فهم Cysic: فجر التسريع الأجهزة وظهور التعدين ZK

متوسط8/14/2024, 10:33:46 AM
يقدم هذا المقال نظام دليل ZK ويستكشف تحديات واستراتيجيات الأمثل لتسريع حسابات MSM و NTT.

وفي أبريل، حضر فيتاليك قمة بلوكتشين في هونغ كونغ وألقى خطابا بعنوان "الوصول إلى حدود تصميم البروتوكول"، حيث سلط الضوء على إمكانات ZK-SNARKs ضمن خارطة طريق Danksharding الخاصة ب Ethereum وناقش الدور الواعد لرقائق ASIC في تسريع عمليات ZK. في وقت سابق ، اقترح المؤسس المشارك لشركة Scroll Zhang Ye أن التطبيقات المحتملة ل ZK يمكن أن تكون أكبر في القطاعات التقليدية منها في Web3 ، مع وجود طلب كبير في مجالات مثل الحوسبة الموثوقة وقواعد البيانات والأجهزة التي يمكن التحقق منها ومصادقة المحتوى و zkML. إذا أصبح إنشاء دليل ZK في الوقت الفعلي ممكنا ، فقد يؤدي ذلك إلى تغييرات تحويلية عبر كل من Web3 والصناعات التقليدية. ومع ذلك ، من وجهة نظر الكفاءة والتكلفة ، لا يزال اعتماد ZK على نطاق واسع بعيد المنال.

في عام 2022 ، قامت شركات رأس المال الاستثماري الرائدة a16z و Paradigm بإصدار تقارير تؤكد أهمية تسريع الأجهزة ZK. ذهبت Paradigm إلى حد التنبؤ بأن أرباح المنقبين ZK في المستقبل يمكن أن تنافس تلك المنقبين عن بيتكوين أو إيثيريوم ، مع حلول تسريع الأجهزة القائمة على GPU و FPGA و ASIC على وشك الاستيلاء على سوق كبير. بعد صعود ZK Rollups الرئيسية مثل Scroll و Starknet ، أصبح تسريع الأجهزة موضوعًا ساخنًا ، وزاد الاهتمام مع اقتراب إطلاق مشاريع مثل Cysic.

نظرا للطلب الهائل على ZK ، فمن المحتمل أن تؤدي مجمعات التعدين ZK ونماذج SaaS من جيل ZKP في الوقت الفعلي إلى ظهور صناعة جديدة. في هذه السوق الناشئة ، يمكن أن يصبح مصنعو الأجهزة ZK الذين يتمتعون بقدرات قوية وميزة المحرك المبكر Bitmain التالي ، ويهيمنون على مجال تسريع الأجهزة. تبرز Cysic كواحدة من أكثر اللاعبين الواعدين في هذا المجال. فاز الفريق بجوائز بارزة من منصة المنافسة التكنولوجية ZKP ZPrize وبدأ التوجيه ل ZPrize في عام 2023. تتميز خارطة الطريق الخاصة بهم بمجمعات تعدين ZK (من شركة إلى شركة) وأجهزة ZK-Depin (من شركة إلى مستهلك) ، مما يجذب استثمارات كبيرة من كبار VCs مثل Polychain و ABCDE و OKX Ventures و Hashkey ، مما أدى إلى ما يقرب من 20 مليون دولار في التمويل.

مع استعداد سايسيك لإطلاق شبكة الاختبار الخاصة بها في نهاية يوليو وفتح بركة تعدين ZK الخاصة بها ، تتصاعد المناقشات حول الشركة في مختلف المجتمعات. يهدف هذا المقال إلى تعريف المزيد من الأشخاص بمفاهيم المنتج ونموذج الأعمال لدى سايسيك ، مع توفير نظرة عامة سهلة الوصول لمبادئ تسريع الأجهزة ZK. في الأقسام التي تلي ، سنوضح بإيجاز الجوانب الرئيسية لسايسيك ، مما يسهل على القراء فهمها.

فهم نظم البرهان ZK: وجهة نظر سير العمل

نظام إثبات ZK (صفر المعرفة) معقد ، ولكن يمكننا تبسيط فهمه من خلال تقسيمه من خلال وظائفه وسير عمله. فيما يلي نظرة عامة أساسية على كيفية عمل النظام المصمم لتطبيق ZK على الحسابات العادية: أولا ، يتفاعل المستخدم مع نظام ZK عبر واجهة أمامية ، ويرسل المحتوى الذي يريد إثباته. تقوم الواجهة الأمامية بعد ذلك بتحويل هذا المحتوى إلى تنسيق مناسب للمعالجة بواسطة نظام إثبات ZK. يستخدم النظام نظام أو إطار إثبات محدد (مثل Halo2 أو Plonk) لإنشاء دليل ZK. تتضمن هذه العملية عدة خطوات رئيسية:

  1. تحديد المشكلة: الخطوة الأولى هي تحديد المحتوى المحدد الذي يحتاج إلى إثباته. على سبيل المثال، قد يدعي البرهان أن يعرف أو يمتلك بيانات معينة، مثل القول، "أنا أعرف الحل N لمعادلة F(x)=w"، دون الكشف عن القيمة الفعلية لـ N.
  2. التحويل الحسابي ومشاكل رضا القيود (CSP): بعد أن يقدم Prover المحتوى ، يقوم النظام بإنشاء نموذج أو برنامج رياضي متخصص يمثل بدقة المحتوى المراد إثباته. ثم يتم تحويل هذا إلى تنسيق يمكن لنظام الإثبات معالجته. على سبيل المثال ، يتم تحويل العبارة "أعرف حلا N للمعادلة F (x) = w" من معادلتها الرياضية الأصلية إلى شكل يمثله منطق دوائر البوابة وكثيرات الحدود.

  1. جمع البيانات في دليل الصفقات: بعد ذلك، يختار النظام نظامًا مناسبًا للإثبات، مثل Halo أو Plonk، ويجمع المحتوى الذي تم إنشاؤه مسبقًا في برنامج ZKP. يستخدم المبرهن هذا البرنامج لإنشاء دليل، الذي يتحقق من صحته من قبل المتحقق.

بالنسبة لأنظمة مثل zkEVM ، التي تستخدم عادة في حلول Ethereum Layer 2 ، يتم تجميع العقود الذكية أولاً إلى بايت كود EVM (Ethereum Virtual Machine). يتم تحويل كل عملية تشغيل إلى دوائر Gate المنطقية أو القيود الجزئية قبل المعالجة بواسطة نظام ZK proof الخلفي.

من المهم ملاحظة أن zk-SNARKs (حجة المعرفة غير التفاعلية الموجزة للمعرفة) هي تقنية ZKP الأكثر استخداما في blockchain اليوم. تستفيد العديد من ZK Rollups من إيجاز SNARKs بدلا من خاصية المعرفة الصفرية. يشير الإيجاز إلى قدرة ZKP على ضغط كميات كبيرة من البيانات في بضع مئات من البايتات ، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف التحقق. ينتج عن هذا عدم تناسق بين عبء عمل Prover و Verifier: في حين أنه من المكلف بالنسبة ل Prover إنشاء ZKP ، إلا أنه غير مكلف نسبيا بالنسبة للمدقق للتحقق منه. من خلال استغلال عدم التماثل هذا ، يمكن للسيناريو الذي يحتوي على Prover واحد والعديد من المدققين أن يقلل بشكل كبير من التكلفة الإجمالية من جانب المدقق. هذا النموذج مفيد بشكل خاص للتحقق اللامركزي ، كما هو متصور في حلول الطبقة 2 من Ethereum.

