전문 ZK와 일반 ZK: 어떤 것이 미래일까요?

전문화와 일반화, 어느 쪽이 ZK의 미래일까요? 이 질문에 다이어그램으로 답해 보겠습니다:

다이어그램에서 볼 수 있듯이 향후 트레이드오프 좌표계에서 마법의 최적점으로 수렴할 수 있을까요?

아니요, 오프체인 검증 가능한 계산의 미래는 전문화된 ZK와 일반 ZK의 경계를 모호하게 만드는 연속적인 곡선입니다. 이러한 용어의 역사적 진화 과정과 앞으로 어떻게 수렴될지 설명해드리겠습니다.

2년 전만 해도 ‘전문화된’ ZK 인프라는 circom, Halo2, arkworks와 같은 저수준 회로 프레임워크를 의미했습니다. 이러한 프레임워크를 사용하여 구축된 ZK 애플리케이션은 본질적으로 수작업으로 작성된 ZK 회로였습니다. 특정 작업에는 빠르고 비용 효율적이지만 일반적으로 개발 및 유지 관리가 어려웠습니다. 이는 오늘날 IC 산업에서 사용되는 다양한 특수 집적 회로 칩(물리적 실리콘 웨이퍼)과 유사한데, 예를 들어 NAND 칩, 컨트롤러 칩 등이 이에 해당합니다.

하지만 지난 2년 동안 특화된 ZK 인프라가 점차 “일반화”되고 있습니다.

이제 한 줄의 ZK 회로 코드도 작성하지 않고도 다양한 범주의 ZK 애플리케이션을 구축할 수 있는 사용하기 쉽고 고도로 프로그래밍 가능한 SDK를 제공하는 ZKML, ZK 코프로세서 및 ZKSQL 프레임워크가 있습니다. 예를 들어, ZK 코프로세서를 사용하면 스마트 컨트랙트가 블록체인 기록 상태, 이벤트, 트랜잭션에 신뢰 없이 액세스하고 이 데이터에서 임의의 연산을 실행할 수 있습니다. ZKML을 사용하면 스마트 컨트랙트가 AI 추론 결과를 신뢰할 필요 없이 활용하여 다양한 머신러닝 모델을 처리할 수 있습니다.

이러한 진화된 프레임워크는 베어메탈 회로에 가까운 얇은 추상화 계층(SDK/API)으로 인해 고성능과 낮은 비용을 유지하면서 대상 도메인에서 프로그래밍 가능성을 크게 향상시킵니다.

이들은 IC 시장의 GPU, TPU, FPGA와 유사한 프로그래머블 도메인 전문가입니다.

ZKVM은 지난 2년 동안 큰 발전을 이루었습니다. 특히, 모든 범용 ZKVM은 저수준의 전문화된 ZK 프레임워크 위에 구축되었습니다. 이 아이디어는 특수 회로와 명령어 세트(RISC-V 또는 WASM과 유사)의 조합으로 컴파일되는 고급 언어(SDK/API보다 훨씬 더 사용자 친화적)로 ZK 애플리케이션을 작성할 수 있다는 것입니다. IC 업계에서는 CPU 칩과 같은 역할을 합니다.

ZKVM은 ZK 코프로세서와 마찬가지로 저수준 ZK 프레임워크 위에 있는 추상화 계층입니다.

현명한 사람이 말했듯이, 추상화 계층은 모든 컴퓨터 과학 문제를 해결할 수 있지만 동시에 또 다른 문제를 야기합니다. 바로 절충이 핵심입니다. 기본적으로 ZKVM의 경우 성능과 범용성을 절충합니다.

2년 전만 해도 ZKVM의 “베어 메탈” 성능은 정말 형편없었습니다. 하지만 불과 2년 만에 ZKVM의 성능은 크게 향상되었습니다.

왜 그럴까요?

이러한 “범용” ZKVM이 더욱 “전문화”되었기 때문입니다. 성능 향상의 핵심 이유는 “사전 컴파일”입니다. 이러한 사전 컴파일은 SHA2 및 다양한 서명 확인과 같은 일반적인 높은 수준의 프로그램을 명령어 회로 조각으로 분해하는 것보다 훨씬 빠르게 계산할 수 있는 특수 ZK 회로입니다.

따라서 이제 트렌드는 매우 분명해졌습니다.

전문화된 ZK 인프라는 점점 더 일반화되고 있는 반면, 일반 ZKVM은 점점 더 전문화되고 있습니다.

지난 몇 년 동안 두 솔루션의 최적화를 통해 이전보다 더 나은 절충점, 즉 한 가지를 희생하지 않고도 다른 한 가지를 발전시킬 수 있는 지점에 도달했습니다. 그렇기 때문에 양측 모두 “우리가 확실히 미래”라고 생각합니다.

그러나 컴퓨터 과학의 지혜에 따르면 언젠가는 다른 성능을 희생하지 않고는 한 성능을 개선할 수 없는 ‘파레토 최적 벽'(녹색 점선)에 부딪히게 됩니다.

따라서 백만 달러짜리 질문이 생깁니다:

한 기술이 적절한 시기에 다른 기술을 완전히 대체할 수 있을까요?

IC 산업에서 인사이트를 빌리자면 CPU 시장 규모는 1,260억 달러이고, 전체 IC 산업(‘특수’ IC를 모두 포함)은 5,150억 달러입니다. 저는 미시적인 관점에서 볼 때 역사는 여기서 반복될 것이며 서로를 대체하지 않을 것이라고 확신합니다.

즉, 오늘날에는 “이봐요, 저는 범용 CPU로 구동되는 컴퓨터를 사용하고 있어요.” 또는 “이봐요, 이건 특수 IC로 구동되는 멋진 로봇이에요.”라고 말하는 사람은 아무도 없습니다.

예, 거시적인 관점에서 이 문제를 바라봐야 하며, 앞으로는 개발자가 필요에 따라 유연하게 선택할 수 있도록 트레이드오프 곡선이 있을 것입니다.

앞으로는 특화된 ZK 인프라와 일반 ZKVM이 함께 작동할 수 있습니다. 이는 다양한 형태로 실현될 수 있습니다. 가장 간단한 방법은 이미 실현 가능합니다. 예를 들어, ZK 코프로세서를 사용하여 블록체인 트랜잭션 기록에서 일부 연산 결과를 생성할 수 있지만, 이 데이터의 연산 비즈니스 로직은 매우 복잡하여 SDK/API로 간단하게 표현할 수 없습니다.

데이터와 중간 계산 결과에 대한 고성능의 저비용 ZK 증명을 얻은 다음, 재귀 증명을 통해 범용 VM으로 통합할 수 있습니다.

이런 종류의 논쟁은 흥미롭지만, 저는 우리 모두가 오프체인 검증 가능한 연산에 의해 구동되는 비동기 컴퓨팅의 미래를 블록체인을 위해 구축하고 있다는 것을 알고 있습니다: 2024년 최고의 기술 소개”>블록체인. 향후 몇 년 동안 대규모 사용자 채택을 위한 사용 사례가 등장함에 따라 이 논쟁은 마침내 결론에 도달할 것이라고 생각합니다.