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Metrics Ventures研报 | 发币在即 全面解读AO技术原理与生态潜力

2024-05-31 19:20:12
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摘要:存储起家,AO助力Arweave重振旗鼓。

作者:Charlotte, Kevin; Metrics Ventures

1 存储起家,AO助力Arweave重振旗鼓

Arweave主网在2018年11月18日启动,五年多的十年里经历了13次主要升级,业务方向为永久性的去中心化存储服务。但是当我们观察网络数据变化时,发现上述的升级并没有真正让Arweave形成护城河,观察Arweave的业务数据可知:

进入2023年后,Arweave的存储业务增幅明显放缓,存储数据增量大幅下滑,月度网络存储量整体徘徊在2-4TiB之间,最低网络存储量是在6月,只有1.43TiB,2023年全年存储量总计32.96TiB,相比之下,2023年Filecoin网络存储量总计超过1.8 EiB(1EiB = 1,048,576 TiB),可见在去中心化存储上,Arweave丝毫无法撼动Filecoin的统治地位,业务扩展十分艰难。

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不仅在同类业务的横向竞争上难以突破,Arweave所处的赛道——去中心化存储,与普通散户来说有一定的距离,普通用户没有太强动力使用,也无法快速感知基本面的变化,在新的牛市中,去中心化存储多多少少乘上了AI/DePIN叙事的东风,但也只是新瓶装旧酒,没有获得太多市场的关注。

这样的困境同样反映在币价上,以一年期为分析周期,在2024年2月以前,AR的价格一直徘徊在6-10刀左右,大幅跑输BTC,没有随着主网升级和牛市的启动出现上涨,直到创始人Sam于2月14日公布Arweave正式推出AO。

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Arweave作为存储协议仅仅只能被看作一个硬盘,只靠一个硬盘是无法承载更大的叙事和使用场景的,在过去很长的时间中,Arweave寄希望于其他的协议来使用自己这个硬盘,但收效甚微,过于远离普通用户的基础设施,也缺乏市场的关注。于是,Arweave打造了完美兼容自身硬盘的CPU——AO,这也使其币价从$8迅速上涨到接近$50。本文将主要介绍AO技术原理和相关生态。

1.1 AO技术原理:如何实现可验证的无限计算?

AO是运行在 Arweave 上的 Actor Oriented(基于角色的)计算机,被设计为一个可以驻留任意数量并行进程的环境,进程之间通过开放的消息传递层进行协调。

AO的最核心的特点可以被归纳为两个:

(1)任意数量的进程并行运行,即对计算能力的无限拓展;

(2)计算结果的可验证性和可复现性,从而实现最小信任化。

在介绍AO如何实现上述功能前,首先了解一下AO的基本构成。AO系统中包含两类基本单位:进程(Process)和消息(Message),以及三类基本单元(也可以看作是三种重要角色):调度单元(SU)、计算单元(CU)和信使单元(MU)。

  • 进程:网络中的计算单位。进程的状态可以通过计算单元进行运算得出,同时进程可以接受用户和来自其他进程的消息。在具体的定义上,$P_i$ 代表第$i ^{th}$个进程。定义 $P_i$ = ($Log_i,Init_i,Env_i$),其中$Log_i$ 是 $Pi$ 的所有消息的有序序列,$Init_i$ 是 $P_i$ 的初始化数据,$Sched_i$ 是 $P_i$ 的调度器,$Env_i$ 是 $P_i$ 的计算环境,在给定时间步骤下,$P_i$ 的状态 $S(P_i) = F(Log_i, Env_i)$ ,其中 F 是一个函数,由 $Env_i$ 定义,根据消息日志计算状态。

  • 消息:在AO中与进程的每次交互都表示为消息,消息的本质是符合ANS-104标准的数据项,消息格式的统一至关重要,整个AO的环境通过统一的消息在Arweave的去中心化数据层上进行结算处理。

  • 调度单元:调度单元负责为发送给进程的信息分配原子递增时隙编号(类似于以太坊 nonce),也就是对进程消息进行排序。分配后,调度器需要确保数据上传到 Arweave,从而永久地供其他人访问。

  • 计算单元:计算单元是负责计算AO中进程状态的节点,计算单元之间形成类似于去中心化计算协议(Akash)的计算市场,计算单元之间相互竞争,完成计算进程状态的服务,服务完成后,计算单元需要返回计算结果和带有签名的状态证明。用户如果不信任单个计算单元,可以进一步向更多的计算单元发起请求。计算单元需要进行一定的质押,如果提供了错误状态,其质押将会面临罚没。

