Artela é uma rede blockchain camada 1 extensível construída para desenvolvedores criarem aplicações modulares, ricas em recursos, escaláveis e personalizáveis em um ambiente compatível com a EVM. Artela promove uma solução chamada "EVM++", onde o "++" representa que Artela irá romper as limitações da EVM tanto em termos de escalabilidade quanto de extensibilidade, oferecendo aos desenvolvedores mais possibilidades nativas da cadeia.
O EVM tornou-se o framework padrão para o desenvolvimento de aplicativos descentralizados (dApps) e é amplamente adotado em várias cadeias de contratos inteligentes, comumente conhecidas como cadeias compatíveis com o EVM. No entanto, máquinas virtuais como o EVM são otimizadas para casos de uso específicos, o que pode limitar a flexibilidade dos desenvolvedores no design de aplicativos. Por exemplo, o EVM prioriza a segurança e acessibilidade, visando a estabilidade da rede. Estender a funcionalidade do EVM requer aprovação através do processo de Proposta de Melhoria do Ethereum (EIP), gerenciado pela Fundação Ethereum. Esse processo, que pode ser demorado, diminui a taxa de inovação ao limitar a capacidade dos desenvolvedores de modificar ou criar livremente certos componentes no nível do usuário.
Os desenvolvedores que buscam contornar essas restrições recorreram à criação de cadeias específicas de aplicativos (app-chains) para expandir funcionalidades. Embora essa abordagem permita uma maior personalização, os desenvolvedores não apenas enfrentam custos de desenvolvimento e operacionais mais altos, mas também perdem a composabilidade on-chain. Enquanto outras alternativas como MoveVM e FuelVM visam oferecer máquinas virtuais (VMs) superiores ao EVM, a transição para essas plataformas poderia implicar custos de troca para os desenvolvedores acostumados ao ambiente EVM. Além disso, alcançar o mesmo nível de maturidade do ecossistema que o EVM poderia levar um tempo considerável devido à perda de composabilidade com as ferramentas de desenvolvedor existentes e aplicações baseadas em EVM que atualmente acumulam a maioria da liquidez bloqueada.
Artela tem como objetivo estender a funcionalidade EVM ao abordar suas limitações atuais em personalização sem exigir que dApps comprometam ou operem em appchains fragmentados. Introduzindo a 'programação de aspecto', Artela permite que desenvolvedores criem extensões nativas, ou 'Aspectos', executando código personalizado dentro de um ambiente de tempo de execução WebAssembly (WASM). Ao alavancar o WASM para extensibilidade EVM, os desenvolvedores podem construir aplicativos práticos sem sacrificar o desempenho e os benefícios de estar no EVM.
Além disso, Artela aborda desafios de desempenho inerentes ao EVM, implementando execução paralela, facilitando o processamento simultâneo de várias transações. Isso melhora significativamente a capacidade e escalabilidade, especialmente durante períodos de uso intenso. Os desenvolvedores se beneficiam dessa funcionalidade, pois otimiza a utilização de recursos e melhora a velocidade das transações. Além disso, Artela mitiga a congestão de rede com o Espaço de Bloco Elástico, permitindo que dApps em grande escala se inscrevam em espaços de bloco independentes, aliviando o impacto da congestão e garantindo escalabilidade sem a necessidade de um appchain.
Agora que delineamos os desafios que a Artela está abordando por meio de suas escolhas de design técnico, o artigo mergulhará mais profundamente nesses aspectos.
O que é uma Extensão?
Uma extensão é um módulo de software que estende ou aprimora as funcionalidades de aplicativos. No contexto dos sistemas operacionais, os sistemas operacionais gerais distinguem entre modo kernel e modo usuário, com aplicativos de usuário geralmente sendo executados no modo usuário, utilizando funcionalidades fornecidas por programas de modo kernel. No entanto, o Mac OS X permite que desenvolvedores de aplicativos implantem autonomamente programas no modo kernel para expandir funcionalidades do kernel, sem a necessidade da equipe principal do MacOS X encapsular funcionalidades com base nas necessidades gerais dos desenvolvedores. Os mecanismos principais fornecidos pelo Mac OS X são 'Extensões de Kernel' e 'Extensões de Sistema'. Esses dois tipos de extensões permitem que os desenvolvedores desenvolvam extensões do kernel sob certos modos de segurança, usando funcionalidades de alto privilégio para desenvolver recursos que aplicativos de modo usuário puro não podem alcançar.
