區塊鏈的GPU：ZK協處理器的全面分析
tldr
- zk協處理器可以被看作是從模塊化概念衍生出來的離鏈計算插件，類似於傳統計算機中的GPU，從CPU卸載圖形計算任務，處理特定的計算任務。
- 它們可以用於處理複雜的計算和大量數據，降低燃氣費用並擴展智能合約功能。
- 與Rollups不同，zk協處理器是無狀態的，可以跨鏈使用，適用於複雜的計算場景。
- 開發zk協處理器具有挑戰性，性能成本高，缺乏標準化。硬體成本也相當大。雖然與一年前相比，這一領域已經取得了顯著進展，但仍處於早期階段。
- 隨著模塊化時代進入分形擴展，區塊鏈面臨流動性短缺、分散的用戶、缺乏創新和跨鏈互操作性問題等問題，與垂直擴展的l1鏈產生了矛盾。 zk協處理器可能提供一種克服這些挑戰的方法，為現有和新興應用程序提供支持，並為區塊鏈空間帶來新的敘事。
另一個模塊化基礎設施分支：zk協處理器
1.1 zk 協處理器總覽
zk協處理器可以被視為從模塊概念衍生出的離鏈計算插件，類似於傳統計算機中GPU從CPU卸載圖形計算任務，處理特定的計算任務。在這種設計框架中，公共鏈不擅長的任務，如“大數據”和“複雜計算邏輯”，可以由zk協處理器計算，鏈只接收返回的計算結果。它們的正確性由zk證明保證，最終實現了複雜任務的可信離鏈計算。
目前，像人工智能、社交金融、去中心化交易所和游戏金融等熱門應用程序急需高性能和成本控制。在傳統解決方案中，這些需要高性能的“重型應用程序”通常採用資產鏈上 + 鏈下應用模型或設計獨立的應用鏈。然而，這兩種方法都存在固有問題：前者存在“黑盒子”，而後者面臨高開發成本、脫離原始鏈生態系統以及流動性分散的問題。此外，主鏈虛擬機對這些應用程序的開發和運營施加了顯著的限制（例如，缺乏應用層標準、複雜的開發語言等）。
zk協處理器旨在解決這些問題。舉一個更詳細的例子，我們可以將區塊鏈想像為一個無法連接到互聯網的終端（如手機或電腦）。在這種情況下，我們可以在鏈上運行相對簡單的應用，如Uniswap或其他DeFi應用。但當出現更複雜的應用時，例如運行類似ChatGPT的應用程序時，公共鏈的性能和存儲將完全不足，導致瓦斯爆炸。在Web2情況下，當我們運行ChatGPT時，我們普通的終端本身無法處理GPT-4o大型語言模型；我們需要連接到OpenAI的伺服器來轉發問題，並在伺服器計算並推斷出結果後，我們直接收到答案。zk協處理器就像區塊鏈的遠程伺服器。儘管不同的協處理器項目可能根據項目類型有輕微的設計差異，但基本邏輯基本上是相似的 — 離鏈計算+ zk證明或存儲證明進行驗證。
以rise zero的bonsai部署為例，這個架構非常簡單。該項目無縫集成到rise zero自己的zkvm中，開發者只需兩個簡單的步驟就可以將bonsai用作協處理器：
- 編寫一個 zkvm 應用程序來處理應用程序邏輯。
- 撰寫一個Solidity合約，要求Bonsai執行您的zkvm應用程式並處理結果。
1.2與Rollups的區別
從上面的定義來看，似乎Rollups和zk協處理器具有高度重疊的實現邏輯和目標。然而，Rollups更像是主鏈的多核擴展，其兩者之間的具體區別如下:
1.主要目的:
- rollups：增強區塊鏈交易吞吐量並降低交易費用。
- ZK協處理器：擴展智慧合約計算能力，以處理更複雜的邏輯和更大的數據量。
2.操作原理:
- rollups：匯總鏈上交易，並使用欺詐證明或 zk 證明提交到主鏈。
- zk 協處理器：與 zk rollups 類似，但設計用於不同的應用場景。由於鏈特定的限制和規則，zk rollups 不適合協處理器任務。
3.狀態管理:
- rollups：保持其狀態並定期與主鏈同步。
- zk協處理器：無狀態，每個計算都是無狀態的。
4.應用場景：
- rollups：主要服務於終端用戶，適用於高頻交易。
- zk協同處理器：主要服務於企業，適用於需要複雜計算的場景，例如高級財務模型和大數據分析。
5.主鏈關聯性：
- rollups：被視為主鏈的擴展，通常專注於特定的區塊鏈網絡。
- zk協處理器：可以為多個區塊鏈提供服務，不僅限於特定的主鏈，也可以為Rollups提供服務。
因此，這兩者並不是互斥的，而是互補的。即使一個rollup存在於應用鏈的形式中，zk協處理器仍然可以提供服務。
1.3 使用案例
從理論上講，zk協處理器的應用範圍非常廣泛，涵蓋了各種區塊鏈領域的項目。 zk協處理器使dapp能夠具有更接近於中心化Web2應用程序的功能。 以下是從線上來源收集的一些示例用例：
基於數據驅動的dapp開發：
zk協處理器使開發人員能夠創建利用完整的鏈上歷史數據進行複雜計算而無需額外信任假設的數據驅動型dapps。這為dapp開發開啟了前所未有的可能性，例如：
- 高級數據分析：類似於Dune Analytics的鏈上數據分析功能。
- 複雜的業務邏輯：實現傳統集中應用程序中發現的複雜算法和業務邏輯。
