À tout moment, des milliers d’ordinateurs à travers le monde bourdonnent, résolvant des problèmes mathématiques complexes qui créent et entretiennent le bitcoin.

Ce réseau donne au bitcoin son attrait: décentralisé, toujours actif et facilement échangeable. Mais cela signifie également que le réseau utilise constamment de l’énergie – un point de friction pour de nombreux sceptiques et critiques de la crypto-monnaie. Et ce n’est pas seulement un problème de bitcoin. D’autres crypto-monnaies et blockchains, y compris Ethereum, ont des défis similaires.

Le débat sur l’impact environnemental du bitcoin s’est intensifié plus tôt ce mois-ci lorsque le PDG de Tesla, Elon Musk, autrefois l’un des boosters de bitcoin les plus notables, a déclaré que son entreprise ne l’accepterait plus pour l’achat de véhicules. Il a cité l’utilisation de combustibles fossiles pour l’extraction de bitcoins comme raison.

C’est un problème que certains évangélistes de la blockchain pensent pouvoir résoudre – et potentiellement ouvrir la porte à une adoption plus généralisée de la technologie.

«C’est une avancée fondamentale pour l’humanité, nous pouvons maintenant faire des choses que nous ne pourrions pas faire autrement», a déclaré Danny Ryan, chercheur à la Fondation Ethereum, sur les systèmes informatiques décentralisés et la technologie blockchain. «Quand les humains trouvent de nouveaux outils, ils les utilisent. Donc, ce truc décentralisé, ce truc cryptographique, ça ne va nulle part, mais il y a aussi une bien meilleure façon de le faire.

La meilleure méthode s’appelle la preuve de participation. Et pour certaines crypto-monnaies, il est déjà utilisé.

Preuve de travail

Pour comprendre les implications de la preuve d’enjeu, il est important de commencer par détailler le fonctionnement actuel du bitcoin : un système appelé preuve de travail.

L’idée du bitcoin est généralement reconnue comme étant issue d’un livre blanc publié en 2008 par un auteur anonyme qui a utilisé le pseudonyme Satoshi Nakamoto. Il a présenté l’idée de la preuve de travail, dans laquelle des parties distinctes se chargent de vérifier les enregistrements et les transactions stockés dans une blockchain.

Le système est entièrement décentralisé, ce qui signifie que de nombreux ordinateurs du monde entier participent au processus de vérification de la blockchain. Le code sous-jacent du système bitcoin régit le processus, plutôt que toute autorité centrale.

Pour participer, les mineurs de bitcoins doivent utiliser des ordinateurs spécialement construits et avoir accès à beaucoup d’énergie. Actuellement, ces ordinateurs sont rares mais très demandés. À la base se trouvent des puces informatiques et des semi-conducteurs spécialisés, tous deux confrontés à une pénurie mondiale qui a déjà affecté la fabrication d’automobiles, d’ordinateurs portables et de smartphones.

Le réseau décentralisé d’ordinateurs spécialisés, appelés «plates-formes» ou «plates-formes minières», travaille dur pour résoudre des équations mathématiques très complexes. En résolvant l’équation, ils vérifient que la blockchain est exacte. Les personnes qui participent à ce processus de vérification sont appelées mineurs et elles sont récompensées pour leurs efforts sous forme de crypto-monnaie, dans ce cas, bitcoin.

Le processus est énergivore. Afin de vérifier l’exactitude de l’enregistrement, les soi-disant mineurs de Bitcoin dépensent une quantité importante de puissance de calcul. Les mineurs qui vérifient les enregistrements sont ensuite récompensés pour leurs dépenses en bitcoins.

La sécurité du système est intégrée à l’énorme puissance de calcul nécessaire à son exécution. Afin de détourner les dossiers, une entité devrait contribuer plus de la moitié de la puissance de calcul totale. Dans le cas du bitcoin, cela serait d’un coût prohibitif et, en raison de la pénurie de matériel, n’est pas réalisable.

Et donc, toute crypto-monnaie construite sur un protocole de preuve de travail va être en proie, comme Musk l’a dit, à des demandes d’énergie «insensées» à mesure qu’elle grandit. Le Cambridge Center for Alternative Finance, qui fait partie de la Cambridge Judge Business School, a constaté que le bitcoin utilise environ 110 térawattheures par an, ce qui est similaire à ce que la Malaisie et la Suède utilisent.

Preuve de participation

La preuve de participation adopte une approche différente de la sécurité en assurant la confiance dans une monnaie plus ancienne : l’argent.

Pour participer au processus de vérification de la blockchain en preuve de participation, les utilisateurs créent un nœud, ce nœud peut être géré par une personne ou par un groupe de personnes travaillant ensemble. Vous pouvez considérer un nœud comme un ordinateur.Le nœud est tenu de prouver sa fiabilité en verrouillant une certaine quantité de pièces cryptographiques, du même type généré par la blockchain qu’ils vérifient. Imaginez mettre un dépôt sous séquestre ou le verrouiller dans une caution. Ce processus de verrouillage est appelé jalonnement.

Pour chaque bloc de transactions à vérifier, un nœud est sélectionné par un algorithme qui prend en compte de nombreux facteurs pour à la fois récompenser ceux qui ont plus de pièces en jeu et empêcher un nœud d’avoir trop de contrôle sur le processus. Ce nœud est responsable de la vérification et de la publication ou de l’ajout du bloc à la chaîne.

