Nguyên liệu thô của Blockchain: Mọi thứ được tạo ra như thế nào

Trong thực tế ngày càng ảo hóa của chúng ta, không khó để coi các dịch vụ chúng ta sử dụng là phù du, chỉ là một phần của mã nguồn đang chạy đâu đó trong một "đám mây" bí ẩn. Chúng ta chạm vào điện thoại, một giao dịch diễn ra và kết thúc ngay lập tức. Nhưng ngay cả ấn tượng về sự vô hình này cũng là sai lầm.

Đằng sau mỗi hoạt động thương mại kỹ thuật số mượt mà, và đằng sau công nghệ blockchain làm nền tảng cho Bitcoin cùng các hậu duệ của nó, là một lượng năng lượng khổng lồ không thể tưởng tượng nổi: một cơ sở hạ tầng vật lý đồ sộ mà kích thước chính xác của nó rất khó để hình dung. Blockchain không phải là phần mềm; blockchain là một cỗ máy, và hầu như không có tính năng nào bạn có thể thay đổi trong cỗ máy này mà không làm thay đổi bản chất của nó. Nó giống như một hệ thống âm thanh cổ điển lớn, nặng và mỏng manh đến mức việc vận hành nó gần như định nghĩa toàn bộ hiện thân vật lý của nó: Hàng ngàn tấn kim loại hiếm và khoáng sản đã qua chế biến (nhôm oxit, zirconi dioxit, palladium-tantalum), nhựa, gốm cách điện, các hóa chất đặc thù để khắc mạch, nước để làm mát hoặc hơi nước để chạy tuabin. Dù to lớn như vậy, nhưng để thực sự hiểu về blockchain, bạn cần quay lại nguồn gốc thô sơ của nó — và chúng tôi thực sự muốn nói đến nghĩa "thô" — con đường bắt đầu từ những vụ nổ dữ dội sâu trong lòng đất cho đến sự tĩnh lặng của một tủ máy chủ.

Trái tim của Cỗ máy: Cái nhìn bên trong một ASIC

Trái tim và linh hồn của hầu hết các mạng lưới blockchain, đặc biệt là những mạng lưới như Bitcoin sử dụng cơ chế Bằng chứng Công việc (Proof-of-Work), chính là Vi mạch tích hợp chuyên dụng (ASIC). Trong khi các bộ vi xử lý trong máy tính cá nhân là những thiết bị đa năng, thì ASIC lại là bậc thầy trong một lĩnh vực duy nhất: nó được tạo ra từ đầu để làm một việc và chỉ một việc duy nhất — trong trường hợp này là băm các công thức mã hóa — với hiệu quả triệt để.

But cỗ máy kỹ thuật số khổng lồ này lại bắt đầu từ những hạt cát khiêm nhường.

Nền tảng đằng sau các vi mạch là silicon, và silicon phải được tinh chế hoàn hảo từ thạch anh bằng cách loại bỏ mọi tạp chất để đạt đến độ tinh khiết 99,9999999% — tinh khiết đến mức chỉ cần một hạt cát màu lạc giữa một bãi biển dài một dặm cũng phải được loại bỏ trước khi nó bị coi là "tạp chất". Loại silicon cấp độ điện tử này sau đó được nung chảy ở nhiệt độ hơn 1400 °C và được nuôi cấy thành một đơn tinh thể lớn, có dạng thỏi hình trụ đường kính lớn, gọi là "boule", bằng phương pháp Czochralski. Khối trụ sáng bóng này, với cấu trúc nguyên tử hoàn hảo, sau đó được cắt thành các tấm wafer siêu mỏng bằng cưa lưỡi kim cương — mỗi tấm là một khung nền trống cho quy trình sản xuất phức tạp nhất mà nhân loại từng hình dung ra.

Một nhà máy sản xuất chip (fab) hiện đại tiêu tốn hàng tỷ đô la để xây dựng và trang bị các robot công nghiệp chỉ để có thể bắt đầu quy trình này.