- 跨鏈應用：基於多鏈數據構建跨鏈 DApps。
Gate去中心化交易所的VIP交易者計劃：
一個典型的應用場景是在去中心化交易所實施基於交易量的費用折扣計劃，被稱為“vip交易員忠誠計劃”。這種計劃在中心化交易所中很常見，但在去中心化交易所中很少見。
憑藉zk協處理器，去中心化交易所可以:
- 追踪用户的历史交易量。
- 計算用戶的VIP級別。
- 根據VIP等級動態調整交易手續費。此功能可以幫助去中心化交易所提高用戶保留率，增加流動性，並最終增加收入。
智能合約的數據擴充：
zk協處理器可以作為強大的中間件，為智能合約提供數據捕獲、計算和驗證服務，從而降低成本並提高效率。這使智能合約能夠：
- 訪問和處理大量的歷史數據。
- 進行複雜的離鏈計算。
- 實現更高級的業務邏輯。
跨鏈橋技術:
一些基於zk的跨鏈橋技術，如herodotus和lagrange，也可以被視為zk協處理器的應用。這些技術主要著重於數據提取和驗證，為跨鏈通信提供了可信賴的數據基礎。
1.4 zk 協處理器並不完美
儘管有諸多優點，但當前階段的zk協處理器還遠遠不完美，面臨著幾個問題。我總結了以下幾點：
- 開發：對於許多開發者來說，零知識證明的概念很難理解。開發需要相關的加密知識，以及熟練掌握特定的開發語言和工具。
- 高昂的硬件成本：用於離鏈計算的zk硬件必須由項目自行承擔。zk硬件昂貴且迅速發展，很可能隨時變得過時。這是否能形成一個封閉的商業循環是值得考慮的問題。
- 競爭激烈的領域：從技術上講，實施上不會有太大的區別，最終結果可能類似於當前的第二層生態系，幾個突出的項目脫穎而出，而其他項目則被忽視。
- zk電路：在zk協處理器中執行離線計算需要將傳統計算機程序轉換為zk電路。為每個應用程序編寫自定義電路很麻煩，使用zkvms在虛擬機中編寫電路會由於不同的計算模型而產生顯著的計算開銷。
ii. 一個大規模採用的關鍵部分
（本部分極具主觀性，僅代表作者個人觀點。）
這個周期主要是由模塊化基礎設施引領的。如果模塊化是正確的道路，這個週期可能是通向大規模採用的最後一步。然而，在目前階段，我們都有一個共同的感受：為什麼我們只看到一些老應用程序被重新打包，為什麼鏈的數量比應用程序多，以及為什麼像銘文這樣的新代幣標準被譽為這個週期最偉大的創新？
缺乏新鮮敘事的根本原因是當前模塊化基礎設施不足以支持超級應用，尤其是缺乏一些先決條件（跨鏈互操作性，用戶障礙等），導致區塊鏈歷史上最嚴重的碎片化。作為模塊化時代的核心，Rollups確實加快了事情的進展，但也帶來了許多問題，例如流動性碎片化，用戶分散以及鏈或虛擬機本身對應用創新的限制。此外，模塊化中的另一個“關鍵角色”Celestia開創了在以太坊之外的路徑，進一步加劇了碎片化。無論是出於意識形態還是數字貨幣成本的驅動，結果是比特幣被迫成為數字貨幣，而其他公鏈則旨在提供更具成本效益的數字貨幣解決方案。目前的情況是每個公鏈至少有一個，甚至數十個第二層項目。此外，所有基礎設施和生態項目都深入學習了Blur開創的代幣抵押策略，要求用戶在項目內抵押代幣。這種模式讓鯨魚從三個方面受益（利息，以太坊或比特幣升值以及免費代幣），進一步壓縮了鏈上流動性。
在過去的牛市中，資金只會流向幾個到十幾個公鏈，甚至主要集中在以太坊上。現在，資金分散在數百個公鏈上並鎖定在數千個類似的專案中，導致鏈上活動的下降。即使是以太坊也缺乏鏈上活動。因此，東方玩家在比特幣生態系統中進行PVP，而西方玩家則在Solana中進行，這是出於必要。
因此，我目前的重點是如何促進區塊鏈上的匯聚流動性，支持新的遊玩風格和超級應用的出現。在跨鏈互操作性領域，傳統的領先項目一直表現不佳，仍然類似於傳統的跨鏈橋樑。我們在之前的報告中討論的新的互操作性解決方案主要旨在將多個鏈聚合到一個鏈中。例如，Agglayer、Superchain、Elastic Chain、Jam等，這裡不再詳細介紹。總之，跨鏈匯聚是模塊化基礎設施中必須克服的一個必要障礙，但需要很長時間才能實現。
zk協處理器是當前階段中的關鍵部分。它們可以加強第2層並補充第1層。是否有辦法暫時克服跨鏈和三難問題，讓我們能夠在某些具有豐富流動性的第1層或第2層上實現一些當前時代應用？畢竟，區塊鏈應用缺乏新鮮敘述。此外，通過集成協處理器解決方案來實現多樣化的遊戲風格、氣體控制、大規模應用、跨鏈能力，並通過降低用戶門檻，可能比依賴中心化更理想。
iii. 專案概況
ZK協處理器領域在2023年左右出現，現階段已經相對成熟。根據Messari的分類，該領域目前包括三個主要的垂直領域（通用計算，互操作性和跨鏈，人工智慧和機器訓練），有18個專案。這些專案中的大多數都得到了領先的風險投資公司的支援。下面，我們描述了來自不同垂直領域的幾個專案。
3.1 吉薩
