Xét theo con đường thực tiễn hiện tại, Cartesi chắc chắn là một trong những dự án đầu tiên chuyển đổi nó từ kiến ​​trúc trừu tượng thành cơ sở thực thi có thể sử dụng được.

Kể từ năm 2023, sự phát triển công nghệ của kiến ​​trúc cơ bản blockchain đã bước vào bước ngoặt tinh tế và sâu sắc. Sau khi nhà sáng lập Ethereum Vitalik Buterin gần đây công khai bày tỏ sự ủng hộ của mình đối với RISC-V, kiến ​​trúc tập lệnh mã nguồn mở này nhanh chóng trở thành tâm điểm thảo luận trong cộng đồng công nghệ Web3. Vitalik đề xuất rằng RISC-V dự kiến ​​sẽ trở thành phiên bản kế nhiệm của EVM, định hình lại logic thực thi của Ethereum và thậm chí là toàn bộ hệ sinh thái crypto. Quan điểm mới này đã gây chấn động trong ngành và cũng được coi là phản ứng tích cực đối với tình trạng tắc nghẽn của hệ thống máy ảo hiện tại.

Trên thực tế, có một khái niệm trong thế giới công nghệ được gọi là "Luật eo hẹp", nghĩa là một giao thức hoặc kiến ​​trúc hệ thống lớp giữa đủ đơn giản, phổ biến và chuẩn hóa thường sẽ trở thành trung tâm kết nối giữa các ứng dụng cấp trên và phần cứng cấp dưới. Cũng giống như TCP/IP đã trở thành "eo hẹp" của ngăn xếp giao thức Internet và Linux đã trở thành nền tảng xương sống của hệ sinh thái hệ điều hành hiện đại, RISC-V đang tiếp cận khu vực cốt lõi của "lớp thực thi chung"blockchain theo cách tương tự.

So với hoàn cảnh thực thi được tùy chỉnh cao nhưng tách biệt về mặt sinh thái như EVM, WASM hoặc MoveVM, RISC-V có những lợi thế tự nhiên như mã nguồn mở, tính đơn giản, mô-đun và Chuỗi công cụ trưởng thành. Nó không chỉ hỗ trợ khởi động trên các hệ điều hành chính thống (như Linux) mà còn có thể kết nối liền mạch với các ngôn ngữ truyền thống như C/C++ và Rust. Kết hợp với các hạt nhân xác minh chính thức như seL4, nó có thể cải thiện đáng kể tính bảo mật của hoạt động hợp đồng thông minh và trải nghiệm phát triển. Một khi hệ thống "công nghệ là quán tính" này được hình thành, nó sẽ tạo ra những hiệu ứng mạng không thể đảo ngược.

Tuy nhiên, so với các cuộc thảo luận lý thuyết, việc triển khai thực tế RISC-V trong Web3 vẫn còn ở giai đoạn sơ khai. Mặc dù các dự án bao gồm Polkadot(PolkaVM) và Nervos (CKB-VM) đã kết hợp nó vào thế hệ hệ thống máy ảo mới, nhưng không có nhiều dự án thực sự xây dựng được chuỗi thực thi hoàn chỉnh và có thể xác minh được. Đây cũng là hướng đi mà Cartesi đã theo đuổi trong một thời gian dài. Đặc biệt là trước sự hỗ trợ mạnh mẽ của Vitalik, Cartesi đã âm thầm hoàn thành kết nối toàn diện từ lớp dưới cùng của kiến ​​trúc RISC-V đến lớp trải nghiệm của nhà phát triển.

