ZK-копрограміст: побудова надійної обчислювальної інфраструктури для Web3

У комп'ютерній сфері співпроцесор відповідає за допоміжну обробку інших складних завдань для ЦП. Наприклад, GPU є відомим співпроцесором, який відповідає за обробку графічної рендерингу та інших завдань для ЦП. Співпроцесори пришвидшують програми, розвантажуючи деякі обчислювально інтенсивні та тривалі частини коду, така архітектура називається "гетерогенними" або "змішаними" обчисленнями.

Копрограми можуть обробляти деякі складні та однобічні вимоги до продуктивності або вимоги до надвисокої продуктивності, дозволяючи ЦП обробляти більш гнучкі та різноманітні частини. На ланцюзі Ethereum є дві серйозні проблеми, які заважають розвитку додатків:

1. Високі витрати на Gas обмежують сферу розробки децентралізованих додатків. Більшість кодів контрактів написані лише для операцій з активами, складні операції потребують значних витрат на Gas, що серйозно заважає масовому впровадженню додатків та користувачів.

2. Розумні контракти можуть отримувати доступ лише до даних останніх 256 блоків. Майбутні оновлення можуть призвести до того, що повні вузли більше не зберігатимуть дані минулих блоків, а відсутність даних обмежує появу інноваційних застосувань на основі даних.

Це свідчить про те, що обчислення та дані обмежили появу нової обчислювальної парадигми. Блокчейн Ethereum сам по собі не був спроектований для обробки великої кількості обчислювальних та даних, що вимагають ресурсів завдань. Щоб бути сумісними з цими застосунками, потрібно ввести сопроцесори. Блокчейн Ethereum сам по собі є ЦП, а сопроцесори схожі на ГП, мережа обробляє прості дані активів та операції, тоді як програми можуть використовувати сопроцесори для гнучкого використання даних або обчислювальних ресурсів. Щоб забезпечити достовірність обчислень поза мережею, більшість сопроцесорів розробляються на основі технології ZK.

Застосування ZK-коопроцесора має широкий спектр, що охоплює будь-які реальні сценарії dapp, такі як соціальні мережі, ігри, DeFi, системи управління ризиками, оракули, зберігання даних, навчання та інференція великих моделей тощо. Теоретично, все, що можуть робити додатки Web2, може бути реалізовано в Web3 за допомогою ZK-коопроцесора, при цьому Ethereum слугує фінальним рівнем розрахунків для забезпечення безпеки додатків.

На сьогоднішній день відомі проекти сопроцесорів в основному діляться на три категорії: індексація даних на ланцюгу, оракули та ZKML. Проект General-ZKM охоплює ці три основні сценарії застосування. Різні проекти мають різні віртуальні машини, що працюють поза ланцюгом, такі як Delphinus, який зосереджується на zkWASM, та Risc Zero, який зосереджується на архітектурі Risc-V.

! [Чому ЗК – це кінець гри?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-eea519e979a6ccccd6b2be8ae28e1200.webp)

Технічна архітектура основних проектів з обробки співпраці

Risc Zero

ZK-копроцесор Risc Zero називається Bonsai, це набір компонентів нульових знань, незалежних від блокчейну. Його мета — стати універсальним копроцесором, заснованим на архітектурі набору інструкцій Risc-V, що підтримує різні мови програмування. Основні функції включають:

1. Універсальний zkVM, який може виконувати будь-яку віртуальну машину в середовищі нульових знань.
2. Система генерації ZK-доказів, що може бути інтегрована в будь-який смарт-контракт або ланцюг
3. Загальний rollup, який розподіляє обчислення, підтверджені на Bonsai, на блокчейн

Основні компоненти включають:

• Мережа доказувачів: приймає та генерує ZK докази
• Request Pool: зберігає запити на підтвердження користувачів
• Rollup двигун: збирає та упаковує результати доказів для завантаження в основну мережу
• Image Hub: візуальна платформа для розробників, зберігання функцій та програм
• State Store: Зберігання стану поза ланцюгом
• Proving Marketplace: Ринок обчислювальної потужності ZK

! [Чому ЗК – це кінець гри?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-0feafa3a17036d4f79bd3def93876e3d.webp)

Лагранж

Мета Lagrange полягає в створенні коопроцесора та перевіряємої бази даних, включаючи історичні дані на блокчейні, для розробки додатків без довіри. Основні функції:

1. Верифікована база даних: індекс стану смарт-контракту в блокчейні
2. Обчислення за принципом MapReduce: використання розділення даних для паралельних обчислень

Проектування бази даних включає в себе три частини: дані контрактів, дані стану EOA та дані блоків. Використовується технологія рекурсивного доказу SNARK/STARK.

