Introdução

A tecnologia Blockchain está em um processo contínuo de evolução, com máquinas virtuais (VMs) desempenhando um papel crucial como ambiente de execução para contratos inteligentes de blockchain. As VMs são essenciais para segurança, desempenho e experiência do desenvolvedor. Nos últimos anos, à medida que os cenários de aplicativos se tornaram mais complexos e a demanda por interações frequentes aumentou, a tradicional Ethereum Virtual Machine (EVM) expôs várias limitações. Este artigo explorará a trajetória de desenvolvimento de altVMs (Máquinas Virtuais Alternativas), suas vantagens técnicas e tendências futuras.

O que são altVMs?

Fonte de dados: https://x.com/initia/status/1875329045975724036

altVMs referem-se a soluções de máquina virtual que não sejam a Máquina Virtual Ethereum (EVM). Essas alternativas são projetadas para abordar as deficiências da EVM tradicional em áreas como segurança, desempenho e flexibilidade de desenvolvimento. altVMs oferecem um ambiente de execução mais eficiente e seguro para contratos inteligentes por meio de arquitetura inovadora e suporte de linguagem, fornecendo aos desenvolvedores de blockchain ferramentas aprimoradas para seus projetos.

Por que precisamos de altVMs?

O rápido desenvolvimento da tecnologia blockchain elevou o nível da infraestrutura subjacente. À medida que a Máquina Virtual Ethereum (EVM) surgiu como uma solução inicial para a execução de contratos inteligentes, gradualmente revelou uma série de limitações. O surgimento de altVMs visa resolver esses problemas e impulsionar o ecossistema blockchain para um futuro mais seguro, eficiente e flexível.

Fonte de dados: https://x.com/initia/status/1875329045975724036

Limitações do EVM

Os seguintes são os problemas principais com a Máquina Virtual Ethereum (EVM) atual:

• Segurança insuficiente: No design do EVM, o mecanismo de "autorização ilimitada" dos contratos inteligentes pode facilmente levar a vulnerabilidades, como os usuários não conseguirem revogar permissões após concedê-las, o que pode resultar em roubo de ativos. Segundo o relatório anual da CertiK de 2024, mais de $740 milhões em ativos foram perdidos na rede Ethereum devido a problemas como vulnerabilidades de contratos inteligentes e autorizações ilimitadas[2].
• Gargalos de desempenho: O modelo de processamento de thread único do EVM limita a taxa de transação (o Ethereum processa aproximadamente 15 transações por segundo) e leva a taxas de gás voláteis. Em cenários de negociação de alta frequência (por exemplo, DeFi, GameFi), isso limita significativamente a experiência do usuário.

Fonte de Dados: https://x.com/initia/status/1875329045975724036

• Flexibilidade do Desenvolvedor Restrita: O EVM suporta apenas a linguagem Solidity, o que significa que os desenvolvedores devem aprender uma sintaxe específica e enfrentar desafios ao reutilizar o conhecimento de programação tradicional.

A necessidade impulsionada por cenários de aplicação complexos

• Demanda de Negociação de Alta Frequência: Com as exchanges descentralizadas (DEX) e a explosão do mercado de NFT, as cadeias tradicionais baseadas em EVM lutam para suportar a negociação de alta frequência. Por exemplo, o SVM da Solana suporta com sucesso mais de $1 bilhão em transações diárias na Jupiter Exchange devido às suas capacidades de processamento paralelo.
• Interoperabilidade entre Cadeias: O surgimento de ecossistemas multi-cadeias requer máquinas virtuais compatíveis com diferentes protocolos. Por exemplo, o Fluent integra EVM, SVM e WASM, permitindo que os desenvolvedores chamem funções de diferentes cadeias dentro da mesma aplicação.
• Necessidades de Computação Privada e Conformidade: EVM carece de mecanismos nativos de proteção de privacidade. Em contraste, altVMs (como o LeoVM da Aleo) usam Provas de Conhecimento Zero (ZKP) para possibilitar transações privadas, atendendo assim às necessidades de conformidade em nível empresarial.

