Brevis 团队隆重推出 Pico——一款模块化且高效的零知识虚拟机（zkVM）。Pico 让开发者能够像拼搭乐高积木一样，根据应用的计算需求灵活构建 zkVM，从而优化性能和用户体验。开发者可以从丰富的内置选项中自由选择，甚至可完全自定义证明后端与虚拟机实例，以构建符合自身需求的专属计算流程。

Pico 重新定义了「Glue-and-Coprocessor」架构，不仅支持底层协处理器（如使用预编译模块加速特定 VM 指令操作），还原生集成了 Brevis 的链上数据 zkCoprocessor，使利用区块链历史数据的应用性能提升高达 32 倍。

尽管目前 Pico 尚未推出完整的 GPU 加速集群解决方案，但在 CPU 端已经达到世界最优性能。与 RISC0、SP1、OpenVM 等其他业界 zkVM 相比，Pico 在 CPU 上的运行速度快 70% 至 155%，树立了新的性能标杆。

伴随 Pico v1.0 的发布，我们引入了全球首个支持自定义计算架构的 zkVM，开发者可以灵活调整以下关键参数：

可选证明后端：支持 KoalaBear 和 BabyBear 上的 STARK，以及 Mersenne 31 上的 CircleSTARK。

灵活的证明流程：优化安全性、可扩展性、证明生成效率，适配不同应用需求。

链上历史数据访问：通过内置链上数据 zkCoprocessor，开发者可以自由查询、计算历史区块链数据以构建 dApps，实现最优的计算性能和编程灵活性。

Pico 兼容 RISC-V 指令集，支持 Rust 开发工具链。由于其模块化架构，Pico 未来可持续升级，轻松适配最新的 ZK 理论研究创新，无论是下一代 zk 应用还是 ZK 领域前沿探索，Pico 都能为开发者提供稳定、强大的计算基础。

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为什么要做 Pico？

Brevis 的首款产品——链上数据 zkCoprocessor 已广泛应用于 DeFi 等领域。众多合作伙伴已在主网上部署了基于 Brevis 的创新功能，包括 Kwenta、Usual、Algebra Labs、JoJo Exchange、Trusta等。此外， 자동화된 마켓 마이커(PancakeSwap)、Celer、Gamma、Quickswap、프랙스(Frax)、마스크 네트워크(Mask Network)、Kernel、BeraBorrow、Thena、Kim Protocol、0G、Bedrock、Mellow Finance、ZettaBlock、Hemera

以及 Mendi Finance 等多个顶级协议和应用，也正在基于 Brevis 开发下一代产品和功能。

然而，在与这些前沿团队的合作过程中，我们发现 zk 计算的实际应用需求越来越多样化，并面临以下核心挑战：

1. 适配不同的应用需求

不同项目的业务逻辑各不相同，对性能的需求也千差万别。传统的「一刀切」zkVM 或者固定的 ZK 电路方案难以满足多变的需求。如果缺乏对证明流程的灵活定制能力，或者无法集成自定义电路（无论是操作码级别还是应用级别），那么 zkVM 的可扩展性就会受限。

2. 采用最前沿的的 ZK 技术

ZK 领域发展迅猛，新的证明后端、框架和密码学突破层出不穷。许多现有 zk 解决方案由于架构封闭，难以迅速集成这些创新技术，导致证明过时、性能不佳、计算成本高昂、优化空间受限。

Pico 的模块化方案：真正做到灵活可扩展

针对这些挑战，Pico 采用模块化架构，提供：

· 多种证明后端支持：随时切换或升级最新的证明后端，确保计算性能与兼容性。

· 可定制的证明流程：开发者可自由定制证明生成管道，以满足特定应用需求。

· 可扩展的协处理器集成：支持构建或集成专用协处理器，无需受限于固定的 zkVM 框架。

创新架构 Glue-and-Coprocessor：突破传统 zkVM 的瓶颈

Pico 采用「Glue-and-Coprocessor」架构，结合了高效的专用电路（Coprocessors）与通用 zkVM（Glue），在性能、通用性和可扩展性之间取得平衡。

协处理器（Coprocessors）：优化密集型任务（如算术运算、加密计算、机器学习等），提升 ZK 证明效率。

通用 zkVM（Glue）：负责管理整体证明和验证流程，确保所有逻辑计算都能安全地进行。

这种架构的优势是什么？

相比传统 zkVM，Pico 通过结合通用性和专用电路的计算能力，生成证明的速度更快，且编程灵活度更高。

预编译（Precompiles）是一种常见的协处理器，扩展了 RISC-V 指令集，加速哈希计算、签名验证等底层操作。Pico 支持开发者根据需求自定义预编译模块，同时也提供开箱即用的优化方案。

然而，仅靠预编译仍不足以解决所有应用的性能需求。例如： 如果开发者希望证明某个交易者在过去 30 天内完成了 10,000 笔 유니스왑(Uniswap) 交易，总额达 5000 万美元，仅使用 zkVM 进行计算，需要编写 Merkle 树包含性证明程序 和 RLP 解析程序，执行成本较高。