ومع ذلك ، فإن هذا النموذج لتفريغ تكاليف التحقق على عملية توليد ZKP ليس علاجا للجميع. بالنسبة لمشاريع ZK Rollup ، فإن التكلفة العالية لتوليد ZKP ستنتقل حتما إلى تجربة المستخدم ورسوم المعاملات ، مما قد يعيق اعتماد ZK Rollups على المدى الطويل. على الرغم من إمكانات ZK في التحقق اللامركزي وغير الموثوق به ، فإن الظروف الاقتصادية الحالية لا تدعم التنفيذ واسع النطاق لجسور zkEVM أو zkVM أو ZK Rollups أو ZK بسبب القيود الزمنية المرتبطة بتوليد الإثبات. وقد أدى ذلك إلى ظهور مشاريع تسريع ZK مثل Cysic و Ingonyama و Irreducible ، كل منها يعمل على تقليل تكلفة توليد ZKP من زوايا مختلفة. في القسم التالي ، سنناقش بإيجاز التكاليف الحسابية الرئيسية وتقنيات التسريع لتوليد ZKP ، ولماذا تمتلك Cysic إمكانات كبيرة في مساحة تسريع ZK.

التحديات الحسابية: MSM و NTT

من المعروف على نطاق واسع أن إنتاج الأدلة في أنظمة ZK يستغرق وقتًا طويلاً بالنسبة للمثبت. في بروتوكول ZK-SNARK ، قد يتمكن المحقق من التحقق من الدليل في ثانية واحدة فقط ، ولكن قد يستغرق المثبت نصف يوم أو حتى يومًا كاملاً لإنشاء تلك الأدلة. لتحسين استخدام عمليات ZKP ، من الضروري تحويل تنسيق العملية من البرمجة الكلاسيكية إلى تنسيق صديق لـ ZK.

هناك حاليًا طريقتان رئيسيتان لتحقيق هذا: تتضمن الأولى كتابة الدوائر باستخدام إطارات نظام الأدلة مثل Halo2، بينما تتضمن الثانية استخدام لغات متخصصة في المجالات النطقية (DSLs) مثل Cairo أو Circom، لترجمة العمليات الحسابية إلى تنسيق وسيط يمكن تقديمه لنظام الأدلة. ينشئ نظام الأدلة أدلة ZK استنادًا إلى هذه الدوائر أو التنسيقات الوسيطة المترجمة بواسطة DSLs. كلما زادت تعقيدية العمليات، زاد وقت إنشاء الدليل. علاوة على ذلك، فإن بعض العمليات غير صديقة للأدلة ZK وتتطلب جهدًا إضافيًا للتنفيذ. على سبيل المثال، تعتبر وظائف التجزئة مثل SHA أو Keccak غير صديقة للأدلة ZKP، مما يعني أن استخدامها يزيد من وقت إنشاء الدليل. حتى العمليات التي يكون تنفيذها رخيصًا على الحواسيب الكلاسيكية قد لا تكون فعالة لأدلة ZKP.

باستثناء هذه المهام غير الودية ZK ، فإن الاختناقات في عملية إنشاء الإثبات متشابهة تماما عبر أنظمة الإثبات المختلفة. هناك نوعان من المهام الحسابية الرئيسية التي تستهلك معظم الموارد في توليد إثبات ZK: MSM (الضرب متعدد المقاييس) و NTT (تحويل نظرية الأرقام). يمكن أن تمثل هاتان المهمتان 80-95٪ من وقت إنشاء الإثبات ، اعتمادا على مخطط التزام ZKP والتنفيذ المحدد. يتضمن MSM إجراء الضرب متعدد المقاييس على المنحنيات الإهليلجية ، في حين أن NTT هو FFT (تحويل فورييه السريع) على الحقول المحدودة المستخدمة لتسريع الضرب متعدد الحدود. يمكن أن تؤدي مجموعات مختلفة من هذه المهام إلى توزيعات حمل مختلفة بين FFT و MSM. على سبيل المثال ، يستخدم Stark FRI ، وهو مخطط التزام قائم على التجزئة لا يتضمن MSM ، على عكس المخططات القائمة على المنحنى الإهليلجي مثل KZG أو IPA. بشكل عام ، كلما زادت عمليات FFT المطلوبة ، قل عدد عمليات MSM ، والعكس صحيح.

استراتيجيات الأداء الأمثل

تتميز عمليات MSM بالوصول الذاكري المتوقع، مما يسمح بزيادة التوازن ولكن يتطلب موارد ذاكرة كبيرة. ومع ذلك، يواجه MSM تحديات في التوسع؛ حتى مع التوازن، يمكن أن يكون بطيئًا. بينما يمكن أن يساعد تسريع الأجهزة في تسريع MSM، إلا أنه يتطلب موارد ذاكرة وموارد حوسبة متوازية كبيرة.

من ناحية أخرى، ينطوي NTT على وصول ذاكرة عشوائي، مما يجعله غير مناسب للتسارع الأجهزة وتحديا للتعامل في الأنظمة الموزعة. هذا يرجع إلى أن طبيعة الوصول العشوائي لـ NTT غالبا ما يتطلب الوصول إلى البيانات من العقد الأخرى في بيئة موزعة. عندما يكون التفاعل الشبكي ضروريًا، يمكن أن تعاني الأداء بشكل كبير.

لذلك، يصبح الوصول والحركة للبيانات المخزنة عقبة رئيسية، مما يحد من القدرة على توازي عمليات NTT. يركز معظم الجهود المبذولة لتسريع NTT على إدارة تفاعل الحساب مع الذاكرة.

في الواقع، أبسط طريقة لمعالجة زجاجة الرقابة الكفاءة لـ MSM و NTT هي القضاء على هذه العمليات تماما. بعض الخوارزميات المقترحة حديثًا، مثل Hyperplonk، تعدل Plonk لإزالة عمليات NTT، مما يجعل Hyperplonk أسهل في التسارع، على الرغم من أنها تقدم زجاجات رقمية جديدة. أمثلة أخرى تشمل بروتوكول فحص الجمعية المكلف حسابيًا أو خوارزمية STARK، التي تقضي على MSM ولكن تضيف عملية تجزئة هاش كبيرة من خلال بروتوكول FRI الخاص بها.

تسريع الأجهزة ZK والهدف النهائي لـ Cysic

بينما تعد الأمثلة البرمجية والخوارزميات أمورا أساسية وقيمة، إلا أن لديها قيود واضحة. لتحسين كفاءة توليد البراهين التفاعلية المعرفية (ZKP) بشكل كامل، فإن تسريع الأجهزة أمر حاسم، تماما كما حدث مع الدوائر المتكاملة للتطبيقات المحددة (ASICs) ووحدات معالجة الرسومات (GPUs) التي سيطرت في النهاية على أسواق تعدين بيتكوين (BTC) وإيثيريوم (ETH).

ثم يصبح السؤال: ما هو أفضل جهاز لتسريع توليد ZKP؟ حاليًا، هناك عدة خيارات متاحة لتسريع ZK، مثل وحدات معالجة الرسومات، الأجهزة المبرمجة الميدانية، أو الدوائر المتكاملة المطبوعة، ولكل منها مجموعة من المزايا والعيوب الخاصة بها.

