Brevis Máquina Virtual Ethereum de Conhecimento Zero: 12 segundos de validação 99,6% Bloco 10K TPS à vista

A empresa de escalabilidade Ethereum, Brevis, lançou em 15 de outubro o Pico Prism, uma nova Máquina Virtual Ethereum de Conhecimento Zero (zkEVM) para provas em tempo real. A tecnologia utiliza 64 placas Nvidia RTX 5090 de GPU de jogos de consumo, alcançando 99,6% de provas em tempo real em menos de 12 segundos nos testes de setembro, substituindo soluções anteriores que exigiam supercomputadores caros.

O roteiro da Brevis Máquina Virtual Ethereum de Conhecimento Zero mostra que, nos próximos meses, será utilizado menos de 16 GPUs RTX 5090 para alcançar 99% de validação em tempo real. Este avanço permite que a prova, que tem um custo computacional elevado, acompanhe a velocidade de produção de blocos, tornando a validação leve pela primeira vez viável, estabelecendo as bases para o objetivo de Ethereum de 10.000 transações por segundo (10K TPS) e abrindo o futuro da validação de nós através de dispositivos móveis.

Da supercomputação à revolução tecnológica das GPUs de jogos

（fonte：Brevis）

A principal inovação da Máquina Virtual Ethereum de Conhecimento Zero da Brevis reside na drástica redução das necessidades de hardware. Tradicionalmente, a prova criptográfica necessária para a execução correta da geração de blocos requer computadores superpotentes caros e centros de dados especializados. O Pico Prism mudou esse cenário, conseguindo provas em tempo real com 64 placas gráficas Nvidia RTX 5090. A RTX 5090 é o modelo flagship de jogos da Nvidia, com um preço de cerca de 2.000 dólares por unidade, totalizando aproximadamente 128.000 dólares para 64 unidades, muito abaixo do investimento de milhões de dólares frequentemente requerido por supercomputadores profissionais.

A Prova em Tempo Real (Real-Time Proving, RTP) refere-se à velocidade com que é gerada uma prova criptográfica de que um bloco foi executado corretamente, sendo essa velocidade mais rápida do que a de produção de um novo bloco. O tempo de bloco do Ethereum é de cerca de 12 segundos, e se o tempo de geração da prova exceder esse limite, o provador nunca conseguirá acompanhar o estado mais recente da blockchain. O Pico Prism conseguiu realizar 99,6% de prova em tempo real em menos de 12 segundos durante os testes de setembro, o que significa que a grande maioria dos blocos pode ter a prova concluída antes da geração do próximo bloco.

O que é ainda mais empolgante é o roteiro da Brevis. A empresa planeja realizar 99% de validação em tempo real nos próximos meses usando menos de 16 GPUs RTX 5090. O número de placas será reduzido de 64 para 16, fazendo com que os custos de hardware caiam de 128.000 dólares para 32.000 dólares, um nível de preço que torna acessível para validadores e desenvolvedores de pequenas e médias empresas. O consumo total de energia de um cluster de 16 GPUs é inferior a 10kW, o que equivale a 3-5 vezes o consumo de eletricidade de uma residência comum, muito abaixo do consumo de energia de centros de dados tradicionais.

Esta democratização do hardware tem um significado profundo. Quando a validação se torna barata e acessível, mais nós podem participar da validação da rede, aumentando o grau de descentralização. Atualmente, os validadores do Ethereum precisam reexecutar cada transação para validar os blocos, o que requer hardware caro e causa um gargalo fundamental. A Máquina Virtual Ethereum de Conhecimento Zero Brevis quebra este padrão: um provador gera uma prova, outros a verificam em poucos milissegundos, e o custo da verificação é praticamente desprezível.

Roteiro técnico para 10.000 TPS do Ethereum

De acordo com o roteiro do Ethereum, os validadores passarão de reexecutar transações para simplesmente validar provas de conhecimento zero, permitindo que a camada base alcance 10.000 transações por segundo. Ryan Sean Adams, do Bankless, afirmou: “Se expandirmos a uma taxa de 3 vezes ao ano, até abril de 2029, o TPS do Ethereum L1 alcançará 10.000 TPS.” Esta previsão é baseada na velocidade atual dos avanços tecnológicos e nas atualizações de protocolo que se aproximam.

O pesquisador da Fundação Ethereum, Justin Drake, explicou que a atualização Fusaka do Ethereum está prevista para dezembro, o que simplificará as provas instantâneas. O EIP-7825 limita a quantidade de gás usada por transação, permitindo mais provas paralelas através de sub-blocos. Essa paralelização é a chave para alcançar alta TPS, pois permite que vários provadores processem simultaneamente diferentes partes do mesmo bloco, aumentando significativamente a velocidade geral da prova.

