ZK協處理器：重塑區塊鏈計算範式

協處理器的歷史背景

協處理器作爲輔助CPU處理特定任務的單元，在計算機領域廣泛應用。例如，蘋果2013年推出的M7運動協處理器大幅提升了智能設備的運動靈敏度，而Nvidia 2007年提出的GPU則負責圖形渲染等任務。協處理器通過承擔復雜或高性能要求的代碼執行，讓CPU能夠專注於更靈活多變的處理。

在以太坊生態中，高昂的Gas費和數據訪問限制嚴重阻礙了應用的發展。普通轉帳就需要21000 Gas，更復雜的操作費用更高，限制了合約的開發範圍。此外，智能合約只能訪問近期的區塊數據,未來全節點也不再存儲過去的區塊數據,這導致基於歷史數據的創新應用難以實現。

爲解決這些問題，引入協處理器概念成爲可能的解決方案。以太坊鏈本身作爲"CPU"處理簡單操作,而協處理器則類似"GPU"處理計算和數據密集型任務。結合零知識證明技術,可以實現鏈下計算的可信驗證。這種架構有望支持社交、遊戲、DeFi等廣泛應用場景,甚至可以實現Web2應用的鏈上化。

主流協處理器項目概覽

當前業內知名的協處理器項目主要分爲三類:鏈上數據索引、預言機和ZKML。其中通用型ZK協處理器項目如Risc Zero、Lagrange和Succinct等,在底層虛擬機架構上各有特色。

Risc Zero

Risc Zero的ZK協處理器Bonsai基於RISC-V指令集,具有極強通用性。其主要功能包括:

• 通用zkVM,可在零知識環境中運行任何虛擬機
• 可集成到任何智能合約的ZK證明系統
• 通用rollup,將Bonsai上的計算證明分發到鏈上

Bonsai的核心組件包括證明者網路、請求池、Rollup引擎、鏡像中心、狀態存儲和證明市場等。

Lagrange

Lagrange旨在構建協處理器和可驗證數據庫,包含區塊鏈歷史數據。其主要功能有:

• 可驗證數據庫:索引鏈上合約存儲,重構區塊鏈存儲狀態
• 基於MapReduce原則的並行計算

Lagrange採用新的數據結構存儲合約數據、帳戶狀態和區塊數據,並使用ZKMR虛擬機進行分布式計算和證明。

Succinct

Succinct Network的目標是將可編程事實集成到區塊鏈開發的各個環節。其特點包括:

• 支持多種編程語言輸入
• 兼容多種證明系統的證明市場
• 基於STARKs的遞歸證明技術
• SNARKs到STARKs的包裝器
• 預編譯爲中心的zkVM架構

協處理器項目比較

從數據索引、底層技術、遞歸支持、證明系統、生態合作和融資情況等方面,主流項目趨同性較高。技術路徑相似的情況下,突圍可能更依賴團隊資源和生態合作。

協處理器與Layer2的區別

協處理器面向應用,Layer2面向用戶。協處理器可作爲:

• Layer2的鏈下虛擬機組件
• 公鏈應用的鏈下算力
• 跨鏈數據預言機
• 跨鏈消息傳遞橋

協處理器有潛力重構區塊鏈的各類中間件,包括預言機、跨鏈橋等。

協處理器面臨的挑戰

1. 開發門檻高,需要特定語言和工具
2. 賽道極早期,格局尚不明朗
3. 硬件等基礎設施尚未成熟
4. 技術路徑相似,難以形成代差優勢

總結與展望

ZK協處理器有望重塑區塊鏈計算範式,實現Web2應用的鏈上化。其發展關鍵在於構建全鏈實時可證明數據庫和低成本鏈下計算能力。ZK算力芯片的商業化是大規模應用的前提。預計下一輪週期ZK產業鏈將實現商業落地,爲Web3承載10億用戶交互奠定基礎。