Funcionalidade específica do aplicativo através das lentes dos ganchos Uniswap v4
Assim como o Mac OS X estende a funcionalidade do aplicativo por meio de extensões do kernel, o Uniswap v4 introduz a funcionalidade de hook, que estende a funcionalidade do aplicativo Uniswap. Hooks oferecem aos desenvolvedores a capacidade de adicionar recursos personalizados em estágios específicos dentro de pools de negociação. Essa funcionalidade melhora significativamente a flexibilidade operacional e a liberdade, capacitando os desenvolvedores a executar ações como configurar ordens de limite on-chain antes que as negociações comecem, extrair taxas de transação para transações de troca e retiradas de liquidez, e permitir que os detentores de LP ganhem renda adicional de MEV. A introdução da funcionalidade de hook expande o reino das possibilidades dentro de pools de negociação, facilitando a criação de extensões personalizadas para atender a diversas necessidades dos usuários.
Apesar do potencial dos recursos do Uniswap v4, ainda não foi totalmente operacionalizado. Embora os hooks permitam funcionalidades personalizadas, a taxa de inovação ainda é restrita pelas limitações da Máquina Virtual Ethereum (EVM). Voltando ao exemplo de 'modo kernel' e 'modo usuário', para aumentar ainda mais suas capacidades, os desenvolvedores devem aguardar atualizações por meio do processo de Proposta de Melhoria do Ethereum, que a Fundação Ethereum supervisiona.
Extensões Nativas da Artela
Inspirada na arquitetura do sistema Mac OS X, a equipe Artela propôs que, além de suportar 'contratos inteligentes' no protocolo blockchain, os Aspectos, que são semelhantes a extensões de kernel, são extensões nativas na blockchain Artela. O seguinte é como um Aspecto pode estender a funcionalidade para o EVM:
Ao utilizar Aspectos, os desenvolvedores de aplicativos podem personalizar as funcionalidades subjacentes de que precisam para seus aplicativos sem precisar esperar a equipe principal encapsulá-las. Dada a sua composabilidade, os desenvolvedores de aplicativos podem utilizar Aspectos pré-criados para construir um aplicativo rico em recursos na Artela. A equipe da Artela resume esse paradigma como o paradigma de Extensão Nativa.
Além disso, como os Aspectos podem acessar APIs de nível de sistema na camada base, eles podem integrar nativamente recursos fundamentais como funcionalidades de automação sem depender de terceiros, como o Chainlink. Essa extensibilidade nativa da cadeia reduz os trade-offs de confiança e custo associados à introdução de provedores de serviços de terceiros na rede. Ao usar um serviço de terceiros, como uma rede de mantenedores de automação, para executar tarefas on-chain, são introduzidos custos adicionais para os usuários e reduz a confiança devido à dependência de uma parte externa. Os Aspectos podem fornecer a funcionalidade de automação nativamente, onde o WASM pode ser acionado durante uma transação ou execução de bloco, enquanto o Aspecto pode ser programado para executar tarefas predeterminadas em uma altura de bloco específica. Ao estender essa funcionalidade diretamente para a camada base, a captura de valor flui diretamente através do blockchain, pois há mais solicitações de gas.
A funcionalidade de automação é apenas um exemplo das aplicações práticas da programação de Aspecto da Artela. Sua solução EVM+WASM, em última análise, aprimora a funcionalidade do dApp através do WASM, mantendo ao mesmo tempo a composabilidade com EVM.
Personalização da Funcionalidade:
Contrato Inteligente + Extensão Nativa = Aplicativo descentralizado rico em recursos
Em Artela, a lógica da aplicação pode ser dividida em duas partes (núcleo do negócio e recursos aprimorados):
Esse mecanismo significa que Artela tem duas camadas de execução rodando em sincronia. A EVM age como uma CPU, processando a lógica central do contrato, enquanto os Aspectos rodando na máquina virtual WASM são como uma GPU, lidando com funcionalidades avançadas sem tocar no estado dos contratos inteligentes. Tanto a EVM quanto os Aspectos rodam nos mesmos nós e mecanismo de consenso, portanto não há suposições de confiança adicionais, compartilhando o mesmo nível de segurança.
