Do armazenamento do passado ao cálculo do futuro: computador hiperparalelo AO

Autor: Zeke, pesquisador da YBB Capital

Prefácio

Os dois principais designs de arquitetura blockchain que a Web3 agora diferenciou inevitavelmente causaram alguma fadiga estética, seja a desenfreada cadeia pública modular ou o novo L1 que sempre enfatiza o desempenho, mas não reflete as vantagens de desempenho, pode-se dizer que sua ecologia é. É uma réplica ou ligeira melhoria do ecossistema Ethereum. A experiência extremamente homogênea já fez com que os usuários perdessem a sensação de frescor. O mais recente protocolo AO proposto pela Arweave é atraente, alcançando computação de altíssimo desempenho na cadeia pública de armazenamento e até mesmo proporcionando uma experiência quase Web2. Isso parece ser enormemente diferente dos métodos de expansão e do projeto arquitetônico com os quais estamos familiarizados atualmente. Então, o que exatamente é AO? De onde vem a lógica para apoiar seu desempenho?

Como entender o AO

O nome AO vem da abreviatura de Actor Oriented, um paradigma de programação no modelo de computação concorrente Actor Model.Sua ideia geral de design é derivada da extensão do Smart Weave e também segue a passagem de mensagem como o conceito central do Actor Model. Simplificando, podemos entender o AO como um “computador hiperparalelo” rodando na rede Arweave através de uma arquitetura modular. Do ponto de vista do plano de implementação, AO não é realmente a camada de execução modular que comumente vemos hoje, mas um protocolo de comunicação que padroniza a transmissão de mensagens e o processamento de dados. O objetivo principal do protocolo é realizar a colaboração de diferentes "funções" dentro da rede através da transferência de informações, alcançando assim uma camada de computação cujo desempenho pode ser infinitamente sobreposto, permitindo em última análise que o Arweave, o "disco rígido gigante", tenha um centro autoridade em um ambiente de confiança descentralizado.Velocidade no nível da nuvem, poder de computação escalável e escalabilidade.

Arquitetura AO

O conceito de AO parece ser um pouco semelhante à segmentação e recombinação "Core Time" proposta por Gavin Wood na conferência Polkadot Decoded do ano passado. Ambos alcançam o chamado "mundo de alto desempenho" através do agendamento e coordenação da computação recursos. computador". Mas na verdade existem algumas diferenças entre os dois em essência. O agendamento exótico é a desconstrução e reorganização dos recursos do espaço do bloco da cadeia de retransmissão. Não mudou muito na arquitetura do Polkadot. Embora o desempenho da computação tenha excedido o do plug-in O O limite de um único parachain no modelo de slot ainda é limitado pelo número máximo de núcleos ociosos do Polkadot. Em teoria, o AO pode fornecer poder de computação quase ilimitado (em situações reais, isso deve depender do nível de incentivos da rede) e um maior grau de liberdade por meio da expansão horizontal dos nós. Arquitetonicamente, o AO padroniza métodos de processamento de dados e expressões de mensagens. , e completa. a classificação, agendamento e cálculo da informação através de três unidades de rede (sub-redes).Seu método de padronização e as funções das diferentes unidades podem ser resumidos nos seguintes pontos de acordo com a análise de dados oficiais:

• Processo: Um processo pode ser visto como uma coleção de instruções de execução em AO. Quando um processo é inicializado, ele pode definir o ambiente de computação necessário, incluindo máquinas virtuais, agendadores, requisitos de memória e extensões necessárias. Esses processos mantêm um estado "holográfico" (cada dado do processo pode ser armazenado de forma independente no log de mensagens do Arweave. O estado holográfico será explicado em detalhes na seção "Problemas verificáveis" abaixo).O estado holográfico significa que o processo pode funcionar de forma independente, e a execução é dinâmica e pode ser realizada por unidades de computação apropriadas. Além de receber mensagens das carteiras dos usuários, os processos também podem encaminhar mensagens de outros processos através da unidade de mensagens;

• Mensagem: Cada interação entre um usuário (ou outro processo) e o processo é representada por uma mensagem.A mensagem deve estar em conformidade com os itens de dados ANS-104 nativos do Arweave para manter uma estrutura nativa consistente e facilitar o armazenamento de informações do Arweave. De uma perspectiva mais compreensível, a mensagem é um pouco semelhante ao ID da transação (TX ID) no blockchain tradicional, mas os dois não são exatamente iguais;

