ビットコインは、2兆ドルの価値を保存する分散型コンピューターネットワークです。この現代の奇跡は、マイニングによって可能になります。ネットワーク参加者は、ブロックチェーンに次のブロックを追加して報酬を受け取る権利を競います。現在、ビットコインのマイニング事業は驚異的な規模で行われ、実際のエネルギーをデジタルセキュリティに変換しています。ビットコイン ブロックチェーンを保護するために使用される計算能力は、デジタルの「金庫の扉」のように機能し、自律的なコンピューター ネットワークがグローバルなデジタル通貨システムになるメカニズムです。ビットコイン採掘施設の運営に必要な専門知識、資本支出、継続的な運営費、そして業界の非常に競争の激しい性質により、ビットコイン ネットワークの分散化が維持される一方で、攻撃にかかるコストは法外なものになっています。

上場ビットコインマイニング企業に投資すると、ブロック生成から収益を得ることができ、時間の経過とともに、ネットワーク取引手数料の増加による収益の増加が期待できます。実際、上場しているビットコイン採掘企業のほとんどは多角化されたビジネスモデルを採用しており、採掘したビットコインをバランスシート上に保有したり、公開市場でビットコインを購入したりしている企業も数多くあります。現在、ビットコインマイニング企業も事業の多様化を図るため、人工知能や高性能コンピューティング向けのデータセンター運営にも着手し始めている。

現代の奇跡

ビットコインのマイニングは技術的には複雑ですが、概念は単純です。専門のコンピューターが乱数を推測するために競争し、正しい数字を最初に推測したコンピューターがブロックチェーンを更新する権利（つまり、「ブロックをマイニングする」権利）を獲得します。勝利したマイナーは、新しく発行されたビットコインとブロックの取引手数料（「ブロック報酬」）を受け取ります。

この競争には、正しい数字をより速く見つけることができるアルゴリズムなどの近道はなく、ビットコインマイナーは力ずくで競争するしかありません。このプロセスは確率のゲームとして考えることができます。マイナーは、多面サイコロを振って希望の数字が出るまでのように、正しい答えが見つかるまで推測を続けます。したがって、勝つ確率は、マイナーが 1 秒あたりに実行できる推測 (「ロール」) の数によって決まります。最も多くのマシンと最も効率的なマシンを持つオペレーターは、最も多くの推測を行い、ブロック報酬を獲得する可能性が最も高くなります。

技術的な観点から見ると、当選結果は単なる乱数ではなく、この数字と他のデータを組み合わせた「ハッシュ値」になります。コンピューター サイエンスにおいて、ハッシュ関数は任意のデータをハッシュ値と呼ばれる文字列に変換する数学演算です。たとえば、ビットコイン ネットワークのハッシュ関数を使用すると、「Bitcoin」という単語のハッシュ値は b4056df6691f8dc72e56302ddad345d65fead3ead9299609a826e2344eb63aa4 になります。

したがって、ビットコインマイナーのタスクは、ハッシュをすばやく生成することです。つまり、乱数を推測し、そのハッシュを計算し（乱数を他のデータと組み合わせ）、それが正しいかどうかを確認します。

現在、驚異的な規模でハッシュレートを生成しているビットコインマイニングマシンは 500 万～ 600 万台あると推定されています (図 1 を参照)。過去 90 日間で、ビットコインのマイナーは合計で 765 EH/s (1 秒あたり 765 エクサハッシュ操作) の平均ハッシュレートを生成しました。つまり、ビットコインのマイナーは乱数を推測し、平均して1秒あたり700回以上ハッシュ値を計算します。この数字を理解するために、地球上には約 75 億個の砂粒と 100 億匹の昆虫がいると推定されます。

図1: ビットコインマイナーは大規模なハッシュレートを生成する

これほど大量のハッシュを生成するのはコストがかかりますが、それがまさにポイントです。報酬を得るために、マイニング事業者は特殊な機械やその他のハードウェアを入手し、継続的な電気代やメンテナンス費用を支払う必要があります。したがって、正しいハッシュを生成することで、マイナーは経済的リソースを投資し、ブロックチェーンを更新できると信頼できることを示す一種の「作業証明」を提供します。

ビットコインを攻撃するということは、既存のビットコイン採掘産業を打ち負かすことを意味します。理論上、悪意のある人物がネットワークのハッシュ レートの 51% を制御し、ブロックの大部分をマイニングできる場合、ネットワークを混乱させる可能性があります (たとえば、ビットコインの二重支払いや特定のトランザクションの検閲など)。研究者らは論文の中で、2024年2月時点でビットコインネットワークに対する1時間の51%攻撃の被害額は50億～200億ドルになると推定した。現実には、これらのリソースを投資する経済的インセンティブを持つ主体はおらず、ビットコイン ネットワークにはマイニング以外の防御メカニズムがあります。

