O fundador da Web3Caff, Gootor, compartilhou uma perspectiva importante. Aqui estão algumas informações adicionais:

Ethereum está a mudar para a tecnologia ZK e os provadores ZK exigem aceleração de hardware, tornando a mineração de ZK potencialmente um novo tipo de PoW, semelhante à mineração de Bitcoin. O modelo económico do Ethereum pode evoluir para uma combinação de PoS e PoW, formando um modelo de “consenso híbrido”.

Vamos analisar a lógica subjacente dessa ideia.

@GootorX @web3caff_zh @Web3Caff_Res

1. Ethereum está avançando em direção à tecnologia ZK

A prova de conhecimento zero (ZK) é uma tecnologia que permite a uma parte provar a outra que uma afirmação é verdadeira sem revelar qualquer informação adicional. Tem um potencial significativo.

No espaço da blockchain, a tecnologia ZK é principalmente usada para fins de escalabilidade. Vitalik Buterin tem defendido fortemente o ZK, e a Fundação Ethereum investiu em vários projetos ZK.

No entanto, os projetos baseados em ZK ainda estão na fase inicial. Por isso, a principal experiência direta para os usuários agora é através de ZK Rollups - soluções de Camada 2 da Ethereum baseadas na tecnologia ZK, como zkSync, Starknet, Polygon zkEVM, Scroll e Linea.

O próprio Ethereum também está gradualmente adotando ZK.

(1) ZKificação da Camada de Consenso (por exemplo, proposta Beam Chain): Isso envolve otimizar o processo de consenso usando a tecnologia ZK para aumentar sua velocidade e eficiência.

(2) ZKificação da Camada de Dados: Ao armazenar apenas as provas e não todos os dados de transação, o Ethereum pode reduzir significativamente a quantidade de armazenamento de dados on-chain necessária.

Estas mudanças permitirão que o Ethereum mantenha a descentralização e a segurança, ao mesmo tempo que melhora o desempenho em termos de velocidade de transação, custo e privacidade.

A tecnologia ZK faz parte da estratégia de longo prazo da Ethereum para escalar e lidar com uma demanda de usuários mais elevada e aplicações mais complexas.

2. Por que ZK requer integração de hardware?

Apesar das suas vantagens, a tecnologia ZK enfrenta um desafio significativo no desempenho de geração de Provas de Conhecimento Zero (ZKPs).

ZK permite que os verificadores combinem várias transações numa única prova, que é depois submetida à mainnet para escalabilidade. No entanto, o processo de geração de provas é intensivo em recursos e lento.

Envolve matemática complexa, como exponenciação, inversão e cálculos de emparelhamento bilinear. Como resultado, a criação de provas pode levar muito tempo.

A otimização de software sozinha não pode melhorar esta velocidade, portanto, é necessária a aceleração de hardware. Ao utilizar hardware especializado, o tempo de geração de prova pode ser drasticamente reduzido de horas para segundos, marcando uma grande melhoria.

Assim, ZK é dependente de hardware e requer chips especializados.

À medida que as ZKP ganham mais aplicação em campos como computação de privacidade e escalabilidade de blockchain, a velocidade e eficiência de geração de ZKP tornaram-se gargalos, levando a uma crescente demanda por soluções de hardware.

3. Como Podem Ser Combinadas a Mineração PoS e ZK?

Ao integrar a aceleração de hardware ZK, surge um novo modelo econômico de mineração de hardware.

O que é mineração ZK?

Na mineração PoW tradicional, os participantes resolvem problemas complexos, enquanto a mineração ZK concentra-se em gerar rapidamente ZKPs. Os participantes competem para gerar ZKPs, e o primeiro a criar uma prova válida ganha uma recompensa.

Então como poderiam ser combinados PoS e ZK?

Nos sistemas de PoS, os validadores (stakers) verificam transações e propõem blocos. Provas ZK podem ser usadas para verificar a correção de blocos ou transações, aumentando a segurança e reduzindo os custos de verificação.

Os validadores gerariam ZKPs como prova extra do seu trabalho enquanto desempenham as suas funções de PoS. Aqueles que geram e submetem ZKPs válidos poderiam ganhar recompensas adicionais, além das recompensas de bloco padrão.

Estas recompensas podem vir na forma de ETH ou outros tokens internos.

A estrutura geral de recompensa do bloco pode ser dividida em duas partes: uma parte para validação PoS tradicional e outra para contribuições para a geração ZKP.

Desta forma, ZK aprimora a validação de PoS, e a mineração de ZK estende o staking de PoS.

Os Stakers podem ganhar recompensas adicionais ao contribuir para os esforços da ZK, como executar nós de geração de ZKP.

No entanto, integrar o ZK no sistema PoS do Ethereum exigiria ajustes no protocolo existente para acomodar o novo papel das provas de ZK, e um modelo de incentivo justo precisaria ser projetado para equilibrar as recompensas do PoS com as contribuições do ZK.

4. ZK Mining irá Introduzir Externalidades Positivas?

Após a transição do Ethereum de PoW para PoS, uma das maiores críticas foi a falta de externalidades sendo introduzidas neste sistema econômico "fechado".

PoW é inerentemente externo, pois requer energia e hardware, estendendo assim as atividades econômicas de blockchain para além do blockchain e afetando o mundo real.

Num sistema de PoS, a elegibilidade para validar blocos baseia-se principalmente no número de tokens detidos (ou seja, tokens apostados), e as atividades econômicas estão mais focadas na aposta e nas transações internas da rede, ao contrário do PoW, que envolve indústrias externas como a produção de hardware de mineração e os mercados de eletricidade.