• Unidade de Mensageiro (MU): MU retransmite mensagens através de um processo chamado 'cranking' e é responsável pela entrega de comunicações no sistema para garantir uma interação perfeita. Depois que uma mensagem é enviada, a MU a encaminha para o destino apropriado (SU) dentro da rede, coordenando a interação e processando recursivamente quaisquer mensagens de saída resultantes. Este processo continua até que todas as mensagens tenham sido processadas. Além da retransmissão de mensagens, o MU oferece uma variedade de funções, incluindo gerenciamento de assinaturas de processos e manipulação de interações cron agendadas;
• Unidade Agendadora (SU): Quando uma mensagem é recebida, a SU inicia uma série de operações importantes para manter a continuidade e integridade do processo. Após o recebimento de uma mensagem, a SU atribui um incremento único nonce para garantir a ordem relativa a outras mensagens no mesmo processo. Esse processo de alocação é formalizado por meio de assinaturas criptográficas, garantindo autenticidade e integridade da sequência. Para melhorar ainda mais a confiabilidade do processo, o SU carrega atribuições de assinatura e mensagens na camada de dados Arweave. Isso garante a disponibilidade e imutabilidade da mensagem e evita adulteração ou perda de dados;
• Unidade de Computação (CU): a CU compete entre si em um mercado de computação peer-to-peer para completar o serviço dos usuários e a SU resolve o status do processo de computação. Assim que o cálculo do estado for concluído, CU retorna um certificado assinado com o resultado da mensagem específica ao chamador. Além disso, CU também pode gerar e publicar certificados de status de assinatura que outros nós podem carregar, é claro que isso também exige o pagamento de uma certa porcentagem de taxas.

Sistema operacional AOS

AOS pode ser considerado como o sistema operacional ou ferramenta de terminal no protocolo AO, que pode ser usado para baixar, executar e gerenciar threads. Ele fornece um ambiente no qual os desenvolvedores podem desenvolver, implantar e executar aplicativos. No AOS, os desenvolvedores podem usar o protocolo AO para desenvolver e implantar aplicativos e interagir com a rede AO.

Executar lógica

O Actor Model defende uma visão filosófica chamada “tudo é um ator”. Todos os componentes e entidades dentro deste modelo podem ser considerados como "atores". Cada ator tem seu próprio estado, comportamento e caixa de correio. Eles se comunicam e colaboram por meio de comunicação assíncrona, permitindo que todo o sistema opere de maneira distribuída. e organize e execute em de maneira simultânea. O mesmo se aplica à lógica operacional da rede AO. Componentes e até mesmo usuários podem ser abstraídos como "atores" e se comunicarem entre si através da camada de passagem de mensagens, de modo que os processos sejam vinculados entre si. Um sistema de trabalho distribuído que pode ser calculado em paralelo e não ter nenhum estado compartilhado está interligado.

A seguir está uma breve descrição das etapas do fluxograma de transferência de informações:

1. Início da mensagem:

• Usuários ou processos criam mensagens para enviar solicitações a outros processos. *MU (Messenger Unit) recebe a mensagem e a envia para outros serviços utilizando solicitação POST.

• Processamento e encaminhamento de mensagens: *MU lida com solicitações POST e encaminha mensagens para SU (Scheduling Unit). *SU interage com o armazenamento Arweave ou camada de dados para armazenar mensagens.

• Recuperar resultados com base no ID da mensagem:

• CU (Compute) recebe a solicitação GET, recupera os resultados com base no ID da mensagem e avalia o status da mensagem no processo. Ele pode retornar resultados com base em um único identificador de mensagem.

• Recuperar informação: *SU recebe uma solicitação GET e recupera informações da mensagem com base no intervalo de tempo e no ID do processo fornecidos.

• Envie mensagens da caixa de saída:

• A etapa final é enviar todas as mensagens da caixa de saída.
• Esta etapa envolve a verificação da mensagem e geração no objeto de resultado.
• Dependendo dos resultados desta verificação, as etapas 2, 3 e 4 podem ser repetidas para cada mensagem ou construção relevante.

O que mudou no AO? "1"

Diferenças das redes comuns:

1. Capacidades de processamento paralelo: Ao contrário de redes como Ethereum, onde a camada base e cada Rollup são executados como um único processo, o AO suporta qualquer número de processos executados em paralelo, garantindo ao mesmo tempo que a verificabilidade dos cálculos permanece intacta. Além disso, estas redes operam num estado globalmente sincronizado, enquanto os processos AO mantêm o seu próprio estado independente. Esta independência permite que o processo AO lide com maior número de interações e escalabilidade computacional, tornando-o particularmente adequado para aplicações que requerem alto desempenho e confiabilidade;
2. Reprodutibilidade verificável: embora algumas redes descentralizadas, como Akash e o sistema ponto a ponto Urbit, forneçam poder de computação em grande escala, ao contrário do AO, elas não fornecem reprodutibilidade verificável de interações ou dependem de armazenamento não persistente soluções para salvar seus logs de interação.