Обчислення ZKMR віртуальної машини включає два етапи: Map і Reduce, що дозволяє об'єднувати докази малих обчислень в доказ всього обчислення, ефективно розширюючи масштабні складні обчислення.

Виконання процесу:

1. Розробник контракту реєструє та подає запит на підтвердження в Lagrange
2. Lagrange розбиває запит на паралельні малі завдання та передає їх доказувачу
3. Мережа доказів забезпечується технологією повторного стейкінгу EigenLayer для гарантії безпеки

! [Чому ЗК – це кінець гри?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-f740bf9900d7fb63300faaa8fea3bc6f.webp)

Стиснуто

Мета Succinct Network полягає в інтеграції програмованих фактів у всі аспекти розробки блокчейну. Його особливості:

• Підтримка різних мов програмування
• Завершення індексації даних цільового ланцюга
• Доказує, що ринок сумісний з різними системами доказів

Зовнішній ZKVM називається SP(Succinct Processor), основні характеристики:

1. Технологія рекурсивних доказів на основі STARKs
2. Підтримка обгорток SNARKs до STARKs
3. Архітектура zkVM, що основана на попередній компіляції

Порівняння проектів сопроцесорів

Порівняльні виміри:

1. Можливості індексації/синхронізації даних
2. Використуваний ZK технологічний маршрут
3. Чи підтримується рекурсивне доведення
4. Проектування системи доказів
5. Стан екологічного співробітництва
6. Фінансування та підтримка венчурного капіталу

В цілому, технологічні шляхи різних проектів стають схожими, наприклад, всі використовують обгортки STARKs до SNARKs, підтримують рекурсію, створюють мережі доказувачів тощо. У рамках схожих технологічних шляхів здатності команди та підтримка ресурсів можуть стати ключовими відмінностями.

! [Чому ЗК – це кінець гри?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-ae8730f5c7364d7b7aee1edd206a0cf2.webp)

Відмінності та схожості між супутніми процесорами та Layer2

На відміну від Layer2, співпроцесор орієнтований на застосування, а не на користувача. Співпроцесор може слугувати як прискорювальний компонент або модульний компонент, можливі сценарії використання:

1. Як компонент офлайн віртуальної машини ZK Layer2
2. Вивантаження обчислювальної потужності поза ланцюгом для публічних блокчейнів
3. Оракул для перевірки даних між блокчейнами
4. Передача повідомлень через крос-чейн мости

Копрозесор приніс потенціал для реалізації реального часу синхронізації даних по всьому ланцюгу, а також для високопродуктивних та низьковартісних надійних обчислень, що можуть перетворити багато проміжного програмного забезпечення блокчейну.

Виклики, з якими стикається супутній процесор

1. Висока складність розробки, крута крива навчання технологіям
2. Доріжка на дуже ранньому етапі, оптимізація продуктивності складна
3. Основне обладнання та інфраструктура ще не дозріли
4. Технічні шляхи схожі, важко досягти проривних переваг

! [Чому ЗК – це кінець гри?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-aee8cc5ffbc1570ac8b60e3b9e0cd5e1.webp)

Підсумок та перспективи

ZK-копродуктор приносить нову парадигму "Не довіряй, перевіряй" для Web3. Його застосування має широкий спектр, теоретично може реалізувати будь-який Web2 додаток. Два ключові показники "масштабного впровадження" ZK-копродуктора - це повністю перевірна база даних у реальному часі та низька вартість обчислень поза ланцюгом.

Впровадження ZK обчислювальних чіпів є передумовою для масової комерціалізації співпроцесорів. Очікується, що в наступному циклі ZK промислова ланцюг реалізує комерційне впровадження; зараз це ключовий період для створення технології, здатної обробляти 10 мільярдів користувацьких взаємодій у ланцюгу.

! [Чому ЗК – це кінець гри?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-fe6083de94d1cad00548ac281b79eb35.webp)

! [Чому ЗК – це кінець гри?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-e4e1adea44bef5b7457f150e0eb240a9.webp)