Retornando à nossa introdução inicial do Uniswap V4, semelhante ao mecanismo Hook no Uniswap V4, os Aspectos da Artela permitem ativação em vários pontos do ciclo de vida do processamento de bloco e transação. Hooks na Artela são chamados de Pontos de Junção e o código executado de um Hook é chamado de Aspecto, inserindo dinamicamente funcionalidades em vários Pontos de Junção.
Otimizando as capacidades do dApp através do Tempo de Execução WASM
Artela utiliza um tempo de execução WASM adaptado especificamente para a execução de Aspectos. Oferece várias vantagens práticas para aprimorar as capacidades de aplicativos. Em primeiro lugar, permite a execução eficiente de lógica e cálculos complexos devido às suas otimizações de desempenho e representação de código de baixo nível. Através do WASM, Aspectos permite que os desenvolvedores construam aplicativos sem comprometer o desempenho, o que é essencial para garantir a escalabilidade e a responsividade de aplicativos descentralizados. Além disso, o suporte do WASM para várias linguagens de programação e seu design modular fornecem aos desenvolvedores flexibilidade e facilidade de integração com ecossistemas de software existentes. Dada a adoção e popularidade generalizadas do WASM, com o desenvolvimento e suporte de gigantes da tecnologia como Google, Mozilla e Apple, resultou em um ecossistema rico em ferramentas e recursos para desenvolvedores.
Execução Paralela: Aumentando a Escalabilidade da Rede
Artela emprega a execução paralela como solução de escalabilidade para reduzir a latência de rede e aumentar o throughput. A Artela analisa transações para identificar quais podem ser processadas simultaneamente sem interferir umas com as outras. Ao organizar essas transações compatíveis em grupos, a Artela pode executar múltiplos conjuntos simultaneamente, aumentando significativamente o volume e o número de transações que podem ser processadas em um determinado período. Essa abordagem difere da execução sequencial do Ethereum, onde cada transação é processada uma após a outra, o que pode levar a gargalos, especialmente durante períodos de alto tráfego.
A Execução Paralela elimina a necessidade de transações esperarem por longos períodos para confirmação ou pagarem taxas excessivas para priorizar transações. Tempos de confirmação mais curtos contribuem para uma finalização de transações mais rápida e beneficiam aplicações sensíveis à latência, como jogos ou leilões. Por exemplo, aplicações como League of Legends, um popular jogo de arena de batalha online multiplayer (MOBA), exigem baixa latência para refletir com precisão as entradas dos jogadores em sub-segundos. Da mesma forma, uma alta taxa de transações é essencial para plataformas de nível empresarial, permitindo que grandes redes financeiras como Visa e Mastercard processem milhares de transações por segundo.
Incorporar processamento paralelo no Ethereum a curto prazo parece improvável, já que se concentra em uma estratégia centrada em rollup. No entanto, o potencial para processamento paralelo dentro do ecossistema EVM existe, com projetos como Monad e Eclipse explorando o processamento paralelo. Da mesma forma, o Sei V2 pretende combinar capacidades de execução paralela com compatibilidade EVM, permitindo que contratos Ethereum sejam redesdobrados sem modificações no Sei. Essa abordagem reflete a estratégia da Artela de aprimorar a escalabilidade, garantindo ao mesmo tempo a compatibilidade com o EVM.
A integração da Artela de processamento paralelo e Aspectos representa um aprimoramento estratégico de sua infraestrutura. Isso atende aos requisitos atuais de escalabilidade e eficiência, oferecendo aos desenvolvedores uma estrutura flexível. Essa estrutura possibilita a criação de aplicativos descentralizados que podem atender às demandas de vários casos de uso, como ambientes de jogos dinâmicos e serviços financeiros de alto volume.
