Brevis, una piattaforma di elaborazione di calcolo verificabile alimentata da zero-knowledge proofs, ha appena lanciato Pico, una macchina virtuale (zkVM) modulare e ad alte performance.
Pico permette di creare flussi di lavoro specializzati per ogni esigenza, integrando un coprocessore di dati on-chain avanzato che migliora le prestazioni fino a 32 volte.
Approfondiamo il discorso di seguito.
Summary
Brevis e le nuove sfide nel panorama delle applicazioni on-chain
Brevis è un’entità web3 che sviluppa tecnologie avanzate per ottimizzare l’uso delle Zero-Knowledge Proofs in ambito blockchain.
Grazie alla sua infrastruttura avanzata, consente alle applicazioni crittografiche di trasferire costosi calcoli computazionali in un ambiente off-chain, aumentando la scalabilità preservando allo stesso tempo la sicurezza del L1.
Fino ad oggi diverse realtà dell’ecosistema DeFi (sia catene che dApp) hanno adottato con successo le innovative funzionalità di Brevis, come ad esempio Kwenta, Usual, PancakeSwap, Frax, Quickswap, Mellow Finance, BeraBorrow ed altri ancora.
Tuttavia, mano a mano che Brevis si rapportava con nuovi partner, ha visto emergere nuove sfide e nuove esigenze nel contesto dei flussi di lavoro personalizzabili.
In primis sempre più progetti hanno richiesto priorità uniche in termini di prestazioni e complessità nella logica aziendale, con funzioni altamente personalizzabili.
In secondo luogo, con la crescita delle nuove tecnologie ZK, ci si è accorti che i sistemi privi di un’architettura modulare hanno spesso fatto fatica nelle prestazioni ed ottimizzazioni.
Brevis è così giunta alla conclusioni di aver bisogno di una macchina virtuale zkVM in grado di adattarsi in modo flessibile all’ambiente circostante in base alla complessità di ogni singola applicazione, senza dover utilizzare un approccio rigido monolitico.
Così è nato Pico, un vero e proprio punto di svolta per i motori di calcolo computazionali.
Brevis lancia Pico: una rivelazione per gli sviluppatori web3
Pico rappresenta una zkVM con architettura modulare, progettata per consentire agli sviluppatori di costruire applicazioni ZK su misura per le proprie necessità.
Gli sviluppatori di applicazioni web3 possono assemblare moduli Pico come se fossero mattoncini Lego, così da adattarsi in modo specifico per ogni requisito di calcolo.
Che si tratti di ottimizzare la sicurezza, la scalabilità o l’efficienza nella generazione di prove, questo framework di Brevis permette di creare flussi di lavoro specializzati per ogni esigenza.
Da un punto di vista tecnico. Pico presenta un’architettura “glue-and-coprocessor”, basata su processori di dati on-chain avanzati in grado di migliorare notevolmente le prestazioni. Inoltre, è compatibile con lo standard RISC-V e supporta le toolchain di programmazione Rust, adattandosi facilmente ai set di strumenti utilizzati dagli sviluppatori.
Lanciando la versione v1.0 di Pico, Brevis ha introdotto così al mondo il primo zkVM che consente agli sviluppatori di provare i programmi con:
- Dimostrazione dei backend: STARK su KoalaBear e BabyBear e CircleSTARK su Mersenne 31.
- Dimostrazione dei flussi di lavoro: ottimizza gli obiettivi di sicurezza, scalabilità e generazione di prove per soddisfare le esigenze specifiche della tua app.
- Accesso ai dati storici on-chain: integrandosi con il zkCoprocessor per i dati on-chain, gli sviluppatori sono in grado di creare dApp in grado di accedere e di elaborare dati storici on-chain in totale sicurezza, con le migliori prestazioni e programmabilità.
Progettazione e flessibilità dell’architettura glue-and-coprocessor
Come accennato, Pico è composto da un’architettura “glue-and-coprocessor” che combina l’efficienza dei co-processori specializzati con la flessibilità di una zkVM per uso generale.
Per chi non lo sapesse, i co-processori sono dei circuiti personalizzati che accelerano operazioni complesse, come l’aritmetica o la crittografia. La macchina virtuale ZkVM funge da collante nel processo di dimostrazione e verifica dei dati, assicurandosi che la logica non coperta dai co-processori venga comunque dimostrata in modo sicuro.
Inoltre, Pico utilizza precompilazioni (strumenti già pronti) che rendono più veloci alcune operazioni di base, come le verifiche di hash o firma. Ma per applicazioni più complesse, le sole precompilazioni non sono sufficienti.
Per questo, Pico ha un altro livello: integra un coprocessore per applicazioni che gestisce specifiche operazioni legate ai dati su blockchain, come ad esempio quelli usati per Uniswap. Questo coprocessore accelera ulteriormente l’accesso e la verifica dei dati, rendendo più veloci le prove ZK, mentre mantiene una grande flessibilità per gli sviluppatori che devono gestire logiche più complesse.
Per mostrare i vantaggi di un approccio ibrido simile, il team di Brevis ha messo a confronto le prestazioni di una Pico VM “vanilla” con una Pico VM “boosted” consacrata con il zkCoprocessor di dati on-chain.
Dai risultati è emersa una prestazione superiore di oltre 32 volte per la Pico VM con coprocessore consacrato, con un costo pari solo al 33% della spesa della Pico originale.
Nonostante la nuova versione sia ancora più lenta di quella originale, questa zkVM rappresenta un ottimo compromesso prestazioni e programmabilità, non disponibile oggi sul mercato.
Da sottolineare come questo modello di progettazione generale non si applica solo ai casi di utilizzo di calcolo e accesso ai dati on-chain. Infatti Pico sta integrando inferenza AI verificabile e coprocessori Reth a livello di app per accelerare significativamente la generazione di prove anche per tali casi.
Prestazioni senza precedenti per Pico: il paragone con altre soluzioni zkVM
Rispetto ad altre soluzioni zkVM esistenti, Pico vanta prestazioni più performanti in termini di velocità nelle operazioni di dimostrazione su CPU.
Il team di Brevis ha confrontato Pico con le ultime release di RISC0, SP1 e OpenVM, mettendo così a paragone infrastrutture con carichi di lavoro elevati.
La prova è stata eseguita sulla stessa macchina CPU, ovvero un’istanza AWS r7a.48xlarge con 192 core CPU e 1,5 TB di RAM, consentendo a tutte le zkVM di generare prove fino alla prova STARK finale prima che venga trasformata in uno SNARK.
È stato valutato sia il carico di lavoro di Fibonacci comunemente utilizzato, sia due scenari del mondo reale: Tendermint e un blocco Reth #17106222.
Dai risultati è emerso che Pico mostra accelerazioni di calcolo significative, con performance migliori del 155% rispetto alla seconda migliore soluzione.
Questi numeri stabiliscono un nuovo benchmark di velocità per il mondo zkVM, aprendo nuove opportunità nel mondo dello sviluppo di applicazioni ad alte esigenze.
In tutto ciò, Brevis rilascerà presto la GPU di Pico, in modo da poter gestire operazioni ad alta intensità di calcolo in parallelo. Dunque i risultati delle prestazioni della CPU si tradurranno in calcoli su GPU.
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