Nguồn gốc: Brevis

Nhóm Brevis tự hào ra mắt Pico, một máy ảo không kiến thức (zkVM) hiệu quả và có tính mô-đun. Pico cho phép các nhà phát triển xây dựng zkVM một cách linh hoạt theo nhu cầu tính toán của ứng dụng, giống như việc xây dựng các khối Lego, qua đó tối ưu hóa hiệu suất và trải nghiệm của người dùng. Các nhà phát triển có thể tự do lựa chọn từ một tập hợp phong phú các tùy chọn tích hợp sẵn hoặc thậm chí tùy chỉnh hoàn toàn phần kiểm thử và các phiên bản máy ảo để xây dựng một quy trình tính toán chuyên dụng đáp ứng nhu cầu của họ.

Pico định nghĩa lại kiến trúc "Glue-and-Coprocessor", không chỉ hỗ trợ các bộ đồng xử lý cơ bản (chẳng hạn như sử dụng các mô-đun được biên dịch trước để tăng tốc các hoạt động hướng dẫn VM cụ thể) mà còn tích hợp gốc dữ liệu chuỗi zkCoprocessor của Brevis, giúp cải thiện hiệu suất của các ứng dụng sử dụng dữ liệu lịch sử chuỗi khối lên đến 32 lần.

Mặc dù Pico vẫn chưa tung ra giải pháp cụm tăng tốc GPU hoàn chỉnh nhưng đã đạt được hiệu suất tốt nhất thế giới về phía CPU. So với các zkVM khác trong ngành như RISC0, SP1, OpenVM, v.v., Pico chạy nhanh hơn 70% đến 155% trên CPU, thiết lập chuẩn mực hiệu suất mới.

Với việc phát hành Pico v1.0 , chúng tôi đã giới thiệu zkVM đầu tiên trên thế giới hỗ trợ các kiến trúc điện toán tùy chỉnh, cho phép các nhà phát triển linh hoạt điều chỉnh các tham số chính sau:

Phần phụ trợ chứng minh tùy chọn: Hỗ trợ STARK trên KoalaBear và BabyBear, và CircleSTARK trên Mersenne 31.

Quy trình kiểm tra linh hoạt:Tối ưu hóa bảo mật, khả năng mở rộng và hiệu quả tạo ra bằng chứng để thích ứng với các yêu cầu ứng dụng khác nhau.

Truy cập dữ liệu lịch sử trên chuỗi: Thông qua bộ xử lý dữ liệu zkCoprocessor tích hợp trên chuỗi, các nhà phát triển có thể tự do truy vấn và tính toán dữ liệu blockchain lịch sử để xây dựng dApp, đạt được hiệu suất tính toán và tính linh hoạt lập trình tối ưu.

Pico tương thích với bộ lệnh RISC-V và hỗ trợ chuỗi công cụ phát triển Rust. Nhờ kiến trúc mô-đun, Pico có thể liên tục được nâng cấp trong tương lai và dễ dàng thích ứng với những cải tiến nghiên cứu lý thuyết ZK mới nhất. Cho dù đó là thế hệ ứng dụng zk tiếp theo hay khám phá tiên tiến trong lĩnh vực ZK, Pico có thể cung cấp cho các nhà phát triển một nền tảng điện toán ổn định và mạnh mẽ.

Truy cập Hướng dẫn phát triển Pico, khám phá kho lưu trữ GitHub và tham gia nhóm thảo luận Telegram hoặc Discord để nhận thông tin cập nhật mới nhất và tham gia đóng góp để cùng nhau thúc đẩy tương lai của điện toán ZK.

Tại sao lại chọn Pico?