Escalabilidade com Espaço de Bloco Elástico
Quando um protocolo cresce na rede Artela, ele pode se inscrever no Espaço de Bloco Elástico para lidar com o crescimento dos usuários e throughput do protocolo. O Espaço de Bloco Elástico oferece espaço de bloco independente para dApps com altos requisitos de throughput de transações, permitindo-lhes escalar com seu crescimento. Em essência, o espaço de bloco determina o volume de dados que uma blockchain pode armazenar em cada bloco, impactando diretamente o throughput de transações. Quando dApps experimentam um aumento na demanda de transações, se inscrever no espaço de bloco elástico se torna útil para lidar de forma eficiente com a carga aumentada sem impactar a blockchain subjacente.
Um exemplo para entender a importância do espaço do bloco e seu impacto nos custos de transação seria o lançamento dos NFTs Otherside da Yuga Labs, levando a um aumento acentuado nos preços do gás (até 500 gwei). O total de gás gasto em transações Ethereum durante esse evento foi de US$225 milhões. A demanda por espaço de bloco superou significativamente a oferta disponível. Isso significa que os usuários que acessam outras aplicações no Ethereum também tiveram que enfrentar taxas de gás igualmente altas, apesar de apenas uma aplicação estar congestionando a rede.
É possível aumentar a transação por bloco no Ethereum, mas já sabemos que a atualização do EVM requer um longo processo de EIP e tempo de desenvolvimento. Além disso, a rede Ethereum garante deliberadamente que os requisitos de hardware para computação permaneçam acessíveis à maioria dos participantes. Assim, se os dados por bloco aumentarem, os requisitos de armazenamento e computação para os validadores também aumentariam, criando barreiras de entrada mais altas e comprometendo potencialmente o ethos descentralizado do Ethereum.
Solana aborda esse desafio com uma solução distinta, implementando mercados de taxas 'locais'. Durante atividades como um aumento nas transações de troca ou um lançamento de NFT, as transações relacionadas à atividade específica enfrentam taxas elevadas. Por exemplo, em um lançamento de NFT, o emissor de NFT consumirá rapidamente o limite de unidades de computação (CU) por conta. As transações adicionais devem aumentar as taxas de prioridade para estar dentro do espaço limitado dessa conta. Esse método impede que qualquer atividade individual monopolize o espaço de bloco escasso, limitando picos temporais de taxas e reduzindo a congestão em toda a rede.
Artela aprimora o conceito de mercados de taxas localizadas, como visto na Solana, permitindo que dApps garantam espaço de bloco adicional para antecipar a demanda de transações, evitando assim aumentos repentinos de taxas e congestionamentos em toda a rede. Esta abordagem não apenas mitiga os impactos adversos de picos de demanda repentinos, mas também garante custos de transação estáveis e eficiência de rede. Ao fornecer um mecanismo para que dApps dimensionem seu espaço de bloco em resposta à demanda prevista, o Espaço de Bloco Elástico da Artela permite que protocolos lidem com o crescimento em alta velocidade dos usuários e throughput dos protocolos. Olhando para o futuro, é possível ver um Aspecto que facilita um mercado de espaço de bloco, onde equipes de dApp podem comprar e vender espaço de bloco. Este mercado poderia oferecer pacotes mais eficientes em termos de custos ou convenientes para dApps, potencialmente incluindo opções de taxas com desconto ao comprar espaço de bloco antecipadamente, semelhante aos mercados de energia.
O mercado de criptomoedas está em um ponto de virada, com demandas impulsionadas pelo usuário por funcionalidades de produtos on-chain constantemente aumentando. As limitações da programabilidade on-chain estão se tornando mais significativas, e setores como segurança DeFi, IA cripto e jogos totalmente on-chain destacam a demanda por extensibilidade de programação. Artela possui vantagens únicas e potencial inovador em IA, jogos totalmente on-chain, segurança DeFi e outras áreas. Tem o potencial para superar desafios que são difíceis de alcançar para blockchains EVM puros.
