以太坊的經(jīng)濟(jì)模型最終可能會(huì)變成 PoS 和 PoW 并存，形成一種新的「混合共識(shí)」模式。
撰文：岳小魚(yú)
Web3Caff 創(chuàng)始人 Gootor 提出了一個(gè)非常重要的觀點(diǎn)，這里分享一些進(jìn)一步的思考：
以太坊正在 ZK 化，而 ZK 證明器需要硬件加速，像比特幣挖礦一樣有硬件依賴，那么 ZK 挖礦就可能變成新型的 PoW。
以太坊的經(jīng)濟(jì)模型最終可能會(huì)變成 PoS 和 PoW 并存，形成一種新的「混合共識(shí)」模式。
接下來(lái)，我們就具體看下上述設(shè)想的底層邏輯。
1、以太坊正在 ZK 化
ZK（零知識(shí)證明）的基本原理是：一方可以向另一方證明一個(gè)聲明是真實(shí)的，而不需要提供任何其他信息。
這是一項(xiàng)非常有前景的技術(shù)。
ZK 技術(shù)在區(qū)塊鏈領(lǐng)域中目前主要應(yīng)用于擴(kuò)容。
V 神一直在力推 ZK 技術(shù)，由于 V 神的意愿和傾向，以太坊基金會(huì)也投資了各類 ZK 項(xiàng)目。
但是 ZK 項(xiàng)目這種基建層的周期比較長(zhǎng)，所以我們普通用戶目前所能直接感知到的就是各種 ZK Rollup，即 ZK 系的以太坊 Layer2 解決方案。
典型代表就是 zkSync、Starknet、Polygon zkEVM、Scroll、Linea 等。
這些都是在以太坊的執(zhí)行層融合 ZK 技術(shù)。
而以太坊自身也在逐漸 ZK 化。
共識(shí)層 ZK 化（如 Beam Chain 提案）：通過(guò)將共識(shí)操作的驗(yàn)證過(guò)程 ZK 化，可以簡(jiǎn)化和加速共識(shí)過(guò)程。
數(shù)據(jù)層 ZK 化：只存儲(chǔ)證明而不存儲(chǔ)所有交易數(shù)據(jù)，可以顯著減少鏈上存儲(chǔ)需求。
通過(guò)這些方式，以太坊能夠在保持其去中心化和安全性的同時(shí)，顯著提升其網(wǎng)絡(luò)的性能，包括交易處理速度、成本、以及隱私保護(hù)。
ZK 技術(shù)的引入被視為以太坊生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期擴(kuò)展策略的一部分，可以應(yīng)對(duì)更高的用戶需求和應(yīng)用復(fù)雜性。
2、ZK 為什么需要結(jié)合硬件？
上述提到了 ZK 諸多優(yōu)勢(shì)，但是 ZK 目前面臨的最大阻礙是生成 ZKP（Zero-Knowledge Proofs）的性能問(wèn)題。
ZK 的運(yùn)作機(jī)制是通過(guò)使驗(yàn)證者將多個(gè)交易合并到一個(gè)單一的、簡(jiǎn)潔的證明中，然后再將交易提交到主網(wǎng)，最終實(shí)現(xiàn)了主網(wǎng)的擴(kuò)容。
但 ZK 也有局限性，因?yàn)樯勺C明的過(guò)程在時(shí)間和精力方面都是非常耗費(fèi)資源的。
由于需要許多復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，例如冪運(yùn)算、倒數(shù)運(yùn)算和雙線性配對(duì)計(jì)算，證明的創(chuàng)建通常會(huì)減慢速度。
單純靠軟件優(yōu)化無(wú)法進(jìn)一步提升性能，因此需要結(jié)合硬件，通過(guò)使用專用硬件進(jìn)行加速，可以使得證明生成速度從原來(lái)小時(shí)級(jí)別提升到秒級(jí)別，這將是一個(gè)巨大的提升。
因此，ZK 有硬件依賴，需要專用芯片。
隨著 ZKP 技術(shù)在隱私計(jì)算、區(qū)塊鏈擴(kuò)展等領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多，ZKP 的生成速度和效率成為瓶頸，市場(chǎng)對(duì)硬件的需求也日益強(qiáng)烈。
3、PoS 和 ZK 挖礦怎么結(jié)合呢？
如果采用 ZK 硬件加速，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)硬件挖礦，這就出現(xiàn)了一種新的經(jīng)濟(jì)模型。
什么是 ZK 挖礦呢？
傳統(tǒng)的 PoW（工作量證明）挖礦依賴于解決復(fù)雜的數(shù)學(xué)問(wèn)題，而 ZK 硬件挖礦則是快速生成 ZKP 的能力。
類似于 PoW 挖礦，參與者可以競(jìng)爭(zhēng)生成 ZKP 的速度和效率，首先生成有效證明的參與者獲得獎(jiǎng)勵(lì)。
PoS 和 ZK 具體怎么結(jié)合呢？
在 PoS 系統(tǒng)中，驗(yàn)證者（即質(zhì)押者）負(fù)責(zé)驗(yàn)證交易和提出新區(qū)塊。ZK 證明可以用來(lái)證明某個(gè)區(qū)塊或一系列交易的正確性，增強(qiáng)安全性和降低驗(yàn)證成本。