如何突破此限制？

Pico 原生集成了 Brevis 的链上数据 zkCoprocessor 作为应用级协处理器，使开发者能够高效访问和计算链上历史数据，实现 32 倍的性能提升，同时成本降低 67%。

通过结合协处理器（Coprocessors）和通用 zkVM（Glue），Pico 为开发者提供了一种强大且灵活的工具，能够在 ZK 驱动的应用程序中平衡性能、可编程性和适应性。

灵活的证明后端与可定制的计算流程

1. 灵活支持多种证明后端

Pico 兼容多种 零知识证明系统，包括：

STARK（KoalaBear、BabyBear）

CircleSTARK（Mersenne 31）

예를 들어, Poseidon2 해시 함수는 zkVM 재귀 증명에 널리 사용됩니다. 동일한 STARK 시스템에서 KoalaBear는 BabyBear보다 훨씬 더 효율적인 증명을 제공하며, 계산 논리를 수정할 필요 없이 증명 백엔드만 변경하면 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.

2. 사용자 정의 가능한 증명 워크플로우

Pico를 통해 개발자는 확장성, 비용 및 지연 시간을 최적화하기 위해 증명 생성 프로세스를 자유롭게 조정할 수 있습니다.

· 인스턴스 수준 최적화: 개발자는 각 VM 인스턴스의 계산 프로세스(증명 백엔드, 계산 칩, 메모리 관리 등)를 사용자 정의할 수 있습니다.

· ProverChain 증명 체인: RISCV → CONVERT → COMBINE → COMPRESS → EMBED → ONCHAIN 등의 모듈화된 프로세스를 통해 계산 효율성을 최적화합니다.

· 선택적 탈중앙화 검증: 개발자는 성능과 탈중앙화 수준의 균형을 위해 EVM에서의 온체인 검증 여부를 선택할 수 있습니다.

업계 성능 기록 갱신: zkVM의 새로운 표준 수립

최신 성능 벤치마크 테스트에서 Pico는 기존 zkVM 솔루션을 전반적으로 능가했으며, CPU 계산 환경에서 놀라운 성능 향상을 보여주었습니다. RISC0, SP1 및 OpenVM과의 비교 테스트를 수행했으며, 다음과 같은 핵심 계산 작업을 포함했습니다:

· Fibonacci 계산

· Tendermint 블록 합의

· 이더리움 Reth 블록 #17106222 증명

모든 테스트는 AWS r7a.48xlarge 인스턴스(192코어 CPU, 1.5TB RAM)에서 수행되어 계산 환경의 일관성을 보장했습니다. 결과에 따르면:

· Pico는 모든 작업에서 두 번째로 빠른 솔루션보다 최대 155% 빠른 속도를 보였으며, zkVM 계산 성능 기록을 갱신했습니다!

· Pico의 CPU 계산 능력이 두드러지게 앞서며, 특히 효율적인 계산이 필요한 애플리케이션에 적합합니다.

GPU 가속 버전 출시 예정

현재 데이터는 CPU 테스트 기반이지만, Pico는 GPU 가속 버전을 개발 중이며 향후 몇 개월 내에 출시될 것으로 예상됩니다. GPU 가속 버전의 Pico는 zk 계산 능력을 더욱 향상시켜 처리량과 계산 효율성을 높일 것이며, 향후 전체 GPU 성능 테스트 결과를 발표할 것입니다.

거인의 어깨 위에 서다

Pico는 다음과 같은 프로젝트에서 영감을 얻어 구축되었으며, 이는 모두 영지식 증명 시스템의 선구적인 발전을 대표합니다.

이러한 혁신적인 기반 위에 구축함으로써 Pico는 모듈식이며 고성능의 zkVM을 제공합니다:

Plonky3: Pico의 증명 백엔드는 Plonky3를 기반으로 하며, 이를 zkVM 계층으로 확장하여 개발자가 자신의 애플리케이션에 가장 적합한 증명 도메인과 증명 시스템을 선택할 수 있게 합니다.

SP1: Pico는 SP1의 칩 설계 및 제약 시스템에서 중요한 영감을 얻었으며, 여기에는 재귀 컴파일러와 사전 컴파일된 기능의 설계 및 제약이 포함됩니다.

Valida: Pico의 크로스 테이블 조회 구현은 Valida의 선구적인 작업에서 영감을 얻었습니다.

RISC0: Pico의 Rust 도구 체인은 RISC0 원래 개발된 도구 체인을 직접 기반으로 합니다.

Pico 개발자 커뮤니티에 참여하세요

Brevis는 항상 협력과 혁신을 통해 영지식 기술의 미래를 믿어 왔습니다. Pico는 단순한 zkVM 이상의 것으로, 다음 세대 zk 애플리케이션 구축을 지원하는 개발 플랫폼입니다.

· Pico 개발 문서 읽기

· GitHub 리포지토리 탐색하기

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함께 영지식 계산의 경계를 확장하고 지능화되고 신뢰할 수 있는 탈중앙화된 세상을 만들어 나갑시다!

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