تقرير بحث عميق حول الحوسبة المتوازية في Web3: الطريق النهائي للتوسع الأصلي

١. المقدمة: التوسع هو موضوع دائم، والتوازي هو ساحة المعركة النهائية

منذ ظهور نظام blockchain ، واجهت مشكلة التوسع هذه. إن قدرة معالجة المعاملات في البيتكوين والإيثيريوم محدودة، مما يجعل من الصعب تلبية احتياجات التطبيقات واسعة النطاق. هذه ليست مشكلة يمكن حلها ببساطة من خلال زيادة الأجهزة، بل هي مقيدة بـ "مثلث المستحيل" في التصميم الأساسي لل blockchain.

على مدار العقد الماضي، حاولت الصناعة مجموعة متنوعة من حلول التوسع، من التوسع على السلسلة إلى Layer 2، وصولاً إلى blockchain المعيارية. أصبحت Rollup الحل السائد الحالي، لكنها لم تصل بعد إلى الحدود الحقيقية لأداء السلسلة الواحدة.

أصبح الحساب المتوازي داخل السلسلة نقطة اختراق جديدة. يحاول إعادة بناء محرك التنفيذ ، وترقية blockchain من وضع الخيط الواحد إلى نظام عالي التزامن. وهذا لا يمكن أن يؤدي فقط إلى تحسين قدرات المعالجة بمئات المرات ولكنه قد يصبح أيضًا مفتاح انفجار تطبيقات العقود الذكية.

الحوسبة المتوازية أصبحت عامل الحسم في المنافسة من الجيل الجديد Layer 1. إنها ليست مجرد تحسين للأداء، بل هي صراع نماذج. من المحتمل أن تنشأ منصة التنفيذ السيادية لـ Web3 المستقبلية من هذه المعركة المتوازية داخل السلسلة.

٢. صورة شاملة لنموذج التوسع: خمس فئات من المسارات، كل منها يركز على جانب معين

توسيع النطاق كموضوع أساسي في تطور تقنية السلاسل العامة، أدى إلى ظهور مسارات تقنية متعددة. تنقسم بشكل رئيسي إلى خمس مسارات رئيسية:

1. توسيع السلسلة: زيادة حجم الكتلة مباشرة، تقصير وقت إنتاج الكتلة، إلخ. سهل التنفيذ ولكنه قابل للوصول إلى عنق الزجاجة المركزية.

2. التوسع خارج السلسلة: مثل قنوات الحالة، وسلاسل جانبية. نقل المعاملات إلى خارج السلسلة، فقط يتم التسوية على السلسلة الرئيسية. يمكن أن يزيد بشكل كبير من قدرة التحمل ولكن هناك مشاكل تتعلق بالأمان.

3. Layer 2 Rollup: تنفيذ خارج السلسلة، تحقق داخل السلسلة. الحلول الأكثر شيوعًا للتوسع حاليًا، توازن بين الأداء والأمان.

4. بلوكشين مودولاري: فصل الوظائف مثل التنفيذ، التوافق، وتوفر البيانات. مرن وقابل للتكوين لكنه يزيد من التعقيد.

5. الحوسبة المتوازية داخل السلسلة: إعادة بناء محرك التنفيذ، لتحقيق معالجة المعاملات المتزامنة داخل السلسلة. يمكن أن يعزز بشكل كبير أداء السلسلة الواحدة لكنه يتطلب صعوبة تقنية عالية.

تعكس هذه المسارات التوازن بين الأداء والأمان والتعقيد في blockchain. كل حل له مزاياه وعيوبه وسيناريوهات استخدامه، مما يشكل الصورة الكاملة لترقية نموذج حساب Web3.

ثالثًا، خريطة تصنيف الحوسبة المتوازية: خمس مسارات من الحسابات إلى التعليمات

يمكن تقسيم تقنيات الحوسبة المتوازية إلى خمسة مستويات:

1. التوازي على مستوى الحساب: ممثلًا بـ Solana، بناءً على نموذج الحساب لتحديد صراعات المعاملات. مناسب لسيناريوهات مثل DeFi التي يمكن التنبؤ بها، لكنه يقدم دعمًا محدودًا للعقود المعقدة.

2. التوازي على مستوى الكائن: مثل Aptos و Sui، إدخال تجريد الموارد والوحدات. أكثر دقة، وعمومية أكبر، ولكن عتبة تطوير أعلى.

3. التوازي على مستوى المعاملات: مثل Monad وSei، يتم بناء رسم بياني للاعتماد حول المعاملة بأكملها. يمكن تعظيم استغلال التوازي، لكن الجدولة معقدة.

4. التوازي على مستوى الآلة الافتراضية: مثل MegaETH، يدعم التنفيذ المتعدد الخيوط على مستوى VM. يمكن أن يتوافق مع النظام البيئي الحالي لـ EVM، ولكن من الصعب إعادة تصميمه.