  • 信使单元:信使单元负责接收来自客户端的传入消息,将这些消息路由到指定的调度单元,然后从计算单元中检索结果。

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AO实现可验证的无限计算能力,技术要点主要包括以下几个方面:

(1)基于存储的共识范式(SCP):AO计算机通过在Arwearve中对消息日志的全息态存储来达成共识,Arweave被当作一个持续且不可变的日志记录册来存储所有消息日志,确保交互日志永久可用,从而允许任何网络参与者计算状态。

(2)仅需要就数据顺序和存储达成共识,不需要就状态达成共识:比特币和以太坊等区块链采用传统共识机制,即让网络参与者就账本状态达成一致,所有节点需要验证并就当前状态达成共识,这造成了计算资源的浪费,限制了网络的速度和可扩展性。AO则不需要对状态达成共识,只需要对交互日志在Arweave中的顺序和存储达成一致即可,即AO的状态“全息”地隐含在Arweave托管的消息日志中,虽然没有对状态达成共识,但每个人原则上都可以通过Arweave存储的数据计算出状态,如果用户想要获取状态,可以请求计算单元完成计算并提供证明。

(3)AR与AO的功能分离:结合上述分析,AR和AO各司其职,AO不解决验证问题,只负责完成消息的传递、排序和状态的计算,主要处理计算问题;Arweave负责处理安全性和可验证性问题,就数据顺序达成共识,并保证永久不可变的去中心化存储。AO根据Arweave上的交互日志完成存储,但不能对Arweave的共识进行修改。

(4)基于消息传递的并行计算架构:实现并行计算的两种基本方法为共享内存和消息传递,AO采用了消息传递的架构,与之相对的是以Solana、Sei等并行区块链使用的共享内存方式。在共享内存方式中,当一个用户访问和修改某些数据时,其他用户则无法修改,即需要在“锁竞争”的过程中相互等待,直到该用户“解锁”数据后,其他人才能访问,因此这种方式的可扩展性存在一定上限。而AO仅需要在交互时发送交互信息,不存在需要“锁竞争”的等待,实现了横向扩展,这使得其并行可扩展性达到了任意规模。

(5)AO的模块化架构:AO的模块化体现在CU、SU、MU的分离,用户可以随意选择合适的排序器、消息中继器、计算单元,甚至系统级的虚拟机也有可以随意替换,从而支持多种智能合约系统中的进程引入AO。CU、SU和MU可以实现横向扩展,保证了计算能力随需求的增加。

基于上述分析,AO网络中的关键性流程包括:AO网络中的交互信息在通过MU验证签名后,传递给SU,经过SU的排序后上传到Arweave,并在Arweave上就顺序达成共识并存储,当用户需要获得状态时,会通过MU将消息传递给SU,SU选择合适的CU并将消息交付给CU,CU通过Arweave上的数据完成状态计算,将输出通过MU返回给用户。

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1.2 AO的技术是否具有护城河?

为了探讨这一问题,我们将AO与两类相似的项目进行对比:并行性的高性能公链(如并行EVM、Solana等)以及去中心化计算协议(Akash)。

并行性高性能公链与AO的对比:

主要的差别在于并行性计算的基本架构的差异,在这里我们将以太坊作为一个基准对象,能够更好地说明AO的差异性。以Ethereum为代表的传统EVM按顺序处理交易,一次只能由一个交易修改状态,整个系统呈现单线性的前进模式。

并行性的公链一般就非冲突或不重叠的事务可以完成并行处理(冲突事务:一般指多个事务试图同时访问和修改相同的数据或状态,这种冲突通常会导致数据不一致),比如Sealevel 允许 Solana 同时处理成千上万的智能合约,每个事务都描述了它将读取或写入的状态,系统通过识别不重叠的事务,完成对这些不重叠和不冲突事务的并行执行,并行EVM类似,是对非冲突事务进行并行处理,以Monad为例,其核心过程包括三个:(1)乐观执行,即乐观地认为所有事务均为非冲突,同时开展并行执行,但可能导致错误,通过跟踪输入输出比对,对数据不一致的地方将重新执行交易;(2)调度和依赖,为减少不必要的重复执行,Monad会通过静态代码分析器预测事务间的依赖关系,即预先识别一些事务之间的可能冲突来优化执行;(3)状态合并,交易并行执行后,每个交易更新的状态需要进行合并,保证整个区块的状态一致性。