مقارنة الأجهزة GPU وFPGA وASIC

لفهم الاختلافات في عمليات التطوير عبر وحدات المعالجة الرسومية (GPU) ووحدات المعالجة المبرمجة الميدانية (FPGA) ودوائر التكامل المطبوعة (ASIC) ، دعنا ننظر في مثال بسيط: تنفيذ الضرب المتوازي.

  • GPU: باستخدام مجموعة أدوات التطوير البرمجية CUDA، يمكن للمطورين كتابة الشفرة التي تستفيد من الحوسبة المتوازية، مشابهة لكتابة الشفرة الأصلية.
  • FPGA: يحتاج المطورون إلى تعلم لغة وصف الأجهزة (HDL) للتحكم في الاتصالات على مستوى الأجهزة وتنفيذ خوارزميات متوازية.
  • ASIC: تم تحديد تخطيط المفتاح الإلكتروني للشريحة أثناء مرحلة التصميم ولا يمكن تعديله لاحقًا.

كل خيار أجهزة لديه نقاط قوة وضعفها، مما يجعلها مناسبة لمراحل مختلفة من تطوير تكنولوجيا ZK. هدف Cysic هو أن يصبح الحل النهائي لتسريع الأجهزة ZK، باستخدام استراتيجية متدرجة:

  1. GPU: قم بتطوير SDK لتوفير حلول لتطبيقات ZK ودمج موارد وحدة المعالجة الرسومية عبر الشبكة.
  2. FPGA: استفد من مرونة FPGA لإنشاء تسارع أجهزة ZK مخصص بسرعة.
  3. ASIC: تطوير مستقل لأجهزة التعدين القائمة على ASIC ZK Depin.
  4. سيقوم Cysic Network بدمج كل قوة الحوسبة لـ ZK Depin و GPU كمنصة SAAS / حوض تعدين لتوفير قوة الحوسبة وحلول التحقق لصناعة ZK بأكملها.

لنستكشف هذه الحقول الفرعية المختلفة لفهم أفضل للفروق بين حلول التسريع ZK ونهج تطوير Cysic.

بركة التعدين ZK ومنصة SaaS: شبكة Cysic

كلا من Scroll و Polygon zkEVM قد اقترحت مفهوم "مثبت لامركزي" في خططهما ، والذي يعني في الأساس بناء حمامات تعدين ZK. يساعد هذا النهج القائم على السوق على تقليل عبء مشاريع ZK Rollup بينما يحفز المنقبين ومشغلي حمام التعدين على تحسين حلول تسريع ZK بشكل مستمر. تشمل خريطة طريق Cysic تطوير حمام تعدين ZK ومنصة SaaS تسمى Cysic Network ، والتي ستدمج قوة الحوسبة لدي Cysic وتجذب موارد الأطراف الثالثة من خلال حوافز التعدين ، بما في ذلك وحدات معالجة الرسومات الشاغرة وأجهزة zk DePIN المملوكة للمستهلك. يعمل سير العمل الكامل للتحقق كما يلي:

  1. تقديم المهمة: يقدم فريق مشروع zk مهمة توليد الأدلة لوكيل، الذي يمرر المهمة إلى شبكة التحقق. في البداية، ستتم عملية تشغيل هؤلاء الوكلاء بواسطة Cysic، ولكن في وقت لاحق، ستسمح رهن الأصول لأي شخص بأن يصبح وكيلًا.
  2. توليد البرهان: يقبل البروفر المهمة ويستخدم الأجهزة لتوليد برهان ZK. يجب على البروفر رهن الرموز للمشاركة وسيتم مكافأته بعد إكمال المهمة.
  3. التحقق: يقوم لجنة التحقق بالتحقق من صحة البرهان والتصويت عليه. بمجرد الوصول إلى عدد معين من الأصوات، يُعتبر البرهان صالحًا. ينضم المحققون إلى اللجنة عن طريق رهان الرموز التمييزية، والمشاركة في التصويت، وكسب المكافآت. يمكن أن يتضمن هذا العملية مفهوم AVS لـ EigenLayer لإعادة استخدام مرافق إعادة الرهان الحالية.

يكون عملية التفاعل التفصيلية كما يلي

في هذه العملية، تتطلب بعض الإجراءات، مثل رهن الأصول، توزيع الحوافز، وتقديم المهام، منصة مخصصة مدعومة ببنية تحتية للبلوكشين. لتلبية هذه الحاجة، طورت شبكة سيسيك سلسلة عامة مخصصة بخوارزمية توافق فريدة تسمى دليل الحساب (PoC). تستخدم هذه الخوارزمية وظيفة VRF وأداء البروفر التاريخي، مثل توافر الجهاز، عدد البراهين المقدمة، دقة البرهان، إلخ، لتحديد منتجي الكتل المسؤولين عن إنشاء الكتل (ومن المرجح أن تسجل هذه الكتل معلومات الجهاز وتوزيع حوافز الرموز). بالإضافة إلى حمام التعدين ZK ومنصة SaaS، أجرت سيسيك نشرات واسعة في حلول تسريع ZK استنادًا إلى أجهزة مختلفة. دعونا نستكشف إنجازات سيسيك في تقنية GPU وFPGA وASIC.

GPU، FPGA، و ASIC: مقارنة

يكمن جوهر تسريع الأجهزة ZK (المعرفة الصفرية) في تعظيم توازي الحسابات الرئيسية. من منظور الأجهزة ، تم تصميم وحدات المعالجة المركزية لتحقيق أقصى قدر من المرونة والاستخدام للأغراض العامة. ومع ذلك ، يتم تخصيص جزء كبير من مساحة رقاقة وحدة المعالجة المركزية للتحكم في الوظائف ومستويات مختلفة من ذاكرة التخزين المؤقت ، مما يحد من قدرات الحوسبة المتوازية. في المقابل ، يتم تخصيص نسبة أكبر من مساحة رقاقة وحدة معالجة الرسومات للحساب ، مما يمكنها من دعم المعالجة المتوازية على نطاق واسع. تتوفر الآن وحدات معالجة الرسومات على نطاق واسع ، وتسمح المكتبات مثل Nvidia CUDA للمطورين بالاستفادة من توازي GPU دون الحاجة إلى معرفة عميقة بالأجهزة الأساسية. يوفر CUDA SDK إطارا لتسريع حسابات MSM (الضرب متعدد الأرقام) و NTT (تحويل الأرقام النظرية) باستخدام مكتبات CUDA ZK.