As diferenças entre a rede de nós da AO e os ambientes de computação tradicionais:

• Compatibilidade: O AO suporta diversas formas de threads, sejam elas baseadas em WASM ou EVM, e pode ser conectado ao AO através de determinados meios técnicos.
• Projetos de cocriação de conteúdo: AO também oferece suporte a projetos de cocriação de conteúdo. Você pode publicar NFT atômico no AO, fazer upload de dados e combiná-los com UDL para construir NFT no AO.
• Capacidade de composição de dados: NFT em AR e AO pode alcançar capacidade de composição de dados, permitindo que um artigo ou conteúdo seja compartilhado e exibido em múltiplas plataformas, mantendo a consistência e os atributos originais da fonte de dados. Quando o conteúdo é atualizado, a rede AO pode transmitir esses status de atualização para todas as plataformas relevantes para garantir a sincronização do conteúdo e a divulgação do status mais recente.
• Feedback de valor e propriedade: os criadores de conteúdo podem vender seus trabalhos como NFTs e transferir informações de propriedade por meio da rede AO para obter feedback de valor para o conteúdo.

Apoio ao projeto:

1. Baseado no Arweave: AO aproveita os recursos do Arweave para eliminar as vulnerabilidades associadas a provedores centralizados, como pontos únicos de falha, vazamento de dados e censura. Os cálculos no AO são transparentes e verificáveis por meio de recursos descentralizados de minimização de confiança e registros de mensagens reproduzíveis armazenados no Arweave;
2. Base descentralizada: A base descentralizada da AO ajuda a superar as limitações de escalabilidade impostas pela infraestrutura física. Qualquer pessoa pode criar facilmente um processo AO a partir do seu terminal, sem necessidade de conhecimento especializado, ferramentas ou infraestrutura, garantindo que mesmo indivíduos e entidades de pequena escala possam ter alcance e participação globais.

Perguntas verificáveis de AO

Depois de compreendermos a estrutura e a lógica da AO, geralmente surge uma pergunta comum. AO não parece ter as características globais dos protocolos ou cadeias descentralizadas tradicionais. Será que pode alcançar verificabilidade e descentralização apenas carregando alguns dados no Arweave? ? Na verdade, este é o mistério do design do AO. O próprio AO é uma implementação fora da cadeia e não resolve a questão da verificabilidade nem altera o consenso. A ideia da equipe de AR é separar as funções do AO e do Arweave e depois conectá-las de forma modular. O AO realiza apenas comunicação e cálculo, e o Arweave apenas fornece armazenamento e verificação. A relação entre os dois é mais parecida com mapeamento. AO só precisa garantir que o log de interação seja armazenado no Arweave e seu estado possa ser projetado no Arweave para criar um holograma. Essa projeção de estado holográfico garante a consistência e confiabilidade da saída quando calculando o estado, sexo, certeza. Além disso, o processo AO pode ser acionado reversamente para realizar operações específicas por meio do log de mensagens no Arweave (ele pode acordar sozinho de acordo com condições e programações predefinidas e realizar operações dinâmicas correspondentes).

De acordo com o que Hill e Outprog compartilharam, se a lógica de verificação for mais simples, então o AO pode ser imaginado como uma estrutura de cálculo de inscrição baseada em um indexador superparalelo. Todos sabemos que o indexador de inscrição Bitcoin precisa extrair informações JSON da inscrição para verificar a inscrição, registrar as informações de saldo no banco de dados fora da cadeia e concluir a verificação por meio de um conjunto de regras de indexação. Embora o indexador seja verificado fora da cadeia, os usuários podem verificar a inscrição alterando vários indexadores ou executando o índice eles próprios, portanto, não há necessidade de se preocupar com o mal do indexador. Mencionamos acima que dados como a classificação de mensagens e o status holográfico do processo são carregados no Arweave, então ele só precisa ser baseado no paradigma SCP (paradigma de consenso de armazenamento. Aqui pode ser simplesmente entendido que SCP é o indexador das regras de indexação na cadeia. Além disso, vale a pena notar que o SCP apareceu muito antes do indexador), e qualquer pessoa pode restaurar o AO ou qualquer thread no AO através dos dados holográficos no Arweave. Os usuários não precisam executar o nó inteiro para verificar o status confiável. Assim como alterar o índice, os usuários só precisam fazer solicitações de consulta a um ou vários nós CU por meio do SU. Arweave possui alta capacidade de armazenamento e baixo custo, portanto, sob essa lógica, os desenvolvedores de AO podem implementar uma camada de supercomputação que excede em muito as funções das inscrições Bitcoin.

