在共識機制合約的約束下，系統的租值和租值耗散是區塊鏈系統存在的合理結果。

以比特幣系統為例，礦工每10分鐘產出一個區塊賬本，獲得一次系統通證獎勵。這是一個經濟學中典型的合約安排，即對一個區塊賬本記賬權競爭進行約束、規范收入分配。一個區塊內，只有一個礦工爭得記賬權，并獲得全部的通證獎勵。這種分配方式聽起來就好像一群人共同搬石上山，然后勞務費只給出力氣最大的那個人一樣匪夷所思。

一個區塊內未爭得記賬權的礦工的算力消耗在經濟學上如何理解，是否如許多人詬病的那樣“浪費”。其他礦工的付出是顯而易見的，在一個區塊內，是沒有收入的，在不增加算力的情況下，可能一直無法獲得收入;同樣很明顯的是，其他礦工的算力消耗似乎并非無意義的——工作量證明，礦工的算力競爭保護了51%攻擊的門檻和系統的可靠性。

試想一下，假設全球只有3臺計算機運行比特幣的區塊鏈賬本，先不說能否處理得了大量的交易，任何一個人迅速投入4臺計算機就可以穩穩地進行51%攻擊，改寫比特幣賬本。關于POW高耗電，行業內很多人都有上述的疑問，看似明顯的“浪費”又似乎是合理的。

在經濟學上，這其實是考察系統的產出和租值耗散之間的關系。簡單說，礦工競爭下投入的算力資源的收入到底如何——這是考察算力資源的租值，浪費是否嚴重——考察租值耗散的情況。

1. 礦工的收入和成本：租值

1.1 礦工算力資源的成本分析須從租值角度考察

區塊鏈系統的市場要素包括礦工、消費者和資源供給者，市場結構涉及賬本資源、礦工算力兩類資源和兩個交易市場，區塊鏈系統的資源包括了這兩類資源。市場要素的分配收入是在共識機制(合約)的約束下競爭所得。

拋開區塊鏈系統的賬本資源(例如房產鏈中的房產資源)，狹義地說，區塊鏈系統所直接投入的資源是礦工的算力資源。如比特幣系統，礦工消耗真金白銀，換取通證獎勵，這就是礦工的收入和成本。

我們談論POW機制的高耗電是否浪費的時候，站在這個層面，實際上是探討，礦工投入的算力資源的所提現的價值高低，這就是租值。下面我們先明確一下收入、成本和租值的概念。

1.2 收入的概念

費雪有句名言：收入是一連串的事件(Income is a series of events)。 20世紀最偉大的經濟學家費雪，在其著作《利息理論》中講到，資產價值來自于未來收入的折現，資產的價值來自于能夠帶來收入的價值。

說到收入，我們通常會因一些常識而誤解。站在勞動者的角度，收入是工資，站在公司的角度收入可能指的是營業收入或者利潤;這些都不是收入的完整概念，其實讀過《利息理論》的朋友應該知道，這些可能是一種利息存在，收入一定是跟資產聯系在一起的(一些概念并非資產，無從談收入，比如泛泛地說“區塊鏈系統”這個概念)，收入是一個串流。

經濟學意義上的收入以費雪的解釋最為精妙：收入是一系列事件。果樹會結果，農地有收成，這都是收入;這個收入未必等到果樹稻熟才收到，果樹和農地作物每天每分鐘都在發生變化，這些都是收入的一部分——想一想，果樹未結果也可以(作為資產)轉讓，這是因為果樹時刻都有著收入。從另一個角度看，收入是不削減財富的最高可能消費。(Income is potential consumption without trenching on wealth.) 礦工的算力資源作為資產，其收入就是通證獎勵。

1.3 成本的概念

亞當·斯密曾經說過：給我那我需要的，你可獲這你需要的，是每次交易的意思。任何獲取，都會有代價，經濟學概念叫做成本，這個成本是機會成本(opportunity cost)，成本是不可避免的最高代價。

成本是因為有選擇而起的，沒有選擇就沒有成本，也就是說，成本是放棄的最有價值的機會。成本永遠向前看，過去的付出，即沉默成本不是成本，因為這不影響你的選擇。從不同角度看，礦工算力資源的成本可能是算力資源別作他用(賣給別人、開發軟件、運行一個互聯網平臺等)的收入，也可能是參與其他區塊鏈系統挖礦的收入，后者是較為局限的限定條件下的比較。

有意思的是，一個具備相當算力資源的人，考慮是否攻擊比特幣網絡，或者實時雙花的時候，抑或考慮是否參與比特幣挖礦，他都會考慮到機會成本，分析一下這樣做是否值得，是否有更好的選擇。

1.4 租值的概念

租值是資源或物品的收入，但收入的增加或轉變不影響供應行為。租值的概念非常重要，但有些復雜。租值最早來源于土地的租金，很顯然，不管租金增減，土地的供應并沒有改變。經濟學界也有這樣的解釋：租值是對資產的付費，這個解釋似乎通俗，但租值的特征并沒有體現。