Ensuite, tous les autres nœuds ont le temps de s’assurer que tout semble bon. En cas d’erreur ou de fraude, le nœud qui a publié le bloc problématique est puni en faisant détruire tout ou partie de ses pièces jalonnées. Mais si tout semble bien, ce nœud est récompensé par plus de pièces. C’est à la fois le mécanisme de sécurité de la blockchain et le facteur de motivation de la participation.

« Au lieu d’acheter un tas de matériel et de brûler un tas d’énergie, je peux à la place prendre cet actif et le verrouiller en quelque sorte comme un cautionnement », a déclaré Ryan, chercheur à la Fondation Ethereum.

Parce que la base de la preuve d’enjeu ne nécessite aucune énergie supplémentaire pour prouver la fiabilité, elle est beaucoup plus économe en énergie. Contrairement à la preuve de travail, où des équipements informatiques spécialisés tels que des cartes graphiques haut de gamme sont nécessaires, le protocole de preuve de participation peut être exécuté à partir d’un ordinateur portable. Les nœuds sont des espaces virtuels, pas des équipements physiques.

En conséquence, la participation au processus «minier» a une barrière beaucoup plus faible à l’entrée, ce qui signifie que plus de personnes peuvent participer au processus. Et étant donné qu’un principe fondamental de la crypto-monnaie est la décentralisation, le fait d’avoir plus de personnes participant à la sécurisation de la blockchain permet de sécuriser l’ensemble du système.

L’ensemble du processus utilise légèrement plus d’énergie qu’un ordinateur ne le ferait s’il était juste allumé. Des chercheurs comme Ryan pensent que le résultat est que la consommation d’énergie pour la preuve de participation est de 99,99 % inférieure à celle de la preuve de travail.

En pratique

La preuve d’enjeu fonctionne déjà. Cardano utilise une preuve de participation et possède la quatrième plus grande capitalisation boursière – 50 milliards de dollars – de toute crypto-monnaie à la mi-mai. C’est actuellement la preuve la plus significative de crypto-monnaie d’enjeu sur le marché.

Cardano a fait un bond après que Musk a tweeté sur la fin du programme pour permettre aux gens d’acheter Teslas avec Bitcoin en raison de problèmes d’efficacité énergétique, ce qui a entraîné une forte baisse de presque toutes les autres cryptomonnaies. Il a depuis emboîté le pas et a chuté.

Les autres crypto-monnaies déjà fonctionnelles qui utilisent une preuve de participation incluent Polygon, Tezos, Polkadot et EOS.

Mais peut-être que l’impact potentiel le plus important de la preuve de participation est un projet appelé Ethereum 2.0.

Ethereum est la deuxième plus grande crypto-monnaie et est devenu plus populaire au cours de la dernière année, les investisseurs cherchant à diversifier leur portefeuille loin du bitcoin. Et à la base, Ethereum est conçu pour être une plate-forme polyvalente pour un concept émergent appelé finance décentralisée, ou l’utilisation de contrats intelligents pour automatiser de nombreuses transactions financières qui nécessitent aujourd’hui des intermédiaires.

Lancé en 2015, Ethereum est également géré par preuve de travail, mais depuis sa création, le fondateur Vitalik Buterin a envisagé une transition vers la preuve de participation. Lors du lancement d’Ethereum, la communauté a accepté de mettre de côté 430 000 pièces d’éther pour financer la Fondation Ethereum, une organisation à but non lucratif enregistrée en Suisse. Cela équivaut maintenant à environ 1 milliard de dollars. La fondation a soutenu la communauté par le biais de subventions dans le but de passer à l’Ethereum 2.0 plus économe en énergie, mais dans l’esprit de la décentralisation, elle ne montre pas la voie.

« Il y a des centaines de personnes qui travaillent sur ce projet », a déclaré Ryan, qui est l’un des rares chercheurs employés par la fondation. « L’EF joue certainement une sorte de rôle de coordination et a essayé d’aider à faciliter et à faire avancer les choses. Mais je dirais que ce n’est certainement pas centralisé. »

Il est compliqué de faire passer Ethereum en preuve d’enjeu. Les ingénieurs travaillant sur le projet doivent construire et tester le moteur de preuve de participation et le faire fonctionner parallèlement au système existant, qui continue de fonctionner sur preuve de travail. Cette partie a déjà commencé à se mettre lentement en ligne.

Une fois que le moteur de preuve de participation est complètement en ligne, il fonctionnera pendant un certain temps pendant que les bogues seront résolus. Ensuite, lorsque les problèmes sont résolus, la communauté parviendra idéalement à un consensus et fixera un moment pour que l’échange se produise. Les utilisateurs de la plate-forme et les personnes qui détiennent de l’éther ne seront pas affectés; tous les changements se produiront sur le backend. À ce moment-là, la consommation d’énergie de la plate-forme devrait chuter de 99,99%, selon la Fondation Ethereum.

Ryan dit que l’objectif est d’y parvenir en 2021, mais prévient que 2022 est également assez probable. Et il y a eu des retards avant.

« Ce n’est pas une blague. Le réseau Ethereum représente des centaines de milliards de dollars, avec des dizaines de milliers de personnes utilisant cette plate-forme tout le temps, et de plus en plus », a-t-il déclaré. « Et donc le faire rapidement est important, mais le faire en toute sécurité l’est davantage. »