Vitalik Buterin explora o conceito de 'cola e coprocessador' para computação

Vitalik Buterin, criador Ethereum 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. O núcleo executa as tarefas gerais e menos complexas, enquanto o coprocessador cuida dos cálculos pesados ​​e estruturados. 

Vitalik explica que a maioria dos cálculos em sistemas como a Ethereum (EVM) já são divididos dessa forma. Algumas partes do processo exigem alta eficiência, enquanto outras são mais flexíveis, porém menos eficientes.

Tomemos Ethereumcomo exemplo. Numa transação recente em que Vitalik atualizou o hash IPFS do seu blog no Ethereum Name Service (ENS), o consumo de gás foi distribuído por diferentes tarefas. A transação consumiu um total de 46.924 unidades de gás. 

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

Vitalik afirma que cerca de 85% do gás nessa transação foi destinado a algumas operações pesadas, como leituras e gravações de armazenamento, registro de logs e criptografia.

O restante era o que ele chama de "lógica de negócios", as coisas mais simples e de nível superior, como processar os dados que ditam qual registro atualizar. 

Vitalik também destaca que o mesmo pode ser observado em modelos de IA escritos em Python. Por exemplo, ao executar uma passagem direta em um modelo Transformer, a maior parte do trabalho é feita por operações vetorizadas, como multiplicação de matrizes. 

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

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

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

Qualquer programa que precise ser comprovado pode ser compilado em RISC-V, e o provador comprova a execução em RISC-V. Essa configuração é conveniente, mas acarreta custos adicionais. A criptografia programável já é cara, e adicionar o custo de executar o código dentro de um interpretador RISC-V é um custo considerável.

Então, o que os desenvolvedores fazem? Eles contornam o problema.dentas operações específicas e dispendiosas que consomem a maior parte do poder computacional — como hashes e assinaturas — e criam módulos especializados para comprovar essas operações de forma eficiente. 

Em seguida, eles combinam o sistema de provas 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).

É aí que entram a cola e o coprocessador

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

Eles são menos versáteis que as CPUs, mas muito mais eficientes para determinadas tarefas. O desafio é encontrar o equilíbrio certo entre versatilidade e eficiência.

No Ethereum, a EVM não precisa ser eficiente, basta que seja familiar. Adicionando os coprocessadores ou pré-compilações corretos, é possível 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 usássemos arquitetura de interconexão e coprocessador para compensar? 

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

Tarefas sensíveis poderiam ser tratadas pelo chip principal seguro, enquanto o processamento pesado, como inteligência artificial ou verificação de segurança (ZK-Proving), poderia ser transferido para os módulos ASIC.