giza 是一個部署在 starknet 上的 zkml（zero-knowledge machine learning）協議，由 starkware 正式支持。它專注於使 AI 模型能夠在區塊鏈智能合約中被驗證使用。開發人員可以在 giza 網絡上部署 AI 模型，然後通過零知識證明驗證模型推斷的正確性，並以無需信任的方式將結果提供給智能合約。這使開發人員能夠構建結合 AI 能力的鏈上應用，同時保持區塊鏈的去中心化和可驗證性。
giza通過以下三個步驟完成工作流程:
- 模型轉換：Giza將常用的ONNX格式AI模型轉換為可以在零知識證明系統中運行的格式。這使開發人員可以使用熟悉的工具訓練模型，然後在Giza網絡上部署它們。
- 鏈下推理：當智慧合約請求AI模型推理時，GIZA在鏈下執行實際計算。這避免了直接在區塊鏈上運行複雜AI模型的高成本。
- 零知識驗證：giza為每個模型推理生成zk證明，證明計算是正確執行的。這些證明在鏈上進行驗證，確保推理結果的正確性，而無需在鏈上重複整個計算過程。
giza的方法允許AI模型作為智能合約的可信輸入源，而無需依賴於集中式Oracle或可信執行環境。這為區塊鏈應用開啟了新的可能性，如基於AI的資產管理、欺詐檢測和動態定價。它是當前Web3 x AI領域中少數具有邏輯封閉迴路和在AI領域中巧妙使用協處理器的項目之一。
3.2 risc zero
risc zero是一個由多個頂級風險投資公司支持的領先的協處理器項目。它專注於使任何計算都能在區塊鏈智能合約中被驗證地執行。開發人員可以用Rust編寫程序並將它們部署到risc zero網絡上。然後，risc zero通過零知識證明驗證程序執行的正確性，並以一種無需信任的方式將結果提供給智能合約。這使開發人員能夠在保持區塊鏈的去中心化和可驗證性的同時構建複雜的鏈上應用。
我們之前簡要提到了部署和工作流程。在這裡，我們詳細介紹兩個關鍵組件：
- bonsai：bonsai是risc zero中的協處理器組件，無縫集成到risc-v指令集架構的zkvm中。它使開發人員能夠在幾天內快速將高性能的零知識證明集成到以太坊、L1區塊鏈、cosmos應用鏈、L2 rollups和dapps中。它提供直接的智能合約調用、可驗證的離線計算、跨鏈互操作性和一般rollup功能，同時採用了去中心化的分佈式架構。通過結合遞歸證明、自定義電路編譯器、狀態續行和不斷改進的證明算法，它使任何人都能為各種應用生成高性能的零知識證明。
- ZKVM：ZKVM是一種可驗證的計算機，其操作類似於真正的嵌入式RISC-V微處理器。基於RISC-V指令集架構，允許開發人員用Rust、C++、Solidity、Go等高級程式設計語言編寫程式，可以生成零知識證明。它支持超過 70% 的流行 Rust 板條箱，無縫結合通用計算和零知識證明，能夠為任何複雜性的計算生成高效的零知識證明，同時保持計算過程的隱私和結果的可驗證性。ZKVM利用ZK技術，包括Stark和Snark，通過遞歸證明和Stark-to-Snark證明器等元件實現高效的證明生成和驗證，支援鏈下執行和鏈上驗證。
risc zero已與多個eth layer2解決方案整合，並展示了bonsai的各種用例。一個有趣的例子是bonsai pay。這個示範使用risc zero的zkvm和bonsai proof服務，允許用戶使用他們的google帳戶在以太坊上發送或提取eth和代幣。它展示了risc zero如何能夠無縫地將鏈上應用與oauth2.0（主要身份提供者如google所使用的標準）集成，提供了一個通過傳統web2應用降低web3用戶壁壘的用例。其他例子包括基於daos的應用。
3.3 =nil;
=nil; 是一個由著名實體支持的投資項目，包括mina、polychain、starkware和blockchain capital。值得注意的是，zk技術的先驅mina和starkware是其中的支持者之一，這表明了對該項目的高度技術認可。=nil; 也被提及在我們的報告《計算能力市場》中，主要關注證明市場（一個分散式的證明生成市場）。此外，=nil; 還有另一個子產品叫做zkllvm。
zkllvm，由=nil;基金會開發，是一種創新的電路編譯器，它可以自動將用c++和rust等主流編程語言編寫的應用程式代碼轉換為效率高、可證明的以太坊電路，而無需專門的零知識特定領域語言（DSL）。這大大簡化了開發過程，降低了進入門檻，並通過避免使用zkvm來提高性能。它支持硬件加速以加速證明生成，適用於各種zk應用場景，如Rollups、跨鏈橋接、Oracle、機器學習和遊戲。它與=nil;基金會的證明市場緊密集成，為開發人員提供了從電路創建到證明生成的端到端支持。
3.4 短視
brevis是celer network的一個子項目，是一個智能的零知識（zk）協處理器，用於區塊鏈，使dapps能夠以完全無信任的方式訪問、計算和利用多個區塊鏈上的任意數據。與其他協處理器一樣，brevis有廣泛的用例，例如數據驅動的defi、zkbridges、鏈上用戶獲取、zkdid和社交帳戶抽象。
