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Vitalik Buterin 探索计算的“粘合剂和协处理器”

CryptopolitanCryptopolitan2024/09/03 04:30
作者:By Jai Hamid

Ethereum创始人维塔利克·布特林 (Vitalik Buterin) 正在深入研究如何将现代计算分为两部分的新概念:“胶水”组件和“协处理器”。

这里的想法很简单:划分工作。胶水执行一般的、不太激烈的任务,而协处理器则负责繁重的结构化计算。 

Vitalik 进行了分解 ,他说Ethereum虚拟机(EVM)等系统中的大多数计算已经以这种方式划分。流程的某些部分需要高效率,而另一些部分则更灵活但效率较低。

以Ethereum为例。在最近的一笔交易中,Vitalik 在Ethereum名称服务(ENS)上更新了他的博客的 IPFS 哈希值,gas 消耗分布在不同的任务中。该交易总共消耗了 46,924 个 Gas。 

细目如下:基本成本为 21,000 Gas,calldata 为 1,556,EVM 执行为 24,368。 SLOAD 和 SSTORE 等具体操作分别消耗了 6,400 和 10,100 Gas。 LOG 操作消耗了 2,149 个 Gas,其余的则被其他进程消耗掉了。

Vitalik 表示,该交易中大约 85% 的 Gas 都用于一些繁重的操作,例如存储读写、日志记录和加密。

剩下的就是他所说的“业务逻辑”,更简单、更高级的东西,比如处理指示要更新哪些记录的数据。 

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Vitalik 还指出,你可以在用 Python 编写的人工智能模型中看到同样的事情。例如,在变压器模型中运行前向传递时,大部分工作是通过矢量化运算完成的,例如矩阵乘法。 

这些操作通常用优化代码编写,通常是在 GPU 上运行的 CUDA。不过,高级逻辑是用 Python 编写的——一种通用但速度较慢的语言,只涉及总计算成本的一小部分。

Ethereum开发人员还认为这种模式在现代可编程密码学(如 SNARK)中变得越来越常见。

他指出了 STARK 证明的趋势,团队正在为 RISC-V 等最小虚拟机构建通用证明器。

任何需要证明的程序都可以编译成RISC-V,由证明者证明RISC-V的执行。这种设置很方便,但会带来开销。可编程加密技术已经很昂贵,而且在 RISC-V 解释器内运行代码的成本也很高。

那么,开发商做什么呢?他们解决了这个问题。他们dent占用大部分计算的特定、昂贵的操作(例如哈希和签名),并创建专门的模块来有效地证明这些操作。 

然后,他们将通用 RISC-V 验证系统与这些高效、专业的系统相结合,实现两全其美。 Vitalik 指出,这种方法可能会出现在密码学的其他领域,例如多方计算 (MPC) 和完全同态加密 (FHE)。

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胶水和协处理器的用武之地

根据 Vitalik 的说法,我们看到的是计算领域“胶水和协处理器”架构的兴起。胶水是通用且缓慢的,负责处理一个或多个专用且快速的协处理器之间的数据。 GPU 和 ASIC 是协处理器的完美示例。 

它们不如 CPU 通用,但对于某些任务来说效率更高。棘手的部分是在通用性和效率之间找到适当的平衡。

在Ethereum中,EVM 不需要高效,只需要熟悉即可。通过添加正确的协处理器或预编译,您可以使低效的虚拟机几乎与本机高效的虚拟机一样有效。 

但如果这并不重要呢?如果我们接受开放芯片速度较慢的事实并使用胶水和协处理器架构来进行补偿会怎样? 

这个想法是,您可以设计一个针对安全性和开源设计进行优化的主芯片,同时使用专有的 ASIC 模块进行最密集的计算。 

敏感任务可以由安全主芯片处理,而人工智能处理或 ZK 证明等繁重任务可以卸载到 ASIC 模块。

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