تتخذ FPGA (صفيف البوابة القابلة للبرمجة الميدانية) نهجا مختلفا ، حيث تضم صفائف من العديد من وحدات المعالجة الصغيرة. لبرمجة FPGA ، يجب على المطورين استخدام لغة وصف الأجهزة المتخصصة (HDL) ، والتي يتم تجميعها بعد ذلك في مجموعات دوائر الترانزستور. بشكل أساسي ، تنفذ FPGA خوارزميات محددة مباشرة من خلال دوائر الترانزستور ، متجاوزة عملية تجميع نظام التعليمات التقليدي. يوفر هذا النهج تخصيصا ومرونة أكبر بكثير مقارنة بوحدات معالجة الرسومات. حاليا ، تبلغ أسعار FPGA حوالي ثلث أسعار وحدة معالجة الرسومات ، ويمكن أن تكون أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بأكثر من عشر مرات. ترجع ميزة كفاءة الطاقة هذه جزئيا إلى أن وحدات معالجة الرسومات تحتاج إلى الاتصال بجهاز مضيف ، والذي يستهلك عادة الكثير من الطاقة. يمكن ل FPGA إضافة المزيد من وحدات الحوسبة لتلبية متطلبات MSM و NTT دون زيادة استهلاك الطاقة ، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لسيناريوهات إثبات ZK التي تتطلب كثافة حسابية ، وتتطلب إنتاجية بيانات عالية ، وتحتاج إلى أوقات استجابة منخفضة. ومع ذلك ، فإن التحدي الأكبر مع FPGA هو ندرة المطورين الذين لديهم خبرة البرمجة اللازمة. بالنسبة لفرق مشروع ZK ، يعد تجميع فريق يتمتع بخبرة التشفير والمعرفة الهندسية FPGA أمرا صعبا للغاية.

ASIC (الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيق) هي الأكثر تخصصا من بين الثلاثة ، حيث تقوم بشكل أساسي بتنفيذ برنامج بالكامل في الأجهزة. بمجرد تصميم ASIC ، يتم إصلاح تكوين الأجهزة ولا يمكن تغييره ، مما يعني أنه يمكنه فقط أداء مهام محددة. تنطبق مزايا FPGA في تسريع MSM و NTT أيضا على ASIC ، ولكن نظرا لأن ASIC مصمم لتطبيق معين ، فإنه يوفر أعلى كفاءة وأقل استهلاك للطاقة بين جميع خيارات الأجهزة. بالنسبة لدوائر ZK السائدة اليوم ، تهدف Cysic إلى تحقيق أوقات إثبات من 1-5 ثوان ، والتي يمكن ل ASIC فقط تقديمها. في حين أن هذه الفوائد جذابة للغاية ، فإن تقنية ZK تتطور بسرعة ، وعادة ما تستغرق دورات تصميم وإنتاج ASIC 1-2 سنوات وتكلف ما بين 10 ملايين دولار و 20 مليون دولار. لذلك ، يجب أن ينتظر الإنتاج على نطاق واسع حتى تستقر تقنية ZK لتجنب إنتاج الرقائق التي سرعان ما تصبح قديمة.

لمواجهة هذه التحديات ، قامت Cysic باستثمارات شاملة في جميع فئات الأجهزة الثلاث: GPU و FPGA و ASIC. في تسريع GPU ، تكيفت Cysic مع ظهور العديد من أنظمة إثبات ZK الجديدة من خلال SDK لتسريع CUDA المطورة ذاتيا. من خلال دمج موارد المجتمع ، قامت Cysic بتوصيل عشرات الآلاف من وحدات معالجة الرسومات من الدرجة الأولى بشبكة حوسبة GPU الخاصة بها ، مما حقق تحسينات في السرعة بنسبة 50٪ -80٪ أو أكثر مقارنة بأحدث أطر العمل مفتوحة المصدر. في مجال FPGA ، طورت Cysic حلولا تضع معايير أداء عالمية لوحدات شجرة MSM و NTT و Poseidon Merkle ، والتي تغطي أهم مكونات حساب ZK. تم اختبار هذه الحلول والتحقق من صحتها من قبل العديد من مشاريع ZK الرائدة. يمكن ل SolarMSM المملوكة لشركة Cysic إكمال حسابات MSM بمقياس 2 ^ 30 في 0.195 ثانية فقط ، بينما يمكن ل SolarNTT إجراء حسابات NTT بمقياس 2 ^ 30 في 0.218 ثانية ، مما يجعلها نتائج تسريع أجهزة FPGA الأعلى أداء المتاحة حاليا.

في مجال ASIC، على الرغم من أن اعتماد ASICs ZK على نطاق واسع قد يستغرق وقتًا بعيدًا، إلا أن Cysic قد وضعت نفسها بالفعل في هذا السوق الناشئ من خلال تطوير شرائح وأجهزة ZK DePIN الخاصة بها. لجذب المستخدمين وتلبية متطلبات الأداء والتكلفة المتنوعة لمشاريع ZK المختلفة، تعتزم Cysic تقديم منتجين منتجين لأجهزة ZK: ZK Air و ZK Pro.

  • جهاز ZK Air: يتميز هذا الجهاز بحجمه الصغير، حيث يشبه حجمه بنك الطاقة أو شاحن الكمبيوتر المحمول، مما يتيح للمستخدمين العاديين توصيله عبر واجهة Type-C إلى الكمبيوتر المحمول أو أجهزة iPad أو حتى الهواتف الذكية. يوفر الدعم الحسابي لمشاريع ZK المحددة مع كسب المكافآت للمستخدم. على الرغم من حجمه الصغير، فإن قوة حسابات ZK Air تتجاوز على قوة معالجة بطاقات الرسومات من الطبقة الاستهلاكية، مما يجعله قادرًا على تسريع مهام إنشاء دليل ZK على نطاق أصغر.
  • ZK Pro: مصمم لتطبيقات أكثر كثافة، يشبه ZK Pro أجهزة التعدين التقليدية ويوفر قوة حسابية مكافئة لخادم متعدد الوحدات المعالجة الرسومية. إنه يسرع بشكل كبير من إنشاء البرهان ZK لمشاريع كبيرة مثل ZK-Rollup و ZKML (تعلم الآلة بدون معرفة).

من خلال هاتين الجهازين، تهدف Cysic إلى إنشاء شبكة ZK-DePIN مستقرة وموثوقة. كل من ZK Air و ZK Pro حالياً قيد التطوير، مع الإصدار المتوقع في عام 2025. بالإضافة إلى ذلك، ستتيح شبكة Cysic لمستخدمي الأفراد دخول سوق تسريع الأجهزة الخاصة بـ ZK مع حواجز منخفضة جدًا. مع الطلب الكبير على الطاقة الحسابية من فرق مشروع ZK، يمكن أن يشعل هذا موجة جديدة من الحماس مشابهة لانفجار تعدين البيتكوين، مما قد يؤدي بالتالي إلى نمو متفجر في سوق الحوسبة ZK.

المرجع

https://medium.com/amber-group/need-for-speed-zero-knowledge-1e29d4a82fcdhttps://figmentcapital.medium.com/accelerating-zero-knowledge-proofs-cfc806de611b

تنصيح:

  1. يتم نشر هذه المقالة مرة أخرى منويب 3 الجيك. ينتمي حق النشر إلى الكتاب الأصليين، [Nickqiao & Wuyue]. إذا كانت هناك أي اعتراضات على إعادة النشر، يرجى الاتصال بالـتعلم غيتالفريق، وسيقوم الفريق بمعالجتها بسرعة وفقا للإجراءات ذات الصلة.
  2. تنويه: الآراء والآراء الواردة في هذه المقالة هي فقط تلك التي تعبر عن آراء المؤلفين ولا تشكل أي نصيحة استثمارية.
  3. تم ترجمة النسخ الأخرى من المقال بواسطة فريق Gate Learn. قد لا يتم نسخ المقالات المترجمة أو توزيعها أو سرقتها دون الإشارة إليها.Gate.io.