O hardware acelerado por ZK, como as plataformas de mineração PoW, também requer hardware especializado, mas o problema do “consumo ineficiente de energia” é reduzido porque o PoW requer a resolução de problemas matemáticos para competir pelos direitos de bloco, enquanto a mineração ZK gera provas válidas para verificar transações sem trabalho redundante em diferentes nós.

5. Partilha de Energia de IA e ZK

Olhando mais adiante, poderia surgir um mercado de poder de computação ZK, permitindo até mesmo que o poder de computação de IA seja compartilhado com o poder ZK.

Podem surgir plataformas que oferecem serviços de computação integrados, suportando tanto tarefas de IA como tarefas de geração de prova ZK.

Os utilizadores podem lidar com tarefas de IA de alto desempenho e tarefas de geração de prova ZK na mesma plataforma.

No nível do protocolo, a integração poderia ocorrer criando contratos inteligentes ou protocolos que permitam aos provedores de energia de IA participarem da geração de prova ZK ou usarem a tecnologia ZK para verificar os cálculos de IA.

Os recursos de computação também podem ser alocados dinamicamente com base nos requisitos da tarefa. Por exemplo, quando a demanda por tarefas de IA é baixa, os recursos podem ser alocados para gerar provas de conhecimento zero, e vice-versa.

6. Principais intervenientes na Aceleração de Hardware ZK

Atualmente, o principal projeto de aceleração de hardware ZK é Cysic.@cysic_xyz

Cysic concentra-se no design e produção de Circuitos Integrados Específicos de Aplicação (ASIC), Matrizes de Portas Programáveis em Campo (FPGA) e soluções de aceleração GPU para acelerar a geração de ZKP.

Cysic desenvolveu dois produtos de hardware:

1. ZK Air: Um dispositivo ZK leve com aproximadamente o tamanho de um adaptador de alimentação para laptop, com poder de computação equivalente a 10 GPUs RTX 4090, ideal para usuários individuais.
2. ZK Pro: Um dispositivo mais poderoso com poder de computação equivalente a 50 GPUs RTX 4090, projetado para projetos ZK grandes como zkRollup e zkML.

Além do hardware, a Cysic também fornece um conjunto de bibliotecas CUDA que suportam vários sistemas ZKP como Plonky2, Gnark, Halo2, RapidSnark, etc., melhorando significativamente o desempenho - pelo menos 50% a mais do que os frameworks de código aberto.

Cysic também possui um ecossistema, a Cysic Network, destinada a integrar e gerir os recursos de computação da comunidade, ligando projetos ZK, fornecedores de energia e validadores da comunidade, formando uma rede de potência computacional confiável.

Em termos simples, a Rede Cysic atua como uma piscina de mineração ZK e plataforma SaaS.

Atualmente, a Cysic colaborou com vários projetos zkRollup, demonstrando a praticidade e a demanda de mercado por seus produtos.

Além do Cysic, outro projeto notável a mencionar é o Scroll.

Surpreendentemente, o Scroll — uma vez criticado e notório — fez avanços significativos na aceleração de hardware ZK.

Comparado a outros projetos ZK Rollup, o Scroll seguiu um caminho diferente ao desenvolver hardware de aceleração ZK especializado (GUP), criando sua própria barreira competitiva. Esta é a maior vantagem diferenciadora do Scroll.

No entanto, Cysic e Scroll estão posicionados de forma diferente: para o Scroll, a aceleração de hardware faz parte da sua solução de Camada 2, enquanto a Cysic se dedica a fornecer serviços de aceleração de hardware para todo o ecossistema ZKP.

7. Conclusão

1) O Ethereum está passando por ZKificação: O Ethereum está introduzindo a tecnologia Zero-Knowledge Proof (ZK) para escalar e melhorar a privacidade. A tecnologia ZK é aplicada tanto nas camadas de consenso quanto nos dados para melhorar o desempenho da rede.

2）ZK requer aceleração de hardware: Como a geração de ZKPs consome recursos computacionais significativos, a aceleração de hardware (por exemplo, ASIC, FPGA) é considerada essencial para melhorar a eficiência.

3）Combinando PoS e Mineração ZK: Um novo modelo econômico é proposto, onde a mineração ZK expande o PoS. Os validadores ganham recompensas adicionais fornecendo poder computacional ZK, criando uma coexistência de PoS e PoW.

4）A Mineração ZK introduz novas externalidades positivas: Comparada com o PoW, a mineração ZK reduz o consumo de energia desperdiçada. No entanto, ainda requer hardware especializado, estimulando a produção de hardware e a inovação tecnológica.

5) AI e ZK Power Sharing: As tarefas de computação de IA e ZK poderiam compartilhar recursos de hardware, formando um mercado de serviços de computação integrados.

6）Projetos líderes de mercado: Cysic e Scroll são jogadores líderes em aceleração de hardware ZK. Cysic foca em fornecer hardware para o ecossistema ZK, enquanto Scroll incorpora aceleração de hardware em sua solução Layer2.

Em resumo, a pista de aceleração de hardware ZK está emergindo, e à medida que o Ethereum continua sua ZKificação, a aceleração de hardware ZK se tornará ainda mais importante. Isso poderia até reverter o modelo econômico do Ethereum, tornando-o uma área que vale a pena continuar a seguir.

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