Principais altVMs e suas características técnicas

No design do EVM, as vulnerabilidades de segurança inerentes, os gargalos de desempenho e a falta de flexibilidade do desenvolvedor tornaram-se gradualmente evidentes. Essas limitações agora representam barreiras significativas para a expansão em larga escala e a operação eficiente dos aplicativos de blockchain. Em resposta a esses problemas, a indústria começou a explorar novos ambientes de execução de contratos inteligentes — altVMs.

MoveVM (Aptos/Sui)

Introdução:

MoveVM foi originalmente proposto pelo Facebook (agora conhecido como o projeto Diem) e agora é amplamente utilizado em plataformas de blockchain como Aptos e Sui. Ele adota um paradigma de programação orientado a recursos, especialmente projetado para segurança de ativos para evitar o uso indevido ou duplicação de ativos causados por erros lógicos.

Fonte de Dados: https://www.radixdlt.com/blog/thoughts-on-suis-movevm

Recursos Técnicos do MoveVM

• No MoveVM, os ativos são tratados como “recursos”, um tipo de dado que não pode ser replicado e destruído à vontade. Isso garante a consistência dos estados dos ativos.
• Os desenvolvedores podem criar módulos de contrato reutilizáveis e mais facilmente auditáveis usando programação modular.
• Ao mesmo tempo, o MoveVM permite a integração de múltiplas operações dentro de uma única transação, melhorando a eficiência da transação.

Vantagens do MoveVM

• Alta Segurança: O modelo de segurança de recursos evita eficazmente as vulnerabilidades de autorização comuns encontradas em contratos inteligentes tradicionais.
• Alta flexibilidade: O design modular e a forte verificação de tipos permitem que os desenvolvedores construam uma lógica de negócios complexa com mais rigor.
• Execução Eficiente: Os blocos de transações programáveis reduzem a necessidade de múltiplas interações on-chain, diminuindo assim o consumo de Gas e os atrasos.

Máquina Virtual Solana (SVM)

Introdução:

A Máquina Virtual Solana (SVM) é o ambiente de execução da blockchain Solana, projetado especificamente para atender às necessidades de cenários de transações de alta frequência e baixa latência. Ele suporta o processamento paralelo de transações e é uma infraestrutura crítica para aplicações de grau financeiro.

Fonte de dados: https://squads.so/blog/solana-svm-sealevel-virtual-machine

Recursos Técnicos da Máquina Virtual Solana (SVM)

• Aproveitando o runtime único do Solana Sealevel, o SVM pode lidar simultaneamente com milhares de transações paralelas.
• Ao otimizar a utilização do hardware subjacente, SVM alcança confirmações de transações com baixa latência.

Vantagens do SVM

• Extremamente Alta Taxa de Transferência: Suporta transações paralelas em larga escala, tornando-a adequada para negociações de alta frequência e aplicações financeiras.
• Baixa Latência: O design otimizado reduz significativamente os tempos de confirmação de transações.
• Utilização Eficiente de Recursos: O ambiente de tempo de execução altamente otimizado garante escalonamento eficiente e utilização de recursos do sistema.

CosmWasm (Ecossistema Cosmos)

Introdução:

CosmWasm é uma plataforma de contrato inteligente construída em WebAssembly (WASM) dentro do ecossistema Cosmos. Permite que os desenvolvedores escrevam contratos inteligentes em várias linguagens de programação, como Rust e C/C++, oferecendo mais flexibilidade do que outras plataformas como Solidity.

Fonte de dados: https://cosmwasm.cosmos.network/

Recursos Técnicos do CosmWasm

• Os desenvolvedores podem escrever contratos usando linguagens como Rust, C e C++, rompendo com as limitações do Solidity.
• O bytecode do WASM é executado dentro de um sandbox rígido, limitando o acesso do contrato ao ambiente hospedeiro, impedindo assim ataques de código malicioso.
• Como um módulo do SDK do Cosmos, o CosmWasm pode invocar diretamente funcionalidades de cadeia nativa, como staking e governança.