Sản phẩm đầu tiên của Brevis, dữ liệu trên chuỗi zkCoprocessor, đã được sử dụng rộng rãi trong DeFi và các lĩnh vực khác. Nhiều đối tác đã triển khai các tính năng cải tiến dựa trên Brevis trên mạng chính, bao gồm Kwenta, Usual, Algebra Labs, JoJo Exchange, Trusta, v.v. Ngoài ra còn có PancakeSwap, Celer, Gamma, Quickswap, Frax, Mask Network, Kernel, Beraborrow, Thena và Kim. Giao thức, 0G, Bedrock, Mellow Finance, ZettaBlock, Hemera

và Mendi Finance cùng các giao thức và ứng dụng hàng đầu khác cũng đang phát triển các sản phẩm và tính năng thế hệ tiếp theo dựa trên Brevis.

Tuy nhiên, trong quá trình hợp tác với các nhóm tiên tiến này, chúng tôi nhận thấy rằng các yêu cầu ứng dụng thực tế của điện toán zk đang ngày càng đa dạng hơn và phải đối mặt với những thách thức cốt lõi sau:

1. Thích ứng với các yêu cầu ứng dụng khác nhau

Logic kinh doanh của các dự án khác nhau là khác nhau và các yêu cầu về hiệu suất cũng khác nhau rất nhiều. Các giải pháp mạch ZK cố định hoặc zkVM truyền thống "một kích thước phù hợp với tất cả" không thể đáp ứng được các nhu cầu thay đổi. Nếu không có khả năng tùy chỉnh linh hoạt luồng chứng minh hoặc tích hợp các mạch tùy chỉnh (ở cấp mã lệnh hoặc cấp ứng dụng), khả năng mở rộng của zkVM sẽ bị hạn chế.

2. Áp dụng công nghệ ZK tiên tiến nhất

Lĩnh vực ZK đang phát triển nhanh chóng, với các nền tảng, khuôn khổ và đột phá về mật mã mới liên tục xuất hiện. Nhiều giải pháp zk hiện tại gặp khó khăn trong việc tích hợp nhanh chóng các công nghệ tiên tiến này do kiến trúc khép kín của chúng, dẫn đến sự lỗi thời, hiệu suất kém, chi phí tính toán cao và không gian tối ưu hóa hạn chế.

Giải pháp mô-đun của Pico: thực sự linh hoạt và có khả năng mở rộng

Để giải quyết những thách thức này, Pico áp dụng kiến trúc mô-đun và cung cấp:

· Hỗ trợ nhiều chương trình kiểm thử:Chuyển đổi hoặc nâng cấp chương trình kiểm thử mới nhất bất kỳ lúc nào để đảm bảo hiệu suất tính toán và khả năng tương thích.

· Quy trình kiểm tra có thể tùy chỉnh: Các nhà phát triển có thể tùy chỉnh tự do quy trình tạo kiểm tra để đáp ứng các nhu cầu ứng dụng cụ thể.

· Tích hợp bộ đồng xử lý có khả năng mở rộng: Hỗ trợ xây dựng hoặc tích hợp các bộ đồng xử lý chuyên dụng mà không bị giới hạn trong một khuôn khổ zkVM cố định.

Kiến trúc sáng tạo Glue-and-Coprocessor: Phá vỡ nút thắt của zkVM truyền thống

Pico áp dụng kiến trúc "Glue-and-Coprocessor", kết hợp các mạch chuyên dụng hiệu quả (Coprocessor) với zkVM (Glue) đa năng để đạt được sự cân bằng giữa hiệu suất, tính linh hoạt và khả năng mở rộng.

Bộ đồng xử lý:Tối ưu hóa các tác vụ chuyên sâu (như phép tính số học, tính toán mật mã, học máy, v.v.) để cải thiện hiệu quả của bằng chứng ZK.

ZkVM chung (Glue): Chịu trách nhiệm quản lý toàn bộ quá trình kiểm tra và xác minh để đảm bảo rằng tất cả các phép tính logic có thể được thực hiện một cách an toàn.

Ưu điểm của kiến trúc này là gì?

So với zkVM truyền thống, Pico tạo ra các bằng chứng nhanh hơn và có tính linh hoạt lập trình cao hơn bằng cách kết hợp sức mạnh tính toán của tính linh hoạt và các mạch chuyên dụng.