尽管提高了系统效率,但并行性公链存在很明显的扩展瓶颈:只能对非冲突事务进行并行处理,如果涉及到对相同状态的访问和修改,依然涉及到”锁竞争“的问题。AO与并行性公链的差异在于:(1)使用消息传递而非共享内存的并行计算架构;(2)仅对存储的数据的顺序达成共识,不需要对状态达成共识。这使得AO具有更强的并行可扩展性,调度单元、信使单元和计算单元均可以横向无限扩展,保证了计算能力的无限扩展。

去中心化计算市场与AO的对比:

以Akash为代表的网络提供了一个用于容器托管服务的去中心化计算市场,但是牺牲了创建去信任服务的能力,即其计算结果不能实现可验证和可重现,因此失去了智能合约的能力。相比之下,AO的计算是可验证的计算,得益于其全息状态存储机制,AO甚至可以保持传统智能合约的属性。AO确保了交互日志被写入Arweave,并具有持久的可用性,状态可以由任何参与者计算出来,所有人都可以重现这一计算过程并验证其他计算者的正确性。保证可验证性和去信任服务的措施可以被总结为以下几个方面:(1)所有交互日志在Arweave上的全息存储,使得计算过程可重现;(2)计算单元需要提供关于计算结果的加密签名声明;(3)计算单元需要质押,当计算结果出现错误时将会面对罚没。

综上所述,AO和AR结合的架构既保证了计算能力的无限扩展,又保证了计算的可验证和最小信任化,相比于现有的相似项目来说具有一定的差异性和护城河。

1.3 AO生态正在蓬勃发展

AO生态还处于非常早期的阶段,但正在蓬勃发展。从AOlink的整体数据来看,目前AO网络处理消息的数量已超过了116M,每日用户数量达到在巅峰时期达到5K以上,但近期回落到1.5K附近,其中AO网络的测试代币($AOCRED,用于发放给AO网络的建设者)持币人数也已突破4100。

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AO测试网发布后的三个月内,AO网络中初步建立起基础设施和金融系统,包括跨链桥、预言机、钱包、AMM、稳定币协议等,同时游戏、社交、Memecoin、AI等应用也正在建立中。

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(截止2024/4/26的AO生态全景图,来源:@everPayHQ @ArweaveSCP)

其中的重点协议包括:

  • AOX:AO生态首个跨链桥,基于MPC技术为AO网络提供资产跨链服务,目前正处于Beta阶段,仅支持$AR在Arweave和AO网络之间的跨链,在AO中对应为Wrapped AR,目前启动激励任务,用户通过完成跨链操作等任务赚取$TAOX测试代币,可能对应未来正式代币空投。

  • 0rbit:AO网络的预言机,支持将任意数据通过有效的URL带到AO的进程中,用户通过向0rbit发送消息请求数据,0rbit节点将获取数据并传送给用户的进程。

  • Arconnect、aoWebWallet:AO网络的钱包基础设施。

  • Astro:AO网络的稳定币协议,4月已上线测试网,目前可以领取测试代币tAR,通过tAR铸造稳定币USDA。

  • Permaswap、ArSwap、Bark:AO网络中的DEX。Permaswap于近日刚刚上线AO,目前支持Wrapped AR和AOCRED之间的兑换;ArSwap和Bark上线更早,支持的资产种类更多,除了AOCRED和Wrapped AR意外,还支持生态内其他的项目或meme代币。

  • typr:AO生态的Twitter,社交应用,开放的功能和UI基本与Twitter相同,包括post、长文story和chatroom等,但支持用TRUNK/Wrapped AR/AOCRED/typr测试代币四种资产打赏。

  • Permaverse:AO网络的游戏和元宇宙发行平台,目前已发行的游戏是dumdum,玩家可以通过抚摸自己的dumdum(一只绿色大象)来获得积分,对应潜在的空投奖励,同时也为dumdum搭建了非常简单的元宇宙环境。

  • AO Games:本周刚刚启动的游戏和元宇宙发行平台,在推特中提到的产品特征包括:类似Web2的游戏体验、能够集成链上AI等。

  • outcome_gg:AO生态的预测市场,预测指标包括AO生态、游戏、defi、meme、商业和科技等,项目公布之后或将引入AI自主代理,通过依赖LLM开展预测竞赛。