ビットコインマイニングのビジネスモデル

ビットコインマイナーは、新しく採掘されたブロックの報酬と同額の収入を得ますが、その運営費は、マシンを稼働させてハッシュレートを生成するために消費される電力から生じます（メンテナンスやマイニングプールの料金などのその他の運営費も含まれる場合があります）。したがって、ビットコインマイナーの目標は、可能な限り低いコストで 1 秒あたり最大のハッシュを生成することです。

2024年、マイナーは合計約23万ビットコインを受け取った。これは当時の価値で約150億ドルに相当する。 2014年と比較すると約19倍に増加し、年平均成長率は34％となっています（図2参照）。 4 年ごとに、ビットコインの半減期と呼ばれるイベントが発生し、新しいビットコインの発行率が下がります。ビットコインの発行数は減少しているにもかかわらず、ビットコインの米ドル建て価格の上昇により、マイニング収益は時間の経過とともに増加しています。将来的には、ビットコイン価格の上昇とネットワーク取引手数料の増加により、マイニング収益が増加する可能性があります。

図2: ビットコインマイニング収益の推移

マイナーは、主にマシンを稼働させるために消費される電気という形で運営費を負担します。各事業者は独自の電力購入契約を交渉しますが、その内容は世界中で大きく異なります。説明のために、単一の電気コストを想定し、他のコストを無視することで、ビットコインマイナーの全体的な経済の簡略化された図を描くことができます。たとえば、図 3 は、ビットコインマイナーの収益と、1 キロワット時あたり 0.05 ドルの電気料金を想定した総電気料金の推定値を比較しています。収益と電気料金の差は、鉱山会社の営業利益率を簡略化した指標とみなすことができます。ブロック報酬のドル価値が増加するとマイナーは利益を得、ハッシュレート生成のドルコストが上昇するとマイナーは損害を被ります。

図3: マイナーの営業利益率はブロック報酬と電気料金の差を反映している

世界中のマイナーがさまざまな電気料金に直面していることを考えると、より直感的な指標としては、メガワット時 (MWh) あたりのマイナー収益など、消費した電力量ごとに受け取るドル価値が考えられます。マイニング業界の参加者は、ネットワークハッシュレートに対する毎日のマイナー収益の比率で計算される「ハッシュ価格」という密接に関連する概念について頻繁に言及します。概念は非常に似ていますが、マイナーの効率が向上するにつれてハッシュ価格は下がる傾向があります。したがって、電力消費量に対するマイナーの収益は、時間の経過に伴うマイナーの経済状況の変化をより正確に反映する可能性があります。図 4 は、1 日あたり MWh あたりのビットコインマイナーの収益を示しています。この推定値は、2024年の半減期をめぐる大きな変動にもかかわらず、過去2年間ほぼ安定しています。

図4: 鉱山労働者の1MWh当たりの収益は過去2年間ほぼ安定している

ビットコインマイニング企業への投資

上場マイニング会社の株式に投資することで、証券市場を通じてビットコイン経済に参入することができます。ビットコインマイナーのビジネスモデルはますます多様化しているかもしれませんが、そのすべてにハッシュ値の生成、ブロックのマイニング、ブロック報酬の獲得という中核ビジネスが含まれています。電気代や電気以外の運営費などの違いにより、ブロック報酬の獲得にかかる実際のコストはマイニング会社ごとに異なります。 2024年第3四半期、上場大手マイニング企業のビットコイン生産の平均コストは34,000～59,000米ドルでした（図5参照）。四半期中のビットコインの平均価格は61,000ドルでした。

図5: 鉱山会社によって生産コストは異なる

ビットコイン採掘会社がバランスシート上でビットコインを保有する方法にも違いがあります。マイナーの中には、ブロック報酬をすぐに清算する者もいれば、それを保持し続ける者もおり、さらには公開市場でビットコインをさらに購入する者もいます。当然のことながら、バランスシート政策の違いは、ビットコインの価格が変動した場合に上場マイニング企業の財務実績に大きな影響を与える可能性があります（図6参照）。そうは言っても、個々のマイナーのリスク プロファイルには多くの要因が影響し、バランスシート上のビットコインの量が比較的多いマイナーは、ブロック報酬を清算するマイナーよりも必ずしもリスクが高いわけではありません。