brevis架構由三個主要組件組成:
- zkfabric：zkfabric是Brevis架構的中繼元件。它的主要任務是從所有連接的區塊鏈中收集和同步區塊頭資訊，然後通過ZK Light用戶端電路為每個收集的區塊頭生成共識證明。
- zkquerynet：zkquerynet是一個開放的zk查詢引擎市場，可以直接接受來自鏈上智能合約的數據查詢並通過zk查詢引擎電路生成查詢結果和相應的zk查詢證明。這些引擎從高度專業化（例如，計算特定時期內dex的交易量）到高度通用的數據索引抽象和高級查詢語言，以滿足各種應用需求。
- zkaggregatorrollup：它作為zkfabric和zkquerynet的聚合和存儲層。它驗證這兩個組件的證明，存儲被證明的數據，並將它們的zk證明的狀態根提交給所有連接的區塊鏈，使dapps能夠直接在其鏈上智能合約業務邏輯中訪問被證明的查詢結果。
憑藉這種模塊化架構，Brevis可以為所有支持的公共區塊鏈智能合約提供無需信任、高效靈活的訪問方式。Uni的v4版本也採用了這個項目，並將其與鉤子（一個用於集成各種用戶自定義邏輯的系統）集成在一起，以便讀取歷史的區塊鏈數據，減少燃氣費用，同時確保去中心化。這是一個促進去中心化交易所的zk協處理器的示例。
3.5 拉格朗日
Lagrange是由1kx和Founders Fund領導的一個互操作性zk協處理器協議，主要旨在提供無需信任的跨鏈互操作性，並支持需要大規模數據複雜計算的應用程序。與傳統的節點橋樑不同，Lagrange的跨鏈互操作性主要通過其創新的zk大數據和狀態委員會機制實現。
- ZK大數據：這是拉格朗日的核心產品，負責處理和驗證跨鏈數據，生成相關的ZK證明。該元件包括一個高度並行的ZK協處理器，用於執行複雜的鏈下計算並生成零知識證明，一個專門設計的可驗證資料庫，支援無限的存儲槽和來自智慧合約的直接SQL查詢，一個動態更新機制，僅更新更改的數據點以減少證明時間，以及一個集成功能，允許開發人員直接從智慧合約使用SQL查詢來訪問歷史數據，而無需編寫複雜的數據電路。它們共同構成了一個大規模的區塊鏈數據處理和驗證系統。
- 國家委員會：該元件是一個分散的驗證網路，由多個獨立節點組成，每個節點都質押ETH作為抵押品。這些節點充當 ZK 輕用戶端，專門驗證某些優化匯總的狀態。國委與Eigenlayer的AVS集成，利用重質押機制增強安全性，支援無限數量的參與節點，實現超線性安全增長。它還提供了“快速模式”，允許使用者在不等待挑戰視窗的情況下進行跨鏈操作，大大改善了用戶體驗。這兩種技術的結合使拉格朗日能夠有效地處理大規模數據，執行複雜的計算，並在不同的區塊鏈上安全地傳輸和驗證結果，從而支援複雜的跨鏈應用程式的開發。
lagrange已與eigenlayer、mantle、base、frax、polymer、layerzero、omni、altlayer等集成，並將成為第一個在以太坊生態系統中連接的zk avs。
關於ybb
ybb是一個Web3基金，致力於辨認具有創造更好在線環境愿景的Web3定義項目，以惠及所有網民。ybb由一群自2013年以來積極參與區塊鏈行業的信徒創立，始終樂於幫助初創項目從0到1演進。我們重視創新、自我驅動的熱情和以用戶為導向的產品，同時認識到加密貨幣和區塊鏈應用的潛力。
參考：
1.abcde：深入探討zk協處理器及其未來：https://medium.com/ABCDE.com/zh-Hant-abcde-zk-coprocessor%E5%8F%8A%E5%85%B6%E6%9C%AA%E4%BE%86%E7%9A%84%E6%B7%B1%E5%85%A5%E7%A0%94%E7%A9%B6-1d1b3f33f946
2. 'zk'是你所需要的：https://medium.com/gate_ventures/zk-is-all-you-need-238886062c52
3.零點：https://www.risczero.com/bonsai
4.拉格朗日:https://www.lagrange.dev/blog/interoperability-for-modular-blockchains-the-lagrange-thesis
5.axiomblog：https://blog.axiom.xyz/
6.氮加速！zk協處理器如何打破智能合約數據障礙：https://foresightnews.pro/article/detail/48239
免責聲明：
本文轉載自 [媒體], 轉發原標題‘區塊鏈的 GPU：zk 協處理器的全面分析’，版權歸原作者[ybb capital researcher zeke]所有。如果對此轉載有異議，請聯繫Gate learn團隊會立即處理。
免責聲明：本文所表達的觀點和意見僅代表作者自己的觀點，並不構成任何投資建議。