Các trình biên dịch trước là bộ đồng xử lý phổ biến mở rộng bộ lệnh RISC-V để tăng tốc các hoạt động cấp thấp như tính toán băm và xác minh chữ ký. Pico hỗ trợ các nhà phát triển tùy chỉnh các mô-đun được biên dịch sẵn theo nhu cầu của họ và cũng cung cấp các giải pháp tối ưu hóa sẵn có.

Tuy nhiên, chỉ biên dịch trước thôi thì không đủ để đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất của tất cả các ứng dụng. Ví dụ: Nếu một nhà phát triển muốn chứng minh rằng một nhà giao dịch đã hoàn thành 10.000 giao dịch Uniswap trong 30 ngày qua, tổng cộng là 50 triệu đô la, thì việc chỉ sử dụng zkVM để tính toán đòi hỏi phải viết một chương trình chứng minh bao gồm cây Merkle và một trình phân tích cú pháp RLP, có chi phí thực hiện cao.

Làm thế nào để phá vỡ hạn chế này?

Pico tích hợp sẵn zkCoprocessor dữ liệu trên chuỗi của Brevis dưới dạng bộ đồng xử lý cấp ứng dụng, cho phép các nhà phát triển truy cập và tính toán dữ liệu lịch sử trên chuỗi một cách hiệu quả, cải thiện hiệu suất gấp 32 lần trong khi giảm chi phí tới 67%.

Bảng 1: So sánh hiệu suất giữa phiên bản nâng cao của bộ đồng xử lý Pico và Pico gốc (4096 giao dịch, kích thước nhật ký: 40)

Pico cũng mở rộng kiến trúc này sang các bộ đồng xử lý cấp ứng dụng như suy luận AI có thể xác minh và Reth để cải thiện hiệu quả hơn nữa của điện toán zk.

Phần phụ trợ chứng minh linh hoạt và quy trình tính toán có thể tùy chỉnh

1. Hỗ trợ linh hoạt cho nhiều phần phụ trợ chứng minh

Pico tương thích với nhiều hệ thống chứng minh không kiến thức, bao gồm:

STARK (KoalaBear, BabyBear)

CircleSTARK (Mersenne 31)

Ví dụ, hàm băm Poseidon2 được sử dụng rộng rãi trong các chứng minh đệ quy zkVM. Trong cùng hệ thống STARK, hiệu quả chứng minh của KoalaBear vượt trội hơn nhiều so với BabyBear. Hiệu suất có thể được cải thiện đáng kể chỉ bằng cách thay thế phần cuối chứng minh mà không cần sửa đổi logic tính toán.

2. Quy trình làm việc kiểm tra có thể tùy chỉnh

Pico cho phép các nhà phát triển tự do điều chỉnh quy trình tạo kiểm tra để tối ưu hóa khả năng mở rộng, chi phí và độ trễ.

· Tối ưu hóa cấp độ phiên bản: Các nhà phát triển có thể tùy chỉnh quy trình tính toán của từng phiên bản VM (bao gồm phần phụ trợ chứng minh, chip tính toán, quản lý bộ nhớ, v.v.).

· ProverChain: Tối ưu hóa hiệu quả tính toán thông qua các quy trình mô-đun như RISCV → CHUYỂN ĐỔI → KẾT HỢP → NÉN → NHÚNG → TRÊN CHUỖI.

· Xác minh phi tập trung tùy chọn: Các nhà phát triển có thể chọn thực hiện xác minh trên chuỗi trên EVM theo nhu cầu của họ để cân bằng hiệu suất và tính phi tập trung.