Prevenção de Exploração Através de Aspectos
Um caso de uso específico para o Aspect é prevenir hacks de contratos inteligentes por meio da execução de Aspectos em pontos de junção específicos da transação. Os Aspectos monitoram e rastreiam a pilha de chamadas, estabelecendo regras de controle de risco que podem detectar chamadas duplicadas, indicativas de um possível ataque de reentrância. Se um ataque for detectado, os aspectos podem reverter a transação maliciosa, interrompendo efetivamente o ataque e evitando qualquer perda de fundos.
Isso provavelmente não será implementado em um contrato inteligente nativo, pois o Solidity não pode acessar o contexto completo da transação, incluindo as alterações de estado e a pilha de chamadas. Mesmo que os dados fossem fornecidos para tal detecção, os custos de gás associados tornariam isso inviável.
O uso de Aspectos para implantar estratégias de segurança como esta eleva significativamente os padrões de segurança da blockchain. À medida que a tecnologia da blockchain se torna mais amplamente adotada e se torna uma plataforma para transações financeiras em escala, também antecipamos que os Aspectos possam desempenhar um papel no desenvolvimento da lógica de controle de risco em nível empresarial que está na cadeia. Com as soluções atuais focadas em ferramentas de gerenciamento de riscos fora da cadeia, ela vem com riscos inerentes, como depender de entidades externas, como oráculos ou serviços de terceiros, introduzindo dependências de confiança. Ao permitir uma abordagem mais robusta e na cadeia para segurança e gerenciamento de riscos, os Aspectos abrem caminho para que grandes instituições considerem a tecnologia da blockchain como um componente viável de sua infraestrutura tecnológica, ampliando assim a adoção e utilidade da tecnologia da blockchain em aplicações mais convencionais e críticas.
Jogos totalmente on-chain
As escolhas técnicas da Artela são adequadas para apoiar o desenvolvimento e hospedagem de jogos totalmente on-chain em sua blockchain. Os jogos totalmente on-chain podem se beneficiar da flexibilidade dos Aspectos e da natureza de alto desempenho da blockchain da Artela. Isso pode levar a um design de jogo inovador que utiliza as características inerentemente interoperáveis e imutáveis da blockchain.
Um caso de uso interessante de Aspects é a construção de um jogo online massivamente multiplayer (MMO) que possui um ambiente de mundo persistente. Inspirando-se nos MMOs tradicionais como Eve Online, que reuniu 50 milhões de jogadores, demonstrou a demanda por narrativas e economias impulsionadas por jogadores em um ambiente de sandbox. Jogos totalmente on-chain poderiam levar esse conceito ainda mais longe, incorporando permanentemente as ações de cada jogador e suas consequências diretamente na blockchain.
No entanto, dadas a customização e as limitações de processamento de transações inerentes ao EVM, muitos estúdios de jogos em blockchain adotam abordagens que mantêm totalmente a lógica de seus jogos off-chain enquanto incorporam componentes on-chain como NFTs ou tokens, ou adotam um modelo híbrido on-chain/off-chain. Para otimizar o desenvolvimento de um jogo totalmente on-chain, dois fatores-chave são necessários: (1) capacidades para incluir funcionalidades avançadas na lógica do jogo e (2) garantir baixa latência para proporcionar uma experiência de usuário perfeita.
Voltando ao exemplo de mundos persistentes, os Aspectos podem automatizar as alterações de estado do jogo desencadeadas pelas ações de um jogador. Vamos pegar um jogo online multiplayer onde as ações de um jogador desencadeiam mudanças no mapa ou no ambiente do jogo. Isso requer que o estado do jogo seja atualizado automaticamente em intervalos predefinidos. O desafio é que, para conseguir isso, a demanda computacional pode se tornar impraticável. A utilização da máquina virtual WASM pela Artela supera efetivamente as restrições computacionais inerentes ao EVM. Ao delegar lógicas específicas e atualizações de estado ao WASM, o EVM pode se concentrar em funcionalidades mais simples, como a transferência de NFTs e tokens. Essa eficiência permite que os mundos persistentes on-chain executem autonomamente cálculos e atualizações em lote sem comprometer a jogabilidade ou a velocidade das transações. Como resultado da natureza performática do ambiente de execução do WASM, isso abre a possibilidade de mais gêneros de jogos totalmente on-chain que requerem baixa latência.
