Bạn đã từng xem xét khả năng Proof of Work (PoW) trở lại trên Ethereum chưa? Với Cysic, điều này có vẻ khả thi hơn bao giờ hết.
Vào tháng 5 năm trước, Vitalik Buterin tuyên bố tại Montenegro rằng "trong 10 năm tới, zk-SNARKs, được xây dựng trên công nghệ ZK, sẽ quan trọng như chính blockchain," đánh dấu sự cam kết của Ethereum với ZK. Một năm sau, Vitalik xuất hiện bất ngờ tại Hồng Kông, nhấn mạnh rằng ZK là tương lai của Ethereum và nêu bật việc tăng tốc phần cứng là chìa khóa để vượt qua các hạn chế của zk-SNARKs.
Cuộc trò chuyện về việc tăng tốc ZKP đã kéo dài từ lâu, với cả hai phần đều học thuật và công nghiệp đều đang khám phá cách tối ưu hóa thuật toán ZK để tăng tốc. Tuy nhiên, không đến khi năm 2022, tăng tốc phần cứng mới thu hút sự chú ý của công chúng như một giải pháp thay thế. Năm đó có thể được coi là năm khai mạc cho tăng tốc phần cứng ZKP, với việc ra mắt ZPrize bởi Aleo, cuộc thi công nghệ tăng tốc phần cứng ZKP chất lượng cao nhất và sâu sắc nhất trong lĩnh vực mật mã không bằng chứng. Công bố từ Paradigm về Tăng tốc phần cứng của ZKPvà “IOSG’s “Tại sao chúng tôi lạc quan về việc tăng tốc phần cứng chứng minh không có kiến thức" followed. Một số người đã bác bỏ ý tưởng với câu "nếu thuật toán không đủ, phần cứng sẽ làm việc," thể hiện sự hoài nghi đối với tăng tốc phần cứng. Tuy nhiên, khi ZGiải thưởngchỉ ra:
Mặc dù đã có những tiến bộ đáng kể trong phần mềm và thuật toán trong những năm gần đây, việc tăng tốc phần cứng vẫn là một con đường ít ai chọn trong mật mã không kiến thức. Nhiều người quên rằng các kỹ thuật mật mã hiện đại chỉ trở nên có giá trị thực tiễn sau khi được triển khai một cách tự nhiên trên CPU. Việc tăng tốc phần cứng không chỉ giới hạn trong ASICs — nó cũng bao gồm các phương pháp mới để tối ưu hóa GPU, CPU, FPGA và thiết bị di động để tạo ra các chứng minh không kiến thức nhanh hơn.
Sự cần thiết về tăng tốc phần cứng ZKP đã được công nhận rộng rãi vào năm 2023 với sự giới thiệu của Aleo về PoSW, mở ra cơ hội kích thích kinh tế cho các tính toán MSM và NTT. Tuy nhiên, câu chuyện của ngày hôm nay không phải về Aleo mà về Cysic, mục tiêu là cung cấp một giải pháp toàn diện cho việc tạo ra bằng chứng ZK thời gian thực bằng cách sử dụng các thiết bị GPU, FPGA và ASIC. Họ dự định ra mắt hai thiết bị ZK DePIN, ZK Air và ZK Pro, và sẽ sớm bắt đầu bán trước cho các máy đào. Cysic mục tiêu là đáp ứng nhu cầu tính toán trên tất cả các kịch bản ZK, không chỉ là một nhà cung cấp dịch vụ B2B mà còn bằng cách xây dựng một mạng lưới DePIN mở ra dịch vụ B2B cho người dùng cuối C với các khả năng tính toán đa dạng. Nói cách khác, bất kỳ ai cũng có thể tham gia vào mạng lưới Cysic, và càng có nhiều người tham gia, công suất tính toán càng cao và bằng chứng ZK càng nhanh chóng. Cuối cùng, ZK sẽ trở nên phổ biến và được tích hợp vào cuộc sống hàng ngày.
Câu chuyện này rất hoành tráng, khiến ước mơ xa xôi về tăng tốc phần cứng ZKP trở nên dễ đạt đến với người thông thường! Hôm nay, Foresight News sẽ đi sâu vào tăng tốc phần cứng ZKP, các tính năng của Cysic và các sản phẩm phần cứng của nó, cũng như cơ sở hạ tầng của mạng lưới DePIN để xem Cysic hướng đến mục tiêu gì và tiềm năng thị trường của nó có thể đáng kể như thế nào.
Cysic, được thành lập vào tháng 8 năm 2022, hoạt động như một lớp tạo và xác minh Zero-Knowledge Proof (ZKP) theo thời gian thực, cung cấp Zero-Knowledge Computing as a Service (ZK-CaaS) được hỗ trợ bởi các chip ASIC, FPGA và GPU độc quyền của nó. Vào tháng 2 năm 2023, Cysic đã bảo đảm 6 triệu đô la tài trợ hạt giống, dẫn đầu là Polychain Capital với sự đóng góp từ HashKey, SNZ Holding, ABCDE, A&T Capital và Web3.com Foundation. Đến tháng 10 cùng năm, Cysic đã giành được giải thưởng cao nhất trong cuộc thi ZPrize "Đánh bại tốt nhất (FPGA / GPU)" với công nghệ FPGA của mình.
Đội ngũ sáng lập của Cysic tự hào có một nền tảng ấn tượng và khả năng mạnh mẽ. Đồng sáng lập Leo Fan chịu trách nhiệm về kiến trúc hệ thống và nghiên cứu mật mã tại Cysic. Sau khi lấy bằng thạc sĩ về khoa học máy tính tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, ông theo đuổi bằng tiến sĩ về khoa học máy tính tại Đại học Cornell. Trong sự nghiệp học tập của mình, ông từng là nhà nghiên cứu tại các tổ chức uy tín như IC3, Yahoo, Bell Labs và IBM. Sau khi tốt nghiệp, Leo gia nhập Algorand để tập trung vào nghiên cứu mật mã và hiện đang là trợ lý giáo sư tại khoa khoa học máy tính tại Đại học Rutgers. Đồng sáng lập Bowen Huang, người đã rời chương trình tiến sĩ tại Đại học Yale để lấy bằng thạc sĩ, hiện đang lãnh đạo quản lý chuỗi cung ứng và chip tại Cysic. Trước đây, ông là kỹ sư nghiên cứu tại Viện Công nghệ Máy tính, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc. Nhận thấy tiềm năng của ZK là giải pháp mở rộng quy mô tối ưu cho ngành công nghiệp blockchain và tăng tốc phần cứng là con đường công nghệ tất yếu, họ đã bắt tay vào liên doanh này trước năm 2022.
Hiện nay, lĩnh vực ZK được thống trị bởi hai hệ thống chứng minh: zk-SNARKs và zk-STARKs. Các dự án như Zcash, Scroll, Taiko, Mina, Aztec, Manta và Anoma sử dụng zk-SNARKs, trong khi Starknet, StarkEx và zkSync (đã chuyển sang Boojum) sử dụng zk-STARKs. Ngoài ra, còn có các dự án ZK như giao thức dữ liệu lịch sử Ethereum Axiom và nhà phát triển công nghệ ZK Nil Foundation. Theo ước tính của Cysic, thị trường bao gồm hơn 50 dự án ZK hàng đầu với tổng giá trị thị trường vượt quá 100 tỷ USD, trong khi tổng giá trị của các ứng dụng theo dõi ZKP đã vượt quá 15 tỷ USD.
