ty nào sử dụng điện toán đám mây vậy.

"Không ai nói về tình trạng xả thải môi trường của Netflix, bởi họ chỉ chạy trên máy chủ" - theo Tim Beiko, điều phối viên hoạt động phát triển trên mạng lưới mới của Ethereum Foundation, phụ trách thiết lập quỹ và giám sát hoạt động phát triển của giao thức Ethereum.

Danny Ryan, một nhà nghiên cứu tại tổ chức, nói rằng proof-of-work của Ethereum sử dụng 45.000 gigawatt giờ mỗi năm. Với proof-of-stake, "bạn có thể xác thực một blockchain mà chỉ cần một laptop bình thường" - ông nói. "Ước tính của tôi là bạn sẽ thấy mức năng lượng tiêu thụ chỉ bằng 1/10.000 so với mạng lưới Ethereum hiện tại"

Một trong những đột phá đầu tiên đến từ các nhà phát triển tạo nên hệ thống nơi các bản hợp đồng trên Ethereum có thể được thực thi ngoài chuỗi chính, gọi là "roll ups". Điều này giúp giảm một lượng lớn áp lực và yêu cầu khỏi mạng lưới nền tảng chính, và cũng đồng nghĩa mạng lưới sẽ cần thực hiện ít thay đổi hơn.

Bước nhảy tiếp theo được liên kết với roll ups. Quá trình chuyển sang Ethereum mới, gọi là ETH 2.0, sẽ khiến mạng lưới được chia tách ra thành 64 khu vực địa lý, gọi là "sharding". Các giao dịch trên một shard sẽ được đồng nhất với mạng lưới chính vốn liên kết đến tất cả các shard khác, giúp mạng lưới tổng thể nhanh hơn nhiều. Ấy thế nhưng, đây cũng là một vấn đề phức tạp, một câu hỏi bảo mật khó, và nó đang làm quá trình chuyển đổi bị chậm đi.

Một khi roll ups có thể được sử dụng cho các giao dịch, điều đó có nghĩa là các shard chỉ cần lưu trữ dữ liệu mà thôi - Beiko nói. Trong mô hình trước đó, hệ thống sharding phải được khởi động và chạy trước khi Ethereum có thể chuyển sang proof-of-stake. Nhưng nay không cần như thế nữa.

"Sharding từ chỗ rất phức tạp nay không quá phức tạp" - Beiko nói. "Nó không còn là một rào cản trên lộ trình nữa"

Roll ups bị giới hạn bởi lượng dữ liệu liên kết đến blockchain mà chúng có thể chứa, Buterin nói. Đây từng là một vấn đề trước khi các nhà phát triển nhận ra rằng các shard có thể lưu trữ dữ liệu.

"Nếu bạn có thể phát hành dữ liệu on-chain, điều bạn có thể làm với các shard, thì quy mô sẽ được tăng lên rất nhiều" - Buterin nói.

Beiko cho biết proof-of-stake đã đạt được tiến triển đáng kể, thể hiện qua một đợt thử nghiệm gần đây, trong đó các giao dịch trên blockchain Ethereum hiện có đã được sáp nhập thành công vào hệ thống proof-of-stake.

"Tôi tự tin hơn nhiều so với một tháng trước đó" - ông nói. "Có hàng loạt vấn đề nan giải cần tìm hiểu, nhưng kiến trúc nền tảng đã có và khá hứa hẹn".

Tham khảo: Bloomberg