Năm dự án lớn đã thâm nhập vào thị trường RISC-V, nhưng Cartesi có công nghệ hoàn thiện nhất

Tính mở và linh hoạt của RISC-V đang thu hút ngày càng nhiều sự chú ý từ các dự án blockchain. Trong năm qua, một số dự án bao gồm Polkadot, Nervos, Wanxiang Blockchain, Web3 Pi và Cartesi đã giới thiệu RISC-V trong hệ thống máy ảo hoặc kiến ​​trúc cơ bản tương ứng của họ. Những nỗ lực của họ không chỉ xác minh tính khả thi của kiến ​​trúc trong bối cảnh Web3 mà còn chung tay thúc đẩy sự phổ biến sớm của RISC-V trong lĩnh vực thực thi Chuỗi.

Chúng tôi thấy rằng Polkadot đang thay thế máy ảo hiện tại bằng PolkaVM dựa trên RISC-V thông qua kế hoạch nâng cấp JAM. Phiên bản này vẫn giữ nguyên bộ lệnh RISC-V trong khi thực hiện những cải tiến để đáp ứng các yêu cầu hoạt động blockchain. Mặc dù dự án vẫn đang trong quá trình triển khai, mục tiêu của dự án là cung cấp tính linh hoạt cao hơn cho việc thực hiện đa chuỗi trong tương lai và quản trị mô-đun thông qua hệ thống máy ảo dễ kiểm soát hơn.

Nervos đưa RISC-V vào lớp thực thi hợp đồng thông minh thông qua CKB-VM. Là sự kết hợp giữa mô hình UTXO và kiến ​​trúc Layer 2 , Nervos cố gắng nhấn mạnh mô-đun và sự tự do của nhà phát triển, đồng thời ưu tiên việc thích ứng với cơ chế đồng thuận cơ bản trong thiết kế máy ảo. Tuy nhiên, hiện tại CKB-VM vẫn chủ yếu đảm nhiệm các chức năng thực thi cơ bản và việc tích hợp nó với các hệ thống điện toán phức tạp ngoài Chuỗi vẫn đang trong giai đoạn thăm dò.

Đồng thời, Web3 Pi gần đây đã hoàn tất quá trình xác minh kỹ thuật đồng bộ hóa nút đầy đủ Ethereum trên chip RISC-V, chứng minh tiềm năng thích ứng của kiến ​​trúc về mặt phần cứng. Wanxiang Blockchain, đơn vị đã tham gia nghiên cứu RISC-V ở giai đoạn đầu, cũng tiếp tục thúc đẩy sự phát triển của hệ sinh thái liên quan thông qua các liên minh công nghệ, mặc dù vẫn chưa công bố kế hoạch triển khai thực tế cho các nhà phát triển.

Tất nhiên, khi so sánh, Cartesi là một trong số ít dự án hiện đang triển khai kiến ​​trúc RISC-V cho toàn bộ chuỗi phát triển, thực thi và xác minh. Trên thực tế, ngay từ năm 2018, Cartesi đã chọn RISC-V làm lõi cho máy ảo của mình và xây dựng một hệ thống chung hoàn chỉnh kết hợp điện toán Chuỗi và xác minh Chuỗi xung quanh kiến ​​trúc này. Thông qua Cartesi Machine, các nhà phát triển không chỉ có thể sử dụng hoàn cảnh Linux để xây dựng ứng dụng mà còn có thể gọi Chuỗi công cụ phần mềm hoàn chỉnh (như GCC, Make, GDB, v.v.) để lập trình logic phức tạp và thời gian chạy hoàn toàn tương thích với Rust, C++, Python và các ngôn ngữ khác.

Quan trọng hơn, Cartesi không chỉ xem RISC-V là một công cụ "tối ưu hóa hiệu suất" mà còn kết hợp nó với kiến ​​trúc Rollups để đạt được hoàn cảnh thực thi hiệu suất cao có thể xác minh được trên Chuỗi . Tất cả các lệnh thực hiện Chuỗi đều được Cartesi Machine hoàn thành và được xác minh Chuỗi thông qua cơ chế chống gian lận khi cần thiết để đảm bảo độ tin cậy chung của hệ thống. Cơ chế " mở rộng ngoài Chuỗi + xác nhận trên Chuỗi" này khiến Cartesi trở thành một trong những dự án RISC-V có lộ trình triển khai rõ ràng nhất và vòng lặp thực hiện khép kín hoàn thiện nhất.

