Brevis 團隊隆重推出 Pico——一款模塊化且高效的零知識虛擬機（zkVM）。Pico 讓開發者能夠像拼搭樂高積木一樣，根據應用的計算需求靈活構建 zkVM，從而優化性能和用戶體驗。開發者可以從豐富的內置選項中自由選擇，甚至可完全自定義證明後端與虛擬機實例，以構建符合自身需求的專屬計算流程。
Pico 重新定義了「Glue-and-Coprocessor」架構，不僅支持底層協處理器（如使用預編譯模塊加速特定 VM 指令操作），還原生集成了 Brevis 的鏈上數據 zkCoprocessor，使利用區塊鏈歷史數據的應用性能提升高達 32 倍。
儘管目前 Pico 尚未推出完整的 GPU 加速集群解決方案，但在 CPU 端已經達到世界最優性能。與 RISC0、SP1、OpenVM 等其他業界 zkVM 相比，Pico 在 CPU 上的運行速度快 70% 至 155%，樹立了新的性能標杆。
伴隨 Pico v1.0 的發佈，我們引入了全球首個支持自定義計算架構的 zkVM，開發者可以靈活調整以下關鍵參數：
可選證明後端：支持 KoalaBear 和 BabyBear 上的 STARK，以及 Mersenne 31 上的 CircleSTARK。
靈活的證明流程：優化安全性、可擴展性、證明生成效率，適配不同應用需求。
鏈上歷史數據訪問：通過內置鏈上數據 zkCoprocessor，開發者可以自由查詢、計算歷史區塊鏈數據以構建 dApps，實現最優的計算性能和編程靈活性。
Pico 兼容 RISC-V 指令集，支持 Rust 開發工具鏈。由於其模塊化架構，Pico 未來可持續升級，輕鬆適配最新的 ZK 理論研究創新，無論是下一代 zk 應用還是 ZK 領域前沿探索，Pico 都能為開發者提供穩定、強大的計算基礎。
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為什麼要做 Pico？
Brevis 的首款產品——鏈上數據 zkCoprocessor 已廣泛應用於 DeFi 等領域。眾多合作伙伴已在主網上部署了基於 Brevis 的創新功能，包括 Kwenta、Usual、Algebra Labs、JoJo Exchange、Trusta等。此外， PancakeSwap、Celer、Gamma、Quickswap、Frax、Mask Network、Kernel、BeraBorrow、Thena、Kim Protocol、0G、Bedrock、Mellow Finance、ZettaBlock、Hemera
以及 Mendi Finance 等多個頂級協議和應用，也正在基於 Brevis 開發下一代產品和功能。
然而，在與這些前沿團隊的合作過程中，我們發現 zk 計算的實際應用需求越來越多樣化，並面臨以下核心挑戰：
1. 適配不同的應用需求
不同項目的業務邏輯各不相同，對性能的需求也千差萬別。傳統的「一刀切」zkVM 或者固定的 ZK 電路方案難以滿足多變的需求。如果缺乏對證明流程的靈活定製能力，或者無法集成自定義電路（無論是操作碼級別還是應用級別），那麼 zkVM 的可擴展性就會受限。
2. 採用最前沿的的 ZK 技術
ZK 領域發展迅猛，新的證明後端、框架和密碼學突破層出不窮。許多現有 zk 解決方案由於架構封閉，難以迅速集成這些創新技術，導致證明過時、性能不佳、計算成本高昂、優化空間受限。
Pico 的模塊化方案：真正做到靈活可擴展
針對這些挑戰，Pico 採用模塊化架構，提供：
· 多種證明後端支持：隨時切換或升級最新的證明後端，確保計算性能與兼容性。
· 可定製的證明流程：開發者可自由定製證明生成管道，以滿足特定應用需求。
· 可擴展的協處理器集成：支持構建或集成專用協處理器，無需受限於固定的 zkVM 框架。
創新架構 Glue-and-Coprocessor：突破傳統 zkVM 的瓶頸
Pico 採用「Glue-and-Coprocessor」架構，結合了高效的專用電路（Coprocessors）與通用 zkVM（Glue），在性能、通用性和可擴展性之間取得平衡。
協處理器（Coprocessors）：優化密集型任務（如算術運算、加密計算、機器學習等），提升 ZK 證明效率。
通用 zkVM（Glue）：負責管理整體證明和驗證流程，確保所有邏輯計算都能安全地進行。
這種架構的優勢是什麼？
相比傳統 zkVM，Pico 通過結合通用性和專用電路的計算能力，生成證明的速度更快，且編程靈活度更高。
