以太坊的未來：ZK技術與硬件加速的結合

近期，Web3領域的一些專家提出了一個引人深思的觀點：以太坊正在經歷ZK化的過程，而這可能會導致一種新型的工作量證明（PoW）機制的出現。這種變化可能使以太坊的經濟模型演變成權益證明（PoS）和PoW並存的混合共識模式。讓我們深入探討這一設想的底層邏輯。

以太坊的ZK化進程

零知識證明（ZK）技術允許一方向另一方證明某個聲明的真實性，而無需提供任何額外信息。這項技術在區塊鏈領域主要用於擴容。以太坊生態系統中已出現多個ZK Rollup項目，如zkSync、Starknet、Polygon zkEVM等，這些都是在以太坊執行層融合ZK技術的嘗試。

同時，以太坊本身也在逐步引入ZK技術：

1. 共識層ZK化：通過將共識操作的驗證過程ZK化，簡化和加速共識過程。
2. 數據層ZK化：僅存儲證明而非所有交易數據，顯著減少鏈上存儲需求。

這些變革旨在提升以太坊網路的性能，包括交易處理速度、成本效率和隱私保護，同時保持去中心化和安全性。

ZK技術與硬件加速的必要性

盡管ZK技術優勢明顯，但目前面臨的最大挑戰是生成零知識證明（ZKP）的性能瓶頸。ZKP生成過程涉及復雜的數學運算，如冪運算、倒數運算和雙線性配對計算，這些操作極爲耗時。

爲突破這一瓶頸，硬件加速成爲必然選擇。專用硬件可將證明生成速度從小時級提升到秒級，這一巨大進步使得ZK技術在實際應用中更具可行性。因此，ZK技術的發展與專用芯片的設計和生產密切相關。

PoS與ZK挖礦的融合

ZK硬件加速的出現爲一種新的經濟模型鋪平了道路——ZK挖礦。這種模式類似於傳統PoW挖礦，參與者競爭生成ZKP的速度和效率，首個生成有效證明的參與者獲得獎勵。

在PoS系統中，ZK證明可用於驗證交易和區塊的正確性，增強安全性並降低驗證成本。驗證者在履行PoS職責的同時，還可以生成ZKP作爲額外的工作證明。成功提交有效ZKP的驗證者可能獲得額外獎勵，這可以是ETH或網路內部的其他形式的激勵。

這種模式下，主網區塊獎勵可能分爲兩部分：一部分用於傳統PoS驗證，另一部分根據節點在ZK證明生成中的貢獻進行分配。質押者除了通過質押ETH獲得PoS獎勵外，還可以通過運行ZK證明生成節點獲得額外收益。

然而，要將這種機制整合到以太坊現有的PoS系統中，需要對當前協議進行修改或擴展，並設計公平的激勵模型，以確保不削弱PoS的效果，同時促進ZK技術的應用。

ZK挖礦的外部性

與純粹的PoS相比，ZK挖礦可能爲以太坊生態系統引入新的外部性。PoS系統主要基於代幣質押，經濟活動較爲封閉。而ZK挖礦，類似於PoW，需要專用硬件，這將使區塊鏈的經濟活動延伸到現實世界，影響硬件生產和技術創新。

相較於PoW挖礦，ZK挖礦可能更加節能。因爲它不是解決無意義的數學問題，而是生成有效的交易證明，避免了節點間的重復性無效勞動。

AI與ZK的算力共享

隨着技術的發展，可能會出現AI算力和ZK算力共享的綜合性計算服務平台。這些平台可以支持高性能AI任務和ZK證明生成。通過智能合約或協議，AI算力提供者也可以參與ZK證明的生成，或利用ZK技術驗證AI計算結果。

這種模式下，算力資源可以根據需求動態分配。當AI任務需求較低時，多餘的算力可用於生成ZK證明，反之亦然，實現資源的高效利用。

ZK硬件加速的領先項目

在ZK硬件加速領域，Cysic是一個值得關注的項目。該公司專注於設計和生產用於加速ZKP生成的專用集成電路（ASIC）、現場可編程門陣列（FPGA）和GPU加速解決方案。

Cysic推出了兩款主要硬件產品：

• ZK Air：適合個人用戶的輕便設備，計算能力相當於10張RTX 4090 GPU。
• ZK Pro：面向大型ZK項目的高性能設備，性能相當於50張RTX 4090 GPU。

除硬件外，Cysic還提供CUDA庫，支持多種ZKP系統，顯著提升性能。同時，Cysic Network作爲一個ZK礦池與SaaS平台，整合和管理社區計算資源。

另一個值得一提的項目是Scroll。作爲一個Layer2解決方案，Scroll通過開發專用的ZK加速硬件GUP，形成了獨特的競爭優勢。盡管Scroll在某些方面飽受爭議，但其在ZK硬件加速領域的努力無疑是值得肯定的。

結語

隨着以太坊繼續其ZK化進程，ZK硬件加速的重要性將日益凸顯。這一技術不僅可能改變以太坊的經濟模型，還可能爲整個區塊鏈行業帶來深遠影響。ZK硬件加速賽道已經顯現出巨大潛力，值得業內人士持續關注和深入研究。