Ökningen i popularitet för kryptovalutor som Bitcoin har potential att förändra hur vi ser på pengar. På samma gång, regeringar och samhällen är oroliga för att anonymiteten för dessa kontantlösa transaktioner kan tillåta kriminella aktiviteter att blomstra. En annan mindre påpekad fråga är energibehovet som krävs för att prägla nya mynt för dessa kryptovalutor. En ny rapport av docent Naoki Shibata från Nara Institute of Science and Technology presenterar en blockchain -algoritm, som han kallar "proof-of-search" (PoS), som behåller de attraktiva funktionerna hos de flesta kryptovalutor till en lägre kostnad för miljön.

Medan ekonomin i kryptovalutor får mest uppmärksamhet, det blir lätt uppenbart att kryptovalutor har en enorm miljökostnad. Den energi som används i världen för att enbart bryta Bitcoins är nästan lika stor som energiförbrukningen i hela Irland, på Island, Bitcoin-brytning förbrukar mer energi än hushåll. I slutet, det kan vara miljökonsekvenser, inte ekonomiska, som stoppar mainstream-antagandet av kryptovalutor.

Grunden för alla större kryptovalutor är blockkedjan. Ironiskt, medan blockkedjan ger ren anonymitet till den mänskliga användaren, det är anmärkningsvärt transparent i alla sina transaktioner, vilket betyder att den digitala ägaren till de digitala mynten är tydlig, även om den faktiska personen som den digitala ägaren representerar inte är.

"Bitcoin använder ett proof-of-work [PoW]-system för att bestämma den kronologiska ordningen för transaktioner. PoW fungerar anonymt eftersom ordern identifieras av IP-adresser, " förklarar Shibata.

När en transaktion i Bitcoin-blockkedjan görs, en användare gör en begäran. PoW gör en serie beräkningar för att bekräfta transaktionens giltighet, beräkningar som förbrukar energi. I PoS, användare i blockkedjan uppmanas att använda denna energi för att begära ett jobb för att hitta en lösning på ett optimeringsproblem.

"Det finns tre typer av användare i PoS-blockkedjan. De två första är de som vill använda blockkedjan som ett betalningssystem eller min för e-mynt, vilket är detsamma som PoW. Den tredje gruppen vill använda PoS blockchain som grid computing infrastruktur, säger Shibata.

Energin som förloras i PoW omdirigeras till att hitta en ungefärlig lösning på det inlämnade problemet. Således, energi kan ägnas åt att lägga till nya block till blockkedjan eller till ett annat problem, nämligen, optimeringen som föreslås av en användare, så att mängden energi som används inte minskar, men det är inte heller bortkastat.

PoS är den senaste av mer än ett dussin alternativa algoritmer till PoW som alla syftar till att minska energikostnaderna. PoW har förblivit standardalgoritmen genom vilken kryptovalutor fungerar, eftersom det är extremt decentraliserat och demokratiskt, vilket hindrar en användare från att ha ett enastående inflytande på valutavärdet.

"Problemet med alternativen är att de förlorar sin demokrati eller är mer sårbara för attacker utifrån, " konstaterar Shibata.

Genom att lägga till funktionen för en ungefärlig lösning, PoS uppmanar också till eventuell korruption som PoW är immun mot. Därför, som avskräckande, PoS kräver att användaren som skickar in problemet är den som betalar användaren som föreslår lösningen. Detta förhindrar att användare samarbetar tillsammans för att skicka problem som de redan vet lösningen för.

En annan överklagande av PoW är dess robusthet. PoS bevarar denna robusthet genom att introducera miniblock varje gång ett optimeringsproblem skickas in.

Shibata föreställer sig att de optimeringsproblem som kan lösas genom att omdirigera den bortkastade energin med PoS kommer att omfatta olika problem från medicin till universums början.

"PoS kan hjälpa till att lösa problem med proteinveckning, dynamiken i interstellära formationer och finanser, " han säger.