  • TRUNK、Aetheris:AO生态的memecoin。

  • AOVM:AO生态的AI工具,对终端用户,可以利用人工智能作为个人助理、市场数据分析等工具,对开发人员,可以作为智能合约开发助手,产品尚未上线。

总体来看,AO生态还处于非常早期,刚刚进入”打地基“的阶段,多数应用还处于白皮书阶段,甚至只有推特和网站页面,没有具体产品和技术文档上线,AO网络的技术能力尚未在应用层得到释放和检验。AO生态的发展也将反哺Arweave的存储业务——外部业务拓展不畅,那么自行搭建的CPU将释放这块硬盘的潜力。

2 AO与AI赛道有什么关系?

在AO推出后,Arweave被重新与AI赛道和并行EVM赛道中的项目进行比较,在前文我们已经介绍了AO与并行EVM的区别,本部分讲对AO在AI赛道中的位置进行简要分析。

AO本身采用了Actor模型进行设计,而Actor模型本身与AI研究存在着紧密关系,其核心思想是系统的每个组件都可以是一个独立的、自主的代理,当需要交互时通过发送消息来实现,该模型中的Actor和AI Agent十分相似,这也使在AO生态托管AI模型、建立AI应用成为了极具吸引力的方向。那么具体来说,AO将如何解决赋能AI?

一句话概括,AO使得AI模型上链变得更加可行,能够实现AI模型可验证性的计算,从而促进AI模型集成智能合约,并拓展AI在Crypto世界的使用。

首先,模型上链指将ML模型存储在区块链的智能合约中,并可以通过调用智能合约的方法来使用模型,但是这需要:(1)将AI模型和数据存储在链上,即在成千上万个节点中保存完整的模型与所需数据,存储成本极高,对模型尤其是大语言模型的链上存储是经济上不可行的;(2)计算资源有限,同时区块链具有较高的延迟和较低的吞吐量,都会限制对AI模型的高性能计算,在链上进行AI模型的运算,需要所有节点同时完成计算过程,这种单线程的架构显然无法支持。

因此,目前主要在链下执行模型计算,并将结果返回链上,一种折衷方法是使用opml/zkml实现推理结果证明的上链,以提高链下计算的可验证性。

相比于传统区块链(如以太坊),AO的技术优势在于:(1)能够原生地接入Arweave,AR提供了存储层,使得低成本地存储大规模的数据成为可能;(2)能够实现可验证的、无限扩展的并行计算。这使得AO能够解决传统区块链中模型上链的许多问题,比如可以存储AI模型,使得托管大语言模型成为了可能,此外并行计算能力有效缓解了对计算资源的需求,不需要就所有节点重复完成模型计算,减少了计算冗余,提高了计算效率。另外,Arweave中所有数据都可以作为AO计算的输入,这也大大提高了链上模型所能使用的数据,促进链上代理或AI应用能够依赖更多可靠数据完成决策。

AO生态在AI方面的第一个发力点将是AI与金融的结合,提出AgentFi。AgentFi是指利用AI的推理能力,创建并调整类似于基金经理的复杂策略,利用AI模型操纵金钱是一项敏感的事务,尤其是可信任性尤为重要,相比于在其他链上引入AgentFi,AO生态率先打通了计算的可验证性。目前推出的第一个项目为Autonomous Finance,Autonomous Finance希望实现的金融类Agent包括:DCA资产管理Agent、自主平衡的指数基金Agent、具有定制风险策略的自主对冲基金Agent、链上预测Agent、高频交易Agent等,目前DCA投资Agent的产品已经上线,用户可以设置定投资产种类、滑点范围、流动性池、定投时间等参数,当然这并没有实现利用AI的智慧去制定投资策略,更多是停留在了不需要链外触发的合约自动化层面,我们还需要对后续产品的能力进行跟踪,以确定是认真的产品还是噱头。

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3 相关代币经济学与筹码分析

2024年5月30日,AO宣布即将完成$AO代币的发行,代币上线时间将为北京时间6月13日。此外与该项目相关的代币为$AR,在$AO完成TGE前,$AR依然是炒作的标的之一。

$AR代币的最大供应量为6600万枚,初始铸造了5500万枚,目前已全部进入市场流通,剩余的1100万枚则是作为挖矿奖励,其中10,744,796枚代币已经被挖出,目前每个区块的挖矿奖励约为0.75$AR,每年还会减半,Arweave每日挖出区块数约为660个,因此每日总流通的新增$AR数约为500枚,挖矿产生的抛压很小。目前$AR的流通供应量为65,744,796,解锁率已高达99.61%,可以被视为处于全流通状态。