Trong hai năm qua, ZK track đã bị chỉ trích vì thời gian tạo chứng minh dài và yêu cầu tài nguyên cao. Ví dụ, việc sử dụng GPU của Scroll cho việc tạo chứng minh ZK yêu cầu ít nhất một giờ và hơn 280GB RAM. Những vấn đề này không chỉ làm chậm việc áp dụng rộng rãi của ZKP mà còn làm chậm tiến độ thương mại của Ethereum. Mặc dù chứng minh STARK được tạo nhanh hơn so với SNARKs, cả hai đều cần tăng tốc phần cứng để tăng tốc độ chứng minh từ vài giờ lên thành vài giây. Mà không phá vỡ nút cổ chai này, tầm nhìn ZKP đồng bộ hóa sản xuất khối với Ethereum, như được tưởng tượng bởi Vitalik, vẫn không thể đạt được.
Mặc dù Quỹ Ethereum đánh giá ZK là tương lai của việc mở rộng quy mô, nhưng ZK Rollups hiện tại chỉ giữ một phần trăm thị phần không thuyết phục trong không gian Ethereum L2. Năm L2 hàng đầu theo TVL đều sử dụng Optimism Rollup, với ZK Rollups chỉ chiếm 8.5% thị phần. Starknet là dự án ZK Rollup duy nhất được định giá trên 1 tỷ USD, chủ yếu do động lực hệ sinh thái của quỹ và kỳ vọng airdrop. Với giá trị cao của ZK track, nếu việc tăng tốc phần cứng có thể giải quyết một cách lớn các thách thức hiện tại, tiềm năng thị trường là rất lớn.
Cysic đặt tầm nhìn cao với mục tiêu cuối cùng là cung cấp một giải pháp tăng tốc phần cứng toàn diện GPU + ASIC, nhắm đến nhu cầu tính toán trên tất cả các kịch bản tính toán ZK như ZK Rollup, zkML và ZK Bridge. Là một bước trung gian, trong năm qua, Cysic đã phát triển phần cứng tăng tốc FPGA riêng có khả năng hỗ trợ nhiều hệ thống chứng minh khác nhau bao gồm Halo2, RapidSnark, Plonky2x. Bước đi này không chỉ thể hiện tính linh hoạt và linh hoạt chưa từng thấy mà còn mở ra một vũ trụ rộng lớn của cơ hội kinh doanh.
Sau khi thảo luận về Cysic và lĩnh vực ngày càng phát triển của tăng tốc phần cứng ZKP, đã đến lúc khám phá xem chính xác phần cứng này nhắm mục tiêu tăng tốc cho việc gì. Ở cốt lõi của nó, mục tiêu là tăng tốc các phép tính liên quan đến việc tạo ra các chứng minh ZK, thực chất biến nó thành một cuộc thi về sức mạnh tính toán. Đây là một phần của lý do sau khẳng định của tôi rằng công nghệ ZKP đang tái giới thiệu khái niệm Proof of Work (PoW) vào Ethereum. Nhưng nhìn kỹ hơn, những phép tính cụ thể nào đang được tăng tốc bởi phần cứng ZKP? Để làm sáng tỏ điều này, hãy xem xét hệ thống chứng minh zk-SNARKs để hiểu hành trình từ biểu diễn số học đến việc tạo ra và xác minh các chứng minh.
Đầu tiên, bất kỳ giao dịch người dùng nào trên blockchain đều được tổng hợp vào Off-chain Rollups. Do đó, tính chất và khối lượng của những giao dịch này trực tiếp ảnh hưởng đến sự phức tạp của cả thiết kế mạch và chứng minh ZK.
Tiếp theo là giai đoạn “toán tử hóa”, trong đó dữ liệu giao dịch được chuyển đổi thành mạch ZK và sau đó thành các biểu thức toán học đa thức. Quá trình này tương tự như sự phân chia giữa “front-end” và “back-end” trong phát triển phần mềm truyền thống. Ở “front-end”, dữ liệu giao dịch được cấu trúc thành mạch bằng các ngôn ngữ như R1CS và PLONK, chuyển đổi chúng thành một loạt các đa thức. Điều này tương đương với việc dịch sơ đồ mạch thành các công thức toán học, sau đó hướng dẫn việc xây dựng và vận hành mạch. Càng phức tạp và nhiều giao dịch hơn, quy mô mạch càng lớn và bậc đa thức càng cao.
Với cơ sở được đặt bởi việc chuyển từ toán học sang số học, bước tiếp theo là phát triển phần 'back-end' - hệ thống chứng minh ZK chính, có trách nhiệm tạo ra các chứng minh không tiết lộ. Hệ thống chứng minh zk-SNARKs, ví dụ, bao gồm hai thành phần chính: PIOP và PCS. Các PIOP nổi bật bao gồm PLONK và GKR, trong khi các PCS (Hệ thống Cam kết Đa thức) nổi tiếng có FRI và KZG. Ví dụ, kết hợp PLONK với IPA có thể tạo ra biến thể Zcash của hệ thống chứng minh Halo2, PLONK với KZG có thể tạo ra phiên bản PSE/Scroll của Halo2, và PLONK với FRI dẫn đến Plonky2. Hệ thống chứng minh ZK hiện đại thường sử dụng các kế hoạch như Halo2 và Groth 16, dựa trên KZG.
Sử dụng giao thức Groth16 làm minh họa, chúng ta có thể tối ưu hóa việc tính toán và biểu diễn nó dưới dạng một vấn đề C-SAT (Circuit Satisfiability) sử dụng ràng buộc R1CS. Vấn đề C-SAT này sau đó được tinh luyện thêm thành một vấn đề QAP (Quadratic Arithmetic Program) satisfiability, dẫn đến việc tạo ra đa thức công khai Ui(x), Vi(x), Wi(x), T(x), và một vector a. Vector a này bao gồm cả các đầu vào công khai và bí mật (nhân chứng), tuân theo mối quan hệ được mô tả trong sơ đồ cung cấp. Giải quyết vấn đề QAP satisfiability trở nên dễ dàng khi a được biết, nhưng suy ra a từ các đa thức công khai là một thách thức đáng kể. Thách thức này hiệu quả dịch chuyển quá trình chứng minh về tính xác thực và tính đầy đủ của quá trình tính toán sang việc chứng minh rằng Prover giữ giải pháp a(i), một bước quan trọng trong việc phát triển khung Backend ZKP.
Backend của ZKP được cấu trúc thành ba giai đoạn chính: Thiết lập, Prover và Verifier. Mỗi giai đoạn sử dụng các tham số cụ thể. Quá trình bắt đầu bằng việc cung cấp đa thức được ánh xạ thành số và một số ngẫu nhiên bí mật một lần R (giới thiệu khái niệm “thiết lập tin cậy”) vào giai đoạn Thiết lập. Sau thiết lập này, Prover và Verifier có thể tạo và xác minh chứng minh tương ứng bằng cách sử dụng các tham số Sp và Sv. Trong suốt giai đoạn này, Prover tính toán và tạo ra chứng minh bằng cách sử dụng cả đầu vào công khai và các bí mật, trong khi Verifier kiểm tra những chứng minh này so với đầu vào công khai. Quan trọng, Verifier không biết về những bí mật liên quan.
Trong giai đoạn tạo ra chứng minh bởi người chứng minh, cần có sự tính toán rộng lớn. Câu hỏi đặt ra là: làm thế nào để tăng tốc quá trình tính toán này để tạo ra chứng minh? Điều này chính là nơi mà việc áp dụng phần cứng trở nên quan trọng. Hiện nay, việc tận dụng phần cứng để tăng cường năng lực tính toán đại diện cho cách tiếp cận duy nhất; tự nhiên, sức mạnh tính toán lớn hơn dẫn đến thời gian xử lý giảm đi.
