Vitalik Buterin explore le concept de « colle et coprocesseur » pour l'informatique

Vitalik Buterin, le créateur Ethereum explore un nouveau concept selon lequel l'informatique moderne pourrait être divisée en deux parties : un composant « colle » et un « coprocesseur »

L'idée est simple : diviser le travail. Le processeur principal se charge des tâches générales et peu gourmandes en ressources, tandis que le coprocesseur prend en charge les calculs lourds et structurés. 

Vitalik explique en détail nous Ethereum (EVM) sont déjà répartis de cette manière. Certaines parties du processus nécessitent une grande efficacité, tandis que d'autres sont plus flexibles mais moins performantes.

Prenons l'exemple Ethereum. Lors d'une transaction récente où Vitalik a mis à jour le hachage IPFS de son blog sur Ethereum Name Service (ENS), la consommation de gaz a été répartie entre différentes tâches. Cette transaction a consommé un total de 46 924 unités de gaz. 

Voici le détail : 21 000 unités de gaz pour les coûts de base, 1 556 pour les données d’appel et 24 368 pour l’exécution EVM. Des opérations spécifiques comme SLOAD et SSTORE ont consommé respectivement 6 400 et 10 100 unités de gaz. Les opérations LOG ont consommé 2 149 unités de gaz, et le reste a été absorbé par divers processus.

Vitalik explique qu'environ 85 % du gaz consommé lors de cette transaction a servi à quelques opérations lourdes, comme les lectures et écritures de stockage, la journalisation et la cryptographie.

Le reste, c'est ce qu'il appelle la « logique métier », les aspects plus simples et de plus haut niveau, comme le traitement des données qui détermine quel enregistrement mettre à jour. 

Vitalik souligne également que l'on observe le même phénomène dans les modèles d'IA écrits en Python. Par exemple, lors de l'exécution d'une passe avant dans un modèle Transformer, la majeure partie du travail est effectuée par des opérations vectorisées, comme la multiplication matricielle. 

Ces opérations sont généralement écrites en code optimisé, souvent avec CUDA exécuté sur des GPU. La logique de haut niveau, en revanche, est écrite en Python, un langage général mais lent qui ne représente qu'une petite partie du coût total de calcul.

Le développeur Ethereum pense également que ce modèle devient de plus en plus courant dans la cryptographie programmable moderne, comme les SNARKs.

Il souligne les tendances en matière de preuve STARK, où des équipes développent des démonstrateurs à usage général pour des machines virtuelles minimales comme RISC-V.

Tout programme nécessitant une preuve peut être compilé en RISC-V, et le prouveur prouve ensuite l'exécution RISC-V. Cette configuration est pratique, mais elle engendre des coûts supplémentaires. La cryptographie programmable est déjà onéreuse, et le coût d'exécution du code dans un interpréteur RISC-V est considérable.

Alors, que font les développeurs ? Ils contournent le problème. Ilsdentles opérations spécifiques et coûteuses qui absorbent la majeure partie des calculs — comme les hachages et les signatures — et créent des modules spécialisés pour prouver efficacement ces opérations. 

Ils combinent ensuite le système de preuve RISC-V général avec ces systèmes spécialisés et performants, tirant ainsi le meilleur parti des deux approches. Vitalik souligne que cette approche sera probablement adoptée dans d'autres domaines de la cryptographie, tels que le calcul multipartite (MPC) et le chiffrement entièrement homomorphe (FHE).

C'est là qu'interviennent la colle et le coprocesseur

Selon Vitalik, on assiste actuellement à l'émergence d'une architecture informatique de type « interface et coprocesseur ». L'interface, générique et lente, assure la gestion des données entre un ou plusieurs coprocesseurs, lesquels sont spécialisés et rapides. Les GPU et les ASIC sont des exemples parfaits de coprocesseurs. 

Ils sont moins polyvalents que les processeurs, mais bien plus performants pour certaines tâches. La difficulté réside dans le choix du juste équilibre entre polyvalence et efficacité.

Dans Ethereum, la machine virtuelle Ethereum (EVM) n'a pas besoin d'être performante, il suffit qu'elle soit familière. En ajoutant les coprocesseurs ou les précompilations appropriés, on peut rendre une machine virtuelle peu performante presque aussi efficace qu'une machine virtuelle nativement performante. 

Et si cela n'avait aucune importance ? Et si l'on acceptait que les puces ouvertes soient plus lentes et qu'on utilisait une architecture de type « link » et coprocesseur pour compenser ? 

L'idée est de pouvoir concevoir une puce principale optimisée pour la sécurité et la conception open source, tout en utilisant des modules ASIC propriétaires pour les calculs les plus intensifs. 

Les tâches sensibles pourraient être gérées par la puce principale sécurisée, tandis que les tâches lourdes, comme le traitement de l'IA ou la preuve ZK, pourraient être déportées vers les modules ASIC.