بحث عميق في الحوسبة المتوازية Web3: المسار النهائي للتوسع الأصلي

أولاً، المقدمة: التوسع هو موضوع أبدي، والتوازي هو ساحة المعركة النهائية

منذ ولادة نظام blockchain ، كان يواجه هذه المشكلة الأساسية المتمثلة في توسيع نطاقه. قدرة معالجة المعاملات في بيتكوين والإيثيريوم محدودة ، ولا تقترب من الأنظمة التقليدية Web2. هذه ليست مجرد مسألة زيادة الأجهزة ، بل تأتي من القيود النظامية في التصميم الأساسي للـ blockchain.

على مدى السنوات العشر الماضية، جربت الصناعة العديد من حلول التوسع، من جدل توسيع البيتكوين إلى تقسيم الإيثيريوم، ومن قنوات الحالة إلى Rollup وblockchain المعيارية. أصبح Rollup هو الحل السائد للتوسع حاليًا، لكنه لم يمس الحدود الحقيقية لأداء blockchain الأساسي.

أصبح الحساب المتوازي داخل السلسلة محور بحث جديد بشكل متزايد. إنه يحاول إعادة بناء محرك التنفيذ بشكل جذري مع الحفاظ على الذرية للسلسلة الواحدة، وترقية blockchain من نموذج الخيط الواحد إلى نظام حساب عالي التوازي. هذا لا يمكن أن يؤدي فقط إلى زيادة في الإنتاجية بمئات المرات، بل يمكن أن يصبح أيضًا شرطًا رئيسيًا لاندلاع تطبيقات العقود الذكية.

الحوسبة المتوازية ليست مجرد تحسين للأداء، بل هي تحول نمطي في نموذج تنفيذ blockchain. إنها تعيد تعريف المنطق الأساسي لمعالجة المعاملات، مما يوفر بنية تحتية مستدامة لدعم التطبيقات الأصلية لـ Web3 في المستقبل. بعد أن أصبحت Rollup متجانسة، أصبحت الحوسبة المتوازية داخل السلسلة المتغير الحاسم في الجولة الجديدة من المنافسة على Layer1.

٢. صورة شاملة لنموذج التوسع: خمسة أنواع من الطرق، كل منها يركز على جانب معين

تعتبر توسيع السعة كأهم موضوع في تطور تكنولوجيا السلاسل العامة، وقد أوجدت مسارات تقنية متعددة. بدأت هذه المنافسة التقنية "لجعل السلسلة تعمل بشكل أسرع" من خلال النزاع حول حجم الكتلة في البيتكوين، مما أدى إلى تفرع خمسة مسارات أساسية:

1. توسيع الشبكة على السلسلة: زيادة حجم الكتلة مباشرة، تقصير وقت إنتاج الكتلة، إلخ. بسيط ولكنه سهل الوصول إلى مخاطر المركزية.

2. التوسع خارج السلسلة: نقل المعاملات إلى معالجة خارج السلسلة، مثل قنوات الحالة والسلاسل الجانبية. يمكن أن يزيد بشكل كبير من معدل النقل، ولكن هناك مشاكل في الثقة والأمان.

3. لفة الطبقة الثانية: آلية تنفيذ خارج السلسلة والتحقق على السلسلة. هي الحل الأكثر شعبية للتوسع حاليًا، ولكن لا تزال هناك مشكلات تعتمد على توفر البيانات.

4. سلسلة الكتل المعيارية: فصل الوظائف الأساسية لسلسلة الكتل، وتكملتها بواسطة سلاسل متعددة تؤدي وظائف مختلفة. مرنة ولكنها تزيد من تعقيد النظام.

5. الحوسبة المتوازية داخل السلسلة: من خلال تغيير بنية محرك التنفيذ لتحقيق معالجة المعاملات المتزامنة. يتطلب إعادة كتابة منطق جدولة VM، وإدخال آلية جدولة أنظمة الكمبيوتر الحديثة.

تُظهر هذه الفئات الخمس من المسارات التوازن بين الأداء، القابلية للتجميع، الأمان وتعقيد التطوير في تقنية blockchain. لكل خطة مزاياها وعيوبها وسيناريوهاتها المناسبة، مما يشكل معًا صورة شاملة لترقية نموذج حساب Web3.

ثلاثة، خريطة تصنيف الحوسبة المتوازية: خمسة مسارات من الحسابات إلى التعليمات

يمكن تقسيم تقنية الحوسبة المتوازية إلى خمسة مسارات، من الحبيبات الخشنة إلى الحبيبات الدقيقة وهي:

1. التوازي على مستوى الحساب: يمثل سولانا، ويحقق التوازي بناءً على تصميم فصل الحسابات - الحالة.

2. التوازي على مستوى الكائن: تمثل Aptos و Sui، حيث تم تقديم مفهوم "كائن الحالة" بدقة أكبر.

3. التوازي على مستوى المعاملات: يتم استكشافه بواسطة Monad وSei وFuel، لبناء رسم بياني للاعتماد حول المعاملات التجارية بأكملها.