Mỗi hệ thống chứng minh bao gồm các hoạt động mật mã riêng biệt đòi hỏi nỗ lực tính toán đáng kể. Trong các hệ thống dựa trên PLONK + KZG, các hoạt động tiêu tốn nhiều thời gian nhất là Nhân đa hướng (MSM) và Biến đổi lý thuyết số (NTT). Đối với các hệ thống zk-STARK, các rào cản tính toán chính là tính toán NTT và Merkle Hash. MSM liên quan đến các tính toán liên quan đến đường cong elip, trong khi NTT giống như Biến đổi Fourier nhanh (FFT) nhưng được điều chỉnh cho các trường hữu hạn, phục vụ như một biến thể tối ưu hóa của FFT được thiết kế cho các tính toán liên quan đến đa thức. Hầu như tất cả các giao thức ZK hàng đầu đều sử dụng rộng rãi hai quy trình tính toán này, chiếm 80-95% thời gian cần thiết để tạo ra các bằng chứng. Nói chung, tính toán MSM chiếm 60-70% tổng khối lượng công việc tính toán, với NTT đóng góp khoảng 25%. Tuy nhiên, các tỷ lệ phần trăm này có thể khác nhau giữa các triển khai khác nhau. Tùy thuộc vào sự phân phối các tác vụ tính toán, có thể nhắm mục tiêu MSM hoặc NTT để tăng tốc riêng lẻ hoặc đẩy nhanh cả hai quy trình đồng thời.
Nhìn từ một góc độ rộng hơn, các nhiệm vụ tính toán quan trọng về cơ bản liên quan đến các hoạt động đường ống đơn giản chỉ đòi hỏi sức mạnh tính toán mạnh mẽ. Với tính chất xác định của các tính toán chứng minh ZK, cần thiết phải thực hiện các phép tính lặp đi lặp lại để tạo ra kết quả chứng minh, phần cứng dành riêng cho các chức năng cụ thể mang lại lợi thế rõ ràng hơn so với các giải pháp phần mềm. Sự phức tạp của các tính toán có thể được giảm đáng kể thông qua việc triển khai xử lý song song. Đáng chú ý, cả hai tính toán MSM và NTT đều phù hợp để tăng cường thông qua phần cứng hiệu suất cao giúp hỗ trợ xử lý song song.
Cysic nhằm mở đầu trong việc tăng tốc ZK ASIC, khao khát mang đến một bộ sưu tập toàn diện các giải pháp tăng tốc phần cứng ASIC bao gồm tính toán MSM và NTT. As Leo Fan đã chỉ ra, “Một lượng lớn các bài kiểm tra và mô hình chế tạo trên FPGA là cần thiết trước khi tiến đến phát triển ASIC.”
Trong năm vừa qua, Cysic đã hoàn thành thành công giai đoạn ban đầu của thiết kế Bằng chứng (POC) của mình, xây dựng các bộ gia tốc dựa trên FPGA cho việc tính toán MSM, NTT và Poseidon Merkle Tree, cùng với một khung ZK hardware acceleration toàn diện từ đầu đến cuối bao trùm toàn bộ quy trình hoạt động.
Bản Prototype FPGA của Cysic (Đang được Lắp ráp)
Dữ liệu gần đây cho thấy rằng SolarMSM của Cysic có khả năng thực hiện các tính toán MSM ở tỷ lệ 2³⁰ trong 0,195 giây, đặt nó ở vị trí hiệu quả nhất trong tất cả các nỗ lực tăng tốc phần cứng FPGA-MSM đã biết đến đến nay. Tương tự, SolarNTT đạt được tính toán NTT cùng tỷ lệ trong 0,218 giây. Hơn nữa, công nghệ tăng tốc FPGA của Cysic đang được sử dụng trong các tính toán ZK của Scroll, quản lý việc xử lý các nhiệm vụ MSM và NTT ở tỷ lệ 2²² trong khoảng 1 mili giây (0,001 giây).
Khám phá hành trình đến việc phát triển ASIC đòi hỏi phải xem xét về sức mạnh so sánh của các loại phần cứng tăng tốc khác nhau. Sức hấp dẫn của tăng tốc phần cứng nằm ở khả năng giảm việc sử dụng năng lượng, giảm thiểu độ trễ, tăng khả năng xử lý song song và tăng cường lưu lượng dữ liệu. Việc tối ưu hóa này cho phép triển khai hiệu quả hơn không gian mạch tích hợp và các thành phần. Với CPUs rơi vào tình trạng không được ưa chuộng do thời gian xử lý kéo dài và sử dụng năng lượng quá mức, ánh đèn sân khấu đã chuyển hướng sang GPUs, FPGAs và ASICs, mỗi loại được phân biệt bởi sự cân bằng độ linh hoạt và hiệu suất.
Trong lĩnh vực các dự án ZK, GPU đã trở thành lựa chọn hàng đầu cho việc tăng tốc phần cứng, sự phổ biến rộng rãi của chúng khiến chúng trở thành giải pháp tạm thời trong khi chờ đợi sự xuất hiện của phần cứng chuyên biệt hơn. GPU cung cấp một lựa chọn hiệu quả về chi phí và linh hoạt cho các nhà phát triển tăng tốc phần cứng ZK, với các công cụ như CUDA SDK hỗ trợ các nhiệm vụ xử lý song song như MSM. Tuy nhiên, GPU cũng không thiếu nhược điểm, đặc biệt là sự phụ thuộc vào môi trường phần cứng, có thể gây hạn chế khi sử dụng các mô hình cao cấp.
FPGA trình bày một đề xuất khác, có thể lập trình và cấu hình lại để thích ứng với các thuật toán khác nhau dựa trên nhu cầu của các hệ thống hoặc ứng dụng cụ thể. Khả năng thích ứng này làm cho chúng đặc biệt phù hợp với các tính toán như FFT và NTT. Sự phát triển của phần cứng FPGA về cơ bản biến quá trình này thành một "trò chơi phần mềm", nơi sức mạnh tập thể của nhiều FPGA có thể vượt xa GPU, đồng thời tiết kiệm chi phí hơn về chi phí phần cứng và tiêu thụ năng lượng. Mặc dù có những lợi thế này, FPGA mang chi phí ban đầu cao hơn và nhu cầu chuỗi cung ứng phức tạp hơn so với GPU.
Mặt khác, ASIC được thiết kế riêng để vượt trội trong các tác vụ cụ thể, thiết kế riêng biệt của chúng đánh dấu chúng là đỉnh cao của các giải pháp tăng tốc phần cứng cho công nghệ ZK. Chuyên môn hóa này đi kèm với những hạn chế, chẳng hạn như không có khả năng lập trình lại hoặc đa nhiệm trên các thuật toán ZK khác nhau. Bất chấp những hạn chế này, ASIC mang lại hiệu suất và hiệu quả chưa từng có, mặc dù thời gian sản xuất dài hơn và yêu cầu đầu tư cao hơn. Điều này làm cho sự phát triển ASIC trở thành một nỗ lực cổ phần cao, hứa hẹn những lợi ích vô song cho những người có thể điều hướng sự phức tạp của nó.
nguồn:Amber Group
Xem xét kỹ hơn các lựa chọn chiến lược cho thấy lý do tại sao Cysic chọn đi tiên phong với phần cứng tăng tốc FPGA trong giai đoạn đầu. Với những hạn chế của ASIC, bao gồm sự thiếu linh hoạt, chi phí cao và thời gian phát triển kéo dài, FPGA nổi lên như một lựa chọn tối ưu để có được chỗ đứng trên thị trường trong giai đoạn tạm thời này. Công nghệ FPGA của Cysic đủ linh hoạt để hỗ trợ các hệ thống chứng minh ZK khác nhau, chẳng hạn như Halo2, RapidSnark và Plonky2x, cho phép nó xử lý toàn bộ các thuật toán ZK chính thống hiện tại. Điều này có nghĩa là FPGA có khả năng đáp ứng nhu cầu tính toán trong tất cả các tình huống cần tính toán ZK, từ ZK Rollups đến ZKML và ZK Bridges. Ngoài ra, quá trình tạo bằng chứng ZK không chỉ chuyên sâu về mặt tính toán mà còn đòi hỏi tài nguyên bộ nhớ đáng kể. Ví dụ, việc tạo bằng chứng cho mạch Scroll zkEVM ngày nay cần ít nhất 280 GB RAM. Trong những trường hợp như vậy, FPGA cung cấp sự linh hoạt để mở rộng dung lượng bộ nhớ khi cần thiết.