Ở giai đoạn này, với nhiều dự án được thúc đẩy song song, địa vị công nghệ của RISC-V trong ngành công nghiệp blockchain đang tăng nhanh chóng. Là người dùng độ sâu của kiến ​​trúc này trong bối cảnh Web3, Cartesi cũng liên tục xác minh một vấn đề, đó là kiến ​​trúc điện toán chung và thực thi blockchain đáng tin cậy có thể không mâu thuẫn nhau, nhưng có thể được tích hợp và phát triển thông qua thiết kế hệ thống.

Máy Cartesi : Một hệ thống máy tính RISC-V chạy trên Linux và có thể xác minh trên Chuỗi

Hiện nay, mặc dù nhiều dự án blockchain đã dần tích hợp RISC-V vào hệ thống máy ảo của họ, nhưng vẫn chỉ có một số ít thực sự mở rộng khả năng của kiến ​​trúc này đến độ sâu"cấp hệ thống". Máy Cartesi là một trong đó những trường hợp nổi bật nhất. Nó không chỉ sử dụng RISC-V làm nền tảng điện toán mà còn xây dựng một hệ thống điện toán đáng tin cậy hoàn chỉnh bao gồm thực thi Chuỗi và xác minh Chuỗi xung quanh bộ lệnh chung này, với khả năng triển khai kỹ thuật và kiến ​​trúc vòng kín.

Lộ trình kỹ thuật của Cartesi thực ra rất rõ ràng. Nó không cố gắng tái tạo toàn bộ hoàn cảnh thực thi mà chọn cách vay mượn trực tiếp các phần đã hoàn thiện của hệ thống máy tính truyền thống. Cartesi Machine hỗ trợ chạy toàn bộ hệ điều hành Linux và dựa vào RISC-V để cung cấp cấu trúc logic cơ bản kiểm toán và tái tạo được. Điều này có nghĩa là các nhà phát triển có thể tránh được những hạn chế về ngôn ngữ của EVM và không cần phải thực hiện thêm các điều chỉnh trong hoàn cảnh sandbox WASM. Thay vào đó, họ có thể tự do xây dựng các dApp bằng các ngôn ngữ phát triển quen thuộc (như Rust, C++, Go, Python, v.v.). Trải nghiệm phát triển về cơ bản không khác gì so với phát triển phía máy chủ thông thường. Đây không chỉ là sự đổi mới về công nghệ mà còn là sự tôn trọng thực tế và hiệu quả của các nhà phát triển.

Ngược lại, mặc dù WASM có lợi thế là đa nền tảng, nhưng để theo đuổi sự chắc chắn, các nhà phát triển thường phải từ bỏ thư viện chuẩn và chỉ có thể sử dụng chế độ "độc lập" để phát triển, điều này làm tăng đáng kể ngưỡng sử dụng. Trong hoàn cảnh thực thi Linux do Cartesi xây dựng, hệ thống tệp, lệnh gọi hệ thống và Chuỗi công cụ chuẩn đều có thể được gọi trực tiếp, giúp giảm đáng kể chi phí ma sát khi xây dựng các ứng dụng phức tạp.

Đồng thời, Cartesi Machine không hy sinh khả năng xác minh để có hiệu suất cao. Mọi thực thi ngoài Chuỗi đều mang tính xác định, nghĩa là cùng một đầu vào luôn tạo ra đầu ra duy nhất. Trạng thái của nó được băm và đóng gói thông qua cấu trúc cây Merkle và kết hợp với các bản ghi thực thi cấp chu kỳ, cơ chế chống gian lận trên Chuỗi có thể được kích hoạt khi có tranh chấp. Hệ thống Dave của Cartesi có thể theo dõi chính xác đường dẫn tính toán, giảm thiểu tranh chấp và xác minh hoàn toàn trên Chuỗi, đảm bảo kết quả cuối cùng là công khai, có thể theo dõi và xác minh được.