図6: 一部のマイニング企業はバランスシート上にビットコインを保有している

最近、ビットコインマイニング企業は人工知能や高性能コンピューティング（HPC）サービスなどの分野に進出し始めており、データセンターインフラの需要が急速に増加しています。たとえば、ゴールドマン・サックスの調査では、データセンターの電力需要（暗号通貨関連のコンポーネントを除く）は2023年から2030年の間に160%増加する可能性があると予測されています。ビットコインマイナーは、低コストの電力と関連インフラにアクセスできるため、AI/HPC 市場への供給において競争上の優位性を持つ可能性があります。 2024年初頭、時価総額で第3位の上場鉱業会社であるCore Scientificは、人工知能インフラサービスの専門プロバイダーであるCoreWeaveと長期契約を締結したことを発表しました。 2024年6月にCore ScientificとCoreWeaveの取引が発表されて以来、他のいくつかの上場鉱業会社もAI/HPC分野への事業拡大に向けた措置を講じています。

ビットコインのマイニングと持続可能性

ビットコインのマイニングは、分散型デジタルセキュリティを作成するために、実際の経済資源（電力）を消費します。デジタル通貨システムとしてのビットコインの成功は、マイニングに大量の電力が消費されるようになったことを意味します。ビットコインは、すでにかなりの割合のクリーンエネルギー資源を使用しているという点で、ユニークなエネルギー消費者です。グレイスケール・リサーチは、鉱業が長期的にはグリーンエネルギーへの移行にプラスの影響を与える可能性があると考えています。

Coin Metrics のデータに基づくと、ビットコイン ネットワークは過去 12 か月間で約 175 テラワット時 (TWh) の電力を消費したと推定されます。これはケンブリッジオルタナティブファイナンスセンターの推定値と同等です（図7参照）。 2023 年（入手可能な最新年）のデータによると、ビットコインのエネルギー消費量は、世界の総電力消費量の 0.2% を占めています（送信中の電力損失を考慮後）。ケンブリッジ・オルタナティブ・ファイナンス・センターによると、データセンターは年間約200テラワット時の電力を消費しており、AIモデルの使用によりデータセンターのエネルギー消費量が増加する可能性があると予想されています。

図7：ビットコインのマイニングはデジタルセキュリティを作成するために電力を消費する

ビットコインは、一般的な住宅や商業のユーザーと比較すると、独特なエネルギー消費源です。ビットコインのマイニングはモジュール式で、モバイルであり、地理的な場所による制限がなく、中断可能であり、電気料金の変化に非常に敏感です。その結果、鉱山労働者は低コストのクリーンエネルギー資源がある場所で操業できることが多くなります。ビットコインマイニング業界で使用される電力の約50%～60%は、持続可能なエネルギー源（原子力を含む）から供給されていると推定されています。米国および世界全体では、再生可能エネルギーが電力発電の約 40% を占めています。 2023年のデータを使用し、ビットコインの電力消費の持続可能なシェアが50％〜60％であると仮定すると、ビットコインマイニングは世界の電力関連のCO2排出量の0.2％〜0.3％を占めると推定されます。

グレイスケール・リサーチは、ビットコインのマイニングが今後数年間で再生可能エネルギー生産の導入を加速させるのに役立つと考えています。ビットコインマイニングは、そのユニークな特性により、特に主要な人口密集地に接続された送電線がない地域において、再生可能エネルギーインフラ開発への投資を奨励します。ビットコインのマイニングは、テキサス電力信頼性協議会のシステムのように、消費パターンや天候によって変動する電力網の需要を安定させるのにも役立つ可能性がある。さらに、Sustainable Bitcoin Protocol のようなスタートアップ企業は、クリーンエネルギーの使用を奨励し、メタン排出量の削減に報酬を与える市場メカニズムを構築しました。メタン排出に対処することは、ビットコインマイナーが環境目標に貢献するための特に重要な方法となる可能性がある。また、クルーソー・エナジーのような企業は、余剰の天然ガスを放出するのではなく、ビットコイン採掘者に供給できる電力に変換することで、余剰の天然ガスを利用する方法を開発した。

今後数年間、テクノロジーの応用の成長により、デジタル資産、人工知能、その他の業界の両方から電力に対する膨大な需要が生まれるでしょう。グレイスケールは、ビットコインが世界の電力インフラの健全な運営に貢献し、他の多くの業界と比較して再生可能エネルギーへの移行を加速させる独自の立場にあると考えています。