Việc chọn tập trung vào việc phát triển FPGA không có nghĩa là Cysic đã từ bỏ GPU và ASIC. Ngược lại, Cysic đang tích cực làm việc trên các giải pháp tăng tốc dựa trên GPU để cung cấp một loạt các dịch vụ linh hoạt rộng rãi để tăng tốc tính toán ZK và AI. Là một phần của nỗ lực này, Cysic đã thiết lập một mạng tính toán GPU mà bao gồm hàng trăm nghìn GPU 3090/4090 tiên tiến, nhấn mạnh cam kết của mình trong việc tận dụng các công nghệ đa dạng để đáp ứng nhu cầu phát triển của tính toán ZK.
Thẻ Đồ Họa Cysic và Phòng Máy Chủ
Các chỉ số nội bộ của Cysic đã chỉ ra rằng SDK CUDA của họ vượt trội so với các frameworks mã nguồn mở mới nhất một cách đáng kể, đạt được cải tiến về tốc độ từ 50%-80%. Tận dụng SDK GPU tiên tiến này, Cysic đã có thể cung cấp dịch vụ tạo chứng minh cho một số dự án ZK hàng đầu, thể hiện khả năng kỹ thuật của họ. Đồng thời, Cysic đang tiến xa trong việc phát triển ASIC, với quá trình thiết kế và tape-out đang tiến triển tích cực, cho thấy cam kết của họ trong việc đẩy ranh giới của phần cứng tính toán.
Từ cái nhìn đầu tiên, việc khởi nghiệp của Cysic vào phần cứng tăng tốc ZKP có vẻ đơn giản. Tuy nhiên, khi đặt vào bối cảnh năm 2024, với sự bùng nổ của Helium Mobile và sự tăng trưởng mạnh mẽ của io.net, sự xuất hiện của DePIN đã mở rộng tầm nhìn của Cysic đáng kể.
Tầm nhìn lớn lao của Cysic bao gồm việc thiết lập một Mạng Prover được cung cấp bởi việc tăng tốc phần cứng ZKP. Dự án tham vọng này không chỉ dự định tích hợp các giải pháp phần cứng độc quyền của Cysic, như FPGA, GPU và ASIC, vào Mạng Prover mà còn trao quyền cho các thành viên cộng đồng đóng góp một loạt các tài nguyên máy tính đa dạng. Thông qua việc tạo ra một mạng máy tính phi tập trung, Cysic nhằm mục tiêu truyền cảm hứng kinh tế và cơ chế quản trị mạnh mẽ vào việc tạo ra các chứng minh ZK.
Về bản chất, Mạng Prover của Cysic dân chủ hóa một dịch vụ truyền thống là B2B, mở ra cho người dùng cá nhân và đóng vai trò là người kết nối quan trọng giữa các dự án ZK, nhà cung cấp điện toán và trình xác thực cộng đồng. Cách tiếp cận sáng tạo này là lần đầu tiên trong lĩnh vực tăng tốc phần cứng ZKP. Trước đây, ZKP và việc mua sắm phần cứng tăng tốc chuyên dụng có thể gây khó khăn cho người dùng trung bình. Tuy nhiên, mạng Cysic đơn giản hóa sự tham gia; người dùng chỉ cần đóng góp sức mạnh tính toán của họ để trở thành một phần của mạng máy tính ZKP. Tầm nhìn rất rõ ràng: khi mạng mở rộng với nhiều người dùng và sức mạnh tính toán hơn, hiệu quả của việc tạo bằng chứng ZK sẽ tăng lên, đưa giấc mơ về "bằng chứng thời gian thực" gần như tức thời đến gần hơn với thực tế.
Sau The Merge của Ethereum, một số lượng đáng kể các thợ đào PoW trước đây đã bị bỏ lại với GPU không được sử dụng hiệu quả, tạo cơ hội có giá trị cho Mạng Prover để khai thác tài nguyên hiện có này. Nhưng đối với những người không có phần cứng cần thiết để tham gia mạng DePIN thì sao? Cysic đã tiến hành các bước tích cực để giải quyết thách thức này, thiết kế hai vi mô ZK DePIN sáng tạo, ZK Air và ZK Pro, dự kiến ra mắt vào năm 2025. Những phát triển này nhằm mở rộng cộng đồng và mở rộng thị trường hơn nữa, đánh dấu bước di chuyển chiến lược của Cysic về tính bao trùm và sự phát triển trong hệ sinh thái ZKP.
Như minh hoạ, thiết bị ZK Air được thiết kế để nhỏ gọn như một nguồn điện dự phòng hoặc sạc laptop, cung cấp một giải pháp di động cho các nhiệm vụ ZK DePIN. Thiết bị này có khả năng tính toán vượt trội so với các card đồ họa tiêu dùng cao cấp nhất, cho phép người dùng kết nối nó với laptop, iPad hoặc điện thoại thông minh qua cáp Type-C. Thông qua Mạng Prover, nó tăng tốc cho các chứng minh ZK quy mô nhỏ, thưởng cho người dùng vì sự đóng góp của họ. Ngoài ra, ZK Air có thể tạo ra các chứng minh ZK trực tiếp trên máy tính cục bộ. Ngược lại, ZK Pro phục vụ cho các đơn vị kinh doanh, được tối ưu hóa cho các dự án ZK quy mô lớn như zkRollup và zkML, khiến ZK Air trở thành lựa chọn hàng đầu cho phần lớn người dùng do tính tiện ích và sự tiếp cận của nó.
Sự kết hợp giữa tăng tốc phần cứng ZKP và DePIN rõ ràng. Trong khi io.net nhắm mục tiêu vào AI và ML với mạng GPU phi tập trung của mình, Cysic đặt cược vào ZK như là tương lai của blockchain. Phần cứng độc quyền của nó đủ linh hoạt để đáp ứng bất kỳ nhu cầu tính toán ZK nào, được hỗ trợ bởi một thị trường ZK trị giá hơn 15 tỷ đô la, hứa hẹn triển vọng tăng trưởng đáng kể.
Xiaofeng đã từng nhận xét, “Bản chất của Blockchain liên quan chặt chẽ với DePIN, với việc khai thác phần cứng Bitcoin phục vụ như là hình thức cơ bản của DePIN.” Tăng tốc phần cứng ZKP gợi nhớ đến cơ chế PoW của Bitcoin. Tuy nhiên, việc giới thiệu Mạng Prover đánh dấu việc Cysic thành lập một mạng máy tính ZKP riêng biệt. Giống như PoW, khai thác ZKP trong khuôn khổ của DePIN nhằm mục tiêu hoàn toàn không cần phép. Không giống như PoW truyền thống, nơi chỉ các thợ mỏ nhanh nhất được thưởng, dẫn đến những nỗ lực bị hủy bỏ cho người khác, Mạng Prover của Cysic đảm bảo rằng mọi đóng góp đều được công nhận và thưởng.
Người dùng được mời tham gia vào các sáng kiến sớm của Cysic trên Galxe, bao gồm việc kiếm huy hiệu, đúc NFT và tham gia vào mạng thử nghiệm được lên lịch diễn ra từ tháng 5 đến tháng 6 năm nay. Cysic gợi ý sẽ thưởng cho các người tham gia sớm với các ưu đãi NFT độc quyền, nhấn mạnh cam kết của mình đối với sự hợp tác cộng đồng và sáng tạo trong không gian ZKP.