教科書用“利潤”(profit)來稱呼這個收入減去成本的數值是不確切的，也是常人經常將利潤、盈利和價值混淆的根源，嚴格來說是過于狹隘，應該用“租值”(rent)來稱呼才是確切的。總之，我們可以泛泛地理解為：租值是指具有價值的資源或物所帶來的收入。

關于租值，有以下三個重點需要明確：

1) 租值是收入，可以預期，可以利用利率折現。然而，與一般的收入不同，租值的增減或轉變是不會影響供應行為的，但這只是某些有關的供應行為不變;租值是從某些供應行為不變的角度看收入。也就是說，收入的轉變不影響行為或資源的使用，租值是“多余”的，即是英文surplus的意思。

2) 租值是成本，可以預期及折現。但是租值作為成本看不是指資源或生產要素另謀高就的機會成本，而是把生意或資產轉讓、出手的機會成本。比如一家企業做了投資，生產要素使用不便，如果企業把生意打包在市場出售，所得的是企業的凈值。出售整個企業是一個機會，其凈值是不出售(繼續經營)的成本。從生產行為不變看，這凈值也是多余的，因為凈值的變動，生產或者供應行為不變。

3) 租值是一個看問題的角度。教科書經常以貓王為例解釋租值。作為二十世紀收入最高的歌星，成歌星之前是一名貨車司機，月收入只有數百美元。如果歌星貓王的收入大幅度的減少了，他還是會繼續做歌星，不會回頭做司機。在大幅收入轉幣中，他做歌星的職業(供應)不變。收入轉變而職業不變，其收入可以看作是租值。這里需要注意，租值的理念是指收入有所轉變而某些供應行為不變。這是指某些可變的選擇，在收入的轉變中不存在，所以這部分收入可以作為租值來看。但事實上，說某些選擇不存在，不是說完全沒有其他選擇存在，其他選擇永遠存在。收入大幅降低，貓王對演藝的付出會有所改變(改變歌單、不賣力氣唱)，從個人角度看供應行為有變，因此貓王的收入是其他選擇的機會成本，并不是租值。但是從更高層面社會角度看，貓王作為歌星收入大幅降低并不會選擇做司機或者其他職業，收入改變而供應行為不變，這收入就是租值。如果從更深層次考慮，無論收入如何改變，貓王做什么都是在工作，除非收入降低到零，從社會角度看，貓王的收入全部是他的租值，一命嗚呼才是他的成本。因此，從沒有選擇的不變角度看，收入是租值;從有選擇而可變的角度看，放棄了的收入的成本。

區塊鏈系統為用戶提供服務的過程，即礦工在挖礦中獲得獎勵過程中，這系列事件就是各自的收入，同時一定面臨成本和用的付出。我們在討論比特幣POW機制高耗電是否浪費以及其他共識機制是否更高效的時候，從經濟學角度，實際上我們在分析不同共識機制下的系統的收入、成本，更確切說是系統的租值和租值耗散(共識機制所必須付出的成本代價)。

2. 從上頭成本的角度看算力市場租值

上頭成本的概念能夠解釋企業為何在市場的波動中存在。為理清概念，張五常提出一個“成本定律”：直接成本是按度量產量而支付的費用。以投資建廠為了，入局的投資者購置廠房，這部分肯定是上頭成本——廠房轉手是售價高低都不會影響你的經驗行為，這是租值。

張五常講道：“下了注后，覆水難收的歷史投資，其回報是靠上頭成本的租值收入。這租值的或高或低，除了需求變動與直接成本變動的因素外，主要是其他還未參與的可能的競爭者的入局投資成本。換言之，租值會受到還未入局的投資成本的保護，也是收到市場的保護。”從機會成本的角度看，將入局的投資或合約轉讓出去的售價，就是作為成本的租值;顯然，無論售價高低，都不會影響供應行為(即一旦入局，售價高低都不會影響投資后的經營行為)。一個企業投資入局，市價減去直接成本形成的盈余，加起來就是上頭成本，這部分是企業的租值，由于這些租值的存在，企業在市場的起起落落中仍然能夠存活。這部分租值保護著入局的企業，也對未入局的競爭者形成了一個成本的門檻。

礦工的算力消耗是上頭成本，也是租值，但不是沉沒成本。我們經常把過去的投入稱為沉沒成本，然而沉沒成本不是成本。在一個區塊內未爭得記賬權的全體礦工是消耗了真金白銀的，這部分并非沉沒成本，這部分算力消耗完全可以從上頭成本(overhead costs)角度去理解，其滿足上頭成本的特性。也就是說，這部分算力消耗是一項租值，其租值受市場的維護。從這個角度能夠解釋挖礦的經濟學合理性。一個區塊內，爭得記賬權的礦工，其租值是受市場的保護(比特幣價格的厘定)，也受其他未入局的可能的競爭者的入局投資成本的保護。這部分未入局的投資成本，可以理解為其他礦工可能增加而實際并未增加的邊際算力。