Điều kỳ diệu diễn ra trong một quy trình gọi là quang khắc (photolithography), được thực hiện trong các nhà máy này — vốn là một trong những nơi sạch nhất trên Trái đất. Một hạt bụi duy nhất cũng có thể làm hỏng một con chip, vì vậy không khí được lọc sạch gấp 10.000 lần so với phòng phẫu thuật và công nhân phải mặc đồ bảo hộ toàn thân "bunny suits". Tại đây, một loại hóa chất nhạy sáng, gọi là "chất cản quang" (photoresist), được phủ lên tấm wafer silicon.

Một thiết kế với độ phức tạp đến kinh ngạc được khắc họa, thường bằng tia cực tím cực ngắn (EUV) — với bước sóng ngắn hơn cả tia X — từ các sơ đồ mạch điện của chip và được chiếu lên tấm wafer bằng những cỗ máy trị giá hàng triệu đô la, bản thân chúng đã là những kỳ quan kỹ thuật. Luồng sáng này làm thay đổi tính chất hóa học của lớp cản quang tại những điểm nó tiếp xúc; lớp bị biến đổi này sau đó có thể được rửa trôi bằng các dung môi. Phần silicon lộ ra sau đó được bắn phá bằng các loại khí ion hóa — một dạng plasma của các hóa chất gốc flo như carbon tetrafluoride — trong một quy trình gọi là khắc (etching), nhằm tạo ra các rãnh và cấu trúc siêu nhỏ sẽ trở thành các bóng bán dẫn.

Quy trình phủ, phơi sáng, khắc và làm sạch được lặp lại hàng trăm lần khi các vật liệu như đồng, coban và vonfram bồi đắp nên hàng tỷ bóng bán dẫn, tạo ra sức mạnh cho con chip. Không có tấm wafer nào chỉ chứa toàn những con chip hoàn hảo; hiệu suất sản xuất là một con số quan trọng, và các con chip thường xuyên được kiểm tra ở nhiều giai đoạn sản xuất khác nhau rồi được phân loại dựa trên hiệu suất và chất lượng của chúng. Những con chip tốt nhất sẽ được dùng cho các dòng máy đào cao cấp nhất, còn những con chip có lỗi nhỏ có thể được sử dụng trong các sản phẩm ít đòi hỏi khắt khe hơn.

Sự kết hợp phức tạp giữa ánh sáng, hóa chất và các kim loại nguyên tố này chính là cách một lát cát tinh khiết trở thành lõi xử lý của một dàn máy đào. Một thiết bị ASIC không chỉ đơn thuần là con chip này. Nó được lắp đặt trên một bảng mạch in (PCB) — vốn cũng là một hợp chất composite phân lớp gồm sợi thủy tinh, nhựa epoxy và lá đồng — và được bao bọc bởi các linh kiện khác.

Có các chip nhớ chuyên dụng để lưu trữ dữ liệu cần thiết cho quá trình băm (hashing), cùng một chuỗi các bộ điều chỉnh điện áp và tụ điện giúp vận hành con chip với nguồn điện áp cực kỳ ổn định. Và để giữ cho cỗ máy này không bị nóng chảy, nó cần một hệ thống làm mát mạnh mẽ. Chúng thường bao gồm các bộ tản nhiệt làm từ nhôm hoặc đồng với thiết kế cánh tản nhiệt phức tạp nhằm tối đa hóa diện tích bề mặt, cùng với các quạt công suất lớn và động cơ chứa nam châm đất hiếm như neodymium và dysprosium – tất cả đều là sản phẩm của một chuỗi cung ứng toàn cầu riêng biệt.

Bộ nguồn (PSU) tự thân nó đã là một kỳ quan nhỏ, chứa đầy các máy biến áp, bộ chỉnh lưu và các tụ điện lớn để tiếp nhận dòng điện xoay chiều (AC) cao áp từ ổ cắm và chuyển đổi thành dòng điện một chiều (DC) thấp áp cần thiết cho các chip trong một hệ thống hiện đại, đồng thời hoạt động với hiệu suất từ 90% trở lên để không lãng phí nhiệt năng hay điện năng ngoài mức cần thiết.

