Майбутнє апаратного прискорення ZK: амбіції та виклики Cysic

У останні роки, з широким застосуванням технології ZK у сфері блокчейн, ефективність системи ZK-доказів поступово стає очевидною. Віталік знову підкреслив важливість ZK-SNARKs у розширенні Ethereum на Гонконгському блокчейн-саміті та зазначив великий потенціал чіпів ASIC для прискорення ZK.

Насправді, ще в 2022 році провідні венчурні капіталісти вже передбачали широкі перспективи апаратного прискорення ZK. З ростом популярності проектів ZK Rollup, таких як Scroll і Starknet, апаратне прискорення стало гарячою темою на ринку. У цій новій області компанії-виробники ZK обладнання, які мають сили та переваги першої черги, можуть стати наступним Bitmain.

Cysic, як один з провідних підприємств у сфері прискорення ZK, має в своєму продуктовому портфелі ZK-майнінг для ToB і ZK-Depin апаратне забезпечення для ToC, що привертає увагу багатьох провідних інвестиційних установ. У цій статті ми детально розглянемо принципи продуктів Cysic та їх бізнес-модель, а також коротко ознайомимося з принципами прискорення ZK-апаратури.

Робочий процес системи ZK-доказів

Хоча система ZK-доказів є складною, її можна спростити з точки зору функцій та робочих процесів. Для систем, які перетворюють звичайні обчислення в ZK, основний процес включає:

1. Встановлення проблеми: визначити, що потрібно довести.
2. Арифметизація та CSP: перетворення змісту, що підлягає доведенню, в логічні ворота та поліноміальну форму.
3. Виберіть відповідну систему доказів, таку як Halo, Plonk тощо, і скомпілюйте програму ZKP.

В даний час у блокчейні широко використовується технологія zk-SNARK, яка має високу вартість генерації доказів, але низьку вартість перевірки. Ця асиметричність робить технологію ZK надзвичайно вигідною в сценаріях децентралізованої перевірки, але водночас ставить виклики для її масового застосування.

! [ЗК: Майнінг ось-ось підніметься?] Тлумачення Cysic](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-eaaa0c1cd7f92517fd2a843ec618afba.webp)

Основні витрати на генерацію ZKP

У процесі генерації ZK-доказів MSM( множення декількох скаляров) та NTT( перетворення чисел) є двома завданнями, які найбільше споживають обчислювальні ресурси, займаючи 80-95% часу генерації доказів.

MSM в основному обробляє обчислення на еліптичних кривих, може бути сильно паралелізовано, але вимагає великих обсягів пам'яті. NTT, з іншого боку, передбачає випадковий доступ до пам'яті, що є неприязно до апаратного забезпечення і важко ефективно обробляти в розподіленому середовищі.

Методи оптимізації цих операцій включають вдосконалення алгоритмів і апаратне прискорення. Деякі нові алгоритми, такі як Hyperplonk, усунули операції NTT шляхом модифікації Plonk, тоді як алгоритм STARK не вимагає MSM, але вводить велику кількість обчислень хешу.

Порівняння рішень для апаратного прискорення ZK

Основні рішення для апаратного прискорення ZK в даний час включають GPU, FPGA та ASIC, кожен з яких має свої переваги та недоліки:

• GPU: Висока популярність, низький поріг входу для розробки, але ефективність нижча, ніж у FPGA та ASIC.
• FPGA: висока гнучкість, хороший коефіцієнт корисної дії, але висока бар'єр для розробки.
• ASIC: найкраща продуктивність, найнижче споживання енергії, але тривалий цикл розробки і висока вартість.

Стратегія Cysic полягає в поетапній реалізації повномасштабної розробки від GPU до ASIC:

1. Розробка SDK на базі GPU, інтеграція всіх ресурсів GPU в мережі.
2. Використання FPGA для швидкої кастомізації апаратного прискорення ZK.
3. Розробка апаратного забезпечення ZK Depin на базі ASIC.
4. Побудова Cysic Network як SAAS платформи/майнінг-пулу, інтеграція всіх обчислювальних ресурсів.

Cysic Network: ZK майнінг-пул та SaaS платформа

Cysic Network має на меті стати комплексним ZK майнінговим пулом та SaaS платформою, інтегруючи власні обчислювальні потужності та залучаючи сторонні ресурси. Її робочий процес включає:

1. Проектна сторона подає доказ завдання агенту (Agent).
2. Prover приймає завдання та генерує ZK доказ.
3. Комісія перевіряючих перевіряє дійсність сертифіката та голосує.

Cysic Network використовує консенсусний алгоритм під назвою Proof of Compute (PoC), що базується на функції VRF та історичній продуктивності Prover для вибору валідаторів.

Апаратура Cysic для апаратного прискорення

У сфері GPU компанія Cysic розробила власний SDK з прискоренням CUDA, продуктивність якого на 50%-80% вища за продуктивність відкритих фреймворків.

У сфері FPGA, Cysic реалізував найшвидші у світі модулі MSM, NTT та інші, його SolarMSM та SolarNTT демонструють відмінні результати в умовах масового обчислення.

Для ASIC компанія Cysic планує випустити два апаратних продукти ZK:

• ZK Air: портативний пристрій, призначений для звичайних користувачів для участі в маломасштабних завданнях ZK-доказів.
• ZK Pro: Подібно до традиційних майнінгових машин, підходить для великих ZK проектів, таких як ZK-Rollup та ZKML.

Ці пристрої очікуються на ринку в 2025 році, що має спонукати до розвитку мережі ZK-DePIN та вибухового зростання ринку ZK-обчислень.