Làm mới kỷ lục hiệu suất của ngành: Thiết lập chuẩn mực mới cho zkVM

Trong các chuẩn mực hiệu suất mới nhất, Pico đã vượt trội hoàn toàn so với các giải pháp zkVM hiện có và chứng minh được những cải tiến hiệu suất đáng kinh ngạc trong môi trường điện toán CPU. Chúng tôi đã tiến hành các thử nghiệm so sánh trên RISC0, SP1 và OpenVM, bao gồm các tác vụ tính toán cốt lõi sau:

· Tính toán Fibonacci

· Đồng thuận khối Tendermint

· Bằng chứng khối Ethereum Reth số 17106222

Tất cả các thử nghiệm đều được thực hiện trên phiên bản AWS r7a.48xlarge (CPU 192 lõi, RAM 1,5TB) để đảm bảo tính nhất quán trong môi trường điện toán. Kết quả cho thấy:

· Pico chạy nhanh hơn 155% so với giải pháp nhanh thứ hai trong mọi tác vụ, lập kỷ lục hiệu suất điện toán zkVM mới!

· Sức mạnh tính toán của CPU Pico vượt trội hơn hẳn, đặc biệt phù hợp với các tình huống ứng dụng đòi hỏi khả năng tính toán hiệu quả.

Bảng 2: Kết quả chuẩn hiệu suất của RISC0, OpenVM, SP1 và Pico trên các tác vụ Fibonacci, Tendermint và Reth-block 171 trên AWS r7a.48xlarge (192 lõi, bộ nhớ 1,5TB)

Phiên bản tăng tốc GPU sẽ sớm ra mắt

Mặc dù dữ liệu hiện tại dựa trên thử nghiệm CPU, Pico đang nghiên cứu phiên bản tăng tốc GPU dự kiến ​​sẽ được phát hành trong những tháng tới. Phiên bản Pico tăng tốc GPU sẽ nâng cao hơn nữa khả năng tính toán zk, cung cấp thông lượng và hiệu quả tính toán mạnh hơn và chúng tôi sẽ phát hành báo cáo kiểm tra hiệu suất GPU đầy đủ trong tương lai.

Đứng trên vai người khổng lồ

Pico lấy cảm hứng từ các dự án sau, mỗi dự án đều đại diện cho sự tiến bộ vượt bậc trong các hệ thống chứng minh không kiến ​​thức.

Dựa trên những cải tiến này, Pico cung cấp zkVM có hiệu suất cao và theo mô-đun:

Plonky3: Hệ thống chứng minh của Pico dựa trên Plonky3, mở rộng tính mô-đun của nó sang lớp zkVM, mang đến cho các nhà phát triển sự linh hoạt để lựa chọn miền chứng minh và hệ thống chứng minh phù hợp nhất với ứng dụng của họ.

SP1: Pico lấy cảm hứng đáng kể từ thiết kế chip và hệ thống ràng buộc của SP1, bao gồm thiết kế và ràng buộc của trình biên dịch đệ quy và biên dịch trước.

Valida: Việc triển khai tra cứu bảng chéo của Pico, lấy cảm hứng từ công trình tiên phong của Valida trong lĩnh vực này.

RISC0: Chuỗi công cụ Rust của Pico được xây dựng trực tiếp dựa trên chuỗi công cụ ban đầu được phát triển cho RISC0.

Tham gia Cộng đồng nhà phát triển Pico

Brevis luôn tin rằng tương lai của công nghệ không kiến ​​thức nằm ở sự hợp tác và đổi mới. Pico không chỉ là zkVM mà còn là nền tảng phát triển giúp xây dựng thế hệ ứng dụng zk tiếp theo.

· Đọc tài liệu phát triển Pico: Pico Docs

· Khám phá cơ sở mã GitHub: GitHub Repo

· Tham gia thảo luận cộng đồng: Telegram hoặc Discord

Chúng ta hãy cùng nhau làm việc để mở rộng ranh giới của điện toán không kiến ​​thức và tạo ra một thế giới thông minh, không cần tin cậy và phi tập trung!

Bài viết này được đóng góp bởi một cộng tác viên và không đại diện cho quan điểm của BlockBeats.