فهم Cysic: فجر التسريع الأجهزة وظهور التعدين ZK

متوسط8/14/2024, 10:33:46 AM
يقدم هذا المقال نظام دليل ZK ويستكشف تحديات واستراتيجيات الأمثل لتسريع حسابات MSM و NTT.

وفي أبريل، حضر فيتاليك قمة بلوكتشين في هونغ كونغ وألقى خطابا بعنوان "الوصول إلى حدود تصميم البروتوكول"، حيث سلط الضوء على إمكانات ZK-SNARKs ضمن خارطة طريق Danksharding الخاصة ب Ethereum وناقش الدور الواعد لرقائق ASIC في تسريع عمليات ZK. في وقت سابق ، اقترح المؤسس المشارك لشركة Scroll Zhang Ye أن التطبيقات المحتملة ل ZK يمكن أن تكون أكبر في القطاعات التقليدية منها في Web3 ، مع وجود طلب كبير في مجالات مثل الحوسبة الموثوقة وقواعد البيانات والأجهزة التي يمكن التحقق منها ومصادقة المحتوى و zkML. إذا أصبح إنشاء دليل ZK في الوقت الفعلي ممكنا ، فقد يؤدي ذلك إلى تغييرات تحويلية عبر كل من Web3 والصناعات التقليدية. ومع ذلك ، من وجهة نظر الكفاءة والتكلفة ، لا يزال اعتماد ZK على نطاق واسع بعيد المنال.

في عام 2022 ، قامت شركات رأس المال الاستثماري الرائدة a16z و Paradigm بإصدار تقارير تؤكد أهمية تسريع الأجهزة ZK. ذهبت Paradigm إلى حد التنبؤ بأن أرباح المنقبين ZK في المستقبل يمكن أن تنافس تلك المنقبين عن بيتكوين أو إيثيريوم ، مع حلول تسريع الأجهزة القائمة على GPU و FPGA و ASIC على وشك الاستيلاء على سوق كبير. بعد صعود ZK Rollups الرئيسية مثل Scroll و Starknet ، أصبح تسريع الأجهزة موضوعًا ساخنًا ، وزاد الاهتمام مع اقتراب إطلاق مشاريع مثل Cysic.

نظرا للطلب الهائل على ZK ، فمن المحتمل أن تؤدي مجمعات التعدين ZK ونماذج SaaS من جيل ZKP في الوقت الفعلي إلى ظهور صناعة جديدة. في هذه السوق الناشئة ، يمكن أن يصبح مصنعو الأجهزة ZK الذين يتمتعون بقدرات قوية وميزة المحرك المبكر Bitmain التالي ، ويهيمنون على مجال تسريع الأجهزة. تبرز Cysic كواحدة من أكثر اللاعبين الواعدين في هذا المجال. فاز الفريق بجوائز بارزة من منصة المنافسة التكنولوجية ZKP ZPrize وبدأ التوجيه ل ZPrize في عام 2023. تتميز خارطة الطريق الخاصة بهم بمجمعات تعدين ZK (من شركة إلى شركة) وأجهزة ZK-Depin (من شركة إلى مستهلك) ، مما يجذب استثمارات كبيرة من كبار VCs مثل Polychain و ABCDE و OKX Ventures و Hashkey ، مما أدى إلى ما يقرب من 20 مليون دولار في التمويل.

مع استعداد سايسيك لإطلاق شبكة الاختبار الخاصة بها في نهاية يوليو وفتح بركة تعدين ZK الخاصة بها ، تتصاعد المناقشات حول الشركة في مختلف المجتمعات. يهدف هذا المقال إلى تعريف المزيد من الأشخاص بمفاهيم المنتج ونموذج الأعمال لدى سايسيك ، مع توفير نظرة عامة سهلة الوصول لمبادئ تسريع الأجهزة ZK. في الأقسام التي تلي ، سنوضح بإيجاز الجوانب الرئيسية لسايسيك ، مما يسهل على القراء فهمها.

فهم نظم البرهان ZK: وجهة نظر سير العمل

نظام إثبات ZK (صفر المعرفة) معقد ، ولكن يمكننا تبسيط فهمه من خلال تقسيمه من خلال وظائفه وسير عمله. فيما يلي نظرة عامة أساسية على كيفية عمل النظام المصمم لتطبيق ZK على الحسابات العادية: أولا ، يتفاعل المستخدم مع نظام ZK عبر واجهة أمامية ، ويرسل المحتوى الذي يريد إثباته. تقوم الواجهة الأمامية بعد ذلك بتحويل هذا المحتوى إلى تنسيق مناسب للمعالجة بواسطة نظام إثبات ZK. يستخدم النظام نظام أو إطار إثبات محدد (مثل Halo2 أو Plonk) لإنشاء دليل ZK. تتضمن هذه العملية عدة خطوات رئيسية:

  1. تحديد المشكلة: الخطوة الأولى هي تحديد المحتوى المحدد الذي يحتاج إلى إثباته. على سبيل المثال، قد يدعي البرهان أن يعرف أو يمتلك بيانات معينة، مثل القول، "أنا أعرف الحل N لمعادلة F(x)=w"، دون الكشف عن القيمة الفعلية لـ N.
  2. التحويل الحسابي ومشاكل رضا القيود (CSP): بعد أن يقدم Prover المحتوى ، يقوم النظام بإنشاء نموذج أو برنامج رياضي متخصص يمثل بدقة المحتوى المراد إثباته. ثم يتم تحويل هذا إلى تنسيق يمكن لنظام الإثبات معالجته. على سبيل المثال ، يتم تحويل العبارة "أعرف حلا N للمعادلة F (x) = w" من معادلتها الرياضية الأصلية إلى شكل يمثله منطق دوائر البوابة وكثيرات الحدود.

  1. جمع البيانات في دليل الصفقات: بعد ذلك، يختار النظام نظامًا مناسبًا للإثبات، مثل Halo أو Plonk، ويجمع المحتوى الذي تم إنشاؤه مسبقًا في برنامج ZKP. يستخدم المبرهن هذا البرنامج لإنشاء دليل، الذي يتحقق من صحته من قبل المتحقق.

بالنسبة لأنظمة مثل zkEVM ، التي تستخدم عادة في حلول Ethereum Layer 2 ، يتم تجميع العقود الذكية أولاً إلى بايت كود EVM (Ethereum Virtual Machine). يتم تحويل كل عملية تشغيل إلى دوائر Gate المنطقية أو القيود الجزئية قبل المعالجة بواسطة نظام ZK proof الخلفي.

من المهم ملاحظة أن zk-SNARKs (حجة المعرفة غير التفاعلية الموجزة للمعرفة) هي تقنية ZKP الأكثر استخداما في blockchain اليوم. تستفيد العديد من ZK Rollups من إيجاز SNARKs بدلا من خاصية المعرفة الصفرية. يشير الإيجاز إلى قدرة ZKP على ضغط كميات كبيرة من البيانات في بضع مئات من البايتات ، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف التحقق. ينتج عن هذا عدم تناسق بين عبء عمل Prover و Verifier: في حين أنه من المكلف بالنسبة ل Prover إنشاء ZKP ، إلا أنه غير مكلف نسبيا بالنسبة للمدقق للتحقق منه. من خلال استغلال عدم التماثل هذا ، يمكن للسيناريو الذي يحتوي على Prover واحد والعديد من المدققين أن يقلل بشكل كبير من التكلفة الإجمالية من جانب المدقق. هذا النموذج مفيد بشكل خاص للتحقق اللامركزي ، كما هو متصور في حلول الطبقة 2 من Ethereum.