Inteligência Artificial
As tecnologias de IA e blockchain possuem sinergias promissoras, especialmente na melhoria da segurança e transparência de dados. A aprendizagem de máquina de conhecimento zero (zkML) aplica provas de conhecimento zero à aprendizagem de máquina, possibilitando a verificação de cálculos ou previsões sem expor os dados subjacentes ou detalhes do modelo. Como Vitalik Buterin destaca, 'Gadgets criptográficos, especialmente os de uso geral como ZK-SNARKs e MPC, têm um alto custo operacional'. A Modulus Labs ilustra ainda mais esse desafio, indicando que os processos zkML são mais de mil vezes mais intensivos em recursos do que os cálculos diretos, enquanto o tempo médio de geração de prova usando RISC Zero é de 173 segundos. Semelhante ao Risc Zero, a Artela poderia utilizar WASM para aumentar as velocidades de execução para algoritmos ML complexos e gerenciar grandes conjuntos de dados. Apesar desses avanços, é reconhecido que, mesmo com as otimizações do WASM, o tempo médio de geração de prova permanece substancial, e os custos associados continuam a desafiar a viabilidade da implantação de zkML como uma solução competitiva.
No entanto, a Artela introduz um framework inovador denominado “Aspectos Heterogêneos” para abordar essas limitações. O Aspecto Heterogêneo aproveita a diversidade de recursos computacionais e acesso à rede para potencialmente otimizar a execução de operações criptográficas, como aquelas envolvidas em zkML. Ao permitir uma distribuição e processamento mais eficientes dessas tarefas computacionalmente exigentes, os Aspectos Heterogêneos poderiam reduzir significativamente os custos associados às provas de conhecimento zero e ao MPC.
Embora o Aspecto Heterogêneo seja um conceito incipiente, seu potencial para melhorar a eficiência dos cálculos zkML e reduzir as barreiras à implantação sugere uma via promissora para a integração de modelos de IA em plataformas blockchain, melhorando assim a acessibilidade e viabilidade dessas tecnologias para uma gama mais ampla de casos de uso.
Em resumo, Artela fornece aos desenvolvedores uma plataforma propícia à inovação rápida e adaptabilidade no desenvolvimento de blockchain. Sua incorporação de extensões nativas e programação de Aspecto permite superar as restrições do EVM, facilitando uma ampla gama de aplicações práticas. O desempenho e a extensibilidade oferecidos pelos Aspectos executados por meio do WASM apresentam uma solução competitiva comparável às cadeias de aplicativos, permitindo ainda o acesso a aplicações e conjuntos de ferramentas baseados em EVM. Além disso, a composabilidade dos Aspectos simplifica o desenvolvimento de dApps, concedendo aos desenvolvedores acesso a uma biblioteca de funcionalidades pré-existentes e a capacidade de criar novos recursos no nível da camada base, imitando a funcionalidade de provedores de serviços de terceiros dentro de um único aplicativo. Dadas essas vantagens práticas, antecipamos um crescimento significativo no ecossistema de desenvolvedores da Artela.
Artela arrecadou mais de $6 milhões em financiamento da rodada semente, liderado pela Shima Capital, com a participação da Aves Lair, A&T Capital, Big Brain Holdings, SevenX Ventures, Dispersion Capital, Amino Capital e outros.
Agradecimentos especiais à equipe da Artela por suas percepções valiosas e contribuições para o artigo. Para saber mais sobre a Artela, clique aqui.
Covil das Aves: VC global de estágio inicial com um ecossistema onde visionários, startups inovadoras, líderes da indústria, cientistas e investidores se reúnem para inaugurar uma nova onda de inovação na indústria Web3.
Artela é uma rede blockchain camada 1 extensível construída para desenvolvedores criarem aplicações modulares, ricas em recursos, escaláveis e personalizáveis em um ambiente compatível com a EVM. Artela promove uma solução chamada "EVM++", onde o "++" representa que Artela irá romper as limitações da EVM tanto em termos de escalabilidade quanto de extensibilidade, oferecendo aos desenvolvedores mais possibilidades nativas da cadeia.