在代币使用场景上,$AR被作为用户存储数据的支付媒介,以及矿工进行区块生产和数据存储的激励。Arweave设有存储保险基金(Storage Endowment)机制,即用户缴纳的存储费用不会完全分发给矿工,目前只有16.67%会分发给矿工,其余则会自动进入存储保险基金,因此每当数据被上传时,Arweave 网络就会将流通中的相应数量代币,移至用于支付随时间而累积的数据存储费用的基金中(Endowment),这笔基金只有在矿工存储成本高于新挖矿奖励+交易费用总和时才会发放,以保证矿工总是有利可图。但自从Arweave诞生以来,没有人从存储保险基金中提取出一枚代币,这也使得存储保险基金被看作是$AR的一种燃烧机制,当存储保险基金的增速大于新增的$AR时,$AR可以被视为进入通缩状态。

从币价走势来看,在AO发布后,$AR价格快速上涨,在一个月的时间内上涨了4倍。在近期短暂的市场走熊过程中,AR的价格逆势上涨,已接近新高,目前筹码密集区依然集中在$10左右,另外的筹码密集区主要在$20-$40附近,$AR已经两度试探$47左右的区域,目前价格再次来到这一水平附近。

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在估值分析上,目前没有与Arweave和AO处于完全同类别的项目,具有相似业务的项目包括并行EVM、高性能公链去中心化存储和去中心化计算协议。Arweave在市值上与高性能公链以及Filecoin基本相当,相比于Akash和Sei则较高,但在FDV的对比上,公链和存储项目则远高于Arweave。因此,考虑到AO生态还处于极度早期,主网未上线的状态,$AR目前的市值并没有处于显著低估的状态,但是几乎全流通的状态减少了代币发放带来的稀释作用,可能在后续面临的上涨阻力会相对较小。

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与代币密切相关的还有AO代币在未来的发行,根据官方消息,$AO将以100%公平发射,没有预挖、预售和优先获取,代币总量为21M,每四年进行一次减半。重要的是代币获取的方式:(1)资产桥接至AO(2)持有$AR(3)参与AO生态的建设。目前AO的具体代币模型还未公布,根据AO提出者之一outprog在X Space中的回答,AO代币和AR代币在职能上将各司其职,AR代币主要专注于Arweave的存储功能和共识维护,而AO代币专注于解决计算和应用之间的通信问题,即AO和AR分别维护网络的计算和存储功能。

$AO代币的消息发布后,$AR短时最大涨幅超过18%,一方面$AR目前是承接这一事件几乎唯一的标的,另一方面或与持有$AR能获取$AO代币的规则有关。将资产桥接到AO(目前$AR基本是唯一能够跨链到AO网络的资产)、持有$AR这两个规则,实际上都在消化这一事件对$AR的抛压,但需要注意的是,$AR代币目前承载了市场对计算和存储的双重估值,$AO发售即将发售时也需要对$AR进行重新估值,或将稀释一部分$AR的市值。

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4 小结

虽然市场总说”炒新不炒旧“,因为老旧的叙事往往调动市场新的关注度,但一些老项目正在凭借技术创新带来新的惊喜,且相比新发币的项目来说,这些老项目的代币已基本进入全流通阶段,解锁抛盘较小,在熊市充分触底,那么这些老项目可能会带来更大的上涨空间,Arweave就是这种项目的典例。AO和AR的组合具备可验证性的无限并行计算能力,为Arweave提供了技术护城河,也注入了新的活力和叙事。

从生态发展上看,AO目前还处于测试网阶段,生态建设处于极度早期,AO真正的计算能力还没有得到实际的检验和发挥。我们预期AO生态应诞生一些能够发挥其存储、可验证计算、大规模并行计算等特有技术能力的项目,比如去中心化社交应用(能够保证社交数据的永久存储和调用)、AI基础设施和应用等。从市场关注度上看,虽然AR的币价在前段时间一直保持稳步上涨,但在普通用户之间的讨论度并不高,AO测试网也没有成为”大毛“引起市场关注。由于其较为复杂的技术细节,普通用户很难认清AO与高性能公链、去中心化协议之间的区别,以及AO如何能够切入AI赛道,因此也没有充分认识到AO的增长潜力。AO还处于协议发展的极度早期,后续发展空间较大,但是如果生态发展不及预期,尤其是主网上线后在性能、用户体验上不达预期、没有跑出足够有技术能力和出圈的AI项目,将会对$AO的估值大打折扣。

来源:金色财经

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