ومع ذلك ، فإن هذا النموذج لتفريغ تكاليف التحقق على عملية توليد ZKP ليس علاجا للجميع. بالنسبة لمشاريع ZK Rollup ، فإن التكلفة العالية لتوليد ZKP ستنتقل حتما إلى تجربة المستخدم ورسوم المعاملات ، مما قد يعيق اعتماد ZK Rollups على المدى الطويل. على الرغم من إمكانات ZK في التحقق اللامركزي وغير الموثوق به ، فإن الظروف الاقتصادية الحالية لا تدعم التنفيذ واسع النطاق لجسور zkEVM أو zkVM أو ZK Rollups أو ZK بسبب القيود الزمنية المرتبطة بتوليد الإثبات. وقد أدى ذلك إلى ظهور مشاريع تسريع ZK مثل Cysic و Ingonyama و Irreducible ، كل منها يعمل على تقليل تكلفة توليد ZKP من زوايا مختلفة. في القسم التالي ، سنناقش بإيجاز التكاليف الحسابية الرئيسية وتقنيات التسريع لتوليد ZKP ، ولماذا تمتلك Cysic إمكانات كبيرة في مساحة تسريع ZK.

التحديات الحسابية: MSM و NTT

من المعروف على نطاق واسع أن إنتاج الأدلة في أنظمة ZK يستغرق وقتًا طويلاً بالنسبة للمثبت. في بروتوكول ZK-SNARK ، قد يتمكن المحقق من التحقق من الدليل في ثانية واحدة فقط ، ولكن قد يستغرق المثبت نصف يوم أو حتى يومًا كاملاً لإنشاء تلك الأدلة. لتحسين استخدام عمليات ZKP ، من الضروري تحويل تنسيق العملية من البرمجة الكلاسيكية إلى تنسيق صديق لـ ZK.

هناك حاليًا طريقتان رئيسيتان لتحقيق هذا: تتضمن الأولى كتابة الدوائر باستخدام إطارات نظام الأدلة مثل Halo2، بينما تتضمن الثانية استخدام لغات متخصصة في المجالات النطقية (DSLs) مثل Cairo أو Circom، لترجمة العمليات الحسابية إلى تنسيق وسيط يمكن تقديمه لنظام الأدلة. ينشئ نظام الأدلة أدلة ZK استنادًا إلى هذه الدوائر أو التنسيقات الوسيطة المترجمة بواسطة DSLs. كلما زادت تعقيدية العمليات، زاد وقت إنشاء الدليل. علاوة على ذلك، فإن بعض العمليات غير صديقة للأدلة ZK وتتطلب جهدًا إضافيًا للتنفيذ. على سبيل المثال، تعتبر وظائف التجزئة مثل SHA أو Keccak غير صديقة للأدلة ZKP، مما يعني أن استخدامها يزيد من وقت إنشاء الدليل. حتى العمليات التي يكون تنفيذها رخيصًا على الحواسيب الكلاسيكية قد لا تكون فعالة لأدلة ZKP.

باستثناء هذه المهام غير الودية ZK ، فإن الاختناقات في عملية إنشاء الإثبات متشابهة تماما عبر أنظمة الإثبات المختلفة. هناك نوعان من المهام الحسابية الرئيسية التي تستهلك معظم الموارد في توليد إثبات ZK: MSM (الضرب متعدد المقاييس) و NTT (تحويل نظرية الأرقام). يمكن أن تمثل هاتان المهمتان 80-95٪ من وقت إنشاء الإثبات ، اعتمادا على مخطط التزام ZKP والتنفيذ المحدد. يتضمن MSM إجراء الضرب متعدد المقاييس على المنحنيات الإهليلجية ، في حين أن NTT هو FFT (تحويل فورييه السريع) على الحقول المحدودة المستخدمة لتسريع الضرب متعدد الحدود. يمكن أن تؤدي مجموعات مختلفة من هذه المهام إلى توزيعات حمل مختلفة بين FFT و MSM. على سبيل المثال ، يستخدم Stark FRI ، وهو مخطط التزام قائم على التجزئة لا يتضمن MSM ، على عكس المخططات القائمة على المنحنى الإهليلجي مثل KZG أو IPA. بشكل عام ، كلما زادت عمليات FFT المطلوبة ، قل عدد عمليات MSM ، والعكس صحيح.

استراتيجيات الأداء الأمثل

تتميز عمليات MSM بالوصول الذاكري المتوقع، مما يسمح بزيادة التوازن ولكن يتطلب موارد ذاكرة كبيرة. ومع ذلك، يواجه MSM تحديات في التوسع؛ حتى مع التوازن، يمكن أن يكون بطيئًا. بينما يمكن أن يساعد تسريع الأجهزة في تسريع MSM، إلا أنه يتطلب موارد ذاكرة وموارد حوسبة متوازية كبيرة.

من ناحية أخرى، ينطوي NTT على وصول ذاكرة عشوائي، مما يجعله غير مناسب للتسارع الأجهزة وتحديا للتعامل في الأنظمة الموزعة. هذا يرجع إلى أن طبيعة الوصول العشوائي لـ NTT غالبا ما يتطلب الوصول إلى البيانات من العقد الأخرى في بيئة موزعة. عندما يكون التفاعل الشبكي ضروريًا، يمكن أن تعاني الأداء بشكل كبير.

لذلك، يصبح الوصول والحركة للبيانات المخزنة عقبة رئيسية، مما يحد من القدرة على توازي عمليات NTT. يركز معظم الجهود المبذولة لتسريع NTT على إدارة تفاعل الحساب مع الذاكرة.

في الواقع، أبسط طريقة لمعالجة زجاجة الرقابة الكفاءة لـ MSM و NTT هي القضاء على هذه العمليات تماما. بعض الخوارزميات المقترحة حديثًا، مثل Hyperplonk، تعدل Plonk لإزالة عمليات NTT، مما يجعل Hyperplonk أسهل في التسارع، على الرغم من أنها تقدم زجاجات رقمية جديدة. أمثلة أخرى تشمل بروتوكول فحص الجمعية المكلف حسابيًا أو خوارزمية STARK، التي تقضي على MSM ولكن تضيف عملية تجزئة هاش كبيرة من خلال بروتوكول FRI الخاص بها.

تسريع الأجهزة ZK والهدف النهائي لـ Cysic

بينما تعد الأمثلة البرمجية والخوارزميات أمورا أساسية وقيمة، إلا أن لديها قيود واضحة. لتحسين كفاءة توليد البراهين التفاعلية المعرفية (ZKP) بشكل كامل، فإن تسريع الأجهزة أمر حاسم، تماما كما حدث مع الدوائر المتكاملة للتطبيقات المحددة (ASICs) ووحدات معالجة الرسومات (GPUs) التي سيطرت في النهاية على أسواق تعدين بيتكوين (BTC) وإيثيريوم (ETH).

ثم يصبح السؤال: ما هو أفضل جهاز لتسريع توليد ZKP؟ حاليًا، هناك عدة خيارات متاحة لتسريع ZK، مثل وحدات معالجة الرسومات، الأجهزة المبرمجة الميدانية، أو الدوائر المتكاملة المطبوعة، ولكل منها مجموعة من المزايا والعيوب الخاصة بها.