Hành trình vòng quanh thế giới: Chuỗi cung ứng toàn cầu

Mỗi linh kiện trong một máy đào ASIC là kết quả của một hành trình xuyên hành tinh. Nguyên liệu thô được khai thác từ lòng đất ở mọi châu lục có người sinh sống, và chuỗi cung ứng kết nối chúng không chỉ là một tượng đài của nền công nghiệp hiện đại mà còn là một mạng lưới hậu cần mà nếu thiếu nó, cả xe tăng lẫn ô tô đều không thể tồn tại.

Thạch anh để sản xuất silic có thể được nhập khẩu từ Brazil hoặc Mỹ. Phần lớn quặng bô-xít để luyện nhôm đến từ Úc hoặc Guinea. Pin của các trung tâm dữ liệu thường chứa lithium từ các cánh đồng muối ở Nam Mỹ.

Và một lượng nhỏ nhưng thiết yếu các kim loại đất hiếm hầu như chỉ đến từ Trung Quốc, quốc gia thống trị việc xử lý chúng sang trạng thái có thể sử dụng được. Sự chênh lệch về địa lý này dẫn đến một cơn ác mộng hậu cần với quy mô khổng lồ." Quặng thô được đưa lên những con tàu lớn nhất từng được chế tạo, dưới dạng các tàu container khổng lồ lênh đênh trên đại dương trong nhiều tuần, sau đó chuyển hàng đến một nhà máy luyện kim ở quốc gia khác.

Các vật liệu đã qua xử lý sau đó được gửi đến một nhà máy chuyên dụng, chẳng hạn như các nhà máy do TSMC vận hành tại Đài Loan hoặc Samsung tại Hàn Quốc, nơi chúng được chuyển đổi thành các tấm wafer silicon và chip.

Tầm quan trọng địa chính trị của sự tập trung này khó có thể nói quá: vị thế của Đài Loan tại trung tâm của ngành sản xuất bán dẫn tiên tiến đã biến nơi đây thành một điểm nghẽn đối với nền kinh tế toàn cầu, cũng như một khu vực xảy ra các ma sát quốc tế. Điều này đang thúc đẩy cái gọi là "cuộc chiến chip", một cuộc đấu tranh chiến lược toàn cầu, trong đó các quốc gia sử dụng các khoản trợ cấp, thuế quan và kiểm soát xuất khẩu để hỗ trợ ngành công nghiệp chip trong nước và hạn chế các đối thủ tiếp cận với những công nghệ tiên tiến nhất. Ví dụ, Đạo luật CHIPS và Khoa học của Hoa Kỳ đang đổ hàng tỷ đô la vào việc xây dựng các nhà máy sản xuất chip mới trên đất Mỹ nhằm nỗ lực giảm bớt sự phụ thuộc vào hoạt động sản xuất tại Châu Á.

Và ván cờ toàn cầu này đang có tác động trực tiếp đến chi phí và sự sẵn có của chính những chip ASIC được sử dụng trong việc khai thác trong các blockchain. Những con chip thành phẩm đó sau đó được vận chuyển đến một quốc gia khác, thường là Trung Quốc, nơi chúng được lắp ráp thành sản phẩm cuối cùng. Ở mọi giai đoạn của hành trình này, hàng triệu và hàng tỷ đô la luôn hiện hữu.

Những thợ đào làm việc cực nhọc trong điều kiện khắc nghiệt, những thủy thủ làm việc trên những con tàu container khổng lồ, những kỹ sư hóa học trong các nhà máy luyện kim vô trùng, những công nhân trên dây chuyền lắp ráp tại các thị trấn công nghiệp như Thâm Quyến và các chuyên gia hậu cần, những người điều phối một "vũ điệu" toàn cầu. Chuỗi cung ứng này không hề miễn phí.

Các nhà máy sản xuất bán dẫn cực kỳ "khát" nước, tiêu thụ hàng triệu gallon nước siêu tinh khiết mỗi ngày để làm sạch các phiến bán dẫn giữa các công đoạn tạo lớp.