文章的翻譯工作由 Gate 學習團隊完成。除非特別提到，禁止複製、分發或抄襲翻譯後的文章。
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區塊鏈的GPU：ZK協處理器的全面分析
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- zk協處理器可以被看作是從模塊化概念衍生出來的離鏈計算插件，類似於傳統計算機中的GPU，從CPU卸載圖形計算任務，處理特定的計算任務。
- 它們可以用於處理複雜的計算和大量數據，降低燃氣費用並擴展智能合約功能。
- 與Rollups不同，zk協處理器是無狀態的，可以跨鏈使用，適用於複雜的計算場景。
- 開發zk協處理器具有挑戰性，性能成本高，缺乏標準化。硬體成本也相當大。雖然與一年前相比，這一領域已經取得了顯著進展，但仍處於早期階段。
- 隨著模塊化時代進入分形擴展，區塊鏈面臨流動性短缺、分散的用戶、缺乏創新和跨鏈互操作性問題等問題，與垂直擴展的l1鏈產生了矛盾。 zk協處理器可能提供一種克服這些挑戰的方法，為現有和新興應用程序提供支持，並為區塊鏈空間帶來新的敘事。
另一個模塊化基礎設施分支：zk協處理器
1.1 zk 協處理器總覽
zk協處理器可以被視為從模塊概念衍生出的離鏈計算插件，類似於傳統計算機中GPU從CPU卸載圖形計算任務，處理特定的計算任務。在這種設計框架中，公共鏈不擅長的任務，如“大數據”和“複雜計算邏輯”，可以由zk協處理器計算，鏈只接收返回的計算結果。它們的正確性由zk證明保證，最終實現了複雜任務的可信離鏈計算。
目前，像人工智能、社交金融、去中心化交易所和游戏金融等熱門應用程序急需高性能和成本控制。在傳統解決方案中，這些需要高性能的“重型應用程序”通常採用資產鏈上 + 鏈下應用模型或設計獨立的應用鏈。然而，這兩種方法都存在固有問題：前者存在“黑盒子”，而後者面臨高開發成本、脫離原始鏈生態系統以及流動性分散的問題。此外，主鏈虛擬機對這些應用程序的開發和運營施加了顯著的限制（例如，缺乏應用層標準、複雜的開發語言等）。
zk協處理器旨在解決這些問題。舉一個更詳細的例子，我們可以將區塊鏈想像為一個無法連接到互聯網的終端（如手機或電腦）。在這種情況下，我們可以在鏈上運行相對簡單的應用，如Uniswap或其他DeFi應用。但當出現更複雜的應用時，例如運行類似ChatGPT的應用程序時，公共鏈的性能和存儲將完全不足，導致瓦斯爆炸。在Web2情況下，當我們運行ChatGPT時，我們普通的終端本身無法處理GPT-4o大型語言模型；我們需要連接到OpenAI的伺服器來轉發問題，並在伺服器計算並推斷出結果後，我們直接收到答案。zk協處理器就像區塊鏈的遠程伺服器。儘管不同的協處理器項目可能根據項目類型有輕微的設計差異，但基本邏輯基本上是相似的 — 離鏈計算+ zk證明或存儲證明進行驗證。
以rise zero的bonsai部署為例，這個架構非常簡單。該項目無縫集成到rise zero自己的zkvm中，開發者只需兩個簡單的步驟就可以將bonsai用作協處理器：
- 編寫一個 zkvm 應用程序來處理應用程序邏輯。
- 撰寫一個Solidity合約，要求Bonsai執行您的zkvm應用程式並處理結果。
1.2與Rollups的區別
從上面的定義來看，似乎Rollups和zk協處理器具有高度重疊的實現邏輯和目標。然而，Rollups更像是主鏈的多核擴展，其兩者之間的具體區別如下:
1.主要目的:
- rollups：增強區塊鏈交易吞吐量並降低交易費用。
- ZK協處理器：擴展智慧合約計算能力，以處理更複雜的邏輯和更大的數據量。
2.操作原理:
- rollups：匯總鏈上交易，並使用欺詐證明或 zk 證明提交到主鏈。
- zk 協處理器：與 zk rollups 類似，但設計用於不同的應用場景。由於鏈特定的限制和規則，zk rollups 不適合協處理器任務。
3.狀態管理:
- rollups：保持其狀態並定期與主鏈同步。
- zk協處理器：無狀態，每個計算都是無狀態的。
4.應用場景：
- rollups：主要服務於終端用戶，適用於高頻交易。
- zk協同處理器：主要服務於企業，適用於需要複雜計算的場景，例如高級財務模型和大數據分析。
5.主鏈關聯性：
- rollups：被視為主鏈的擴展，通常專注於特定的區塊鏈網絡。
- zk協處理器：可以為多個區塊鏈提供服務，不僅限於特定的主鏈，也可以為Rollups提供服務。
因此，這兩者並不是互斥的，而是互補的。即使一個rollup存在於應用鏈的形式中，zk協處理器仍然可以提供服務。
1.3 使用案例
從理論上講，zk協處理器的應用範圍非常廣泛，涵蓋了各種區塊鏈領域的項目。 zk協處理器使dapp能夠具有更接近於中心化Web2應用程序的功能。 以下是從線上來源收集的一些示例用例：
基於數據驅動的dapp開發：