AO e ICP

Vamos usar algumas palavras-chave para resumir as características do AO: disco rígido nativo gigante, paralelismo ilimitado, computação ilimitada, arquitetura geral modular e processos de estado holográfico. Tudo isso parece muito bom, mas amigos que estão familiarizados com vários projetos de cadeia pública no blockchain podem descobrir que AO é particularmente semelhante a um projeto de "nível de morte", que é o outrora popular ICP de "Computador de Internet".

O ICP já foi aclamado como o último projeto de nível rei no mundo do blockchain e foi altamente favorecido pelas principais instituições. Também atingiu um FDV de US$ 200 bilhões durante os 21 anos de touros loucos. Mas à medida que a onda recuou, o valor do token ICP também despencou. Até o mercado baixista de 2023, o valor dos tokens ICP caiu quase 260 vezes em comparação com seu máximo histórico. No entanto, se o desempenho do preço do Token não for considerado, mesmo que o ICP seja reexaminado neste momento, suas características técnicas ainda possuem muitos recursos exclusivos. Muitas das vantagens e características surpreendentes do AO hoje também eram possuídas pelo ICP naquela época. Então, o AO falhará como o ICP? Vamos primeiro entender por que os dois são tão semelhantes: ICP e AO são projetados com base no modelo de ator e se concentram em blockchains executados localmente, portanto, as características dos dois têm muitas semelhanças. O blockchain da sub-rede ICP é formado por uma série de dispositivos de hardware de alto desempenho (máquinas de nós) de propriedade independente e controlados que executam o Internet Computer Protocol (ICP). O Internet Computer Protocol é implementado por vários componentes de software, que, como um pacote, são réplicas, pois replicam o estado e a computação em todos os nós em uma sub-rede blockchain.

A arquitetura de replicação do ICP pode ser dividida em quatro camadas, de cima para baixo:

Camada de rede ponto a ponto (P2P): usada para coletar e anunciar mensagens de usuários, outros nós em seu blockchain de sub-rede e outros blockchains de sub-rede. As mensagens recebidas pela camada peer são replicadas para todos os nós da sub-rede para garantir segurança, confiabilidade e resiliência;

Camada de consenso: seleciona e ordena mensagens recebidas de usuários e diferentes sub-redes para criar blocos de blockchain que podem ser autenticados e finalizados por meio de um consenso bizantino tolerante a falhas que forma o blockchain em evolução. Esses pedaços finalizados são passados para a camada de roteamento de mensagens;

Camada de roteamento de mensagens: usada para rotear mensagens geradas pelo usuário e pelo sistema entre sub-redes, gerenciar as filas de entrada e saída do Dapp e agendar a execução de mensagens;

Camada de Ambiente de Execução: Calcula os cálculos determinísticos envolvidos na execução de contratos inteligentes, processando mensagens recebidas da camada de roteamento de mensagens.

Blockchain de sub-rede

Uma chamada sub-rede é uma coleção de réplicas interativas que executam instâncias separadas do mecanismo de consenso, a fim de criar sua própria blockchain na qual um conjunto de “contêineres” pode ser executado. Cada sub-rede pode se comunicar com outras sub-redes e é controlada pela sub-rede raiz, que usa criptografia de chave em cadeia para delegar suas permissões a sub-redes individuais. O ICP usa sub-redes para permitir sua expansão indefinidamente. O problema com blockchains tradicionais (e sub-redes individuais) é que eles são limitados pelo poder computacional de uma máquina de nó único, uma vez que cada nó deve executar tudo o que acontece no blockchain para poder participar do algoritmo de consenso. A execução de múltiplas sub-redes independentes em paralelo permite que o ICP rompa essa barreira de máquina única.