Việc khai thác các vật liệu này, đặc biệt là nhiều loại đất hiếm, có thể để lại tác động môi trường đáng kể do các quy trình chiết tách làm rò rỉ các phụ phẩm độc hại vào nguồn nước và cảnh quan địa phương. Khía cạnh con người trong vấn đề này cũng là một phần quan trọng của câu chuyện, khi sinh kế của người dân trên khắp thế giới liên kết trực tiếp với nhu cầu toàn cầu không ngừng nghỉ đối với những thành phần vật lý cấu tạo nên thế giới kỹ thuật số của chúng ta. Sản phẩm hoàn thiện, một chiếc máy đào ASIC đơn lẻ, là một khối hội tụ của thương mại toàn cầu, sức lao động của con người, tài nguyên địa chất và các linh kiện từ mọi ngóc ngách trên thế giới — chưa kể đến những mưu đồ của các tập đoàn.

Những thánh đường của Internet: Các trung tâm dữ liệu và mạng lưới toàn cầu

Mặc dù các thợ đào cá nhân và các trang trại nhỏ vẫn là một phần của bức tranh, nhưng xương sống công nghiệp của blockchain nằm ở các trung tâm dữ liệu khổng lồ được tùy chỉnh riêng cho quy trình này. Đây không chỉ là những căn phòng đầy máy tính; chúng là những pháo đài công nghệ, và nhiều nơi được xây dựng tại các địa điểm hẻo lánh với nguồn điện giá rẻ và khả năng thông gió tốt. Được xây dựng từ hàng ngàn tấn thép và bê tông — “những thánh đường kỹ thuật số cho thời đại kết nối của chúng ta,” như cách gọi của cây viết công nghệ Stephen J. Zweig — những gã khổng lồ dữ liệu này hoàn toàn phục vụ mục đích kinh doanh, được bao quanh bởi hàng rào lưới thép, được giám sát bởi máy bay không người lái và canh gác bởi lực lượng bảo vệ có vũ trang.

Bên trong, chúng là một bản giao hưởng của sự hỗn loạn có kiểm soát với các lối đi nóng và lạnh được thiết kế tỉ mỉ để điều phối luồng không khí. An ninh vật lý là ưu tiên hàng đầu, và nhiều trung tâm trong số đó có các phòng đệm an ninh (mantraps), hệ thống chống chấn động để đối phó với động đất, và các hệ thống chữa cháy hiện đại sử dụng khí trơ như Novec 1230 để dập tắt mọi đám cháy mà không làm hư hại thiết bị.

Nhu cầu quan trọng nhất đối với họ là năng lượng.

Một xưởng khai thác quy mô lớn đơn lẻ có thể tiêu thụ lượng điện tương đương với một ngôi làng nhỏ, sở hữu trạm biến áp riêng và đường dây kết nối trực tiếp với lưới điện. Để duy trì hoạt động liên tục, chúng thường được gia cố bằng các hệ thống lưu điện (UPS) khổng lồ, về bản chất là những căn phòng chứa đầy ắc quy axit-chì hoặc ngày càng phổ biến là pin lithium-ion, có thể kích hoạt ngay lập tức khi xảy ra sự cố mất điện, được hỗ trợ bởi các dàn máy phát điện diesel có khả năng vận hành cơ sở trong nhiều ngày.

Toàn bộ nguồn năng lượng đó tỏa ra một lượng nhiệt rất lớn. Việc ngăn chặn hàng nghìn máy chủ được xếp san sát nhau không bị quá nhiệt là một trong những thách thức kỹ thuật lớn nhất. Nỗ lực đó đòi hỏi các hệ thống làm mát quy mô công nghiệp, bao gồm các chu trình làm mát bằng không khí phức tạp dựa vào không khí bên ngoài (như ở Scandinavia) và nhiều phương pháp làm mát bằng chất lỏng tiên tiến khác nhau.