Bạn đã từng xem xét khả năng Proof of Work (PoW) trở lại trên Ethereum chưa? Với Cysic, điều này có vẻ khả thi hơn bao giờ hết.
Vào tháng 5 năm trước, Vitalik Buterin tuyên bố tại Montenegro rằng "trong 10 năm tới, zk-SNARKs, được xây dựng trên công nghệ ZK, sẽ quan trọng như chính blockchain," đánh dấu sự cam kết của Ethereum với ZK. Một năm sau, Vitalik xuất hiện bất ngờ tại Hồng Kông, nhấn mạnh rằng ZK là tương lai của Ethereum và nêu bật việc tăng tốc phần cứng là chìa khóa để vượt qua các hạn chế của zk-SNARKs.
Cuộc trò chuyện về việc tăng tốc ZKP đã kéo dài từ lâu, với cả hai phần đều học thuật và công nghiệp đều đang khám phá cách tối ưu hóa thuật toán ZK để tăng tốc. Tuy nhiên, không đến khi năm 2022, tăng tốc phần cứng mới thu hút sự chú ý của công chúng như một giải pháp thay thế. Năm đó có thể được coi là năm khai mạc cho tăng tốc phần cứng ZKP, với việc ra mắt ZPrize bởi Aleo, cuộc thi công nghệ tăng tốc phần cứng ZKP chất lượng cao nhất và sâu sắc nhất trong lĩnh vực mật mã không bằng chứng. Công bố từ Paradigm về Tăng tốc phần cứng của ZKPvà “IOSG’s “Tại sao chúng tôi lạc quan về việc tăng tốc phần cứng chứng minh không có kiến thức" followed. Một số người đã bác bỏ ý tưởng với câu "nếu thuật toán không đủ, phần cứng sẽ làm việc," thể hiện sự hoài nghi đối với tăng tốc phần cứng. Tuy nhiên, khi ZGiải thưởngchỉ ra:
Mặc dù đã có những tiến bộ đáng kể trong phần mềm và thuật toán trong những năm gần đây, việc tăng tốc phần cứng vẫn là một con đường ít ai chọn trong mật mã không kiến thức. Nhiều người quên rằng các kỹ thuật mật mã hiện đại chỉ trở nên có giá trị thực tiễn sau khi được triển khai một cách tự nhiên trên CPU. Việc tăng tốc phần cứng không chỉ giới hạn trong ASICs — nó cũng bao gồm các phương pháp mới để tối ưu hóa GPU, CPU, FPGA và thiết bị di động để tạo ra các chứng minh không kiến thức nhanh hơn.
Sự cần thiết về tăng tốc phần cứng ZKP đã được công nhận rộng rãi vào năm 2023 với sự giới thiệu của Aleo về PoSW, mở ra cơ hội kích thích kinh tế cho các tính toán MSM và NTT. Tuy nhiên, câu chuyện của ngày hôm nay không phải về Aleo mà về Cysic, mục tiêu là cung cấp một giải pháp toàn diện cho việc tạo ra bằng chứng ZK thời gian thực bằng cách sử dụng các thiết bị GPU, FPGA và ASIC. Họ dự định ra mắt hai thiết bị ZK DePIN, ZK Air và ZK Pro, và sẽ sớm bắt đầu bán trước cho các máy đào. Cysic mục tiêu là đáp ứng nhu cầu tính toán trên tất cả các kịch bản ZK, không chỉ là một nhà cung cấp dịch vụ B2B mà còn bằng cách xây dựng một mạng lưới DePIN mở ra dịch vụ B2B cho người dùng cuối C với các khả năng tính toán đa dạng. Nói cách khác, bất kỳ ai cũng có thể tham gia vào mạng lưới Cysic, và càng có nhiều người tham gia, công suất tính toán càng cao và bằng chứng ZK càng nhanh chóng. Cuối cùng, ZK sẽ trở nên phổ biến và được tích hợp vào cuộc sống hàng ngày.
Câu chuyện này rất hoành tráng, khiến ước mơ xa xôi về tăng tốc phần cứng ZKP trở nên dễ đạt đến với người thông thường! Hôm nay, Foresight News sẽ đi sâu vào tăng tốc phần cứng ZKP, các tính năng của Cysic và các sản phẩm phần cứng của nó, cũng như cơ sở hạ tầng của mạng lưới DePIN để xem Cysic hướng đến mục tiêu gì và tiềm năng thị trường của nó có thể đáng kể như thế nào.
Cysic, được thành lập vào tháng 8 năm 2022, hoạt động như một lớp tạo và xác minh Zero-Knowledge Proof (ZKP) theo thời gian thực, cung cấp Zero-Knowledge Computing as a Service (ZK-CaaS) được hỗ trợ bởi các chip ASIC, FPGA và GPU độc quyền của nó. Vào tháng 2 năm 2023, Cysic đã bảo đảm 6 triệu đô la tài trợ hạt giống, dẫn đầu là Polychain Capital với sự đóng góp từ HashKey, SNZ Holding, ABCDE, A&T Capital và Web3.com Foundation. Đến tháng 10 cùng năm, Cysic đã giành được giải thưởng cao nhất trong cuộc thi ZPrize "Đánh bại tốt nhất (FPGA / GPU)" với công nghệ FPGA của mình.
Đội ngũ sáng lập của Cysic tự hào có một nền tảng ấn tượng và khả năng mạnh mẽ. Đồng sáng lập Leo Fan chịu trách nhiệm về kiến trúc hệ thống và nghiên cứu mật mã tại Cysic. Sau khi lấy bằng thạc sĩ về khoa học máy tính tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, ông theo đuổi bằng tiến sĩ về khoa học máy tính tại Đại học Cornell. Trong sự nghiệp học tập của mình, ông từng là nhà nghiên cứu tại các tổ chức uy tín như IC3, Yahoo, Bell Labs và IBM. Sau khi tốt nghiệp, Leo gia nhập Algorand để tập trung vào nghiên cứu mật mã và hiện đang là trợ lý giáo sư tại khoa khoa học máy tính tại Đại học Rutgers. Đồng sáng lập Bowen Huang, người đã rời chương trình tiến sĩ tại Đại học Yale để lấy bằng thạc sĩ, hiện đang lãnh đạo quản lý chuỗi cung ứng và chip tại Cysic. Trước đây, ông là kỹ sư nghiên cứu tại Viện Công nghệ Máy tính, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc. Nhận thấy tiềm năng của ZK là giải pháp mở rộng quy mô tối ưu cho ngành công nghiệp blockchain và tăng tốc phần cứng là con đường công nghệ tất yếu, họ đã bắt tay vào liên doanh này trước năm 2022.
Hiện nay, lĩnh vực ZK được thống trị bởi hai hệ thống chứng minh: zk-SNARKs và zk-STARKs. Các dự án như Zcash, Scroll, Taiko, Mina, Aztec, Manta và Anoma sử dụng zk-SNARKs, trong khi Starknet, StarkEx và zkSync (đã chuyển sang Boojum) sử dụng zk-STARKs. Ngoài ra, còn có các dự án ZK như giao thức dữ liệu lịch sử Ethereum Axiom và nhà phát triển công nghệ ZK Nil Foundation. Theo ước tính của Cysic, thị trường bao gồm hơn 50 dự án ZK hàng đầu với tổng giá trị thị trường vượt quá 100 tỷ USD, trong khi tổng giá trị của các ứng dụng theo dõi ZKP đã vượt quá 15 tỷ USD.