Vantagens

• Alta escalabilidade: A natureza de uso geral do WASM permite que o CosmWasm seja executado de forma eficiente em várias plataformas de hardware.
• Sandbox Seguro: Os contratos são executados em um ambiente isolado, reduzindo os riscos de segurança potenciais para a cadeia principal.
• Flexibilidade de Desenvolvimento: O suporte a vários idiomas diminui o limiar de desenvolvimento, encorajando a implantação de uma variedade diversificada de aplicativos dentro do ecossistema.

Ambiente Híbrido Fluente

Introdução

O Fluent Hybrid Execution Environment é um conceito emergente projetado para integrar as vantagens de diferentes máquinas virtuais (VMs), como EVM, SVM e WASM, fornecendo uma camada de execução unificada que é compatível entre máquinas virtuais.

Recursos Técnicos

• Integração de várias máquinas virtuais: ao abstrair e encapsular as diferenças entre várias VMs subjacentes, o Fluent pode agendar tarefas de diferentes mecanismos de execução em uma única plataforma.
• Interoperabilidade entre cadeias: permite que contratos inteligentes e ativos de diferentes blockchains interajam dentro do mesmo ambiente, permitindo uma integração perfeita.

Vantagens

• Compatibilidade entre VMs: O Fluent oferece suporte a vários ambientes de máquinas virtuais simultaneamente, oferecendo aos desenvolvedores uma interface de desenvolvimento unificada.
• Interoperabilidade Aprimorada: Ele quebra as barreiras entre diferentes blockchains, promovendo o livre fluxo de ativos e dados.
• Vantagens complementares integradas: Ao combinar os pontos fortes tecnológicos de várias VMs, maximiza o desempenho e a segurança do sistema.

Comparação das vantagens e desvantagens das altVMs convencionais

Na seção anterior, exploramos em detalhes as inovações tecnológicas dos principais altVMs em segurança, desempenho e flexibilidade de desenvolvimento. Com as vantagens de execução eficiente, interoperabilidade entre cadeias e gerenciamento de segurança de recursos oferecido pelos altVMs, a tabela a seguir comparará EVMs e altVMs em diferentes dimensões:

Tendências Futuras de altVMs

A evolução da tecnologia blockchain e as demandas do mercado criaram uma força motriz irreversível. Da negociação de alta frequência à conformidade de privacidade, da colaboração em várias cadeias à integração de IA, a arquitetura EVM tradicional luta para atender às demandas desses cenários emergentes. A ascensão das altVMs resulta da iteração tecnológica e de uma escolha inevitável para a transformação da indústria de um "paradigma único" para uma "simbiose multidimensional". A análise a seguir destaca três tendências principais:

Abstração de Cadeia: A Forma Definitiva de 'Interoperabilidade Sem Costura' para Usuários

A forma definitiva de "cadeia cruzada contínua" para os usuários está gradualmente se tornando uma realidade. Ao projetar uma camada de interação unificada, os estados e os ambientes de execução de várias cadeias podem ser agregados, permitindo que os usuários interajam sem estar cientes das diferenças subjacentes entre as máquinas virtuais. Por exemplo, o protocolo UniversalX da Particle Network permite que os usuários negociem entre cadeias EVM, SVM e MoveVM usando uma única conta, com taxas de gás liquidadas automaticamente entre cadeias pelo protocolo.

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Além disso, um design centrado na intenção simplifica ainda mais as operações do usuário. Os usuários só precisam declarar sua intenção, como "comprar o token A ao melhor preço", e o back-end corresponderá automaticamente ao caminho de execução ideal, como fazer um pedido no Solana e liquidá-lo no Ethereum. O aplicativo stateless da Skate é um caso típico, onde os usuários podem interagir diretamente com o Polymarket no Polygon por meio de sua carteira de cadeia TON sem precisar mover ativos entre cadeias. O estado é mantido centralmente pela rede principal do Skate. \
O protocolo de abstração de cadeia da NEAR, usando "Assinaturas de Cadeia", alcançou um sistema de conta multi-cadeia unificado, já suportando interações em 8 cadeias, incluindo Bitcoin e Ethereum.