Tại một số trung tâm dữ liệu hiện đại bậc nhất, họ sử dụng công nghệ làm mát ngâm (immersion cooling), trong đó các máy chủ riêng lẻ được nhúng vào các bể chứa chất lỏng điện môi không dẫn điện và nhiệt được rút trực tiếp ra khỏi chúng. Đôi khi, lượng nhiệt thu được thậm chí còn được tái xử lý và sử dụng để sưởi ấm các hồ bơi cộng đồng địa phương hoặc làm ấm các nhà kính, một nỗ lực nhỏ hướng tới sự bền vững trong một ngành công nghiệp ngốn năng lượng. Tuy nhiên, một trung tâm dữ liệu sẽ trở nên vô dụng nếu nó là một hòn đảo biệt lập.

Nó phải được kết nối với thế giới rộng lớn bên ngoài. Điều này được thực hiện thông qua mạng lưới cáp quang. Những sợi dây này, được cấu tạo từ các sợi thủy tinh tinh khiết mỏng như sợi tóc người, chính là những huyết mạch thực sự của internet — và mở rộng ra là của cả blockchain.

Hơn 500 tuyến cáp ngầm dưới biển này, với tổng chiều dài hơn 1,3 triệu km, đang nằm dưới đáy đại dương sau khi được lắp đặt bởi những con tàu chuyên dụng cho nhiệm vụ đó." Chúng mỏng manh hơn người ta tưởng, đôi khi bị hư hại bởi mỏ neo hoặc các hiện tượng tự nhiên. Một giao dịch tài chính khởi nguồn tại London có thể được xác nhận bên trong một trung tâm dữ liệu ở Texas, gói dữ liệu này băng qua các tuyến cáp quang biển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng.

Toàn bộ hệ thống đó là mạng lưới tuần hoàn giúp trái tim phi tập trung của blockchain không ngừng đập, một bộ máy toàn cầu bao gồm tất cả mọi người, từ nhà cung cấp dịch vụ internet địa phương cho đến những mạng lưới cáp quang biển phân tán rộng khắp và các điểm trao đổi internet.

Hệ sinh thái TRON và Cuộc tìm kiếm Hiệu quả

Toàn bộ cơ sở hạ tầng vật lý đó — từ các mỏ khai thác đến các trung tâm dữ liệu — là thứ giúp vận hành các blockchain cụ thể như TRON. Bất kỳ hoạt động nào diễn ra trong mạng lưới TRON, từ một giao dịch chuyển USDT cơ bản đến một hợp đồng thông minh phức tạp hơn, đều tiêu tốn tài nguyên. Có hai loại tài nguyên chính: Băng thông và Năng lượng.

Băng thông được sử dụng cho hầu hết các giao dịch tiêu chuẩn, và mỗi tài khoản sẽ được nạp lại một lượng Băng thông nhỏ miễn phí mỗi ngày. Tuy nhiên, thứ thực sự thúc đẩy các hợp đồng thông minh là Năng lượng, và nó không tự hồi phục. Đây là minh chứng thực tế cho khối lượng công việc mà phần cứng vật lý của mạng lưới phải thực hiện để xác minh và xác nhận giao dịch.

Thay vì dựa vào Proof-of-Work (Bằng chứng Công việc) vốn đòi hỏi các trang trại khai thác khổng lồ, TRON đã áp dụng phương thức đồng thuận Delegated Proof-of-Stake (DPoS - Bằng chứng Cổ phần Ủy quyền). Tại đây, những người nắm giữ TRX có thể bỏ phiếu cho 27 “Siêu đại diện”, những người chịu trách nhiệm tạo khối và xác minh giao dịch." Quyền biểu quyết của họ gắn liền với số tiền mà họ "đóng băng" — được khóa lại dưới dạng staking.

Công việc mà các Siêu Đại diện này đang thực hiện là vận hành các nút mạng hàng đầu, đòi hỏi hiệu suất cao và bao gồm phần cứng máy chủ cấp doanh nghiệp, bộ nhớ lưu trữ tốc độ cao cùng nhiều kết nối internet băng thông rộng — tất cả đều phải được đặt trong các trung tâm dữ liệu bảo mật. Tương tự như việc khai thác Bitcoin, quy trình này ít tiêu tốn năng lượng hơn nhưng vẫn phụ thuộc vào cùng một cơ sở hạ tầng silicon và đồng cơ bản — cũng như khả năng kết nối toàn cầu.