驗(yàn)證者在執(zhí)行其 PoS 職責(zé)的同時(shí)，生成 ZKP 作為對(duì)其工作的額外證明。成功生成并提交有效 ZKP 的驗(yàn)證者可以在現(xiàn)有的區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)之外獲得額外的獎(jiǎng)勵(lì)。
這可以是 ETH 或網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的某種形式的獎(jiǎng)勵(lì)（如特定代幣或 Gas 費(fèi)用的一部分）。
主網(wǎng)區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)可以分為兩部分，形成一種分層獎(jiǎng)勵(lì)系統(tǒng)：其中一部分獎(jiǎng)勵(lì)用于傳統(tǒng)的 PoS 驗(yàn)證，另一部分根據(jù)節(jié)點(diǎn)在 ZK 證明生成中的貢獻(xiàn)分配。
由此可以看到，ZK 可以作為 PoS 驗(yàn)證的增強(qiáng)，ZK 挖礦則可以作為 PoS 質(zhì)押的擴(kuò)展。
質(zhì)押者除了質(zhì)押 ETH 以獲得 PoS 獎(jiǎng)勵(lì)外，還可以通過(guò)參與 ZK 相關(guān)的工作來(lái)獲得額外的獎(jiǎng)勵(lì)。比如，質(zhì)押者可以運(yùn)行 ZK 證明生成節(jié)點(diǎn)，提供計(jì)算資源以支持 ZK 技術(shù)的應(yīng)用。
但是這里只是提出了一種可能性，如果要將以太坊現(xiàn)有的 PoS 機(jī)制整合 ZK 技術(shù)，需要對(duì)當(dāng)前 PoS 協(xié)議進(jìn)行修改或擴(kuò)展，以容納 ZK 證明的角色。
而且必須要設(shè)計(jì)一個(gè)公平的激勵(lì)模型，確保既不削弱 PoS 的激勵(lì)效果，又能促進(jìn) ZK 技術(shù)的應(yīng)用。
4、ZK 挖礦會(huì)引入新的正外部性嗎？
以太坊從 PoW 轉(zhuǎn) PoS 后，最被詬病的一點(diǎn)就是沒(méi)有外部性引入到這個(gè)「封閉」的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)了。
PoW 是具有外部性的，需要能源、硬件，從而將區(qū)塊鏈的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)擴(kuò)展到了區(qū)塊鏈外部，影響了現(xiàn)實(shí)世界。
PoS 系統(tǒng)中，驗(yàn)證區(qū)塊的資格主要基于持有的代幣數(shù)量（即質(zhì)押），經(jīng)濟(jì)活動(dòng)更多地集中在質(zhì)押和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)交易，而不是像 PoW 那樣涉及到廣泛的礦機(jī)生產(chǎn)、電力市場(chǎng)等外部產(chǎn)業(yè)。
ZK 加速硬件和 PoW 礦機(jī)一樣，需要專用硬件，但是「無(wú)效耗電」問(wèn)題會(huì)被降低，因?yàn)?PoW 是解決數(shù)學(xué)題來(lái)競(jìng)爭(zhēng)出塊權(quán)，而 ZK 挖礦則是生成有效的證明來(lái)驗(yàn)證交易，無(wú)需不同的節(jié)點(diǎn)做重復(fù)性的無(wú)效勞動(dòng)。
5、AI 與 ZK 共享算力
更進(jìn)一步，會(huì)出現(xiàn) ZK 算力市場(chǎng)，甚至可以實(shí)現(xiàn) AI 算力和 ZK 算力共享。
市面上可能會(huì)出現(xiàn)提供綜合性計(jì)算服務(wù)一體化平臺(tái)，支持 AI 和 ZK 任務(wù)的計(jì)算需求。
用戶可以在同一平臺(tái)上處理需要高性能計(jì)算的 AI 任務(wù)和需要 ZK 證明生成的任務(wù)。
協(xié)議層面也可以進(jìn)行整合：創(chuàng)建智能合約或協(xié)議，使得 AI 算力提供者也可以參與到 ZK 證明的生成中，或者利用 ZK 技術(shù)來(lái)驗(yàn)證 AI 計(jì)算的結(jié)果。
算力也可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配：根據(jù)任務(wù)需求動(dòng)態(tài)分配算力資源。例如，當(dāng) AI 任務(wù)需求較低時(shí)，這些資源可以用于生成 ZK 證明，反之亦然。
6、ZK 硬件加速的頭部玩家
目前 ZK 硬件加速賽道的頭部項(xiàng)目是 Cysic。