Trong hai năm qua, ZK track đã bị chỉ trích vì thời gian tạo chứng minh dài và yêu cầu tài nguyên cao. Ví dụ, việc sử dụng GPU của Scroll cho việc tạo chứng minh ZK yêu cầu ít nhất một giờ và hơn 280GB RAM. Những vấn đề này không chỉ làm chậm việc áp dụng rộng rãi của ZKP mà còn làm chậm tiến độ thương mại của Ethereum. Mặc dù chứng minh STARK được tạo nhanh hơn so với SNARKs, cả hai đều cần tăng tốc phần cứng để tăng tốc độ chứng minh từ vài giờ lên thành vài giây. Mà không phá vỡ nút cổ chai này, tầm nhìn ZKP đồng bộ hóa sản xuất khối với Ethereum, như được tưởng tượng bởi Vitalik, vẫn không thể đạt được.
Mặc dù Quỹ Ethereum đánh giá ZK là tương lai của việc mở rộng quy mô, nhưng ZK Rollups hiện tại chỉ giữ một phần trăm thị phần không thuyết phục trong không gian Ethereum L2. Năm L2 hàng đầu theo TVL đều sử dụng Optimism Rollup, với ZK Rollups chỉ chiếm 8.5% thị phần. Starknet là dự án ZK Rollup duy nhất được định giá trên 1 tỷ USD, chủ yếu do động lực hệ sinh thái của quỹ và kỳ vọng airdrop. Với giá trị cao của ZK track, nếu việc tăng tốc phần cứng có thể giải quyết một cách lớn các thách thức hiện tại, tiềm năng thị trường là rất lớn.
Cysic đặt tầm nhìn cao với mục tiêu cuối cùng là cung cấp một giải pháp tăng tốc phần cứng toàn diện GPU + ASIC, nhắm đến nhu cầu tính toán trên tất cả các kịch bản tính toán ZK như ZK Rollup, zkML và ZK Bridge. Là một bước trung gian, trong năm qua, Cysic đã phát triển phần cứng tăng tốc FPGA riêng có khả năng hỗ trợ nhiều hệ thống chứng minh khác nhau bao gồm Halo2, RapidSnark, Plonky2x. Bước đi này không chỉ thể hiện tính linh hoạt và linh hoạt chưa từng thấy mà còn mở ra một vũ trụ rộng lớn của cơ hội kinh doanh.
Sau khi thảo luận về Cysic và lĩnh vực ngày càng phát triển của tăng tốc phần cứng ZKP, đã đến lúc khám phá xem chính xác phần cứng này nhắm mục tiêu tăng tốc cho việc gì. Ở cốt lõi của nó, mục tiêu là tăng tốc các phép tính liên quan đến việc tạo ra các chứng minh ZK, thực chất biến nó thành một cuộc thi về sức mạnh tính toán. Đây là một phần của lý do sau khẳng định của tôi rằng công nghệ ZKP đang tái giới thiệu khái niệm Proof of Work (PoW) vào Ethereum. Nhưng nhìn kỹ hơn, những phép tính cụ thể nào đang được tăng tốc bởi phần cứng ZKP? Để làm sáng tỏ điều này, hãy xem xét hệ thống chứng minh zk-SNARKs để hiểu hành trình từ biểu diễn số học đến việc tạo ra và xác minh các chứng minh.
Đầu tiên, bất kỳ giao dịch người dùng nào trên blockchain đều được tổng hợp vào Off-chain Rollups. Do đó, tính chất và khối lượng của những giao dịch này trực tiếp ảnh hưởng đến sự phức tạp của cả thiết kế mạch và chứng minh ZK.
Tiếp theo là giai đoạn “toán tử hóa”, trong đó dữ liệu giao dịch được chuyển đổi thành mạch ZK và sau đó thành các biểu thức toán học đa thức. Quá trình này tương tự như sự phân chia giữa “front-end” và “back-end” trong phát triển phần mềm truyền thống. Ở “front-end”, dữ liệu giao dịch được cấu trúc thành mạch bằng các ngôn ngữ như R1CS và PLONK, chuyển đổi chúng thành một loạt các đa thức. Điều này tương đương với việc dịch sơ đồ mạch thành các công thức toán học, sau đó hướng dẫn việc xây dựng và vận hành mạch. Càng phức tạp và nhiều giao dịch hơn, quy mô mạch càng lớn và bậc đa thức càng cao.
Với cơ sở được đặt bởi việc chuyển từ toán học sang số học, bước tiếp theo là phát triển phần 'back-end' - hệ thống chứng minh ZK chính, có trách nhiệm tạo ra các chứng minh không tiết lộ. Hệ thống chứng minh zk-SNARKs, ví dụ, bao gồm hai thành phần chính: PIOP và PCS. Các PIOP nổi bật bao gồm PLONK và GKR, trong khi các PCS (Hệ thống Cam kết Đa thức) nổi tiếng có FRI và KZG. Ví dụ, kết hợp PLONK với IPA có thể tạo ra biến thể Zcash của hệ thống chứng minh Halo2, PLONK với KZG có thể tạo ra phiên bản PSE/Scroll của Halo2, và PLONK với FRI dẫn đến Plonky2. Hệ thống chứng minh ZK hiện đại thường sử dụng các kế hoạch như Halo2 và Groth 16, dựa trên KZG.
Sử dụng giao thức Groth16 làm minh họa, chúng ta có thể tối ưu hóa việc tính toán và biểu diễn nó dưới dạng một vấn đề C-SAT (Circuit Satisfiability) sử dụng ràng buộc R1CS. Vấn đề C-SAT này sau đó được tinh luyện thêm thành một vấn đề QAP (Quadratic Arithmetic Program) satisfiability, dẫn đến việc tạo ra đa thức công khai Ui(x), Vi(x), Wi(x), T(x), và một vector a. Vector a này bao gồm cả các đầu vào công khai và bí mật (nhân chứng), tuân theo mối quan hệ được mô tả trong sơ đồ cung cấp. Giải quyết vấn đề QAP satisfiability trở nên dễ dàng khi a được biết, nhưng suy ra a từ các đa thức công khai là một thách thức đáng kể. Thách thức này hiệu quả dịch chuyển quá trình chứng minh về tính xác thực và tính đầy đủ của quá trình tính toán sang việc chứng minh rằng Prover giữ giải pháp a(i), một bước quan trọng trong việc phát triển khung Backend ZKP.
Backend của ZKP được cấu trúc thành ba giai đoạn chính: Thiết lập, Prover và Verifier. Mỗi giai đoạn sử dụng các tham số cụ thể. Quá trình bắt đầu bằng việc cung cấp đa thức được ánh xạ thành số và một số ngẫu nhiên bí mật một lần R (giới thiệu khái niệm “thiết lập tin cậy”) vào giai đoạn Thiết lập. Sau thiết lập này, Prover và Verifier có thể tạo và xác minh chứng minh tương ứng bằng cách sử dụng các tham số Sp và Sv. Trong suốt giai đoạn này, Prover tính toán và tạo ra chứng minh bằng cách sử dụng cả đầu vào công khai và các bí mật, trong khi Verifier kiểm tra những chứng minh này so với đầu vào công khai. Quan trọng, Verifier không biết về những bí mật liên quan.
Trong giai đoạn tạo ra chứng minh bởi người chứng minh, cần có sự tính toán rộng lớn. Câu hỏi đặt ra là: làm thế nào để tăng tốc quá trình tính toán này để tạo ra chứng minh? Điều này chính là nơi mà việc áp dụng phần cứng trở nên quan trọng. Hiện nay, việc tận dụng phần cứng để tăng cường năng lực tính toán đại diện cho cách tiếp cận duy nhất; tự nhiên, sức mạnh tính toán lớn hơn dẫn đến thời gian xử lý giảm đi.
