Introdução

A tecnologia Blockchain está em um processo contínuo de evolução, com máquinas virtuais (VMs) desempenhando um papel crucial como o ambiente de execução para contratos inteligentes blockchain. As VMs são essenciais para a segurança, o desempenho e a experiência do desenvolvedor. Nos últimos anos, à medida que os cenários de aplicação se tornaram mais complexos e a demanda por interações frequentes aumentou, a tradicional Máquina Virtual Ethereum (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

As altVMs referem-se a soluções de máquinas virtuais que não a Máquina Virtual Ethereum (EVM). Estas alternativas são projetadas para lidar com as deficiências da EVM tradicional em áreas como segurança, desempenho e flexibilidade de desenvolvimento. As altVMs oferecem um ambiente de execução mais eficiente e seguro para contratos inteligentes através de uma arquitetura inovadora e suporte linguístico, fornecendo aos desenvolvedores de blockchain ferramentas aprimoradas para seus projetos.

Porque precisamos de altVMs?

O rápido desenvolvimento da tecnologia blockchain aumentou o padrão 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 tem como objetivo 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 da EVM

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

• Segurança insuficiente: No design do EVM, o mecanismo de "autorização ilimitada" dos contratos inteligentes pode facilmente levar a vulnerabilidades, como usuários incapazes de revogar permissões após concedê-las, o que pode resultar em roubo de ativos. De acordo com o relatório anual de 2024 da CertiK, mais de $740 milhões em ativos foram perdidos na cadeia Ethereum devido a problemas como vulnerabilidades de contratos inteligentes e autorizações ilimitadas[2].
• Gargalos de desempenho: O modelo de processamento de thread único da EVM limita a taxa de transação (a 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 dos dados: https://x.com/initia/status/1875329045975724036

• Flexibilidade restrita do desenvolvedor: o EVM suporta apenas a linguagem Solidity, o que significa que os desenvolvedores devem aprender sintaxe específica e enfrentar desafios na reutilização do conhecimento de programação tradicional.

A Necessidade Impulsionada por Cenários de Aplicação Complexos

• Procura por Negociação de Alta Frequência: Com as bolsas 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 exige máquinas virtuais compatíveis com diferentes protocolos. Por exemplo, o Fluent integra EVM, SVM e WASM, permitindo aos desenvolvedores chamar funções de diferentes cadeias dentro da mesma aplicação.
• Necessidades de conformidade e computação de privacidade: o EVM carece de mecanismos nativos de proteção de privacidade. Em contraste, as altVMs (como a LeoVM da Aleo) usam Zero-Knowledge Proofs (ZKP) para permitir transações de privacidade, atendendo assim às necessidades de conformidade de 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 programador gradualmente se tornaram evidentes. Essas limitações agora representam barreiras significativas para a expansão em larga escala e operação eficiente das aplicações 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 é agora amplamente utilizado em plataformas de blockchain como Aptos e Sui. Adota um paradigma de programação orientado a recursos, especificamente projetado para a segurança de ativos, a fim de evitar o uso indevido ou duplicação de ativos causados por erros lógicos.

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

Características Técnicas do MoveVM

• No MoveVM, os ativos são tratados como “recursos”, um tipo de dados não replicável e não destrutível 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 efetivamente as vulnerabilidades de autorização comuns encontradas em contratos inteligentes tradicionais.
• Alta flexibilidade: O design modular e a forte verificação de tipo permitem que os desenvolvedores construam lógicas de negócios complexas com mais rigor.
• Execução eficiente: Os blocos de transação programáveis reduzem a necessidade de múltiplas interações on-chain, reduzindo assim o consumo de gás e os atrasos.

Máquina Virtual Solana (SVM)

Introdução:

A Solana Virtual Machine (SVM) é o ambiente de execução do blockchain Solana, projetado especificamente para atender às necessidades de cenários de transação de alta frequência e baixa latência. Ele suporta o processamento de transações paralelas e é uma infraestrutura crítica para aplicativos de nível financeiro.

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

Recursos Técnicos da Máquina Virtual Solana (SVM)

• Aproveitando o tempo de execução exclusivo do Solana, o SVM pode lidar simultaneamente com milhares de transações em paralelo.
• Ao otimizar a utilização do hardware subjacente, o SVM obtém confirmações de transações de baixa latência.

Vantagens do SVM

• Extremamente Alta Capacidade: Suporta transações em paralelo em grande escala, sendo adequado para negociações de alta frequência e aplicações financeiras.
• Baixa latência: O design otimizado reduz significativamente os tempos de confirmação das transações.
• Utilização eficiente de recursos: O ambiente de tempo de execução altamente otimizado garante agendamento 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 aos desenvolvedores escrever 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 as limitações do Solidity.
• O bytecode WASM é executado dentro de uma sandbox estrita, limitando o acesso do contrato ao ambiente host, evitando assim ataques de código malicioso.
• Como um módulo do Cosmos SDK, o CosmWasm pode invocar diretamente funcionalidades nativas da cadeia, como staking e governança.