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O impacto futuro da abstração de cadeia será multifacetado:

• Os desenvolvedores poderão implantar aplicativos em várias cadeias com um único clique, compartilhando usuários e liquidez.
• Os usuários da Web2 não precisarão aprender lógica complexa de várias cadeias, reduzindo significativamente a barreira de entrada e, assim, promovendo o crescimento do usuário. [4]

Integração de IA e Blockchain

altVMs fornecem uma base de alto desempenho para IA, impulsionando sua integração profunda. Os agentes de IA, como bots de negociação e ferramentas de análise de dados, dependem de ambientes de baixa latência, e os 65.000 TPS oferecidos pelo SVM e os recursos de processamento paralelo do MoveVM podem suportar feedback em nível de milissegundos.

Além disso, altVMs suportam efetivamente a computação de alta performance necessária para a inferência de modelo de IA. Por exemplo, a máquina virtual WASM do CosmWasm suporta código nativo C++/Rust, que é muito mais eficiente do que o Solidity.

Na prática, agentes de negociação de IA como o agente Aixbt, baseado em SVM, analisaram com sucesso dados on-chain em tempo real e executaram estratégias de arbitragem, com um volume de negociação diário superior a $100 milhões. A sub-rede Bittensor implanta modelos de aprendizado de máquina via altVMs, incentivando mineradores a contribuir com poder de computação. Em contraste, a sub-rede Aptos usa a linguagem Move para proteger os direitos de propriedade intelectual dos modelos.

No futuro, os protocolos de automação de IA e os serviços de IA on-chain desempenharão um papel cada vez mais importante no DeFi e em outras aplicações blockchain. Por exemplo, um protocolo DeFi baseado em MoveVM poderia integrar modelos de controle de risco de IA para ajustar dinamicamente as taxas de empréstimo, enquanto os desenvolvedores podem lançar ferramentas de IA via ambiente híbrido Fluent e os usuários podem chamar serviços como verificações de prova de conhecimento zero preservando a privacidade conforme necessário.

Conformidade e escalabilidade

altVMs estão fornecendo soluções de conformidade e escalabilidade para aplicativos corporativos. Em termos de conformidade, a proteção da privacidade é especialmente importante. Os EVMs tradicionais carecem de mecanismos de privacidade nativos, enquanto o LeoVM da Aleo implementa transações de conformidade por meio de provas de conhecimento zero (ZKP). O MoveVM também atende aos requisitos de auditoria das instituições financeiras por meio de seu sistema de tipo estático e ferramentas de verificação formal (como o Move Prover).

Em relação à escalabilidade, as altVMs oferecem arquiteturas modulares e ambientes de execução híbridos, permitindo que as empresas escolham a máquina virtual apropriada de acordo com suas necessidades. Por exemplo, o CosmWasm suporta a rápida personalização de cadeias de conformidade e interage com a cadeia principal por meio do protocolo IBC, enquanto o Fluent permite que as empresas escolham EVM ou WASM para executar diferentes módulos de negócios.

Casos típicos incluem a Nillion Network, que combina computação de privacidade com altVMs para fornecer uma solução on-chain para transações de dados médicos, com planos de lançar sua mainnet em 2025. O blockchain Onyx do JPMorgan também testa um sistema de pagamento transfronteiriço baseado no MoveVM, utilizando um modelo de recursos para evitar ataques de gastos duplos.

Conclusão

As altVMs não são destinadas a substituir a EVM, mas sim, através da otimização de cenários verticais e da expansão do ecossistema horizontal, estão impulsionando a blockchain de uma “cadeia universal” para um “cluster de cadeias especializadas”. No futuro, os desenvolvedores poderão escolher máquinas virtuais como selecionam serviços de nuvem (por exemplo, usando o MoveVM para protocolos financeiros, SVM para jogos, Fluent para sistemas empresariais). Ao mesmo tempo, os usuários desfrutarão de uma experiência contínua por meio da camada de abstração da cadeia. Esse processo é uma evolução tecnológica e um ponto de viragem crítico para a blockchain, à medida que ela transita de um “brinquedo geek” para uma “infraestrutura mainstream”.