Justin Drake acrescentou: “Até o final deste ano, várias equipes irão provar cada bloco L1 EVM em um cluster de 16 GPUs, com um consumo total de energia inferior a 10kW.” Isso significa que a Máquina Virtual Ethereum de Conhecimento Zero da Brevis não é a única equipe trabalhando nessa direção, e a concorrência irá impulsionar ainda mais o avanço tecnológico e a redução de custos. O desenvolvimento paralelo de várias equipes também reduz o risco de falha única, garantindo a confiabilidade do roteiro de escalabilidade do Ethereum.

Do ponto de vista da arquitetura técnica, a realização de 10.000 TPS requer a colaboração de três níveis. O primeiro nível são as tecnologias de prova instantânea, como a Máquina Virtual Ethereum de Conhecimento Zero Brevis, que garantem que a geração de provas não se torne um gargalo. O segundo nível é a otimização no nível do protocolo, como o suporte à paralelização do EIP-7825. O terceiro nível é a melhoria contínua da infraestrutura de hardware e rede, garantindo que a geração, disseminação e verificação das provas possam ser concluídas de forma eficiente. Os três são indispensáveis, e a solução inovadora do Pico Prism resolveu o desafio crítico do primeiro nível.

Visão futura dos smartphones como nós

A Fundação Ethereum afirmou que este é “um grande passo em direção ao futuro do Ethereum”, acrescentando: “Tecnologias ZK como o Pico Prism permitirão que o Ethereum se expanda para atender à demanda global, mantendo ao mesmo tempo a credibilidade e a descentralização.” O empresário tecnológico Mike Warner declarou: “O futuro dos celulares como nós está prestes a se tornar realidade.” Essa visão parece ficção científica, mas o caminho tecnológico já é claramente visível.

Quando a verificação só precisa checar a prova de conhecimento zero em vez de reexecutar todas as transações, a demanda computacional é drasticamente reduzida. Os smartphones modernos possuem processadores poderosos e espaço de armazenamento suficiente, teoricamente capazes de verificar provas de conhecimento zero. Se essa visão se concretizar, qualquer um poderá participar da verificação da rede Ethereum com o smartphone no bolso, o que será a forma final de descentralização.

Ryan Sean Adams afirmou que o Ethereum está se transformando em uma cadeia zk, explicando que a camada 1 funcionará como DeFi global, com um TPS de 10.000 para grandes blocos, com nós operando em celulares, enquanto a camada 2 executará tudo o mais. Esta arquitetura posiciona o Ethereum como a camada de liquidação global, lidando com as transações financeiras mais críticas, enquanto as soluções Layer-2 gerenciam transações de baixo valor e alta frequência, como aplicações de jogos, redes sociais, etc.

A implementação de nós móveis precisa superar vários desafios. O primeiro é o problema de largura de banda, uma vez que os dispositivos móveis geralmente dependem de redes móveis, cuja largura de banda e estabilidade não são tão boas quanto a de uma banda larga fixa. Em segundo lugar, a duração da bateria, a validação contínua consome uma quantidade significativa de energia. Em terceiro lugar, o espaço de armazenamento; embora a validação não exija o histórico completo da blockchain, ainda é necessário ter certos dados de estado. Esses desafios não são insuperáveis, protocolos de cliente leve e mecanismos de expiração de estado estão sendo desenvolvidos, o que reduzirá ainda mais o limiar de operação dos nós.

O Santo Graal e os Desafios da Escalabilidade da Blockchain

Esta é essencialmente o Santo Graal da blockchain: alcançar escalabilidade em larga escala sem sacrificar a descentralização ou a segurança. As blockchains tradicionais enfrentam o “triângulo impossível”: descentralização, segurança e escalabilidade só podem ser escolhidas duas entre três. O Bitcoin e o Ethereum escolheram descentralização e segurança, sacrificando a escalabilidade. Muitas blockchains públicas de alta TPS escolheram escalabilidade, mas comprometendo-se com a descentralização e a segurança.

Brevis Máquina Virtual Ethereum de Conhecimento Zero e Pico Prism oferecem um caminho para superar o “triângulo impossível”. A tecnologia de prova de conhecimento zero permite que os validadores confirmem a correção dos blocos sem precisar reexecutar as transações, o que muda fundamentalmente a economia computacional da validação. Quando o custo de validação cai para quase zero, mais validadores podem participar (aumentando a descentralização), ao mesmo tempo que mais transações podem ser processadas (aumentando a escalabilidade), enquanto as garantias criptográficas da prova de conhecimento zero asseguram a segurança.