مقارنة الأجهزة GPU وFPGA وASIC

لفهم الاختلافات في عمليات التطوير عبر وحدات المعالجة الرسومية (GPU) ووحدات المعالجة المبرمجة الميدانية (FPGA) ودوائر التكامل المطبوعة (ASIC) ، دعنا ننظر في مثال بسيط: تنفيذ الضرب المتوازي.

  • GPU: باستخدام مجموعة أدوات التطوير البرمجية CUDA، يمكن للمطورين كتابة الشفرة التي تستفيد من الحوسبة المتوازية، مشابهة لكتابة الشفرة الأصلية.
  • FPGA: يحتاج المطورون إلى تعلم لغة وصف الأجهزة (HDL) للتحكم في الاتصالات على مستوى الأجهزة وتنفيذ خوارزميات متوازية.
  • ASIC: تم تحديد تخطيط المفتاح الإلكتروني للشريحة أثناء مرحلة التصميم ولا يمكن تعديله لاحقًا.

كل خيار أجهزة لديه نقاط قوة وضعفها، مما يجعلها مناسبة لمراحل مختلفة من تطوير تكنولوجيا ZK. هدف Cysic هو أن يصبح الحل النهائي لتسريع الأجهزة ZK، باستخدام استراتيجية متدرجة:

  1. GPU: قم بتطوير SDK لتوفير حلول لتطبيقات ZK ودمج موارد وحدة المعالجة الرسومية عبر الشبكة.
  2. FPGA: استفد من مرونة FPGA لإنشاء تسارع أجهزة ZK مخصص بسرعة.
  3. ASIC: تطوير مستقل لأجهزة التعدين القائمة على ASIC ZK Depin.
  4. سيقوم Cysic Network بدمج كل قوة الحوسبة لـ ZK Depin و GPU كمنصة SAAS / حوض تعدين لتوفير قوة الحوسبة وحلول التحقق لصناعة ZK بأكملها.

لنستكشف هذه الحقول الفرعية المختلفة لفهم أفضل للفروق بين حلول التسريع ZK ونهج تطوير Cysic.

بركة التعدين ZK ومنصة SaaS: شبكة Cysic

كلا من Scroll و Polygon zkEVM قد اقترحت مفهوم "مثبت لامركزي" في خططهما ، والذي يعني في الأساس بناء حمامات تعدين ZK. يساعد هذا النهج القائم على السوق على تقليل عبء مشاريع ZK Rollup بينما يحفز المنقبين ومشغلي حمام التعدين على تحسين حلول تسريع ZK بشكل مستمر. تشمل خريطة طريق Cysic تطوير حمام تعدين ZK ومنصة SaaS تسمى Cysic Network ، والتي ستدمج قوة الحوسبة لدي Cysic وتجذب موارد الأطراف الثالثة من خلال حوافز التعدين ، بما في ذلك وحدات معالجة الرسومات الشاغرة وأجهزة zk DePIN المملوكة للمستهلك. يعمل سير العمل الكامل للتحقق كما يلي:

  1. تقديم المهمة: يقدم فريق مشروع zk مهمة توليد الأدلة لوكيل، الذي يمرر المهمة إلى شبكة التحقق. في البداية، ستتم عملية تشغيل هؤلاء الوكلاء بواسطة Cysic، ولكن في وقت لاحق، ستسمح رهن الأصول لأي شخص بأن يصبح وكيلًا.
  2. توليد البرهان: يقبل البروفر المهمة ويستخدم الأجهزة لتوليد برهان ZK. يجب على البروفر رهن الرموز للمشاركة وسيتم مكافأته بعد إكمال المهمة.
  3. التحقق: يقوم لجنة التحقق بالتحقق من صحة البرهان والتصويت عليه. بمجرد الوصول إلى عدد معين من الأصوات، يُعتبر البرهان صالحًا. ينضم المحققون إلى اللجنة عن طريق رهان الرموز التمييزية، والمشاركة في التصويت، وكسب المكافآت. يمكن أن يتضمن هذا العملية مفهوم AVS لـ EigenLayer لإعادة استخدام مرافق إعادة الرهان الحالية.

يكون عملية التفاعل التفصيلية كما يلي

في هذه العملية، تتطلب بعض الإجراءات، مثل رهن الأصول، توزيع الحوافز، وتقديم المهام، منصة مخصصة مدعومة ببنية تحتية للبلوكشين. لتلبية هذه الحاجة، طورت شبكة سيسيك سلسلة عامة مخصصة بخوارزمية توافق فريدة تسمى دليل الحساب (PoC). تستخدم هذه الخوارزمية وظيفة VRF وأداء البروفر التاريخي، مثل توافر الجهاز، عدد البراهين المقدمة، دقة البرهان، إلخ، لتحديد منتجي الكتل المسؤولين عن إنشاء الكتل (ومن المرجح أن تسجل هذه الكتل معلومات الجهاز وتوزيع حوافز الرموز). بالإضافة إلى حمام التعدين ZK ومنصة SaaS، أجرت سيسيك نشرات واسعة في حلول تسريع ZK استنادًا إلى أجهزة مختلفة. دعونا نستكشف إنجازات سيسيك في تقنية GPU وFPGA وASIC.

GPU، FPGA، و ASIC: مقارنة

يكمن جوهر تسريع الأجهزة ZK (المعرفة الصفرية) في تعظيم توازي الحسابات الرئيسية. من منظور الأجهزة ، تم تصميم وحدات المعالجة المركزية لتحقيق أقصى قدر من المرونة والاستخدام للأغراض العامة. ومع ذلك ، يتم تخصيص جزء كبير من مساحة رقاقة وحدة المعالجة المركزية للتحكم في الوظائف ومستويات مختلفة من ذاكرة التخزين المؤقت ، مما يحد من قدرات الحوسبة المتوازية. في المقابل ، يتم تخصيص نسبة أكبر من مساحة رقاقة وحدة معالجة الرسومات للحساب ، مما يمكنها من دعم المعالجة المتوازية على نطاق واسع. تتوفر الآن وحدات معالجة الرسومات على نطاق واسع ، وتسمح المكتبات مثل Nvidia CUDA للمطورين بالاستفادة من توازي GPU دون الحاجة إلى معرفة عميقة بالأجهزة الأساسية. يوفر CUDA SDK إطارا لتسريع حسابات MSM (الضرب متعدد الأرقام) و NTT (تحويل الأرقام النظرية) باستخدام مكتبات CUDA ZK.