zk協處理器使開發人員能夠創建利用完整的鏈上歷史數據進行複雜計算而無需額外信任假設的數據驅動型dapps。這為dapp開發開啟了前所未有的可能性，例如：
- 高級數據分析：類似於Dune Analytics的鏈上數據分析功能。
- 複雜的業務邏輯：實現傳統集中應用程序中發現的複雜算法和業務邏輯。
- 跨鏈應用：基於多鏈數據構建跨鏈 DApps。
Gate去中心化交易所的VIP交易者計劃：
一個典型的應用場景是在去中心化交易所實施基於交易量的費用折扣計劃，被稱為“vip交易員忠誠計劃”。這種計劃在中心化交易所中很常見，但在去中心化交易所中很少見。
憑藉zk協處理器，去中心化交易所可以:
- 追踪用户的历史交易量。
- 計算用戶的VIP級別。
- 根據VIP等級動態調整交易手續費。此功能可以幫助去中心化交易所提高用戶保留率，增加流動性，並最終增加收入。
智能合約的數據擴充：
zk協處理器可以作為強大的中間件，為智能合約提供數據捕獲、計算和驗證服務，從而降低成本並提高效率。這使智能合約能夠：
- 訪問和處理大量的歷史數據。
- 進行複雜的離鏈計算。
- 實現更高級的業務邏輯。
跨鏈橋技術:
一些基於zk的跨鏈橋技術，如herodotus和lagrange，也可以被視為zk協處理器的應用。這些技術主要著重於數據提取和驗證，為跨鏈通信提供了可信賴的數據基礎。
1.4 zk 協處理器並不完美
儘管有諸多優點，但當前階段的zk協處理器還遠遠不完美，面臨著幾個問題。我總結了以下幾點：
- 開發：對於許多開發者來說，零知識證明的概念很難理解。開發需要相關的加密知識，以及熟練掌握特定的開發語言和工具。
- 高昂的硬件成本：用於離鏈計算的zk硬件必須由項目自行承擔。zk硬件昂貴且迅速發展，很可能隨時變得過時。這是否能形成一個封閉的商業循環是值得考慮的問題。
- 競爭激烈的領域：從技術上講，實施上不會有太大的區別，最終結果可能類似於當前的第二層生態系，幾個突出的項目脫穎而出，而其他項目則被忽視。
- zk電路：在zk協處理器中執行離線計算需要將傳統計算機程序轉換為zk電路。為每個應用程序編寫自定義電路很麻煩，使用zkvms在虛擬機中編寫電路會由於不同的計算模型而產生顯著的計算開銷。
ii. 一個大規模採用的關鍵部分
（本部分極具主觀性，僅代表作者個人觀點。）
這個周期主要是由模塊化基礎設施引領的。如果模塊化是正確的道路，這個週期可能是通向大規模採用的最後一步。然而，在目前階段，我們都有一個共同的感受：為什麼我們只看到一些老應用程序被重新打包，為什麼鏈的數量比應用程序多，以及為什麼像銘文這樣的新代幣標準被譽為這個週期最偉大的創新？
缺乏新鮮敘事的根本原因是當前模塊化基礎設施不足以支持超級應用，尤其是缺乏一些先決條件（跨鏈互操作性，用戶障礙等），導致區塊鏈歷史上最嚴重的碎片化。作為模塊化時代的核心，Rollups確實加快了事情的進展，但也帶來了許多問題，例如流動性碎片化，用戶分散以及鏈或虛擬機本身對應用創新的限制。此外，模塊化中的另一個“關鍵角色”Celestia開創了在以太坊之外的路徑，進一步加劇了碎片化。無論是出於意識形態還是數字貨幣成本的驅動，結果是比特幣被迫成為數字貨幣，而其他公鏈則旨在提供更具成本效益的數字貨幣解決方案。目前的情況是每個公鏈至少有一個，甚至數十個第二層項目。此外，所有基礎設施和生態項目都深入學習了Blur開創的代幣抵押策略，要求用戶在項目內抵押代幣。這種模式讓鯨魚從三個方面受益（利息，以太坊或比特幣升值以及免費代幣），進一步壓縮了鏈上流動性。
在過去的牛市中，資金只會流向幾個到十幾個公鏈，甚至主要集中在以太坊上。現在，資金分散在數百個公鏈上並鎖定在數千個類似的專案中，導致鏈上活動的下降。即使是以太坊也缺乏鏈上活動。因此，東方玩家在比特幣生態系統中進行PVP，而西方玩家則在Solana中進行，這是出於必要。
因此，我目前的重點是如何促進區塊鏈上的匯聚流動性，支持新的遊玩風格和超級應用的出現。在跨鏈互操作性領域，傳統的領先項目一直表現不佳，仍然類似於傳統的跨鏈橋樑。我們在之前的報告中討論的新的互操作性解決方案主要旨在將多個鏈聚合到一個鏈中。例如，Agglayer、Superchain、Elastic Chain、Jam等，這裡不再詳細介紹。總之，跨鏈匯聚是模塊化基礎設施中必須克服的一個必要障礙，但需要很長時間才能實現。
zk協處理器是當前階段中的關鍵部分。它們可以加強第2層並補充第1層。是否有辦法暫時克服跨鏈和三難問題，讓我們能夠在某些具有豐富流動性的第1層或第2層上實現一些當前時代應用？畢竟，區塊鏈應用缺乏新鮮敘述。此外，通過集成協處理器解決方案來實現多樣化的遊戲風格、氣體控制、大規模應用、跨鏈能力，並通過降低用戶門檻，可能比依賴中心化更理想。
iii. 專案概況
ZK協處理器領域在2023年左右出現，現階段已經相對成熟。根據Messari的分類，該領域目前包括三個主要的垂直領域（通用計算，互操作性和跨鏈，人工智慧和機器訓練），有18個專案。這些專案中的大多數都得到了領先的風險投資公司的支援。下面，我們描述了來自不同垂直領域的幾個專案。