Por que falhou

Conforme mencionado acima, o propósito que a arquitetura ICP deseja alcançar é simplesmente um servidor em nuvem descentralizado. Há alguns anos, essa ideia era tão chocante quanto a AO, mas por que falhou? Simplificando, significa que se você não tiver sucesso no alto nível, não se acomodará no nível baixo. Você não encontrou um bom equilíbrio entre a Web3 e suas próprias ideias, o que acaba levando ao embaraçoso situação em que o projeto não é Web3 nem tão fácil de usar quanto a nuvem centralizada. Em resumo, há três problemas. Primeiro, o sistema de programa Canister do ICP, o "contêiner" mencionado acima, é na verdade um pouco semelhante ao AOS e aos processos do AO, mas não são iguais. Os programas ICP são implementados por encapsulamento Canister e não são visíveis para o mundo exterior, precisando acessar dados por meio de interfaces específicas. A comunicação assíncrona é muito hostil para contratar chamadas em protocolos DeFi, portanto no DeFi Summer o ICP não capturou o valor financeiro correspondente.

O segundo ponto é que os requisitos de hardware são extremamente altos, fazendo com que o projeto não seja descentralizado. A imagem abaixo é o diagrama de configuração mínima de hardware do nó fornecido pelo ICP naquela época. Mesmo agora, é muito exagerado, excedendo em muito o de Solana configuração, e até mesmo os requisitos de armazenamento são maiores do que os requisitos de armazenamento. A cadeia pública ainda é alta.

O terceiro ponto é a falta de ecologia: mesmo hoje, o ICP ainda é uma cadeia pública de altíssimo desempenho. Se não houver aplicativos DeFi, e outros aplicativos? Desculpe, o ICP não produziu um aplicativo matador desde o seu início. Seu ecossistema não capturou usuários da Web2 nem usuários da Web3. Afinal, com tão pouca descentralização, por que não usar apenas aplicações centralizadas ricas e maduras? Mas no final, é inegável que a tecnologia do ICP ainda é de primeira linha, e suas vantagens de gás reverso, alta compatibilidade e expansão ilimitada ainda são necessárias para atrair o próximo bilhão de usuários. Sob a atual onda de IA, se o ICP puder ser bom em Pode ser possível mudar usando suas próprias vantagens estruturais.

Então, voltando à pergunta acima, o AO falhará como o ICP? Pessoalmente, acho que AO não repetirá os mesmos erros. Os dois últimos pontos que levaram ao fracasso do ICP em primeiro lugar não são problemas para AO. Arweave já tem uma boa base ecológica. A projeção holográfica do estado também resolve o problema de centralização. Em termos de compatibilidade, AO também é mais flexível. Mais desafios podem centrar-se na concepção do modelo económico, no apoio ao DeFi e num problema centenário: nos campos não financeiros e de armazenamento, que forma deve a Web3 assumir?

Web3 não deve parar na narrativa

A palavra que aparece com mais frequência no mundo Web3 deve ser “narrativa”, e até nos acostumamos a usar perspectivas narrativas para medir o valor da maioria dos tokens. Isso decorre naturalmente do dilema de que a maioria dos projetos Web3 tem grande visão, mas é muito embaraçoso de usar. Em comparação, o Arweave já possui muitos aplicativos totalmente implementados e todos eles visam a experiência no nível Web2. Por exemplo, Mirror e ArDrive. Se você já usou esses projetos, será difícil sentir a diferença dos aplicativos tradicionais. No entanto, a Arweave ainda tem grandes limitações na captura de valor como cadeia pública de armazenamento, e o cálculo pode ser o único caminho a percorrer. Especialmente no mundo externo de hoje, a IA tornou-se uma tendência geral e ainda existem muitas barreiras naturais à integração da Web3 nesta fase. Também falamos sobre isso em artigos anteriores. Agora, o AO da Arweave usa uma arquitetura de solução modular não Ethereum, dando ao Web3 x AI uma boa nova infraestrutura. Da Biblioteca de Alexandria aos computadores superparalelos, a Arweave segue um paradigma próprio.

Artigo de referência

1. Início rápido do AO: Introdução aos computadores superparalelos: Início rápido - Introdução aos computadores superparalelos-088ebe90e12f
2. Registro do evento X Space | AO é o assassino do Ethereum? Como promoverá a nova narrativa do blockchain? ：Registro de atividade-ao-É um assassino Ethereum? Como promoverá a nova narrativa do blockchain-bea5a22d462c
3. Livro Branco do ICP:
4. Livro de receitas AO:_ao.arweave.dev/concepts/tour.html
5. AO – Um computador superparalelo que você não pode imaginar: um computador superparalelo que você não pode imaginar – 1949f5ef038f
6. Analisar as razões para o declínio do ICP sob vários ângulos: tecnologia única e ecossistema limitado: