Resumo

Os serviços de nuvem descentralizados têm sido há muito considerados uma das aplicações do mundo real mais cruciais da tecnologia blockchain. A integração do Web3 e dos serviços de nuvem apresenta uma narrativa emocionante, ainda mais aprimorada pela incorporação de IA. No entanto, alcançar consenso instantâneo para cálculos em um ambiente puramente assíncrono como os serviços de nuvem apresenta desafios técnicos significativos para o DFINITY IC. O Arweave AO liberta-se das limitações das blockchains tradicionais ao não lidar diretamente com cálculos ou consenso. Em vez disso, emprega um modelo econômico e verificação preguiçosa para garantir a precisão dos resultados dos cálculos, oferecendo uma abordagem inovadora para computação descentralizada.

Introdução Básica

A nuvem é um ambiente de TI que abstrai, agrega e partilha recursos escaláveis em toda a rede. Estes recursos incluem potência de cálculo, armazenamento e largura de banda de rede. As principais características técnicas incluem tecnologia de virtualização, gestão de recursos distribuídos e tecnologia de execução paralela. Comparativamente aos ambientes de TI tradicionais baseados em máquinas físicas, a nuvem é mais económica, escalável e mais fácil de gerir.

Serviços de nuvem, computação em nuvem e armazenamento em nuvem são subconceitos derivados do conceito mais amplo da nuvem. A computação em nuvem refere-se à prestação de serviços de computação através da nuvem, o armazenamento em nuvem refere-se à prestação de serviços de armazenamento através da nuvem, e os serviços de nuvem abrangem vários serviços de TI fornecidos através da nuvem, incluindo serviços de computação e armazenamento. Vale ressaltar que a computação em nuvem e os serviços de nuvem são frequentemente considerados sinônimos em muitos contextos, mas este artigo faz distinção entre os dois.

Atualmente, o mercado de serviços de nuvem é dominado por vários grandes players. Globalmente, a Amazon Web Services (AWS), a Google Cloud Platform (GCP) e a Microsoft Azure representam mais de 60% do mercado. A nível doméstico, a Alibaba Cloud, a Tencent Cloud e a Huawei Cloud detêm cerca de 60% do mercado na China, demonstrando um efeito Mateus significativo.

Serviços de nuvem descentralizados, por outro lado, perturbam o modelo atual de serviços em nuvem através da tecnologia blockchain. Eles dependem das forças de mercado para determinar o valor e a alocação de energia de computação, espaço de armazenamento e largura de banda.Isso não só alcança uma alocação de recursos mais eficiente e direta, mas também quebra o monopólio dos gigantes dos serviços de nuvem. Uma vez que todos os recursos subjacentes são fornecidos pelos utilizadores, se a estrutura económica de uma rede de serviços de nuvem descentralizada se tornar inadequada, os utilizadores podem optar por sair da rede ou juntar-se a outras redes de serviços de nuvem descentralizados. Isto limita a capacidade dos fornecedores de serviços de nuvem descentralizados de se envolverem em práticas prejudiciais.

O Caminho do Desenvolvimento de Serviços de Nuvem Descentralizados

A computação descentralizada não é mencionada aqui porque o autor acredita ser uma proposição falsa. Em primeiro lugar, os contratos inteligentes na blockchain são responsáveis ​​por natureza pela computação descentralizada. Em segundo lugar, para tarefas de computação complexas, a descentralização implica um desperdício de poder computacional. Não se deve buscar a descentralização pelo simples fato de o ser; a computação distribuída verificável pode ser uma escolha melhor, como o autor explicará mais tarde.

Comparada com a computação instantânea, o armazenamento persistente é claramente um excelente cenário de aplicação para a descentralização. Permite que os dados sejam armazenados e distribuídos numa rede descentralizada, tornando-os imutáveis e resistentes à censura. De facto, o armazenamento descentralizado já se tornou uma das aplicações mais bem-sucedidas de blockchain em cenários não financeiros.

Em 2014, Protocol Labs propôs IPFS, o Sistema de Arquivo Interplanetário, abrindo a porta para o armazenamento descentralizado em escala cósmica. O IPFS implementou endereçamento de arquivo baseado em conteúdo, impedindo que o mesmo arquivo seja armazenado várias vezes e economizando significativamente espaço de armazenamento. Ele também usa uma rede P2P, permitindo que os dados sejam baixados simultaneamente de vários nós, reduzindo muito os custos de largura de banda. Isso fez do IPFS o protocolo subjacente para muitos projetos de armazenamento descentralizado, com o Filecoin sendo o mais representativo.

Em julho de 2017, a Protocol Labs, o desenvolvedor do IPFS, anunciou o estabelecimento do projeto Filecoin. O Filecoin é uma camada de aplicação de incentivo e sistema de cadeia pública blockchain no topo da rede IPFS. Ele adota um mecanismo de consenso híbrido, baseado principalmente no Consenso Esperado (EC), e complementado pelo Prova de Espaço-Tempo (PoSt) e Prova de Replicação (PoRep). A visão do Filecoin é incentivar um vasto número de nós em todo o mundo a fornecer serviços de armazenamento e recuperação, promovendo o uso generalizado do protocolo de armazenamento e transmissão de arquivos IPFS.

Também em julho de 2017, Stroj Labs fundou Storj, quase simultaneamente com Filecoin. Storj se posiciona como um serviço de armazenamento de nível empresarial, inclinando-se mais para a comercialização, competindo diretamente com o serviço S3 da AWS. No entanto, sua arquitetura é pseudo descentralizada. Embora tenha começado a emitir tokens em 2018, a gestão de seus metadados, produção de blocos, recompensas e penalidades são todas tratadas por nós satélite, que atualmente são mantidos apenas pela equipe do projeto. Embora o plano futuro inclua a descentralização dos nós satélite, o problema parece desafiador de resolver no momento. Como resultado, seu estado atual ainda se assemelha ao armazenamento tradicional disfarçado sob o disfarce de blockchain.

Em junho de 2018, o mainnet Arweave foi lançado. Arweave não é uma camada de incentivo baseada em IPFS, mas sim integra armazenamento de dados e incentivos, com foco em permitir armazenamento permanente de dados e acesso. Arweave não exige que os mineradores preservem todos os registros de blocos, mas encoraja os mineradores a salvar o máximo de blocos possível, especialmente aqueles com menos redundância, através de Provas Simplificadas de Acesso Aleatório (SPoRA). Os mineradores que fazem isso têm uma probabilidade maior de receber recompensas de mineração. Essencialmente, Arweave garante que os dados sejam copiados o máximo possível para aumentar a confiabilidade do armazenamento de dados através de uma abordagem de teoria dos jogos.

Em maio de 2021, a Internet Computer (IC), desenvolvida pela Fundação DFINITY, foi lançada. IC é o primeiro serviço de nuvem descentralizada completo, aclamado como a arquitetura blockchain de terceira geração. Através da inovadora tecnologia blockchain, o IC pode proporcionar escalabilidade ilimitada e processamento de transações rápido, e pode lidar com pedidos HTTP para suportar aplicações descentralizadas em larga escala, desde plataformas de redes sociais, serviços de hospedagem de projetos de código aberto até várias aplicações de nível empresarial, e até mesmo grandes modelos de IA. Teoricamente, qualquer serviço de internet existente pode ser reconstruído no IC como uma versão descentralizada.

Em novembro de 2022, o surgimento do ChatGPT marcou um marco na inteligência artificial forte e desencadeou uma nova onda de loucura pela inteligência artificial. Empresas emergentes de IA surgiram como cogumelos após a chuva. Com a atualização iterativa de grandes modelos gerativos, a demanda e o custo da potência de computação aumentaram exponencialmente. Como resultado, surgiu a trilha da potência de computação descentralizada, que se compromete a usar potência de computação compartilhada para reduzir os custos de treinamento de grandes modelos para empresas emergentes de IA, enfraquecendo a competição desleal causada pelos gigantes dos serviços de nuvem que se aproveitam de sua posição dominante.

Projetos bem conhecidos na corrida pelo poder computacional descentralizado incluemio.net, Render, Akash, Gensyn, etc. Embora também possam ser categorizados como serviços de nuvem descentralizada, o seu protocolo central reside na construção de um mercado de potência computacional e incentivar os fornecedores de potência computacional. Isto está mais alinhado com a definição de DePIN (Redes de Infraestrutura Física Descentralizada).

Em fevereiro de 2024, a Arweave lançou oficialmente o supercomputador paralelo AO*,tornando-se o segundo serviço de nuvem descentralizada completo após o IC da DFINITY. A jornada do desenvolvimento de serviços de nuvem descentralizada continua.

Arweave AO: Separação de Computação e Consenso

Tanto o DFINITY IC como o Arweave AO são serviços de nuvem descentralizada completos, com semelhanças significativas. Em primeiro lugar, funcionalmente, ambos suportam a descentralização de serviços de internet em grande escala e a introdução de grandes modelos de IA para serem executados em contratos inteligentes de blockchain. Em segundo lugar, as suas arquiteturas são ambas projetadas com base no modelo de Actor. Um Actor é uma unidade básica de um modelo de computação concorrente em ciência da computação. A adoção do modelo de Actor é adequada para a construção de sistemas de alta concorrência, distribuídos e tolerantes a falhas, que é também a origem do nome Arweave AO.

A principal diferença entre os dois é a camada de armazenamento de dados, camada de execução e camada de consenso.