5. التوازي على مستوى التعليمات: مثل FuelVM، تحقيق إعادة ترتيب التعليمات على مستوى التعليمات. يمكن أن يصل إلى أعلى درجة من التوازي من الناحية النظرية، لكنه لا يزال في مرحلة الاستكشاف.

تُظهر هذه الفئات الخمس من المسارات من الخشونة إلى الدقة المستمرة في منطق التوازي، كما تعكس زيادة تعقيد النظام. إنها تُشير إلى تحول نموذج حساب blockchain نحو بيئة تنفيذ موزعة عالية الأداء.

أربعة، تحليل عميق لمسارين رئيسيين: Monad مقابل MegaETH

أهم مسارين في مجال الحوسبة المتوازية اللذان يحظيان بأكبر قدر من الاهتمام هما Monad و MegaETH.

يتبنى Monad مسار "إعادة البناء"، مستلهمًا من تكنولوجيا قواعد البيانات الحديثة، ويعيد تعريف محرك تنفيذ البلوكشين بشكل كامل. جوهره هو التحكم المتفائل في التزامن، وجدولة DAG للمعاملات وغيرها من الآليات، والهدف هو تحقيق أداء بمعدل TPS يصل إلى مليون. يحتفظ Monad بالتوافق مع Solidity، لكن البنية التحتية أعيد بناؤها بالكامل، مما يمثل مسارًا تقنيًا يسعى إلى تحقيق أداء استثنائي.

تتبنى MegaETH مسار "التوافقية"، حيث تقدم قدرات متوازية على أساس EVM الحالي. إنها تعزز الأداء من خلال جدولة متعددة الخيوط، والتنفيذ غير المتزامن، بينما تحتفظ تمامًا بمعنى EVM. هذه الطريقة أكثر سهولة لقبولها من قبل نظام إيثيريوم البيئي، وتمثل مسارًا تقنيًا لتحسين تدريجي.

كلاهما له مزاياه: Monad أكثر ملاءمة لبناء أنظمة جديدة عالية الأداء، بينما MegaETH أكثر ملاءمة لترقية المشاريع الحالية بسلاسة. إنهما يمثلان الاختلافات بين "إعادة الهيكلة" و"التوافق" في الحوسبة المتوازية، كما تعكس استراتيجيات بيئية مختلفة.

خمسة، الفرص والتحديات المستقبلية للحوسبة المتوازية

الحساب المتوازي يوفر فرصاً كبيرة لـ Web3:

1. كسر سقف التطبيقات، ودعم مشاهد جديدة مثل الألعاب القائمة على السلسلة والتفاعل عالي التردد، وكلاء الذكاء الاصطناعي.

2. إعادة تشكيل نموذج التطوير، وولادة جيل جديد من أدوات الإطار الصديقة للتوازي.

3. دمج مع بلوكتشين معياري، بناء طبقة تنفيذ عالية الأداء قابلة للتجميع.

لكن في الوقت نفسه تواجه العديد من التحديات:

1. النقاط الفنية الصعبة: مثل ضمان اتساق الحالة، معالجة النزاعات، إلخ.

2. الهجرة البيئية: هل المطورون مستعدون لقبول وجود عدم اليقين في النموذج الجديد.

3. نموذج الأمان: يجب التعامل مع واجهات الهجوم الجديدة في بيئة متعددة الخيوط.

مستقبل الحوسبة المتوازية ليس مجرد مسألة تقنية، بل هو تحدٍ في تصميم النظام البيئي. قد يعيد تعريف جوهر blockchain، من جهاز تسوية إلى منسق حالة في الوقت الحقيقي.

السادسة، الخاتمة: هل الحوسبة المتوازية هي أفضل مسار للتوسع الأصلي في Web3؟

على الرغم من أن تنفيذ الحوسبة المتوازية صعب، إلا أنها قد تكون أقرب مسار لتوسيع نطاق طبيعة blockchain. إنها تعيد بناء نموذج التنفيذ بشكل جذري مع الحفاظ على الذرية واليقين في السلسلة. هذه الطريقة للتوسع "المولودة من السلسلة" تترك مساحة أداء مستدامة لتطبيقات معقدة في المستقبل.

إعادة بناء الحوسبة المتوازية هي "روح السلسلة". قد لا تكون أسرع الطرق لتحقيق النتائج على المدى القصير، لكنها على الأرجح الطريق الصحيح المستدام الوحيد في التطور طويل الأمد للويب 3. نحن نشهد انتقالاً معمارياً يشبه الانتقال من النواة الواحدة إلى النوى المتعددة، وقد تكون الأشكال الأولية لنظام التشغيل الأصلي للويب 3 مخفية في هذه التجارب المتوازية داخل السلاسل.