預編譯（Precompiles）是一種常見的協處理器，擴展了 RISC-V 指令集，加速哈希計算、簽名驗證等底層操作。Pico 支持開發者根據需求自定義預編譯模塊，同時也提供開箱即用的優化方案。
然而，僅靠預編譯仍不足以解決所有應用的性能需求。例如： 如果開發者希望證明某個交易者在過去 30 天內完成了 10,000 筆 Uniswap 交易，總額達 5000 萬美元，僅使用 zkVM 進行計算，需要編寫 Merkle 樹包含性證明程序 和 RLP 解析程序，執行成本較高。
如何突破此限制？
Pico 原生集成了 Brevis 的鏈上數據 zkCoprocessor 作為應用級協處理器，使開發者能夠高效訪問和計算鏈上歷史數據，實現 32 倍的性能提升，同時成本降低 67%。
通過結合協處理器（Coprocessors）和通用 zkVM（Glue），Pico 為開發者提供了一種強大且靈活的工具，能夠在 ZK 驅動的應用程序中平衡性能、可編程性和適應性。
靈活的證明後端與可定製的計算流程
1. 靈活支持多種證明後端
Pico 兼容多種 零知識證明系統，包括：
STARK（KoalaBear、BabyBear）
CircleSTARK（Mersenne 31）
例如，Poseidon2 哈希函數廣泛用於 zkVM 遞歸證明。在相同的 STARK 系統下，KoalaBear 證明效率遠超 BabyBear，僅需更換證明後端即可大幅提升性能，而無需修改計算邏輯。
2. 可定製的證明工作流程
Pico 允許開發者自由調整證明生成流程，以優化可擴展性、成本和延遲。
· 實例級優化：開發者可定製每個 VM 實例的計算流程（包括證明後端、計算芯片、內存管理等）。
· ProverChain 證明鏈：通過 RISCV → CONVERT → COMBINE → COMPRESS → EMBED → ONCHAIN 等模塊化流程，優化計算效率。
· 可選去中心化驗證：開發者可根據需求選擇是否在 EVM 上進行鏈上驗證，以平衡性能與去中心化程度。
刷新行業性能記錄：樹立 zkVM 新標杆
在最新的性能基準測試中，Pico 全面超越現有 zkVM 方案，並在 CPU 計算環境下展現出驚人的性能提升。我們對 RISC0、SP1 和 OpenVM 進行了對比測試，涵蓋了以下 核心計算任務：
· Fibonacci 計算
· Tendermint 區塊共識
· 以太坊 Reth 區塊 #17106222 證明
所有測試均在 AWS r7a.48xlarge 實例（192 核 CPU，1.5TB RAM）上進行，以保證計算環境的一致性。結果顯示：
· Pico 在所有任務中的運行速度均快於第二快的方案高達 155%，刷新 zkVM 計算性能記錄！
· Pico 的 CPU 計算能力顯著領先，尤其適用於需要高效計算的應用場景。
即將推出 GPU 加速版本
雖然當前數據基於 CPU 測試，但 Pico 正在研發 GPU 加速版本，預計將在未來幾個月內發佈。GPU 加速版本的 Pico 將進一步提升 zk 計算能力，提供更強的吞吐量和計算效率，我們將在未來發布完整的 GPU 性能測試報告。
站在巨人的肩膀上
Pico 從以下項目中汲取了靈感，每個項目都代表了零知識證明系統的前沿進展。
通過在這些創新的基礎上進行構建，Pico 提供了一個模塊化且高性能的 zkVM：
Plonky3：Pico 的證明後端基於 Plonky3，通過將其模塊化特性擴展到 zkVM 層，使開發者能夠靈活選擇最適合其應用的證明域和證明系統。
SP1：Pico 從 SP1 的芯片設計和約束系統中獲得了重要的靈感，其中包括遞歸編譯器（recursion compiler）和預編譯（Precompiles）的設計和約束。
Valida：Pico 對跨表查找（cross-table lookups）的實現，受到 Valida 在該領域的開創性工作的啟發。
RISC0：Pico 的 Rust 工具鏈直接基於 RISC0 原始開發的工具鏈。
加入 Pico 開發者社區
Brevis 始終相信 零知識技術的未來在於合作與創新。Pico 不僅僅是一款 zkVM，更是一個 助力構建下一代 zk 應用的開發平臺。
· 閱讀 Pico 開發文檔： Pico Docs
· 探索 GitHub 代碼庫：GitHub Repo
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