從這個角度看，比特幣獎勵的市場價格就是礦工的收入，也是其租值減去直接成本后的剩余。很關鍵的問題就是：電力消耗是直接成本還是上頭成本?也就是說，作為算力重要的組成部分，電力到底是否可以作為租值理解。下圖對礦工算力資源的進行了拆分，顯而易見，算力資源的主要組成部分就是電力。不仔細想，容易將電力理解為直接成本，隨之而來的就是，在一個區塊內，這部分直接成本，對于幾乎所有礦工來說(爭得記賬權的那個礦工除外)，都沒有對應的產出，于是，這部分電力消耗成為了“浪費”。

我們按照張五常提出一個“成本定律”：直接成本是按度量產量而支付的費用，顯然電力并非完全是。人工、水、電、原材料顯然是直接成本——這部分費用是按照產量的度量來計算的。工廠主是按照“件數”來計算人工工資，水電原材料也是按照每件產品消耗數量來計算費用，作為老板，每件產品消耗的相關你都會心中有數。依此類推，礦工消耗電力的時候，并未按照計算產出賬本服務(或者換取比特幣獎勵數量)來衡量消耗的電力——事實上，一個區塊內，礦工的電力消耗沒有任何產出或回報。那么，這里的電力消耗，其實是一種上頭成本，或者大致也是一個上頭成本和直接成本的灰色地帶。

舉一個有意思的對比，一家企業如果明知道自己生成的產品無法在市場銷售，那么人工、水電、原材料等直接成本會停止消耗，而未知能否獲得獎勵的礦工并不會如此!作為比特幣礦場主，你需要購置礦機(加上算法)，安置好礦場場地和電力供應;投入電力，接入比特幣網絡，這時候你才完成了入局所需的投資。礦機、算法、礦場場地、電力和入圍，這一系列組成了一個合約——新入局礦工和比特幣網絡之間的一個合約，請注意，礦工作為一個合約整體來說，一個新的礦工入局對全體網絡算力是一個競爭，對未入局的礦工形成一個(機會)成本。如果沒有電力，合約是不成立不完整的——因為沒有電力，你就不是礦工，對系統算力(相應影響到挖礦難度系數的調整)都沒有任何影響。

所以從合約整體的角度來看，這是一個入局即不能反悔的合約，礦場主可以把自己的礦場資源轉手出售(包括合約整體，而非專賣礦機，這兩者顯然是不同的)，這個售價高低都不會影響礦工的運轉。舉一個不恰當的例子，礦工合約就相當于產能，這是上頭成本，可以作為租值看，產品線開動后，人工、水電原材料的消耗就是直接成本。只不過在礦工這個合約里，產品是虛擬的記賬服務，不需要生成實體產品，也就不必消耗人工、水電原材料這些物理資源。

一個區塊內，產出的服務就是比特幣轉賬量(由于目前比特幣還在發行中，即Coinbase轉賬存在，目前網絡的轉賬量有一定保障，這是中本聰的特意設計)，而區塊獎勵目前是比較穩定的，于是市價和轉賬量共同作用，影響手續費的大小。前面分析過，市場維護礦工的租值(上頭成本)。也就是說，決定了其他未入局礦工可觀的直接成本，同樣，比特幣的市價，減除直接成本而使得上頭成本有租值存在。歸納地說，市場維護這礦工的租值，也厘定了礦工的租值大小，也就決定著系統算力的總消耗。這是比特幣系統電力消耗的經濟學解釋。

3. 租值耗散解釋去中心化系統市場尤其得力

去中心化市場需要租值耗散視角。區塊鏈的市場是點對點交易，沒有中心化機構，公司和監管機構角色理論上都不存在。為確保所有節點記賬的信任和安全，在區塊鏈的技術約束下，須先有一個礦工先記然后同步給全網;手續費則作為收入分配給該礦工。在比特幣系統中，為了確保該礦工不做假賬，后面6個區塊會對此區塊賬本再做確認，相應的懲罰力度使得礦工并不會去做假賬——得不償失，這又是成本的作用。為了防止51%攻擊，礦工的算力競爭尤為重要了，這是為系統的安全提供一個成本的門檻，也就是市場維護著系統的租值的意思。

我們可以發現，礦工在競爭中消耗的算力資源，其實既實現了記賬服務，也同時扮演者監管的角色——畢竟這是一個去中心化的系統，監管機構可以不需要，但是還是要有監管確保體系的信任和安全。也就是說，算力的消耗以及獎勵的分配，無論從直觀上看多么不合理，從經濟學角度，這是不可避免的。這些看似無謂的消耗，其實就是系統的租值耗散。