No entanto, os desafios ainda existem. Primeiro, há o risco de centralização na geração de provas. Embora a validação tenha se tornado fácil, a geração de provas ainda requer hardware especializado. Se apenas algumas entidades puderem gerar provas, isso pode criar um novo gargalo de centralização. A meta de 16 GPUs da Brevis é um passo importante para mitigar esse problema, mas ainda é necessário reduzir ainda mais a barreira de entrada. Em segundo lugar, há o armazenamento e a propagação dos dados das provas, as provas de conhecimento zero em si ocupam espaço no bloco, o que pode se tornar um novo gargalo de escalabilidade.

A terceira é o design de incentivos econômicos. Quando a validação se torna mais fácil, como incentivar um número suficiente de nós a participar da validação? As recompensas de validação podem precisar ser ajustadas para refletir a nova estrutura de custos. A quarta é a questão da compatibilidade durante o período de transição, a migração da arquitetura atual para a arquitetura impulsionada por zk requer coordenação de atualização, qualquer erro pode levar à divisão da rede. Esses desafios não são insuperáveis, mas requerem um design de engenharia cuidadoso e coordenação da comunidade.

Perguntas Frequentes Q&A

Q1: Como é que a Máquina Virtual Ethereum de Conhecimento Zero da Brevis consegue realizar provas instantâneas de 99,6% em 12 segundos?

A: A tecnologia central é o Pico Prism zkEVM, que utiliza 64 placas de GPU Nvidia RTX 5090 para substituir supercomputadores. Através de algoritmos de prova de conhecimento zero otimizados e processamento em paralelo, gera provas criptográficas de execução correta de blocos em menos de 12 segundos. Provas em tempo real significam que a velocidade de geração de provas é mais rápida que a velocidade de produção de blocos (12 segundos), e 99,6% indica que a grande maioria dos blocos pode ser concluída instantaneamente. Nos próximos meses, isso será reduzido para 16 GPUs para alcançar 99% de provas, reduzindo significativamente a barreira de hardware.

Q2: Como reduzir de 64 GPUs para 16 GPUs? Onde está o gargalo técnico?

A: A otimização é realizada principalmente em três direções: melhorias de algoritmo para reduzir a complexidade computacional, estratégias de paralelização para aumentar a eficiência de uma única GPU, e atualizações de protocolo como EIP-7825 que limitam o gás de uma única transação, facilitando a prova paralela. Atualmente, 64 GPUs é uma configuração conservadora que garante uma taxa de sucesso de 99,6%. Com a otimização de software e a atualização do Fusaka (em dezembro), 16 GPUs podem alcançar 99%. O gargalo está na complexidade do circuito de prova e na largura de banda da memória, e a memória de alta largura de banda da Nvidia RTX 5090 é crucial.

Q3: Qual é a viabilidade do Ethereum alcançar 10.000 TPS em 2029?

A: Com base na previsão de um crescimento de 3 vezes ao ano, o caminho técnico é claro, mas existem riscos na execução. Os marcos chave incluem: até o final de 2025, várias equipes alcançando prova em tempo real com clusters de 16-GPU, a atualização da Fusaka para implementar a paralelização, e validadores passando de reexecução para validação de provas ZK. Se isso for realizado com sucesso, 10.000 TPS é viável. O risco reside na coordenação da atualização do protocolo, no design de incentivos econômicos e em obstáculos técnicos inesperados. A escalabilidade Layer-2 pode fornecer um amortecedor; mesmo que o L1 não atinja 10K, a capacidade total do ecossistema ainda pode ser significativamente aumentada.

Q4: Quando é que os telemóveis poderão funcionar como nós? Como podem os utilizadores comuns participar?

A: A infraestrutura técnica já está estabelecida, mas a implementação completa levará de 2 a 3 anos. O hardware atual dos smartphones já é suficiente para validar provas ZK, o desafio está na otimização da largura de banda, bateria e armazenamento. O protocolo de cliente leve e o mecanismo de expiração de estado estão em desenvolvimento, o que reduzirá ainda mais as barreiras. Usuários comuns podem participar da validação executando um aplicativo de nó leve, sem necessidade de dados completos da blockchain. É recomendável acompanhar o progresso do desenvolvimento do cliente leve da Fundação Ethereum e o plano de adaptação móvel da Brevis.

Q5: A prova de conhecimento zero introduz riscos de centralização?

A: A prova de geração realmente apresenta riscos de centralização, pois requer hardware especializado. No entanto, a meta de 16 GPUs da Brevis (com custo aproximado de 32.000 dólares) torna acessível para participantes de pequeno e médio porte, superando em muito as soluções de supercomputadores. O crucial é diversificar o ecossistema de provadores, evitando o monopólio de uma única entidade. A comunidade Ethereum está desenvolvendo protocolos de agregação de prova e geração de prova descentralizada, reduzindo ainda mais a barreira de entrada. A validação continua extremamente descentralizada (qualquer dispositivo pode validar), o que é a mais importante garantia de segurança.