3.1 吉薩
giza 是一個部署在 starknet 上的 zkml（zero-knowledge machine learning）協議，由 starkware 正式支持。它專注於使 AI 模型能夠在區塊鏈智能合約中被驗證使用。開發人員可以在 giza 網絡上部署 AI 模型，然後通過零知識證明驗證模型推斷的正確性，並以無需信任的方式將結果提供給智能合約。這使開發人員能夠構建結合 AI 能力的鏈上應用，同時保持區塊鏈的去中心化和可驗證性。
giza通過以下三個步驟完成工作流程:
- 模型轉換：Giza將常用的ONNX格式AI模型轉換為可以在零知識證明系統中運行的格式。這使開發人員可以使用熟悉的工具訓練模型，然後在Giza網絡上部署它們。
- 鏈下推理：當智慧合約請求AI模型推理時，GIZA在鏈下執行實際計算。這避免了直接在區塊鏈上運行複雜AI模型的高成本。
- 零知識驗證：giza為每個模型推理生成zk證明，證明計算是正確執行的。這些證明在鏈上進行驗證，確保推理結果的正確性，而無需在鏈上重複整個計算過程。
giza的方法允許AI模型作為智能合約的可信輸入源，而無需依賴於集中式Oracle或可信執行環境。這為區塊鏈應用開啟了新的可能性，如基於AI的資產管理、欺詐檢測和動態定價。它是當前Web3 x AI領域中少數具有邏輯封閉迴路和在AI領域中巧妙使用協處理器的項目之一。
3.2 risc zero
risc zero是一個由多個頂級風險投資公司支持的領先的協處理器項目。它專注於使任何計算都能在區塊鏈智能合約中被驗證地執行。開發人員可以用Rust編寫程序並將它們部署到risc zero網絡上。然後，risc zero通過零知識證明驗證程序執行的正確性，並以一種無需信任的方式將結果提供給智能合約。這使開發人員能夠在保持區塊鏈的去中心化和可驗證性的同時構建複雜的鏈上應用。
我們之前簡要提到了部署和工作流程。在這裡，我們詳細介紹兩個關鍵組件：
- bonsai：bonsai是risc zero中的協處理器組件，無縫集成到risc-v指令集架構的zkvm中。它使開發人員能夠在幾天內快速將高性能的零知識證明集成到以太坊、L1區塊鏈、cosmos應用鏈、L2 rollups和dapps中。它提供直接的智能合約調用、可驗證的離線計算、跨鏈互操作性和一般rollup功能，同時採用了去中心化的分佈式架構。通過結合遞歸證明、自定義電路編譯器、狀態續行和不斷改進的證明算法，它使任何人都能為各種應用生成高性能的零知識證明。
- ZKVM：ZKVM是一種可驗證的計算機，其操作類似於真正的嵌入式RISC-V微處理器。基於RISC-V指令集架構，允許開發人員用Rust、C++、Solidity、Go等高級程式設計語言編寫程式，可以生成零知識證明。它支持超過 70% 的流行 Rust 板條箱，無縫結合通用計算和零知識證明，能夠為任何複雜性的計算生成高效的零知識證明，同時保持計算過程的隱私和結果的可驗證性。ZKVM利用ZK技術，包括Stark和Snark，通過遞歸證明和Stark-to-Snark證明器等元件實現高效的證明生成和驗證，支援鏈下執行和鏈上驗證。
risc zero已與多個eth layer2解決方案整合，並展示了bonsai的各種用例。一個有趣的例子是bonsai pay。這個示範使用risc zero的zkvm和bonsai proof服務，允許用戶使用他們的google帳戶在以太坊上發送或提取eth和代幣。它展示了risc zero如何能夠無縫地將鏈上應用與oauth2.0（主要身份提供者如google所使用的標準）集成，提供了一個通過傳統web2應用降低web3用戶壁壘的用例。其他例子包括基於daos的應用。
3.3 =nil;
=nil; 是一個由著名實體支持的投資項目，包括mina、polychain、starkware和blockchain capital。值得注意的是，zk技術的先驅mina和starkware是其中的支持者之一，這表明了對該項目的高度技術認可。=nil; 也被提及在我們的報告《計算能力市場》中，主要關注證明市場（一個分散式的證明生成市場）。此外，=nil; 還有另一個子產品叫做zkllvm。
zkllvm，由=nil;基金會開發，是一種創新的電路編譯器，它可以自動將用c++和rust等主流編程語言編寫的應用程式代碼轉換為效率高、可證明的以太坊電路，而無需專門的零知識特定領域語言（DSL）。這大大簡化了開發過程，降低了進入門檻，並通過避免使用zkvm來提高性能。它支持硬件加速以加速證明生成，適用於各種zk應用場景，如Rollups、跨鏈橋接、Oracle、機器學習和遊戲。它與=nil;基金會的證明市場緊密集成，為開發人員提供了從電路創建到證明生成的端到端支持。
3.4 短視