تتخذ FPGA (صفيف البوابة القابلة للبرمجة الميدانية) نهجا مختلفا ، حيث تضم صفائف من العديد من وحدات المعالجة الصغيرة. لبرمجة FPGA ، يجب على المطورين استخدام لغة وصف الأجهزة المتخصصة (HDL) ، والتي يتم تجميعها بعد ذلك في مجموعات دوائر الترانزستور. بشكل أساسي ، تنفذ FPGA خوارزميات محددة مباشرة من خلال دوائر الترانزستور ، متجاوزة عملية تجميع نظام التعليمات التقليدي. يوفر هذا النهج تخصيصا ومرونة أكبر بكثير مقارنة بوحدات معالجة الرسومات. حاليا ، تبلغ أسعار FPGA حوالي ثلث أسعار وحدة معالجة الرسومات ، ويمكن أن تكون أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بأكثر من عشر مرات. ترجع ميزة كفاءة الطاقة هذه جزئيا إلى أن وحدات معالجة الرسومات تحتاج إلى الاتصال بجهاز مضيف ، والذي يستهلك عادة الكثير من الطاقة. يمكن ل FPGA إضافة المزيد من وحدات الحوسبة لتلبية متطلبات MSM و NTT دون زيادة استهلاك الطاقة ، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لسيناريوهات إثبات ZK التي تتطلب كثافة حسابية ، وتتطلب إنتاجية بيانات عالية ، وتحتاج إلى أوقات استجابة منخفضة. ومع ذلك ، فإن التحدي الأكبر مع FPGA هو ندرة المطورين الذين لديهم خبرة البرمجة اللازمة. بالنسبة لفرق مشروع ZK ، يعد تجميع فريق يتمتع بخبرة التشفير والمعرفة الهندسية FPGA أمرا صعبا للغاية.

ASIC (الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيق) هي الأكثر تخصصا من بين الثلاثة ، حيث تقوم بشكل أساسي بتنفيذ برنامج بالكامل في الأجهزة. بمجرد تصميم ASIC ، يتم إصلاح تكوين الأجهزة ولا يمكن تغييره ، مما يعني أنه يمكنه فقط أداء مهام محددة. تنطبق مزايا FPGA في تسريع MSM و NTT أيضا على ASIC ، ولكن نظرا لأن ASIC مصمم لتطبيق معين ، فإنه يوفر أعلى كفاءة وأقل استهلاك للطاقة بين جميع خيارات الأجهزة. بالنسبة لدوائر ZK السائدة اليوم ، تهدف Cysic إلى تحقيق أوقات إثبات من 1-5 ثوان ، والتي يمكن ل ASIC فقط تقديمها. في حين أن هذه الفوائد جذابة للغاية ، فإن تقنية ZK تتطور بسرعة ، وعادة ما تستغرق دورات تصميم وإنتاج ASIC 1-2 سنوات وتكلف ما بين 10 ملايين دولار و 20 مليون دولار. لذلك ، يجب أن ينتظر الإنتاج على نطاق واسع حتى تستقر تقنية ZK لتجنب إنتاج الرقائق التي سرعان ما تصبح قديمة.

لمواجهة هذه التحديات ، قامت Cysic باستثمارات شاملة في جميع فئات الأجهزة الثلاث: GPU و FPGA و ASIC. في تسريع GPU ، تكيفت Cysic مع ظهور العديد من أنظمة إثبات ZK الجديدة من خلال SDK لتسريع CUDA المطورة ذاتيا. من خلال دمج موارد المجتمع ، قامت Cysic بتوصيل عشرات الآلاف من وحدات معالجة الرسومات من الدرجة الأولى بشبكة حوسبة GPU الخاصة بها ، مما حقق تحسينات في السرعة بنسبة 50٪ -80٪ أو أكثر مقارنة بأحدث أطر العمل مفتوحة المصدر. في مجال FPGA ، طورت Cysic حلولا تضع معايير أداء عالمية لوحدات شجرة MSM و NTT و Poseidon Merkle ، والتي تغطي أهم مكونات حساب ZK. تم اختبار هذه الحلول والتحقق من صحتها من قبل العديد من مشاريع ZK الرائدة. يمكن ل SolarMSM المملوكة لشركة Cysic إكمال حسابات MSM بمقياس 2 ^ 30 في 0.195 ثانية فقط ، بينما يمكن ل SolarNTT إجراء حسابات NTT بمقياس 2 ^ 30 في 0.218 ثانية ، مما يجعلها نتائج تسريع أجهزة FPGA الأعلى أداء المتاحة حاليا.

في مجال ASIC، على الرغم من أن اعتماد ASICs ZK على نطاق واسع قد يستغرق وقتًا بعيدًا، إلا أن Cysic قد وضعت نفسها بالفعل في هذا السوق الناشئ من خلال تطوير شرائح وأجهزة ZK DePIN الخاصة بها. لجذب المستخدمين وتلبية متطلبات الأداء والتكلفة المتنوعة لمشاريع ZK المختلفة، تعتزم Cysic تقديم منتجين منتجين لأجهزة ZK: ZK Air و ZK Pro.

  • جهاز ZK Air: يتميز هذا الجهاز بحجمه الصغير، حيث يشبه حجمه بنك الطاقة أو شاحن الكمبيوتر المحمول، مما يتيح للمستخدمين العاديين توصيله عبر واجهة Type-C إلى الكمبيوتر المحمول أو أجهزة iPad أو حتى الهواتف الذكية. يوفر الدعم الحسابي لمشاريع ZK المحددة مع كسب المكافآت للمستخدم. على الرغم من حجمه الصغير، فإن قوة حسابات ZK Air تتجاوز على قوة معالجة بطاقات الرسومات من الطبقة الاستهلاكية، مما يجعله قادرًا على تسريع مهام إنشاء دليل ZK على نطاق أصغر.
  • ZK Pro: مصمم لتطبيقات أكثر كثافة، يشبه ZK Pro أجهزة التعدين التقليدية ويوفر قوة حسابية مكافئة لخادم متعدد الوحدات المعالجة الرسومية. إنه يسرع بشكل كبير من إنشاء البرهان ZK لمشاريع كبيرة مثل ZK-Rollup و ZKML (تعلم الآلة بدون معرفة).

من خلال هاتين الجهازين، تهدف Cysic إلى إنشاء شبكة ZK-DePIN مستقرة وموثوقة. كل من ZK Air و ZK Pro حالياً قيد التطوير، مع الإصدار المتوقع في عام 2025. بالإضافة إلى ذلك، ستتيح شبكة Cysic لمستخدمي الأفراد دخول سوق تسريع الأجهزة الخاصة بـ ZK مع حواجز منخفضة جدًا. مع الطلب الكبير على الطاقة الحسابية من فرق مشروع ZK، يمكن أن يشعل هذا موجة جديدة من الحماس مشابهة لانفجار تعدين البيتكوين، مما قد يؤدي بالتالي إلى نمو متفجر في سوق الحوسبة ZK.

المرجع

https://medium.com/amber-group/need-for-speed-zero-knowledge-1e29d4a82fcdhttps://figmentcapital.medium.com/accelerating-zero-knowledge-proofs-cfc806de611b

تنصيح:

  1. يتم نشر هذه المقالة مرة أخرى منويب 3 الجيك. ينتمي حق النشر إلى الكتاب الأصليين، [Nickqiao & Wuyue]. إذا كانت هناك أي اعتراضات على إعادة النشر، يرجى الاتصال بالـتعلم غيتالفريق، وسيقوم الفريق بمعالجتها بسرعة وفقا للإجراءات ذات الصلة.
  2. تنويه: الآراء والآراء الواردة في هذه المقالة هي فقط تلك التي تعبر عن آراء المؤلفين ولا تشكل أي نصيحة استثمارية.
  3. تم ترجمة النسخ الأخرى من المقال بواسطة فريق Gate Learn. قد لا يتم نسخ المقالات المترجمة أو توزيعها أو سرقتها دون الإشارة إليها.Gate.io.
ابدأ التداول الآن
اشترك وتداول لتحصل على جوائز ذهبية بقيمة
100 دولار أمريكي
و
5500 دولارًا أمريكيًا
لتجربة الإدارة المالية الذهبية!