Brevis, una plataforma de procesamiento de cálculo verificable impulsada por pruebas de conocimiento cero, acaba de lanzar Pico, una máquina virtual (zkVM) modular y de alto rendimiento.
Pico permite crear flujos de trabajo especializados para cada necesidad, integrando un coprocesador de datos on-chain avanzado que mejora el rendimiento hasta 32 veces.
Profundicemos el discurso a continuación.
Summary
Brevis y los nuevos desafíos en el panorama de las aplicaciones on-chain
Brevis es una entidad web3 que desarrolla tecnologías avanzadas para optimizar el uso de las Zero-Knowledge Proofs en el ámbito de la blockchain.
Gracias a su infraestructura avanzada, permite a las aplicaciones criptográficas transferir cálculos computacionales costosos a un entorno off-chain, aumentando la escalabilidad preservando al mismo tiempo la seguridad del L1.
Hasta hoy, diversas realidades del ecosistema DeFi (tanto cadenas como dApp) han adoptado con éxito las innovadoras funcionalidades de Brevis, como por ejemplo Kwenta, Usual, PancakeSwap, Frax, Quickswap, Mellow Finance, BeraBorrow y otros más.
Sin embargo, a medida que Brevis se relacionaba con nuevos socios, vio surgir nuevos desafíos y nuevas necesidades en el contexto de los flujos de trabajo personalizables.
En primer lugar, cada vez más proyectos han requerido prioridades únicas en términos de rendimiento y complejidad en la lógica empresarial, con funciones altamente personalizables.
En segundo lugar, con el crecimiento de las nuevas tecnologías ZK, se ha notado que los sistemas sin una arquitectura modular a menudo han tenido dificultades en el rendimiento y las optimizaciones.
Brevis ha llegado a la conclusión de que necesita una máquina virtual zkVM capaz de adaptarse de manera flexible al entorno circundante según la complejidad de cada aplicación individual, sin tener que utilizar un enfoque rígido monolítico.
Así nació Pico, un verdadero punto de inflexión para los motores de cálculo computacionales.
Brevis lancia Pico: una revelación para los desarrolladores web3
Pico representa una zkVM con arquitectura modular, diseñada para permitir a los desarrolladores construir aplicaciones ZK a medida para sus propias necesidades.
Los desarrolladores de aplicaciones web3 pueden ensamblar módulos Pico como si fueran bloques de Lego, de manera que se adapten específicamente a cada requisito de cálculo.
Ya sea que se trate de optimizar la seguridad, la escalabilidad o la eficiencia en la generación de pruebas, este framework de Brevis permite crear flujos de trabajo especializados para cada necesidad.
Desde un punto de vista técnico. Pico presenta una arquitectura «glue-and-coprocessor», basada en procesadores de datos on-chain avanzados capaces de mejorar notablemente las prestaciones. Además, es compatible con el estándar RISC-V y soporta las toolchain de programación Rust, adaptándose fácilmente a los conjuntos de herramientas utilizados por los desarrolladores.
Al lanzar la versión v1.0 de Pico, Brevis presentó al mundo el primer zkVM que permite a los desarrolladores probar los programas con:
- Demostración de los backend: STARK en KoalaBear y BabyBear y CircleSTARK en Mersenne 31.
- Demostración de los flujos de trabajo: optimiza los objetivos de seguridad, escalabilidad y generación de pruebas para satisfacer las necesidades específicas de tu app.
- Acceso a los datos históricos on-chain: al integrarse con el zkCoprocessor para los datos on-chain, los desarrolladores son capaces de crear dApp que pueden acceder y procesar datos históricos on-chain con total seguridad, con el mejor rendimiento y programabilidad.
Diseño y flexibilidad de la arquitectura glue-and-coprocessor
Como se mencionó, Pico está compuesto por una arquitectura «glue-and-coprocessor» que combina la eficiencia de los co-procesadores especializados con la flexibilidad de una zkVM para uso general.
Para quien no lo sepa, los coprocesadores son circuitos personalizados que aceleran operaciones complejas, como la aritmética o la criptografía. La máquina virtual ZkVM actúa como un adhesivo en el proceso de demostración y verificación de datos, asegurándose de que la lógica no cubierta por los coprocesadores se demuestre de manera segura.
Además, Pico utiliza precompilaciones (herramientas ya listas) que hacen más rápidas algunas operaciones básicas, como las verificaciones de hash o firma. Pero para aplicaciones más complejas, solo las precompilaciones no son suficientes.
Por eso, Pico tiene otro nivel: integra un coprocesador para aplicaciones que gestiona operaciones específicas relacionadas con los datos en blockchain, como por ejemplo los usados para Uniswap. Este coprocesador acelera aún más el acceso y la verificación de los datos, haciendo más rápidas las pruebas ZK, mientras mantiene una gran flexibilidad para los desarrolladores que deben gestionar lógicas más complejas.
Para mostrar las ventajas de un enfoque híbrido similar, el equipo de Brevis comparó el rendimiento de una Pico VM «vanilla» con una Pico VM «boosted» consagrada con el zkCoprocessor de datos on-chain.
De los resultados surgió un rendimiento superior de más de 32 veces para la Pico VM con coprocesador consagrado, con un costo equivalente solo al 33% del gasto de la Pico original.
A pesar de que la nueva versión es aún más lenta que la original, esta zkVM representa un excelente compromiso entre rendimiento y programabilidad, no disponible hoy en el mercado.
Es importante destacar cómo este modelo de diseño general no se aplica solo a los casos de uso de cálculo y acceso a los datos on-chain. De hecho, Pico está integrando inferencia AI verificable y coprocesadores Reth a nivel de app para acelerar significativamente la generación de pruebas incluso para tales casos.
Rendimiento sin precedentes para Pico: la comparación con otras soluciones zkVM
En comparación con otras soluciones zkVM existentes, Pico cuenta con un rendimiento más eficiente en términos de velocidad en las operaciones de demostración en CPU.
El equipo de Brevis ha comparado Pico con las últimas versiones de RISC0, SP1 y OpenVM, comparando así infraestructuras con cargas de trabajo elevadas.
La prueba se realizó en la misma máquina CPU, es decir, una instancia AWS r7a.48xlarge con 192 núcleos CPU y 1,5 TB de RAM, permitiendo a todas las zkVM generar pruebas hasta la prueba STARK final antes de que se transforme en un SNARK.
Se evaluó tanto la carga de trabajo de Fibonacci comúnmente utilizada, como dos escenarios del mundo real: Tendermint y un bloque Reth #17106222.
De los resultados se desprende que Pico muestra aceleraciones de cálculo significativas, con un rendimiento mejorado en un 155% en comparación con la segunda mejor solución.
Estos números establecen un nuevo punto de referencia de velocidad para el mundo zkVM, abriendo nuevas oportunidades en el mundo del desarrollo de aplicaciones con altas exigencias.
En todo esto, Brevis lanzará pronto la GPU de Pico, para poder gestionar operaciones de alta intensidad de cálculo en paralelo. Por lo tanto, los resultados del rendimiento de la CPU se traducirán en cálculos en GPU.
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