brevis是celer network的一個子項目，是一個智能的零知識（zk）協處理器，用於區塊鏈，使dapps能夠以完全無信任的方式訪問、計算和利用多個區塊鏈上的任意數據。與其他協處理器一樣，brevis有廣泛的用例，例如數據驅動的defi、zkbridges、鏈上用戶獲取、zkdid和社交帳戶抽象。
brevis架構由三個主要組件組成:
- zkfabric：zkfabric是Brevis架構的中繼元件。它的主要任務是從所有連接的區塊鏈中收集和同步區塊頭資訊，然後通過ZK Light用戶端電路為每個收集的區塊頭生成共識證明。
- zkquerynet：zkquerynet是一個開放的zk查詢引擎市場，可以直接接受來自鏈上智能合約的數據查詢並通過zk查詢引擎電路生成查詢結果和相應的zk查詢證明。這些引擎從高度專業化（例如，計算特定時期內dex的交易量）到高度通用的數據索引抽象和高級查詢語言，以滿足各種應用需求。
- zkaggregatorrollup：它作為zkfabric和zkquerynet的聚合和存儲層。它驗證這兩個組件的證明，存儲被證明的數據，並將它們的zk證明的狀態根提交給所有連接的區塊鏈，使dapps能夠直接在其鏈上智能合約業務邏輯中訪問被證明的查詢結果。
憑藉這種模塊化架構，Brevis可以為所有支持的公共區塊鏈智能合約提供無需信任、高效靈活的訪問方式。Uni的v4版本也採用了這個項目，並將其與鉤子（一個用於集成各種用戶自定義邏輯的系統）集成在一起，以便讀取歷史的區塊鏈數據，減少燃氣費用，同時確保去中心化。這是一個促進去中心化交易所的zk協處理器的示例。
3.5 拉格朗日
Lagrange是由1kx和Founders Fund領導的一個互操作性zk協處理器協議，主要旨在提供無需信任的跨鏈互操作性，並支持需要大規模數據複雜計算的應用程序。與傳統的節點橋樑不同，Lagrange的跨鏈互操作性主要通過其創新的zk大數據和狀態委員會機制實現。
- ZK大數據：這是拉格朗日的核心產品，負責處理和驗證跨鏈數據，生成相關的ZK證明。該元件包括一個高度並行的ZK協處理器，用於執行複雜的鏈下計算並生成零知識證明，一個專門設計的可驗證資料庫，支援無限的存儲槽和來自智慧合約的直接SQL查詢，一個動態更新機制，僅更新更改的數據點以減少證明時間，以及一個集成功能，允許開發人員直接從智慧合約使用SQL查詢來訪問歷史數據，而無需編寫複雜的數據電路。它們共同構成了一個大規模的區塊鏈數據處理和驗證系統。
- 國家委員會：該元件是一個分散的驗證網路，由多個獨立節點組成，每個節點都質押ETH作為抵押品。這些節點充當 ZK 輕用戶端，專門驗證某些優化匯總的狀態。國委與Eigenlayer的AVS集成，利用重質押機制增強安全性，支援無限數量的參與節點，實現超線性安全增長。它還提供了“快速模式”，允許使用者在不等待挑戰視窗的情況下進行跨鏈操作，大大改善了用戶體驗。這兩種技術的結合使拉格朗日能夠有效地處理大規模數據，執行複雜的計算，並在不同的區塊鏈上安全地傳輸和驗證結果，從而支援複雜的跨鏈應用程式的開發。
lagrange已與eigenlayer、mantle、base、frax、polymer、layerzero、omni、altlayer等集成，並將成為第一個在以太坊生態系統中連接的zk avs。
關於ybb
ybb是一個Web3基金，致力於辨認具有創造更好在線環境愿景的Web3定義項目，以惠及所有網民。ybb由一群自2013年以來積極參與區塊鏈行業的信徒創立，始終樂於幫助初創項目從0到1演進。我們重視創新、自我驅動的熱情和以用戶為導向的產品，同時認識到加密貨幣和區塊鏈應用的潛力。
參考：
1.abcde：深入探討zk協處理器及其未來：https://medium.com/ABCDE.com/zh-Hant-abcde-zk-coprocessor%E5%8F%8A%E5%85%B6%E6%9C%AA%E4%BE%86%E7%9A%84%E6%B7%B1%E5%85%A5%E7%A0%94%E7%A9%B6-1d1b3f33f946
2. 'zk'是你所需要的：https://medium.com/gate_ventures/zk-is-all-you-need-238886062c52
3.零點：https://www.risczero.com/bonsai
4.拉格朗日:https://www.lagrange.dev/blog/interoperability-for-modular-blockchains-the-lagrange-thesis
5.axiomblog：https://blog.axiom.xyz/
6.氮加速！zk協處理器如何打破智能合約數據障礙：https://foresightnews.pro/article/detail/48239
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