Arweave 最新提出的 AO 协议,在存储公链上实现超高性能运算甚至达成准 Web2 的体验。这与我们目前所熟知的扩容方式和架构设计似乎有着巨大的差别,那么 AO 究竟是什么?支持其性能的逻辑又从何而来?
撰文:Zeke,YBB Capital Researcher
Web3 如今分化出的两种主流区块链架构设计已经让人难免有些审美疲劳,不管是泛滥成灾的模块化公链还是总强调性能却体现不出性能优势的新型 L1,其生态可以说都是对以太坊生态的复刻或者细微改进,同质化极高的体验早已让用户失去新鲜感。而 Arweave 最新提出的 AO 协议却令人眼前一亮,在存储公链上实现超高性能运算甚至达成准 Web2 的体验。这与我们目前所熟知的扩容方式和架构设计似乎有着巨大的差别,那么 AO 究竟是什么?支持其性能的逻辑又从何而来?
AO 的命名来自于并发运算模型 Actor Model 中一种编程范式 Actor Oriented 的缩写,其整体设计思路源于对 Smart Weave 的延伸,同时也遵循 Actor Model 以消息传递为核心的理念。简单来说,我们可以将 AO 理解为一台通过模块化架构运行在 Arweave 网络之上的「超并行计算机」。从实现方案上看,AO 其实并非我们当下常见的模块化执行层,而是一个规范消息传递与数据处理的通信协议。该协议的核心目标旨在通过信息传递实现网络内不同「角色」的协作,从而实现一个性能可无限叠加的计算层,最终使得 Arweave 这块「巨型硬盘」能够在去中心化信任环境下拥有中心化云级别的速度、可伸缩的计算能力及具备可扩展性。
AO 的理念看起来与 Gavin Wood 在去年 Polkadot Decoded 大会上提出的「Core Time」分割与再组合有些异曲同工之处,两者都是通过对计算资源的调度与协调,以实现所谓的「高性能世界计算机」。但两者在本质上其实有一些区别,异构调度(Exotic Scheduling)是对中继链区块空间资源的解构与重组,对于波卡的架构并没有太大改变,计算的性能虽然突破了插槽模型下单一平行链的限制,上限却依旧受限于波卡的最高闲置核心数。而 AO 理论上可以通过节点的水平扩展提供近乎无限的计算能力(在实际情况下应该取决于网络激励水平)和更高的自由度,从架构上来说,AO 规范了数据处理方式和消息的表达,并通过三个网络单元(子网)完成信息的排序、调度与计算,其规范方式与不同单元的职能,据官方资料分析可概述为以下几点:
AOS 可被视为 AO 协议中的操作系统或者说终端工具,可用于下载、运行和管理线程。它提供了一个环境,使开发者能够在其中开发、部署和运行应用程序。在 AOS 上,开发者可以利用 AO 协议进行应用程序的开发和部署,并与 AO 网络进行交互。
Actor Model 推崇着一种叫「一切皆是演员」的哲学观点。该模型内的所有组件和实体都可以被视为「演员」,每个演员都有自己的状态、行为和邮箱,它们通过异步通信进行消息传递与协作,从而使得整个系统能够以一种分布式和并发的方式来组织和运行。AO 网络的运行逻辑也是如此,组件乃至用户都可被抽象为「演员」,并通过消息传递层相互通信,使得进程相互链接,一个可并行计算且非共享状态的分布式工作系统就在交织中被建立起来了。
以下是关于信息传递流程图步骤的简述:
1.消息的发起:
2.消息的处理和转发:
3.根据消息 ID 检索结果:
4.检索信息:
5.推送发件箱消息:
