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Vitalik Buterin explore la « colle et le coprocesseur » pour l’informatique

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Le créateur d’Ethereum, Vitalik Buterin, étudie un nouveau concept permettant de diviser l’informatique moderne en deux parties : un composant « colle » et un « coprocesseur ».

L’idée ici est simple : diviser le travail. La colle effectue les tâches générales, moins intenses, tandis que le coprocesseur s’occupe des calculs lourds et structurés.

Vitalik nous explique que la plupart des calculs dans des systèmes comme la machine virtuelle Ethereum (EVM) sont déjà répartis de cette manière. Certaines parties du processus nécessitent une grande efficacité, tandis que d’autres sont plus flexibles mais moins efficaces.

Prenons l’exemple d’Ethereum. Lors d’une transaction récente où Vitalik a mis à jour le hachage IPFS de son blog sur Ethereum Name Service (ENS), la consommation de gaz a été répartie sur différentes tâches. La transaction a consommé un total de 46 924 gaz.

La répartition se présente comme suit : 21 000 gaz pour le coût de base, 1 556 gaz pour les données d’appel et 24 368 gaz pour l’exécution d’EVM. Des opérations spécifiques comme SLOAD et SSTORE ont consommé respectivement 6 400 gaz et 10 100 gaz. Les opérations LOG ont consommé 2 149 gaz, et le reste a été consommé par divers processus.


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Vitalik affirme qu’environ 85 % du gaz de cette transaction a été consacré à quelques opérations lourdes, telles que les lectures et écritures de stockage, la journalisation et la cryptographie.

Le reste était ce qu’il appelle la « logique métier », les choses plus simples et de plus haut niveau, comme le traitement des données qui dicte quel enregistrement mettre à jour.

Vitalik souligne également que l’on peut observer la même chose dans les modèles d’IA écrits en Python. Par exemple, lors de l’exécution d’une passe avant dans un modèle de transformateur, la majeure partie du travail est effectuée par des opérations vectorisées, comme la multiplication de matrices.

Ces opérations sont généralement écrites dans un code optimisé, souvent CUDA exécuté sur des GPU. La logique de haut niveau, cependant, est en Python, un langage général mais lent qui ne touche qu’une petite partie du coût de calcul total.

Le développeur Ethereum pense également que ce modèle devient de plus en plus courant dans la cryptographie programmable moderne, comme les SNARK.

Il souligne les tendances en matière de preuve STARK, où les équipes construisent des démonstrateurs à usage général pour des machines virtuelles minimales comme RISC-V.

Tout programme nécessitant une preuve peut être compilé dans RISC-V, et le démonstrateur prouve l’exécution RISC-V. Cette configuration est pratique, mais elle entraîne des frais supplémentaires. La cryptographie programmable est déjà coûteuse, et ajouter le coût de l’exécution du code dans un interpréteur RISC-V est très élevé.

Alors, que font les développeurs ? Ils contournent le problème. Ils identifient les opérations spécifiques et coûteuses qui occupent la majeure partie des calculs (comme les hachages et les signatures) et créent des modules spécialisés pour prouver ces opérations de manière efficace.

Ils combinent ensuite le système de preuve général RISC-V avec ces systèmes efficaces et spécialisés, obtenant ainsi le meilleur des deux mondes. Cette approche, note Vitalik, sera probablement observée dans d’autres domaines de la cryptographie, comme le calcul multipartite (MPC) et le chiffrement entièrement homomorphe (FHE).

Où la colle et le coprocesseur entrent en jeu

Selon Vitalik, nous assistons à l’émergence d’une architecture de type « glue and coprocessor » dans le domaine informatique. La glue est générale et lente, chargée de gérer les données entre un ou plusieurs coprocesseurs, qui sont spécialisés et rapides. Les GPU et les ASIC sont de parfaits exemples de coprocesseurs.

Ils sont moins généraux que les processeurs mais beaucoup plus efficaces pour certaines tâches. Le plus difficile est de trouver le bon équilibre entre généralité et efficacité.

Dans Ethereum, l’EVM n’a pas besoin d’être efficace, elle doit simplement être familière. En ajoutant les bons coprocesseurs ou précompilations, vous pouvez rendre une VM inefficace presque aussi efficace qu’une VM nativement efficace.

Mais que se passerait-il si cela n’avait pas d’importance ? Et si nous acceptions que les puces ouvertes soient plus lentes et utilisions une architecture de colle et de coprocesseur pour compenser ?


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L’idée est que vous pourriez concevoir une puce principale optimisée pour la sécurité et la conception open source tout en utilisant des modules ASIC propriétaires pour les calculs les plus intensifs.

Les tâches sensibles pourraient être gérées par la puce principale sécurisée, tandis que les tâches lourdes, comme le traitement de l’IA ou la preuve ZK, pourraient être transférées vers les modules ASIC.

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