Điều đáng nói hơn nữa là Cartesi Machine có mô-đun cao. Nó có thể được sử dụng độc lập như một công cụ dòng lệnh hoặc nhúng vào các hệ thống khác. Nó có thể được kết nối với các chương trình chính bằng nhiều ngôn ngữ khác nhau thông qua giao diện C API hoặc Lua và thậm chí có thể chạy máy ảo RISC-V gốc trong hoàn cảnh WebAssembly, hỗ trợ triển khai phía trình duyệt. Điều này làm cho nó có khả năng nhúng và kết hợp cao. Nó không chỉ là một máy ảo mà còn giống một công cụ thực thi có thể xác minh mục đích chung hơn.

Ngoài ra, Cartesi không đóng khả năng này trong hệ thống mạng của mình mà chọn cách mở ra các kết nối. Thông qua khuôn khổ Cartesi Rollups , nó đã được kết nối với các mạng L2 chính thống như Ethereum, Arbitrum và Base. Nó không thay thế EVM, nhưng mở rộng một đơn vị xử lý điện toán mạnh mẽ hơn trên hệ thống EVM. Các phép tính phức tạp và logic tải cao có thể được hoàn thành ngoài Chuỗi và Chuỗi chính chỉ chịu trách nhiệm nhập, xuất và xác minh. Mô hình "hoạt động ngoài Chuỗi+ tin cậy trên Chuỗi" này cung cấp giải pháp kỹ thuật mới cho các ứng dụng Web3.

Trong bối cảnh công nghệ hiện tại, Cartesi không vội đề xuất một "sự thay thế" mà thực sự đang xây dựng một "hệ điều hành ngoài Chuỗi đáng tin cậy" phổ quát, dễ tiếp cận mà các nhà phát triển có thể sử dụng. Đây là con đường mà ít dự án nào thực sự đi theo. Nó không dựa vào việc viết lại hệ sinh thái hoặc tuân thủ tính tương thích, mà thay vào đó, đưa toàn bộ hệ thống điện toán truyền thống đã hoàn thiện vào khuôn khổ điện toán Chuỗi và đảm bảo khả năng xác minh Chuỗi. Bản chất của nó là cung cấp một lớp Linux có thể cắm và tái sử dụng cho Web3.

Cartesi : Một mạng máy tính RISC-V “có thể chạy”

Khi thảo luận về kiến ​​trúc máy ảo, chúng ta dễ rơi vào sự cạnh tranh giữa thiết kế trừu tượng và lợi thế về mặt lý thuyết. Nhưng đối với ngành công nghiệp blockchain, các tiêu chuẩn thực sự có giá trị tham khảo thường đơn giản hơn và trực tiếp hơn. Chúng ta chỉ cần xem xét liệu nó có thể chạy được hay không. Cartesi đưa ra câu trả lời rõ ràng về vấn đề này. Nó không chỉ xây dựng Cartesi Machine dựa trên RISC-V mà còn kết nối công cụ tính toán ngoài Chuỗi hiệu suất cao với mạng blockchain chính thống thông qua Cartesi Rollups để tạo thành một vòng lặp khép kín thực thi và xác minh hoàn chỉnh, có khả năng hạ cánh thực sự.

Cartesi Rollups: Cho phép thực hiện ngoài Chuỗi với “đường dẫn đáng tin cậy”

Cartesi Rollups không phải là mạng Layer 2 mới mà là một khuôn khổ mô-đun hỗ trợ nhúng Cartesi Machine vào bất kỳ Chuỗi tương thích với Ethereum như một lớp thực thi ngoài Chuỗi. Các nhà phát triển có thể sử dụng kiến ​​trúc Rollups để xây dựng các ứng dụng bằng ngôn ngữ phát triển truyền thống, hoàn tất quá trình xử lý logic phức tạp Chuỗi chuỗi trong hoàn cảnh Linux và gửi kết quả tính toán trở lại Chuỗi chính một cách an toàn thông qua hệ thống xác minh trạng thái và gian lận.