Vantagens

• Escalabilidade Forte: A natureza de propósito geral do WASM permite que o CosmWasm funcione de forma eficiente em várias plataformas de hardware.
• Sandbox Seguro: Os contratos são executados em um ambiente isolado, reduzindo os potenciais riscos de segurança para a cadeia principal.
• Flexibilidade de Desenvolvimento: O suporte a vários idiomas reduz o limiar de desenvolvimento, encorajando a implementação de uma ampla gama de aplicações dentro do ecossistema.

Ambiente Híbrido Fluente

Introdução

O Ambiente de Execução Híbrido Fluente 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 em todas as máquinas virtuais.

Características Técnicas

• Integração Multi-Máquina Virtual: Ao abstrair e encapsular as diferenças entre várias Máquinas Virtuais subjacentes, o Fluent pode agendar tarefas de diferentes motores de execução numa única plataforma.
• Interoperabilidade entre Cadeias: Permite que contratos inteligentes e ativos de diferentes blockchains interajam no mesmo ambiente, possibilitando integração contínua.

Vantagens

• Compatibilidade entre VMs: O Fluent suporta simultaneamente vários ambientes de máquinas virtuais, oferecendo aos desenvolvedores uma interface unificada de desenvolvimento.
• Interoperabilidade aprimorada: 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 dos altVMs mainstream

Na seção anterior, exploramos em detalhes os avanços tecnológicos das principais altVMs em segurança, desempenho e flexibilidade de desenvolvimento. Com as vantagens de execução eficiente, interoperabilidade entre cadeias e gerenciamento de segurança de recursos oferecidas por altVMs, a tabela a seguir comparará EVMs e altVMs em diferentes dimensões:

Tendências Futuras de altVMs

A evolução da tecnologia blockchain e as exigências do mercado criaram uma força motriz irreversível. Da negociação de alta frequência à conformidade de privacidade, da colaboração multicadeia 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 que se segue destaca três tendências principais:

Abstração de Cadeia: A Forma Definitiva de "Cross-Chain" Sem Costuras para os Utilizadores

A derradeira forma de "cadeia cruzada sem descontinuidades" para os utilizadores está gradualmente a tornar-se uma realidade. Ao projetar uma camada de interação unificada, os estados e ambientes de execução de várias cadeias podem ser agregados, permitindo que os usuários interajam sem estarem cientes das diferenças subjacentes entre 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 token A ao melhor preço", e o backend irá automaticamente corresponder ao caminho de execução ótimo, como fazer um pedido na Solana e liquidá-lo na Ethereum. A aplicação sem estado da Skate é um caso típico, onde os usuários podem interagir diretamente com a Polymarket na Polygon através de sua carteira TON chain sem precisar mover ativos entre cadeias. O estado é mantido centralmente pela main chain da 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 cadeias será multifacetado:

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

Integração de IA e Blockchain

altVMs fornecem uma base de alto desempenho para IA, impulsionando sua profunda integração. 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 de nível de milissegundos.

Além disso, as altVMs suportam eficazmente o computação de alto desempenho necessária para a inferência de modelos de IA. Por exemplo, a máquina virtual WASM do CosmWasm suporta código nativo C++/Rust, que é muito mais eficiente do que 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 implementa 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 no 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 por meio do ambiente híbrido Fluent e os usuários podem chamar serviços como verificações de prova de conhecimento zero que preservam a privacidade, conforme necessário.

Conformidade e Escalabilidade

altVMs estão a fornecer soluções de conformidade e escalabilidade para aplicações empresariais. Em termos de conformidade, a proteção da privacidade é especialmente importante. As EVMs tradicionais carecem de mecanismos nativos de privacidade, enquanto o LeoVM da Aleo implementa transações de conformidade através de provas de conhecimento zero (ZKP). O MoveVM também cumpre os requisitos de auditoria das instituições financeiras através do seu sistema de tipos estáticos 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 das cadeias de conformidade e interage com a cadeia principal através do protocolo IBC, enquanto o Fluent permite que as empresas escolham EVM ou WASM para executar diferentes módulos de negócios.

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

Conclusão

As altVMs não se destinam a substituir a EVM, mas sim, através da otimização de cenários verticais e da expansão do ecossistema horizontal, estão a impulsionar a blockchain de uma “cadeia universal” para um “aglomerado de cadeias especializadas.” No futuro, os programadores poderão escolher máquinas virtuais como selecionar serviços na nuvem (por exemplo, usar MoveVM para protocolos financeiros, SVM para jogos, Fluent para sistemas empresariais). Ao mesmo tempo, os utilizadores desfrutarão de uma experiência contínua através da camada de abstração da cadeia. Este processo é uma evolução tecnológica e um ponto de viragem crítico para a blockchain, à medida que transita de um “brinquedo de geeks” para uma “infraestrutura mainstream.”