Исследователи из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса предложили первый дизайн криптовалютного токена, который одновременно обеспечен физическим активом, полностью децентрализован и связан с выработкой электроэнергии. Разбираемся, как это работает и при чем тут демоны.

В чем суть?

У криптовалют есть недостаток – тенденция к резким колебаниям, что увеличивает риски и мешает долгосрочным контрактам. Решением могло бы стать создание «стабильных монет», обеспеченных стоимостью внешнего актива, например, доллара США или золота.

Однако это тоже не очень надежный вариант. Так, 8 мая 2022 года произошел обвал стабильной монеты UST, которая временно утратила привязку к доллару. Рынок понес многомиллиардные убытки, а инвесторы и регуляторы начали проявлять повышенное внимание к резервным фондам криптокомпаний.

К тому же, если актив, с которым связана криптовалюта, страдает от инфляции, она также начинает терять стоимость. Более того, на сегодняшний день внешнее обеспечение для цифровых денег означает переход к централизации системы: физические гарантии может дать только «единый» орган.

Стабильная монета E-Stablecoin дает возможность не отказываться от децентрализованного духа криптовалют. Она предполагает взаимодействие термодинамики и теории информации. Авторы проекта Максвелл Муриальдо и Джон Белоф описали, как связь между энергией и данными позволяет создать токен, который напрямую конвертируется в один киловатт-час электричества.

Для «чеканки» одного E-Stablecoin требуется киловатт-час электричества, и при этом цифровой токен позже может быть уничтожен, чтобы извлечь ту же величину полезной энергии.

Как появилась идея?

Концепция «физической» криптовалюты отсылает к мысленному эксперименту 1867 года о демоне Максвелла. Он состоит в следующем: представьте сосуд с газом, который разделен непроницаемой перегородкой на две части. Молекулы в этом пространстве движутся хаотично.

В перегородку вставлено отверстие с устройством – тот самый демон – которое позволяет быстрым «горячим» молекулам из левой части сосуда перемещаться в правую, а медленным «холодным» частицам перелетать наоборот. Задача демона открывать и закрывать проход, оценивая скорость молекул.

Через какой-то промежуток времени «горячие» частицы окажутся в правой части, а «холодные» – в левой. Получается, что демон Максвелла позволяет нагреть одно пространство и охладить другое без дополнительной энергии. Такое разделение молекул приводит к уменьшению энтропии системы по сравнению с ее начальным состоянием.

Энтропию можно описать как меру того, что мы не знаем о системе. Классический пример – газ в поршне. Микросостояние газа, или положение и импульс каждой его молекулы, описывается различными физическими величинами.

Чтобы понимать микросостояние системы поршня, нужно много информации — мы должны знать положение и скорость каждой частицы. Количество этих данных и называется энтропией.

Каждое изменение в системе меняет и величину энтропии. Например, если мы нагреем газ в поршне, скорость его частиц возрастет. Вместе с этим увеличится и наше незнание об этой скорости.


Второй закон термодинамики гласит, что в замкнутой системе энтропия. Однако демон Максвелла в конечном итоге знает больше, чем было известно о начальном состоянии молекул в замкнутом пространстве.

В результате энтропия для всей системы увеличивается – это противоречит второму началу термодинамики. С развитием теории информации оказалось, что процесс может и не приводить к такому парадоксу. Для этого демон должен запоминать результаты измерения скоростей. Однако память конечна, и в какой-то момент устройство будет вынуждено стирать результаты.

На основе этого мыслительного эксперимента и так называемого двигателя Силарда – разновидности демона Максвелла, ученые предложили «протокол» реализации своей концепции.

Как это работает?

Исследователи описали процесс на примере двух героев: Алисы и Боба.

Девушка запускает двигатель Силарда, например, с помощью возобновляемых ресурсов, извлекает тепло и преобразует его в электричество. Подсчитанные или «отработанные данные» хранятся на локальных носителях.

Алиса использует электричество, чтобы смотреть сериалы, и в какой-то момент диск «демона» оказывается заполнен «отработанными данными». Если героиня будет стирать их на месте, ей придется потратить ранее извлеченную энергию. Вместо этого Алиса может передать процесс удаления Бобу. Ученые предполагают, что обмен, теоретически, может происходить без затрат свободной энергии.

Боб тратит собственное электричество и стирает «отработанные данные» Алисы со своего жесткого диска. Получается, что герой ввел в систему ту же величину электричества, что извлекла девушка, при условии высокой эффективности процессов.

Между Алисой и Бобом не передалось электричество, однако произошла транзакция информации равная определенному количеству энергии.

Теперь представим большую сеть. Все начинается так же: Алиса запускает двигатель, извлекает тепловую энергию и преобразует ее в один киловатт-час.

За цену в токен E-Stablecoin и комиссию девушка передает процесс стирания своих «отработанных данных» децентрализованному облаку хранения. Монеты, которые заплатила Алиса за услугу, уничтожаются.

В сети существует денежная мотивация для пользователей делиться своим пространством для хранения данных. Конкретная плата рассчитывается автоматически.

Пользователь Боб может потратить свою электроэнергию и стереть «отработанные данные» с облака хранения. За это он получит один E-Stablecoin плюс вознаграждение. Транзакция подтверждается автоматически, и система создает новый токен «равноценный» затраченной Бобом энергии.

Реальная перспектива?

На данный момент система находится на стадии концепта. Вызывают вопросы как широкое распространение локальных источников энергии для самого «демона», так и появление в ближайшем будущем эффективного двигателя Силарда.

В 2010 году японским ученым удалось практически реализовать эксперимент Максвелла с помощью двух шариков полистирола, помещенных во внешнее электрическое поле. Позднее это получалось и у других исследователей. Однако разработки на данном этапе нельзя назвать подходящими для идеи «физической» криптовалюты.

Криптовалюта E-Stablecoin: как соединить информацию и энергию