Cơ chế mới phá vỡ những hạn chế tự nhiên của các hợp đồng thông minh Chuỗi trước đây về mặt hiệu suất và độ phức tạp. Một ví dụ là nhiệm vụ xử lý nhận dạng hình ảnh, logic trò chơi, suy luận AI, tính toán toán học, v.v. trên Ethereum thường bị bỏ dở do hạn chế về chi phí và hiệu suất. Trong hệ thống Cartesi , các logic này có thể được thực hiện hoàn toàn ngoài Chuỗi và Chuỗi chính chỉ chịu trách nhiệm xác nhận đầu vào, đầu ra và kết quả, giúp cải thiện đáng kể khả năng sử dụng và tự do phát triển.

Các kịch bản được triển khai dần dần

Để kiểm chứng hiệu suất và tính linh hoạt của hệ thống này, cộng đồng Cartesi đã phát triển một số ví dụ dApp cụ thể. Ví dụ:

• Phiên bản làm lại của trò chơi kinh điển Doom (https://rives.io), chạy như một ứng dụng Linux hoàn chỉnh trên Cartesi Machine, chứng minh khả năng hỗ trợ kết xuất đồ họa và sự kiện đầu vào;

• Một số nhà phát triển đã xây dựng một DApp có tên là Scribbl dựa trên Cartesi (https://rolluplab. Cartesi.io/scribbl/), một ứng dụng chấm điểm graffiti trực tuyến đơn giản. Sau khi người dùng tải lên hình ảnh vẽ tay, mô hình AI Chuỗi sẽ phân loại và chấm điểm chúng, đồng thời triển khai quy trình lý luận có thể xác minh trên Chuỗi thông qua Bộ đồng xử lý Cartesi . Dự án đã chứng minh cách chạy các mô hình AI nhẹ trong hoàn cảnh không cần tin cậy và xác minh toàn bộ quy trình tính toán phức tạp của nhận dạng hình ảnh trên Chuỗi.

• Công cụ chiến lược DCA tự động dựa trên Cartesi (https://dca.monster), mô phỏng logic giao dịch theo chu kỳ phức tạp và phán đoán trượt giá;

• Một số dự án thử nghiệm UGC, bao gồm các ứng dụng tạo nội dung (https://rolluplab. Cartesi.io/), đang sử dụng Cartesi để xây dựng quy trình tương tác và sáng tạo có thể ghi lại trên Chuỗi.

Các trường hợp này không chỉ đang ở giai đoạn chứng minh khái niệm (PoC) mà còn hoàn tất tích hợp hệ thống sơ bộ và có đầy đủ khả năng tương tác của người dùng trên mạng thử nghiệm. Cùng nhau, các trường hợp sử dụng này cho thấy một đặc điểm: Cartesi không cố gắng tăng sức mạnh tính toán bằng cách “thay thế Ethereum”, mà thay vào đó chọn cách “bổ sung cho Ethereum” và trở thành lớp xử lý thứ cấp cho quá trình thực thi có độ phức tạp cao của nó.

Kiến trúc mở, có tiềm năng triển khai chéo Chuỗi và gốc

Về lâu dài, kiến ​​trúc mô-đun của Cartesi có nghĩa là nó không bị ràng buộc với bất kỳ hoàn cảnh Chuỗi đơn lẻ nào. Mặc dù Rollups hiện chủ yếu phục vụ Ethereum và hệ sinh thái Layer 2 của nó, nhưng về nguyên tắc, nó cũng có thể được điều chỉnh cho bất kỳ hệ thống nào hỗ trợ lớp dữ liệu khả dụng và khả năng xác minh bằng chứng trên Chuỗi . Ví dụ, tích hợp với mô-đun như Avail, Espresso và Celestia đang được tiến hành.

