ZK硬件加速的未來：Cysic的野心與挑戰

近年來，隨着ZK技術在區塊鏈領域的廣泛應用，ZK證明系統的效率瓶頸逐漸凸顯。Vitalik在香港區塊鏈峯會上再次強調了ZK-SNARKs在以太坊擴容中的重要性，並指出ASIC芯片對ZK加速的巨大潛力。

事實上，早在2022年，頂級風投機構就已經預見到ZK硬件加速的廣闊前景。隨着Scroll和Starknet等ZK Rollup項目的火熱，硬件加速成爲了市場追捧的熱點。在這片新興領域中，有實力且具備先發優勢的ZK硬件廠商很可能成爲下一個比特大陸。

Cysic作爲ZK加速領域的領軍企業之一，其產品路線包括ToB端ZK礦池和ToC ZK-Depin硬件，吸引了衆多頂級投資機構的關注。本文將深入探討Cysic的產品原理與業務模式，並對ZK硬件加速原理進行簡要介紹。

ZK證明系統的工作流程

ZK證明系統雖然復雜，但可以從職能和工作流程角度進行簡化理解。對於將普通計算ZK化的系統，其核心流程包括:

1. 問題設置：確定待證明的內容。
2. 算術化與CSP：將待證明內容轉化爲邏輯門電路和多項式形態。
3. 選擇合適的證明系統如Halo、Plonk等，編譯生成ZKP程序。

目前區塊鏈中廣泛使用的是zk-SNARK技術，其特點是證明生成成本高，但驗證成本低。這種不對稱性使得ZK技術在去中心化驗證場景中極具優勢，但同時也爲大規模應用帶來了挑戰。

ZKP生成的主要開銷

在ZK證明生成過程中，MSM(多標量乘法)和NTT(數論變換)是最消耗計算資源的兩種任務，佔據了80-95%的證明生成時間。

MSM主要處理橢圓曲線上的運算，可以大量並行化但需要消耗大量內存資源。NTT則涉及隨機內存訪問，對硬件不友好且難以在分布式環境中高效處理。

優化這些操作的方法包括算法改進和硬件加速。一些新算法如Hyperplonk通過修改Plonk消除了NTT操作，而STARK算法則不需要MSM但引入了大量哈希計算。

ZK硬件加速方案比較

目前主要的ZK硬件加速方案包括GPU、FPGA和ASIC，各有優劣：

• GPU: 普及度高，開發門檻較低，但能效比不如FPGA和ASIC。
• FPGA: 靈活性高，能效比好，但開發門檻高。
• ASIC: 性能最優，能耗最低，但開發週期長、成本高。

Cysic的戰略是分步實現從GPU到ASIC的全面布局：

1. 基於GPU開發SDK，整合全網GPU資源。
2. 利用FPGA實現快速定制化的ZK硬件加速。
3. 研發基於ASIC的ZK Depin硬件。
4. 構建Cysic Network作爲SAAS平台/礦池，整合所有算力資源。

Cysic Network: ZK礦池與SaaS平台

Cysic Network旨在成爲一個綜合性的ZK礦池和SaaS平台，集成自有算力並吸收第三方資源。其工作流程包括：

1. 項目方提交證明任務給代理人(Agent)。
2. Prover接受任務並生成ZK證明。
3. 驗證者委員會檢查證明有效性並投票。

Cysic Network採用了名爲Proof of Compute (PoC)的共識算法，基於VRF函數和Prover的歷史表現來選擇出塊人。

Cysic的硬件加速布局

在GPU領域，Cysic開發了自研CUDA加速SDK，性能比開源框架提升50%-80%。

在FPGA方面，Cysic實現了全球最快的MSM、NTT等模塊，其SolarMSM和SolarNTT在大規模計算中表現卓越。

對於ASIC，Cysic計劃推出兩款ZK硬件產品：

• ZK Air: 便攜式設備，適合普通用戶參與小規模ZK證明任務。
• ZK Pro: 類似傳統礦機，適用於大型ZK項目如ZK-Rollup和ZKML。

這些設備預計將於2025年上市，有望推動ZK-DePIN網路的建設和ZK計算市場的爆發式增長。