• Camada de armazenamento de dados: O contrato inteligente na DFINITY IC é chamado de Canister. Canister tem o seu próprio contentor dedicado (semelhante ao Docker). Os dados de cada Canister são encapsulados no seu próprio contentor independente, e os dados não podem ser vistos pelo mundo exterior. Detalhes: Os dados internos só podem ser acedidos através da interface fornecida pelo Canister; Arweave AO é baseado no Arweave, e os dados são armazenados no Arweave e são públicos para o mundo exterior;
• Camada de execução: A máquina virtual do DFINITY IC é WASM. O código do Canister será compilado num módulo WASM para ser implantado e executado no IC. Suporta apenas padrões como a interface do sistema WebAssembly; O Arweave AO é mais flexível, desde que siga o padrão de protocolo AO, Qualquer máquina virtual pode ser usada, incluindo EVM, WASM, Move VM, etc. A linguagem de desenvolvimento de contrato AOS atualmente oficialmente construída pela Arweave é Lua;
• Camada de consenso: DFINITY IC’s subnet adota uma variante de BFT (Byzantine Fault Tolerance, Tolerância a Falhas Bizantinas) consenso, e sub-redes são verificadas através da tecnologia Chain-Key; Arweave AO é baseado em SCP (Paradigma de Consenso Baseado em Armazenamento), é um paradigma de consenso baseado em armazenamento que enfatiza que o consenso ocorre na camada de armazenamento e usa Arweave para armazenamento imutável para garantir segurança e verificabilidade.

Da comparação acima, é evidente que o DFINITY IC ainda adere ao paradigma blockchain padrão, enquanto o Arweave AO parece menos com um blockchain típico, já que nem mesmo possui um mecanismo de consenso. Então, como garante que os diferentes nós concordem com os resultados da computação?

A resposta é que o Arweave AO não pode garantir resultados de computação consistentes, os seus resultados de computação não geram quaisquer provas (como uma árvore de Merkle), mas o armazenamento imutável do Arweave é verificável.A separação da computação e do consenso é a parte mais engenhosa do design da Arweave AO.

Arweave armazena os dados holográficos de AO e de cada thread em AO. Qualquer pessoa pode recuperar AO e qualquer thread em AO através destes dados holográficos. Na verdade, isto é ideia central do SCP, ou seja, desde que o armazenamento seja imutável, todas as transações nele são rastreáveis, portanto, não importa onde a aplicação seja computada, o mesmo resultado será obtido.

Uma vez resolvida a questão da verificabilidade, o modelo económico da AO pode ser utilizado para incentivar todos a fornecerem resultados de cálculo corretos. Isto é semelhante ao mecanismo de margem dos nós Chainlink no DON. Os nós precisam de fazer um depósito de tokens ao juntarem-se à rede AO. Quando os nós fornecem resultados de cálculo corretos, são incentivados, e quando fornecem resultados incorretos, são penalizados.

Conclusão

Serviços de nuvem descentralizados há muito tempo são considerados uma das aplicações do mundo real mais cruciais da tecnologia blockchain.A combinação de Web3 e serviços na nuvem não só apresenta uma direção narrativa emocionante, mas também se integra perfeitamente com a IA, aumentando ainda mais o seu potencial.

Os serviços de nuvem descentralizados evoluíram ao longo de uma década, começando com o IPFS. Tecnicamente falando, os protocolos de armazenamento e computação subjacentes foram aperfeiçoados. Do ponto de vista do mercado, há uma demanda ampla por redes de partilha de recursos, impulsionada principalmente pela potência de cálculo. No entanto, apesar destes desenvolvimentos, há uma falta notável de soluções abrangentes, e as que existem estão longe de ser perfeitas.

Antes do seu lançamento, o IC da DFINITY era considerado o AWS do Web3, coroado como a arquitetura blockchain de terceira geração. Infelizmente, encontrou dificuldades no lançamento e apenas recentemente começou a recuperar. Além dos fatores de mercado, alcançar consenso instantâneo para cálculos num ambiente puramente assíncrono, como os serviços de cloud, requer recursos de hardware elevados. Este requisito afeta o grau de descentralização, minando a significância do mecanismo de consenso da blockchain.

Arweave AO liberta-se das limitações das blockchains tradicionais ao não lidar diretamente com cálculos ou consenso. Em vez disso, emprega um modelo econômico e verificação preguiçosa para garantir a precisão dos resultados dos cálculos, oferecendo uma abordagem inovadora para a computação descentralizada. No entanto, a computação verificável implementada com base no SCP é supervisionada e verificada fora da cadeia, teoricamente apresentando o risco de supervisão insuficiente fora da cadeia. Embora a sua aplicabilidade em cenários de computação em grande escala ainda necessite de validação de mercado, as perspetivas futuras são promissoras.

declaração:

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