Mỗi hệ thống chứng minh bao gồm các hoạt động mật mã riêng biệt đòi hỏi nỗ lực tính toán đáng kể. Trong các hệ thống dựa trên PLONK + KZG, các hoạt động tiêu tốn nhiều thời gian nhất là Nhân đa hướng (MSM) và Biến đổi lý thuyết số (NTT). Đối với các hệ thống zk-STARK, các rào cản tính toán chính là tính toán NTT và Merkle Hash. MSM liên quan đến các tính toán liên quan đến đường cong elip, trong khi NTT giống như Biến đổi Fourier nhanh (FFT) nhưng được điều chỉnh cho các trường hữu hạn, phục vụ như một biến thể tối ưu hóa của FFT được thiết kế cho các tính toán liên quan đến đa thức. Hầu như tất cả các giao thức ZK hàng đầu đều sử dụng rộng rãi hai quy trình tính toán này, chiếm 80-95% thời gian cần thiết để tạo ra các bằng chứng. Nói chung, tính toán MSM chiếm 60-70% tổng khối lượng công việc tính toán, với NTT đóng góp khoảng 25%. Tuy nhiên, các tỷ lệ phần trăm này có thể khác nhau giữa các triển khai khác nhau. Tùy thuộc vào sự phân phối các tác vụ tính toán, có thể nhắm mục tiêu MSM hoặc NTT để tăng tốc riêng lẻ hoặc đẩy nhanh cả hai quy trình đồng thời.
Nhìn từ một góc độ rộng hơn, các nhiệm vụ tính toán quan trọng về cơ bản liên quan đến các hoạt động đường ống đơn giản chỉ đòi hỏi sức mạnh tính toán mạnh mẽ. Với tính chất xác định của các tính toán chứng minh ZK, cần thiết phải thực hiện các phép tính lặp đi lặp lại để tạo ra kết quả chứng minh, phần cứng dành riêng cho các chức năng cụ thể mang lại lợi thế rõ ràng hơn so với các giải pháp phần mềm. Sự phức tạp của các tính toán có thể được giảm đáng kể thông qua việc triển khai xử lý song song. Đáng chú ý, cả hai tính toán MSM và NTT đều phù hợp để tăng cường thông qua phần cứng hiệu suất cao giúp hỗ trợ xử lý song song.
Cysic nhằm mở đầu trong việc tăng tốc ZK ASIC, khao khát mang đến một bộ sưu tập toàn diện các giải pháp tăng tốc phần cứng ASIC bao gồm tính toán MSM và NTT. As Leo Fan đã chỉ ra, “Một lượng lớn các bài kiểm tra và mô hình chế tạo trên FPGA là cần thiết trước khi tiến đến phát triển ASIC.”
Trong năm vừa qua, Cysic đã hoàn thành thành công giai đoạn ban đầu của thiết kế Bằng chứng (POC) của mình, xây dựng các bộ gia tốc dựa trên FPGA cho việc tính toán MSM, NTT và Poseidon Merkle Tree, cùng với một khung ZK hardware acceleration toàn diện từ đầu đến cuối bao trùm toàn bộ quy trình hoạt động.
Bản Prototype FPGA của Cysic (Đang được Lắp ráp)
Dữ liệu gần đây cho thấy rằng SolarMSM của Cysic có khả năng thực hiện các tính toán MSM ở tỷ lệ 2³⁰ trong 0,195 giây, đặt nó ở vị trí hiệu quả nhất trong tất cả các nỗ lực tăng tốc phần cứng FPGA-MSM đã biết đến đến nay. Tương tự, SolarNTT đạt được tính toán NTT cùng tỷ lệ trong 0,218 giây. Hơn nữa, công nghệ tăng tốc FPGA của Cysic đang được sử dụng trong các tính toán ZK của Scroll, quản lý việc xử lý các nhiệm vụ MSM và NTT ở tỷ lệ 2²² trong khoảng 1 mili giây (0,001 giây).
Khám phá hành trình đến việc phát triển ASIC đòi hỏi phải xem xét về sức mạnh so sánh của các loại phần cứng tăng tốc khác nhau. Sức hấp dẫn của tăng tốc phần cứng nằm ở khả năng giảm việc sử dụng năng lượng, giảm thiểu độ trễ, tăng khả năng xử lý song song và tăng cường lưu lượng dữ liệu. Việc tối ưu hóa này cho phép triển khai hiệu quả hơn không gian mạch tích hợp và các thành phần. Với CPUs rơi vào tình trạng không được ưa chuộng do thời gian xử lý kéo dài và sử dụng năng lượng quá mức, ánh đèn sân khấu đã chuyển hướng sang GPUs, FPGAs và ASICs, mỗi loại được phân biệt bởi sự cân bằng độ linh hoạt và hiệu suất.
Trong lĩnh vực các dự án ZK, GPU đã trở thành lựa chọn hàng đầu cho việc tăng tốc phần cứng, sự phổ biến rộng rãi của chúng khiến chúng trở thành giải pháp tạm thời trong khi chờ đợi sự xuất hiện của phần cứng chuyên biệt hơn. GPU cung cấp một lựa chọn hiệu quả về chi phí và linh hoạt cho các nhà phát triển tăng tốc phần cứng ZK, với các công cụ như CUDA SDK hỗ trợ các nhiệm vụ xử lý song song như MSM. Tuy nhiên, GPU cũng không thiếu nhược điểm, đặc biệt là sự phụ thuộc vào môi trường phần cứng, có thể gây hạn chế khi sử dụng các mô hình cao cấp.
FPGA trình bày một đề xuất khác, có thể lập trình và cấu hình lại để thích ứng với các thuật toán khác nhau dựa trên nhu cầu của các hệ thống hoặc ứng dụng cụ thể. Khả năng thích ứng này làm cho chúng đặc biệt phù hợp với các tính toán như FFT và NTT. Sự phát triển của phần cứng FPGA về cơ bản biến quá trình này thành một "trò chơi phần mềm", nơi sức mạnh tập thể của nhiều FPGA có thể vượt xa GPU, đồng thời tiết kiệm chi phí hơn về chi phí phần cứng và tiêu thụ năng lượng. Mặc dù có những lợi thế này, FPGA mang chi phí ban đầu cao hơn và nhu cầu chuỗi cung ứng phức tạp hơn so với GPU.
Mặt khác, ASIC được thiết kế riêng để vượt trội trong các tác vụ cụ thể, thiết kế riêng biệt của chúng đánh dấu chúng là đỉnh cao của các giải pháp tăng tốc phần cứng cho công nghệ ZK. Chuyên môn hóa này đi kèm với những hạn chế, chẳng hạn như không có khả năng lập trình lại hoặc đa nhiệm trên các thuật toán ZK khác nhau. Bất chấp những hạn chế này, ASIC mang lại hiệu suất và hiệu quả chưa từng có, mặc dù thời gian sản xuất dài hơn và yêu cầu đầu tư cao hơn. Điều này làm cho sự phát triển ASIC trở thành một nỗ lực cổ phần cao, hứa hẹn những lợi ích vô song cho những người có thể điều hướng sự phức tạp của nó.
nguồn:Amber Group
Xem xét kỹ hơn các lựa chọn chiến lược cho thấy lý do tại sao Cysic chọn đi tiên phong với phần cứng tăng tốc FPGA trong giai đoạn đầu. Với những hạn chế của ASIC, bao gồm sự thiếu linh hoạt, chi phí cao và thời gian phát triển kéo dài, FPGA nổi lên như một lựa chọn tối ưu để có được chỗ đứng trên thị trường trong giai đoạn tạm thời này. Công nghệ FPGA của Cysic đủ linh hoạt để hỗ trợ các hệ thống chứng minh ZK khác nhau, chẳng hạn như Halo2, RapidSnark và Plonky2x, cho phép nó xử lý toàn bộ các thuật toán ZK chính thống hiện tại. Điều này có nghĩa là FPGA có khả năng đáp ứng nhu cầu tính toán trong tất cả các tình huống cần tính toán ZK, từ ZK Rollups đến ZKML và ZK Bridges. Ngoài ra, quá trình tạo bằng chứng ZK không chỉ chuyên sâu về mặt tính toán mà còn đòi hỏi tài nguyên bộ nhớ đáng kể. Ví dụ, việc tạo bằng chứng cho mạch Scroll zkEVM ngày nay cần ít nhất 280 GB RAM. Trong những trường hợp như vậy, FPGA cung cấp sự linh hoạt để mở rộng dung lượng bộ nhớ khi cần thiết.