Cysic 專注于設(shè)計(jì)和生產(chǎn)專用集成電路（ASIC）、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）以及 GPU 加速解決方案，以加速 ZKP 的生成過(guò)程。
Cysic 設(shè)計(jì)了兩款硬件產(chǎn)品：
- ZK Air: 輕便的 ZK 設(shè)備，尺寸接近筆記本電源適配器，計(jì)算能力相當(dāng)于 10 張 RTX 4090 GPU，適合個(gè)人用戶。
- ZK Pro: 更強(qiáng)大的設(shè)備，性能相當(dāng)于 50 張 RTX 4090 GPU，設(shè)計(jì)用于大型 ZK 項(xiàng)目如 zkRollup 和 zkML。
除了硬件之外，Cysic 還提供了一套 CUDA 庫(kù)，支持多種 ZKP 系統(tǒng)如 Plonky2, Gnark, Halo2, RapidSnark 等。這些庫(kù)能夠大幅提升性能，相比開(kāi)源框架至少提高 50%。
同時(shí)，Cysic 有一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，Cysic Network，主要是為了整合和管理社區(qū)計(jì)算資源，連接 ZK 項(xiàng)目方、計(jì)算力提供者和社區(qū)驗(yàn)證者，形成一個(gè)可靠的計(jì)算力網(wǎng)絡(luò)。
簡(jiǎn)單說(shuō)，Cysic Network 就是一個(gè) ZK 礦池與 SaaS 平臺(tái)。
目前，Cysic 已經(jīng)與多個(gè) zkRollup 項(xiàng)目合作，展示了其產(chǎn)品的實(shí)用性和市場(chǎng)需求。
除了 Cysic，還有一個(gè)非常有特點(diǎn)的項(xiàng)目要提一下：Scroll
沒(méi)有想到，「眾叛親離」、「臭名昭著」的 Scroll 在 ZK 硬件加速方面是做得非常靠前。
和其他 ZK Rollup 項(xiàng)目對(duì)比，Scroll 可以說(shuō)是另辟蹊徑，從硬件入手，通過(guò)開(kāi)發(fā)專用的 ZK 加速硬件 GUP，形成了自己的競(jìng)爭(zhēng)壁壘，這也是 Scroll 最大的差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
單看這一點(diǎn)，Scroll 確實(shí)是挺硬核的一個(gè)項(xiàng)目。
但是 Scroll 和 Cysic 定位不一樣：對(duì)于 Scroll，硬件加速是其 Layer2 整體解決方案的一部分；而 Cysic 則致力于為整個(gè) ZKP 生態(tài)系統(tǒng)提供硬件加速服務(wù)。
7、總結(jié)
最后，總結(jié)一下本文的內(nèi)容：
以太坊正在 ZK 化：以太坊通過(guò)引入零知識(shí)證明（ZK）技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容和提高隱私性，已經(jīng)在共識(shí)層和數(shù)據(jù)層應(yīng)用了 ZK 技術(shù)，以提升網(wǎng)絡(luò)性能。
ZK 需要硬件加速：由于生成零知識(shí)證明耗費(fèi)大量計(jì)算資源，硬件加速（如 ASIC、FPGA）被視為提高效率的必要手段。
PoS 與 ZK 挖礦的結(jié)合：提出了一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)模型，即將 ZK 挖礦作為 PoS 的擴(kuò)展，質(zhì)押者通過(guò)提供 ZK 計(jì)算能力獲得額外獎(jiǎng)勵(lì)，形成 PoS 和 PoW 并存的模式。
ZK 挖礦引入新的正外部性：與 PoW 相比，ZK 挖礦可能減少無(wú)效能耗，但仍然需要專用硬件，帶來(lái)對(duì)硬件生產(chǎn)和技術(shù)創(chuàng)新的激勵(lì)。
AI 與 ZK 算力共享：AI 和 ZK 計(jì)算任務(wù)可能共享硬件資源，形成一個(gè)綜合性計(jì)算服務(wù)市場(chǎng)。
市場(chǎng)領(lǐng)先項(xiàng)目：Cysic 和 Scroll 是 ZK 硬件加速領(lǐng)域的領(lǐng)先者，前者專注于為 ZK 生態(tài)提供硬件，后者將其作為 Layer2 解決方案的一部分。
最后，ZK 硬件加速賽道已經(jīng)初現(xiàn)端倪，隨著以太坊的進(jìn)一步 ZK 化，ZK 硬件加速將變得更加重要，甚至?xí)聪蚋淖円蕴坏慕?jīng)濟(jì)模型，值得我們對(duì)這個(gè)賽道持續(xù)關(guān)注。
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