يستكشف فيتاليك بوتيرين "الغراء والمعالج المساعد" للحوسبة

يبحث منشئ Ethereum فيتاليك بوتيرين، في مفهوم جديد لكيفية تقسيم الحوسبة الحديثة إلى قسمين: مكون "الغراء" و"المعالج المساعد".

الفكرة هنا بسيطة: قم بتقسيم العمل. يقوم الغراء بالمهام العامة غير المكثفة، بينما يتولى المعالج المساعد العمليات الحسابية الثقيلة والمنظمة.

يشرح لنا Vitalik الأمر قائلاً إن معظم العمليات الحسابية في أنظمة مثل Ethereum Virtual Machine (EVM) مقسمة بالفعل بهذه الطريقة. تحتاج بعض أجزاء العملية إلى كفاءة عالية، في حين أن البعض الآخر أكثر مرونة ولكن أقل كفاءة.

خذ Ethereum ، على سبيل المثال. في معاملة حديثة حيث قام Vitalik بتحديث تجزئة IPFS لمدونته على خدمة اسم Ethereum (ENS)، تم توزيع استهلاك الغاز عبر مهام مختلفة. استهلكت الصفقة ما مجموعه 46.924 غازًا.

يبدو التقسيم كما يلي: 21000 بنزين للتكلفة الأساسية، و1556 لبيانات المكالمات، و24368 لتنفيذ EVM. استهلكت عمليات محددة مثل SLOAD وSSTORE 6,400 و10,100 غاز على التوالي. استغرقت عمليات LOG 2149 غازًا، والباقي تم تناوله من خلال عمليات متنوعة.

يقول فيتاليك إن حوالي 85% من الغاز في هذه الصفقة ذهب إلى عدد قليل من العمليات الثقيلة، مثل تخزين القراءة والكتابة والتسجيل والتشفير.

أما الباقي فكان ما يسميه "منطق الأعمال"، وهو الأشياء الأبسط والأعلى مستوى، مثل معالجة البيانات التي تحدد السجل الذي سيتم تحديثه.

ويشير فيتاليك أيضًا إلى أنه يمكنك رؤية نفس الشيء في نماذج الذكاء الاصطناعي المكتوبة بلغة بايثون. على سبيل المثال، عند تشغيل تمرير أمامي في نموذج محول، يتم تنفيذ معظم العمل عن طريق عمليات متجهة، مثل ضرب المصفوفات.

عادةً ما تتم كتابة هذه العمليات برمز محسّن، وغالبًا ما يتم تشغيل CUDA على وحدات معالجة الرسومات. ومع ذلك، فإن المنطق عالي المستوى موجود في لغة بايثون، وهي لغة عامة ولكنها بطيئة ولا تمس سوى جزء صغير من التكلفة الحسابية الإجمالية.

ويعتقد مطور Ethereum أيضًا أن هذا النمط أصبح أكثر شيوعًا في التشفير الحديث القابل للبرمجة، مثل SNARKs.

ويشير إلى الاتجاهات السائدة في إثبات STARK، حيث تقوم الفرق ببناء مُثبتات للأغراض العامة للحد الأدنى من الأجهزة الافتراضية مثل RISC-V.

يمكن تجميع أي برنامج يحتاج إلى إثبات في RISC-V، ويثبت المثبت تنفيذ RISC-V. هذا الإعداد مريح، ولكنه يأتي مع النفقات العامة. يعد التشفير القابل للبرمجة مكلفًا بالفعل، كما أن إضافة تكلفة تشغيل التعليمات البرمجية داخل مترجم RISC-V يعد أمرًا كبيرًا.

إذًا، ماذا يفعل المطورون؟ إنهم يخترقون المشكلة. إنهم dent العمليات المحددة والمكلفة التي تستهلك معظم العمليات الحسابية - مثل التجزئة والتوقيعات - وينشئون وحدات متخصصة لإثبات هذه العمليات بكفاءة.

ثم يقومون بدمج نظام إثبات RISC-V العام مع هذه الأنظمة المتخصصة والفعالة، للحصول على أفضل ما في كلا العالمين. ويشير فيتاليك إلى أن هذا النهج من المرجح أن يظهر في مجالات أخرى من التشفير، مثل الحوسبة متعددة الأطراف (MPC) والتشفير المتماثل بالكامل (FHE).

حيث يأتي الغراء والمعالج المساعد

وفقا لفيتاليك، ما نشهده هو ظهور بنية "الغراء والمعالج المساعد" في الحوسبة. الغراء عام وبطيء، وهو مسؤول عن معالجة البيانات بين واحد أو أكثر من المعالجات المساعدة المتخصصة والسريعة. تعد وحدات معالجة الرسومات ووحدات ASIC أمثلة مثالية للمعالجات المساعدة.

إنها أقل عمومية من وحدات المعالجة المركزية (CPU) ولكنها أكثر كفاءة في مهام معينة. الجزء الصعب هو إيجاد التوازن الصحيح بين العمومية والكفاءة.

في Ethereum ، لا تحتاج أداة EVM إلى أن تكون فعالة، بل تحتاج فقط إلى أن تكون مألوفة. من خلال إضافة المعالجات المساعدة أو المجمعات المسبقة الصحيحة، يمكنك إنشاء جهاز افتراضي غير فعال بنفس فعالية الجهاز الأصلي الفعال.

ولكن ماذا لو كان هذا لا يهم؟ ماذا لو قبلنا أن الرقائق المفتوحة ستكون أبطأ واستخدمنا بنية الغراء والمعالج المساعد للتعويض؟

الفكرة هي أنه يمكنك تصميم شريحة رئيسية محسنة للأمان وتصميم مفتوح المصدر أثناء استخدام وحدات ASIC الخاصة لإجراء العمليات الحسابية الأكثر كثافة.

يمكن التعامل مع المهام الحساسة من خلال الشريحة الرئيسية الآمنة، في حين يمكن تفريغ المهام الثقيلة، مثل معالجة الذكاء الاصطناعي أو إثبات ZK، إلى وحدات ASIC.