4. التوازي على مستوى الآلة الافتراضية: مثل MegaETH، حيث يتم تضمين القدرة على التزامن في منطق جدولة التعليمات الأساسية للآلة الافتراضية.

5. التوازي على مستوى التعليمات: الاستفادة من فكرة التنفيذ غير المنتظم لوحدات المعالجة المركزية الحديثة، وتحليل جدولة كل عملية.

تظهر هذه الأنواع الخمسة من المسارات عملية التكرير المستمرة للمنطق المتوازي، كما تعكس الزيادة المستمرة في تعقيد النظام وصعوبة الجدولة. إنها تمثل تحول نموذج حساب blockchain من دفتر الأستاذ التقليدي المتسلسل إلى بيئة تنفيذ موزعة عالية الأداء.

أربعة، تحليل عميق للمسارين الرئيسيين: Monad مقابل MegaETH

أكثر مشروعين يجذبان الانتباه في مجال الحوسبة المتوازية هما Monad و MegaETH، حيث يمثلان مسارين تقنيين مختلفين:

موناد تتبنى مسار "إعادة البناء"، مستلهمة من أنظمة قواعد البيانات الحديثة، لإعادة تعريف محرك تنفيذ blockchain. تشمل تقنياتها الأساسية التحكم المتفائل في التوازي، جدولة معاملات DAG، التنفيذ غير المتسلسل، وغيرها. تسعى موناد إلى أداء مثالي، بينما تحتفظ بالتوافق مع EVM من خلال طبقة اللغة الوسطى.

تتبنى MegaETH نهج "التوافقية"، حيث تقدم قدرات متوازية على أساس EVM الحالي. من خلال إعادة هيكلة نموذج تنفيذ تعليمات EVM، تحقق العزل على مستوى الخيوط والتنفيذ غير المتزامن على مستوى العقود، مما يسمح لتعدد العقود الذكية بالتشغيل بشكل متوازي داخل نفس الكتلة. تكمن مزايا MegaETH في إمكانية الترقية بدون ألم، وكونها صديقة للمطورين.

تُظهر هذان المشروعان التوازن بين "إعادة البناء" و"التوافق" في الحساب المتوازي، حيث أن لكل منهما مزاياه. يعتبر Monad أكثر ملاءمة للمشاريع الجديدة التي تسعى لأقصى أداء، بينما MegaETH هو الأكثر ملاءمة للبيئة الحالية للإيثيريوم. في المستقبل، قد يجد كلاهما موقعه في بنية سلسلة الكتل المعيارية.

خمسة، الفرص والتحديات المستقبلية للحوسبة المتوازية

الحوسبة المتوازية جلبت فرصًا كبيرة للبلوكشين:

1. إزالة حد تطبيقات، دعم ألعاب السلسلة التفاعلية عالية التردد، ووكيل الذكاء الاصطناعي وغيرها من التطبيقات المعقدة.

2. دفع تحول نماذج التطوير، وإنتاج جيل جديد من سلاسل الأدوات وطبقات التجريد للآلات الافتراضية.

3. توفير وحدات تنفيذ عالية الأداء لسلاسل الكتل المعيارية.

في الوقت نفسه، تواجه الحوسبة المتوازية العديد من التحديات:

1. التحديات التقنية: ضمان توافق الحالة المتزامنة، معالجة تعارض المعاملات، إلخ.

2. نموذج الأمان: واجهة الهجوم الجديدة في بيئة متعددة الخيوط.

3. الهجرة البيئية: عتبة إدراك المطورين، قابلية تدقيق العقود، إلخ.

إن مستقبل الحوسبة المتوازية لا يعتمد فقط على الاختراقات التكنولوجية، بل يعتمد أيضًا على تصميم النظام البيئي ودعم المطورين. قد يعيد تعريف جوهر blockchain ويصبح نقطة التحول في نماذج حساب Web3.

السادس، الخاتمة: هل الحوسبة المتوازية هي أفضل طريق لتوسيع Web3 الأصلي؟

على الرغم من أن تنفيذ الحوسبة المتوازية صعب، إلا أنها قد تكون أقرب مسار لتوسيع نطاق طبيعة blockchain. فهي تعيد بناء نموذج التنفيذ بشكل جذري مع الحفاظ على نموذج الثقة الأساسي في blockchain. هذا النوع من التوسع "المولد في السلسلة" يوفر أساسًا أداءً مستدامًا للتطبيقات المعقدة المستقبلية على السلسلة.

إعادة هيكلة الحساب المتوازي هي "روح السلسلة"، ورغم أنه من الصعب تنفيذه بالكامل على المدى القصير، إلا أنه قد يكون المسار الصحيح المستدام الوحيد في التطور الطويل الأمد لـ Web3. نحن نشهد انتقالًا مشابهًا من بنية أحادية إلى بنية متعددة النوى، وقد تكون الأشكال البدائية لنظام تشغيل Web3 الأصلي مخفية في هذه التجارب المتوازية داخل السلاسل.