在我们理解了 AO 的框架与逻辑之后,通常会有一个普遍问题。AO 似乎没有传统去中心化协议或者链的全局特征,仅通过上传一些数据到 Arweave 便可实现可验证性与去中心化??其实这正是 AO 设计的奥妙之处。AO 本身就是链下实现,也不解决可验证性问题,也不更改共识。AR 团队的思路是将 AO 与 Arweave 的职能剥离,再模块化衔接,AO 只进行通信与计算,Arweave 只提供存储与验证。两者的关系更像是映射,AO 只需确保交互日志存储在 Arweave 上,其状态就可以投影到 Arweave,从而创建全息图,这种全息状态投影保证了在计算状态时输出的一致性、可靠性、确定性。此外通过 Arweave 上的消息日志也可反向触发 AO 进程执行特定的操作(可以根据预设条件和时间表,自行唤醒,并执行相应的动态操作)。
依据 Hill 与 Outprog 的分享,如果把验证逻辑说的再简单一点,那么可以将 AO 想象为一个基于超并行索引器的铭文计算框架。我们都知道比特币铭文索引器验证铭文,需要从铭文中提取 JSON 信息,并将余额信息记录在链下数据库中,通过一套索引规则完成验证。虽然索引器是链下验证,但用户可以通过更换多个索引器或者自己运行索引来验证铭文,从而无需担心索引器作恶。我们在上文中提到了消息的排序以及进程的全息状态等数据都上传至 Arweave,那么只需要基于 SCP 范式(存储共识范式,此处可以简单理解为 SCP 是索引规则在链上的索引器,另外值得注意的是 SCP 出现的时间远比索引器早),任何人都可以通过 Arweave 上的全息数据恢复 AO 或者 AO 上的任何一个线程。用户也不需要跑全节点去验证可信状态,同更换索引一样,用户只需通过 SU 向单个或多个 CU 节点提出查询请求即可。而 Arweave 的存储能力高且费用低廉,所以在这套逻辑下,AO 开发者可以实现远超比特币铭文功能的超级计算层。
我们再用一些关键词总结一下 AO 的特性:巨型原生硬盘、无上限并行、无上限计算、模块化的整体架构以及全息状态的进程。这一切听起来都特别美好,但熟知区块链各种公链项目的朋友可能会发现 AO 与一个「天亡级」项目特别相似,也就是曾经风靡一时的「互联网计算机」ICP。
ICP 曾被誉为区块链世界的最后一个天王级项目,深受顶级机构热捧,在 21 年的疯狂大牛中也达到过 2000 亿美金的 FDV。但随着浪潮退去,ICP 的代币价值也呈直线下降。直至 23 年熊市 ICP 代币价值相较于历史最高位,已经跌了将近 260 倍之多。但如果不考虑 Token 价格的表现,即便在当前这个时间节点重新审视一遍 ICP,其技术特点依旧有很多独到之处。AO 如今令人惊叹的许多优势特性,ICP 当年同样具备,那么 AO 会如同 ICP 一样失败吗?我们先来了解一下两者为什么会如此相似,ICP 与 AO 都是基于 Actor Model 设计,侧重于局部运行的区块链,所以两者特性才会存在很多共同之处。ICP 子网区块链由一些独立拥有和控制的高性能硬件设备(节点机)形成,这些硬件设备运行互联网计算机协议(ICP)。互联网计算机协议由许多软件组件实现,这些组件作为一个捆绑包是一个副本,因为它们在子网区块链中的所有节点上复制状态和计算。
ICP 的复制架构从上至下可分为四层:
所谓的子网是交互副本的集合,这些副本运行共识机制的单独实例,以便创建自己的区块链,在该区块链上可以运行一组「容器」。每个子网都可以与其他子网通信,并由根子网控制,根子网使用链密钥加密技术将其权限委托给各个子网。ICP 使用子网来允许其无限扩展。传统区块链(以及各个子网)的问题在于它们受到单个节点机器的计算能力的限制,因为每个节点都必须运行区块链上发生的所有事情才能参与共识算法。并行运行多个独立子网使得 ICP 突破了这一单机障碍。
如上文所述,ICP 架构想实现的目的,简单来说就是去中心化的云服务器。在几年前这个构想也如同 AO 一样令人震撼,但为什么会失败呢?简单来说就是高不成低不就,在 Web3 与自己的构想之间并没有找到一个很好的平衡点,最终导致项目并不 Web3 也不如中心化云好用的尴尬局面,总结来说问题有三点。第一,ICP 的程序系统 Canister,也就是上文中的「容器」其实有点类似于 AO 中的 AOS 和进程,但两者并不一样。ICP 的程序是被 Canister 封装实现的,外界并不可见,需要通过特定接口去访问数据。在异步通信下对于 DeFi 协议的合约调用很不友好,所以在 DeFi Summer 中,ICP 并没有捕获到相应的金融价值。
