Vitalik Buterin explora 'cola e coprocessador' para computação

O criador do Ethereum, Vitalik Buterin, está explorando um novo conceito sobre como a computação moderna pode ser dividida em duas partes: um componente de "cola" e um "coprocessador".

A ideia aqui é simples: dividir o trabalho. A cola faz as tarefas gerais, não tão intensas, enquanto o coprocessador cuida dos cálculos pesados e estruturados. 

Vitalik explica isso para nós, dizendo que a maioria dos cálculos em sistemas como a Máquina Virtual Ethereum (EVM) já é dividida dessa maneira. Algumas partes do processo precisam de alta eficiência, enquanto outras são mais flexíveis, mas menos eficientes.

Pegue o Ethereum, por exemplo. Em uma transação recente em que Vitalik atualizou o hash IPFS de seu blog no Serviço de Nomes Ethereum (ENS), o consumo de gás foi distribuído entre diferentes tarefas. A transação consumiu um total de 46.924 de gás. 

A divisão é a seguinte: 21.000 de gás para o custo base, 1.556 para os dados de chamada (calldata) e 24.368 para a execução da EVM. Operações específicas como SLOAD e SSTORE consumiram 6.400 e 10.100 de gás, respectivamente. As operações LOG consumiram 2.149 de gás, e o restante foi consumido por processos diversos.

Vitalik diz que cerca de 85% do gás nessa transação foi para algumas operações pesadas — como leituras e gravações de armazenamento, registro (logging) e criptografia.

O resto era o que ele chama de "lógica de negócios", as coisas mais simples e de alto nível, como processar os dados que determinam qual registro deve ser atualizado. 

Vitalik também aponta que você pode ver a mesma coisa em modelos de IA escritos em Python. Por exemplo, ao executar uma passagem direta (forward pass) em um modelo transformer, a maior parte do trabalho é feita por operações vetorializadas, como multiplicação de matrizes. 

Essas operações geralmente são escritas em código otimizado, frequentemente CUDA rodando em GPUs. A lógica de alto nível, no entanto, está em Python — uma linguagem geral, mas lenta, que toca apenas uma pequena parte do custo computacional total.

O desenvolvedor do Ethereum também acha que esse padrão está se tornando mais comum na criptografia programável moderna, como os SNARKs.

Ele aponta tendências na prova STARK, onde as equipes estão construindo provadores de propósito geral para máquinas virtuais mínimas, como a RISC-V.

Qualquer programa que precise de prova pode ser compilado para RISC-V, e o provador prova a execução da RISC-V. Essa configuração é conveniente, mas vem com sobrecarga. A criptografia programável já é cara, e adicionar o custo de executar código dentro de um interpretador RISC-V é muito.

Então, o que os desenvolvedores fazem? Eles contornam o problema. Eles identificam as operações específicas e caras que consomem a maior parte do cálculo — como hashes e assinaturas — e criam módulos especializados para provar essas operações de forma eficiente. 

Em seguida, eles combinam o sistema de prova RISC-V geral com esses sistemas especializados e eficientes, obtendo o melhor dos dois mundos. Essa abordagem, observa Vitalik, provavelmente será vista em outras áreas da criptografia, como computação multipartidária (MPC) e criptografia totalmente homomórfica (FHE).

Onde a cola e o coprocessador entram

De acordo com Vitalik, o que estamos vendo é o surgimento de uma arquitetura de "cola e coprocessador" na computação. A cola é geral e lenta, responsável por lidar com os dados entre um ou mais coprocessadores, que são especializados e rápidos. GPUs e ASICs são exemplos perfeitos de coprocessadores. 

Elas são menos gerais do que as CPUs, mas muito mais eficientes para certas tarefas. A parte complicada é encontrar o equilíbrio certo entre generalidade e eficiência.

No Ethereum, a EVM não precisa ser eficiente, ela só precisa ser familiar. Ao adicionar os coprocessadores ou pré-compilações corretos, você pode tornar uma VM ineficiente quase tão eficaz quanto uma nativamente eficiente. 

Mas e se isso não importasse? E se aceitássemos que os chips abertos seriam mais lentos e usaríamos a arquitetura de cola e coprocessador para compensar? 

A ideia é que você pudesse projetar um chip principal otimizado para segurança e design de código aberto, enquanto usa módulos ASIC proprietários para os cálculos mais intensivos. 

Tarefas sensíveis poderiam ser tratadas pelo chip principal seguro, enquanto o trabalho pesado, como processamento de IA ou prova ZK, poderia ser transferido para os módulos ASIC.