Nhu cầu cao này thúc đẩy một môi trường kinh tế năng động trong hệ sinh thái, dẫn đến sự hình thành của Thị trường Năng lượng TRON. Nhiều người dùng có thể chọn khóa TRX của họ để tạo ra Năng lượng, hoặc chỉ đơn giản là thuê từ người khác. Do đó, một thị trường cho thuê Năng lượng TRON sôi động đã phát triển mạnh mẽ.

Đối với các công ty và cá nhân hoạt động trong mạng lưới Tron, việc có được Năng lượng TRON với giá rẻ không chỉ là vấn đề kiểm soát chi phí, mà còn mang lại hiệu quả sử dụng vốn cao hơn đáng kể so với việc tự khóa tài sản. Thị trường này có hàng chục nền tảng và bot, hứa hẹn cho người thuê khả năng thuê năng lượng tự động theo giờ, ngày hoặc tháng. Tất cả những điều này hoạt động như thế nào? Nói một cách đơn giản: một bên cho thuê lớn sở hữu TRX đang đóng băng sẽ "ủy quyền" Năng lượng được tạo ra từ phần staking của họ cho địa chỉ của bạn trong một khoảng thời gian ngắn.

Bằng cách này, người thuê có thể tiếp tục triển khai hợp đồng thông minh của họ mà không cần cấp quyền truy cập khóa riêng tư cho nền tảng, giúp đảm bảo tính bảo mật. Và phân khúc kinh tế này được sinh ra từ các ràng buộc động và chi phí vận hành liên quan đến phần cứng vận hành mạng lưới đó. Nhu cầu về hiệu quả năng lượng của blockchain TRON phản ánh nhu cầu của đối trọng vật lý của nó: toàn bộ chuỗi cung ứng sản xuất.

Từ quặng thô được khai thác từ lòng đất đến quy trình hậu cần phức tạp của sản xuất toàn cầu. Và sau đó là tất cả những trung tâm dữ liệu cần điện năng, rất nhiều điện năng.

Những giao dịch kỹ thuật số mượt mà và nhanh chóng mà chúng ta trải nghiệm trên bề mặt chỉ là những gợn sóng cuối cùng có thể nhìn thấy được từ một làn sóng nỗ lực công nghiệp khổng lồ. Việc thừa nhận điều này cho phép chúng ta hiểu rõ hơn về sự tinh hoa (và cùng với đó là chi phí cũng như các yếu tố phụ thuộc) của công nghệ này.

Khi công nghệ ngày càng trở nên tiên tiến, nỗ lực hướng tới hiệu quả và tính bền vững trở nên quan trọng hơn bao giờ hết, với các cuộc thảo luận về các cơ chế đồng thuận khác nhau đang đạt đến cao trào trong nhiều ngành công nghiệp, cùng với xu hướng phát triển các hoạt động "khai thác xanh" được vận hành bằng các nguồn năng lượng tái tạo. Quản lý tài nguyên là yếu tố then chốt đối với những người dùng bận rộn trong mạng lưới TRON. Điều này tạo ra nhu cầu về một giải pháp xử lý vấn đề này, và các dịch vụ như Netts Energy Charge Bot đã ra đời để cung cấp một phương thức tự động hơn nhằm tiết kiệm chi phí khi chuyển USDT.

Bot hỗ trợ liên kết các ví của bạn và khi bạn muốn thực hiện giao dịch, nó sẽ tự động thuê chính xác lượng Năng lượng (Energy) cần thiết trong một giờ để bạn không phải trả thừa. Sau đó, khi giao dịch đã hoàn tất, nó sẽ khấu trừ số tiền đó từ số dư của bạn; nếu tiền không được sử dụng, sẽ không có khoản phí nào bị trừ – một cách thông minh và mượt mà để tham gia vào nền kinh tế tài nguyên thực thụ của mạng lưới.