第二点是硬件要求极高,导致项目并不去中心化,下图是当时 ICP 给出的节点最低硬件配置图,即便放在现在也是非常夸张,远超 Solana 的配置,甚至存储要求比存储公链还高。
第三点是生态匮乏,ICP 即便放到现在也是性能极高的公链。如果说没有 DeFi 应用,那么其它应用呢?抱歉,ICP 从诞生至今也没跑出一个杀手级应用,其生态既没有捕获到 Web2 的用户,也没有捕获到 Web3 的用户。毕竟在去中心化程度如此不足的情况下,为什么不直接使用内容丰富且成熟的中心化应用呢?但最后不可否认的是 ICP 的技术依旧很顶尖,其反向 Gas、高兼容性、无限扩展的优势还是吸引下一个十亿用户所必备的,而在当前的 AI 浪潮下,ICP 如果能善用自身的架构优势也许还存在翻身的可能。
那么回到上文中的问题,AO 会像 ICP 一样失败吗?我个人认为 AO 并不会重蹈覆辙,首先导致 ICP 失败的后两点,对于 AO 来说都不是问题,Arweave 已经有很好的生态基础了,全息状态投影也解决了中心化问题,兼容性上 AO 也更为灵活。更多的挑战也许要集中于经济模型上的设计,对于 DeFi 的支撑,以及一个世纪难题:在非金融与存储领域,Web3 该以什么形式展现?
Web3 的世界中出现频率最高的词语必然是「叙事」,我们甚至已经习惯用叙事的角度去衡量大部分代币的价值。这自然是源于 Web3 大部分项目愿景很伟大,用起来却很尴尬的窘境。相较之下 Arweave 已经有很多完全落地的应用,并且对标的都是 Web2 级别的体验。譬如 Mirror、ArDrive,你如果使用过这些项目应该很难感受到与传统应用的差别。但 Arweave 作为存储公链的价值捕获依然存在很大的局限性,计算也许是必由之路。尤其在如今的外部世界中,AI 已是大势所趋,Web3 在现阶段的结合中还存在很多天然的壁垒,这点我们在过去的文章也谈到过。现在 Arweave 的 AO 用非以太坊模块化方案的架构,给了 Web3 x AI 一个很好的新基建。从亚历山大的图书馆到超并行计算机,Arweave 在走一条属于自己的范式。
参考文章
AO 快速入门:超级并行计算机简介:https://medium.com/@permadao/ao- 快速入门 - 超级并行计算机简介 -088ebe90e12f
X Space 活动实录|AO 是不是以太坊杀手,它将怎样推动区块链的新叙事?:https://medium.com/@permadao/x-space- 活动实录 -ao- 是不是以太坊杀手 - 它将怎样推动区块链的新叙事 -bea5a22d462c
ICP 白皮书:https://internetcomputer.org/docs/current/concepts/subnet-types
AO CookBook:https://cookbook_ao.arweave.dev/concepts/tour.html
AO — — 你无法想象的超并行计算机:https://medium.com/@permadao/ao- 你无法想象的超并行计算机 -1949f5ef038f
多角度分析 ICP 没落的原因:特立独行的技术与冷清单薄的生态:https://www.chaincatcher.com/article/2098499
【免责声明】市场有风险,投资需谨慎。本文不构成投资建议,用户应考虑本文中的任何意见、观点或结论是否符合其特定状况。据此投资,责任自负。