Ngoài ra, với sự phổ biến của RISC-V trong phần cứng thực tế, Cartesi Machine cũng có tiềm năng trở thành công cụ thực thi ngoài Chuỗi, được triển khai trực tiếp trên phần cứng, để đạt được kết nối liền mạch từ lớp vật lý đến xác minh Chuỗi. Khả năng này có thể đóng vai trò quan trọng trong kiến ​​trúc ZK Coprocessor trong tương lai và các hệ thống xác minh AI.

Từ trò chơi, AI, DeFi đến sáng tạo nội dung, Cartesi không tham gia vào câu chuyện RISC-V với tư cách là một "máy ảo" mà tiếp cận nó theo cách có hệ thống và hoàn thiện hơn - thông qua Cartesi Rollups , nó thực sự kết nối vùng lỗi giữa thế giới điện toán truyền thống và hoàn cảnh đáng tin cậy Chuỗi .

Ở giai đoạn tiếp theo, Cartesi sẽ tiếp tục mở rộng các kịch bản ứng dụng xung quanh "mô-đun+ tính toán có thể xác minh", đây cũng có thể trở thành một ví dụ quan trọng để thế giới bên ngoài quan sát xem RISC-V có thể thoát khỏi "mô hình thử nghiệm" hay không.

Tóm tắt

Những bình luận tích cực gần đây của Vitalik về RISC-V đang đưa kiến ​​trúc này vào cuộc thảo luận rộng rãi hơn crypto. Nhưng trên thực tế, RISC-V không phải là một khái niệm mới. Nhiều năm trước, một số dự án đã bắt đầu thực hành trên bộ hướng dẫn mở này và Cartesi là một trong đó những giải pháp hoàn thiện và có hệ thống nhất.

Cartesi tập trung vào việc sử dụng nó một cách có hệ thống như là thành phần cơ bản của điện toán đáng tin cậy. Cartesi Machine hỗ trợ toàn bộ hoàn cảnh hệ điều hành Linux. Các nhà phát triển có thể trực tiếp sử dụng các ngôn ngữ chính thống và Chuỗi công cụ hiện có để xây dựng logic phức tạp và đồng bộ hóa kết quả một cách an toàn vào Chuỗi thông qua cơ chế thực thi Chuỗi và xác minh Rollups . Đây không phải là sự mở rộng máy ảo đơn giản mà là sự cải tiến đáng kể khả năng của mô hình hợp đồng thông minh hiện có. Trong các tình huống điển hình với tỷ lệ băm cao, độ phức tạp của trạng thái cao và tần suất tương tác cao, chẳng hạn như suy luận AI, mô phỏng và tính toán tài chính, khuôn khổ thực thi của Cartesi cung cấp một tùy chọn cân bằng giữa hiệu suất và khả năng xác minh.

So với một số dự án vẫn đang ở giai đoạn hình thành ý tưởng kiến ​​trúc hoặc nguyên mẫu công cụ, Cartesi đã chạy hệ thống của mình trong nhiều trường hợp sử dụng thực tế và thích ứng với Ethereum và nhiều mạng L2 thông qua kiến ​​trúc mô-đun , có mở rộng sinh thái tốt và tính toàn vẹn về mặt kỹ thuật.

Tất nhiên, vẫn phải chờ xem liệu RISC-V có trở thành kiến ​​trúc thực thi chính thống cho Web3 hay không. Nhưng xét theo con đường thực tế hiện tại, Cartesi chắc chắn là một trong những dự án đầu tiên chuyển đổi nó từ kiến ​​trúc trừu tượng thành cơ sở thực thi có thể sử dụng được. Theo hướng mới của điện toán tin cậy Chuỗi chuỗi, hệ thống mà nó xây dựng đã có đủ các điều kiện kỹ thuật để có thể sao chép và mở rộng.