Việc chọn tập trung vào việc phát triển FPGA không có nghĩa là Cysic đã từ bỏ GPU và ASIC. Ngược lại, Cysic đang tích cực làm việc trên các giải pháp tăng tốc dựa trên GPU để cung cấp một loạt các dịch vụ linh hoạt rộng rãi để tăng tốc tính toán ZK và AI. Là một phần của nỗ lực này, Cysic đã thiết lập một mạng tính toán GPU mà bao gồm hàng trăm nghìn GPU 3090/4090 tiên tiến, nhấn mạnh cam kết của mình trong việc tận dụng các công nghệ đa dạng để đáp ứng nhu cầu phát triển của tính toán ZK.
Thẻ Đồ Họa Cysic và Phòng Máy Chủ
Các chỉ số nội bộ của Cysic đã chỉ ra rằng SDK CUDA của họ vượt trội so với các frameworks mã nguồn mở mới nhất một cách đáng kể, đạt được cải tiến về tốc độ từ 50%-80%. Tận dụng SDK GPU tiên tiến này, Cysic đã có thể cung cấp dịch vụ tạo chứng minh cho một số dự án ZK hàng đầu, thể hiện khả năng kỹ thuật của họ. Đồng thời, Cysic đang tiến xa trong việc phát triển ASIC, với quá trình thiết kế và tape-out đang tiến triển tích cực, cho thấy cam kết của họ trong việc đẩy ranh giới của phần cứng tính toán.
Từ cái nhìn đầu tiên, việc khởi nghiệp của Cysic vào phần cứng tăng tốc ZKP có vẻ đơn giản. Tuy nhiên, khi đặt vào bối cảnh năm 2024, với sự bùng nổ của Helium Mobile và sự tăng trưởng mạnh mẽ của io.net, sự xuất hiện của DePIN đã mở rộng tầm nhìn của Cysic đáng kể.
Tầm nhìn lớn lao của Cysic bao gồm việc thiết lập một Mạng Prover được cung cấp bởi việc tăng tốc phần cứng ZKP. Dự án tham vọng này không chỉ dự định tích hợp các giải pháp phần cứng độc quyền của Cysic, như FPGA, GPU và ASIC, vào Mạng Prover mà còn trao quyền cho các thành viên cộng đồng đóng góp một loạt các tài nguyên máy tính đa dạng. Thông qua việc tạo ra một mạng máy tính phi tập trung, Cysic nhằm mục tiêu truyền cảm hứng kinh tế và cơ chế quản trị mạnh mẽ vào việc tạo ra các chứng minh ZK.
Về bản chất, Mạng Prover của Cysic dân chủ hóa một dịch vụ truyền thống là B2B, mở ra cho người dùng cá nhân và đóng vai trò là người kết nối quan trọng giữa các dự án ZK, nhà cung cấp điện toán và trình xác thực cộng đồng. Cách tiếp cận sáng tạo này là lần đầu tiên trong lĩnh vực tăng tốc phần cứng ZKP. Trước đây, ZKP và việc mua sắm phần cứng tăng tốc chuyên dụng có thể gây khó khăn cho người dùng trung bình. Tuy nhiên, mạng Cysic đơn giản hóa sự tham gia; người dùng chỉ cần đóng góp sức mạnh tính toán của họ để trở thành một phần của mạng máy tính ZKP. Tầm nhìn rất rõ ràng: khi mạng mở rộng với nhiều người dùng và sức mạnh tính toán hơn, hiệu quả của việc tạo bằng chứng ZK sẽ tăng lên, đưa giấc mơ về "bằng chứng thời gian thực" gần như tức thời đến gần hơn với thực tế.
Sau The Merge của Ethereum, một số lượng đáng kể các thợ đào PoW trước đây đã bị bỏ lại với GPU không được sử dụng hiệu quả, tạo cơ hội có giá trị cho Mạng Prover để khai thác tài nguyên hiện có này. Nhưng đối với những người không có phần cứng cần thiết để tham gia mạng DePIN thì sao? Cysic đã tiến hành các bước tích cực để giải quyết thách thức này, thiết kế hai vi mô ZK DePIN sáng tạo, ZK Air và ZK Pro, dự kiến ra mắt vào năm 2025. Những phát triển này nhằm mở rộng cộng đồng và mở rộng thị trường hơn nữa, đánh dấu bước di chuyển chiến lược của Cysic về tính bao trùm và sự phát triển trong hệ sinh thái ZKP.
Như minh hoạ, thiết bị ZK Air được thiết kế để nhỏ gọn như một nguồn điện dự phòng hoặc sạc laptop, cung cấp một giải pháp di động cho các nhiệm vụ ZK DePIN. Thiết bị này có khả năng tính toán vượt trội so với các card đồ họa tiêu dùng cao cấp nhất, cho phép người dùng kết nối nó với laptop, iPad hoặc điện thoại thông minh qua cáp Type-C. Thông qua Mạng Prover, nó tăng tốc cho các chứng minh ZK quy mô nhỏ, thưởng cho người dùng vì sự đóng góp của họ. Ngoài ra, ZK Air có thể tạo ra các chứng minh ZK trực tiếp trên máy tính cục bộ. Ngược lại, ZK Pro phục vụ cho các đơn vị kinh doanh, được tối ưu hóa cho các dự án ZK quy mô lớn như zkRollup và zkML, khiến ZK Air trở thành lựa chọn hàng đầu cho phần lớn người dùng do tính tiện ích và sự tiếp cận của nó.
Sự kết hợp giữa tăng tốc phần cứng ZKP và DePIN rõ ràng. Trong khi io.net nhắm mục tiêu vào AI và ML với mạng GPU phi tập trung của mình, Cysic đặt cược vào ZK như là tương lai của blockchain. Phần cứng độc quyền của nó đủ linh hoạt để đáp ứng bất kỳ nhu cầu tính toán ZK nào, được hỗ trợ bởi một thị trường ZK trị giá hơn 15 tỷ đô la, hứa hẹn triển vọng tăng trưởng đáng kể.
Xiaofeng đã từng nhận xét, “Bản chất của Blockchain liên quan chặt chẽ với DePIN, với việc khai thác phần cứng Bitcoin phục vụ như là hình thức cơ bản của DePIN.” Tăng tốc phần cứng ZKP gợi nhớ đến cơ chế PoW của Bitcoin. Tuy nhiên, việc giới thiệu Mạng Prover đánh dấu việc Cysic thành lập một mạng máy tính ZKP riêng biệt. Giống như PoW, khai thác ZKP trong khuôn khổ của DePIN nhằm mục tiêu hoàn toàn không cần phép. Không giống như PoW truyền thống, nơi chỉ các thợ mỏ nhanh nhất được thưởng, dẫn đến những nỗ lực bị hủy bỏ cho người khác, Mạng Prover của Cysic đảm bảo rằng mọi đóng góp đều được công nhận và thưởng.
Người dùng được mời tham gia vào các sáng kiến sớm của Cysic trên Galxe, bao gồm việc kiếm huy hiệu, đúc NFT và tham gia vào mạng thử nghiệm được lên lịch diễn ra từ tháng 5 đến tháng 6 năm nay. Cysic gợi ý sẽ thưởng cho các người tham gia sớm với các ưu đãi NFT độc quyền, nhấn mạnh cam kết của mình đối với sự hợp tác cộng đồng và sáng tạo trong không gian ZKP.