O EVM tornou-se o framework padrão para o desenvolvimento de aplicativos descentralizados (dApps) e é amplamente adotado em várias cadeias de contratos inteligentes, comumente conhecidas como cadeias compatíveis com o EVM. No entanto, máquinas virtuais como o EVM são otimizadas para casos de uso específicos, o que pode limitar a flexibilidade dos desenvolvedores no design de aplicativos. Por exemplo, o EVM prioriza a segurança e acessibilidade, visando a estabilidade da rede. Estender a funcionalidade do EVM requer aprovação através do processo de Proposta de Melhoria do Ethereum (EIP), gerenciado pela Fundação Ethereum. Esse processo, que pode ser demorado, diminui a taxa de inovação ao limitar a capacidade dos desenvolvedores de modificar ou criar livremente certos componentes no nível do usuário.
Os desenvolvedores que buscam contornar essas restrições recorreram à criação de cadeias específicas de aplicativos (app-chains) para expandir funcionalidades. Embora essa abordagem permita uma maior personalização, os desenvolvedores não apenas enfrentam custos de desenvolvimento e operacionais mais altos, mas também perdem a composabilidade on-chain. Enquanto outras alternativas como MoveVM e FuelVM visam oferecer máquinas virtuais (VMs) superiores ao EVM, a transição para essas plataformas poderia implicar custos de troca para os desenvolvedores acostumados ao ambiente EVM. Além disso, alcançar o mesmo nível de maturidade do ecossistema que o EVM poderia levar um tempo considerável devido à perda de composabilidade com as ferramentas de desenvolvedor existentes e aplicações baseadas em EVM que atualmente acumulam a maioria da liquidez bloqueada.
Artela tem como objetivo estender a funcionalidade EVM ao abordar suas limitações atuais em personalização sem exigir que dApps comprometam ou operem em appchains fragmentados. Introduzindo a 'programação de aspecto', Artela permite que desenvolvedores criem extensões nativas, ou 'Aspectos', executando código personalizado dentro de um ambiente de tempo de execução WebAssembly (WASM). Ao alavancar o WASM para extensibilidade EVM, os desenvolvedores podem construir aplicativos práticos sem sacrificar o desempenho e os benefícios de estar no EVM.
Além disso, Artela aborda desafios de desempenho inerentes ao EVM, implementando execução paralela, facilitando o processamento simultâneo de várias transações. Isso melhora significativamente a capacidade e escalabilidade, especialmente durante períodos de uso intenso. Os desenvolvedores se beneficiam dessa funcionalidade, pois otimiza a utilização de recursos e melhora a velocidade das transações. Além disso, Artela mitiga a congestão de rede com o Espaço de Bloco Elástico, permitindo que dApps em grande escala se inscrevam em espaços de bloco independentes, aliviando o impacto da congestão e garantindo escalabilidade sem a necessidade de um appchain.
Agora que delineamos os desafios que a Artela está abordando por meio de suas escolhas de design técnico, o artigo mergulhará mais profundamente nesses aspectos.
O que é uma Extensão?
Uma extensão é um módulo de software que estende ou aprimora as funcionalidades de aplicativos. No contexto dos sistemas operacionais, os sistemas operacionais gerais distinguem entre modo kernel e modo usuário, com aplicativos de usuário geralmente sendo executados no modo usuário, utilizando funcionalidades fornecidas por programas de modo kernel. No entanto, o Mac OS X permite que desenvolvedores de aplicativos implantem autonomamente programas no modo kernel para expandir funcionalidades do kernel, sem a necessidade da equipe principal do MacOS X encapsular funcionalidades com base nas necessidades gerais dos desenvolvedores. Os mecanismos principais fornecidos pelo Mac OS X são 'Extensões de Kernel' e 'Extensões de Sistema'. Esses dois tipos de extensões permitem que os desenvolvedores desenvolvam extensões do kernel sob certos modos de segurança, usando funcionalidades de alto privilégio para desenvolver recursos que aplicativos de modo usuário puro não podem alcançar.
Funcionalidade específica do aplicativo através das lentes dos ganchos Uniswap v4
Assim como o Mac OS X estende a funcionalidade do aplicativo por meio de extensões do kernel, o Uniswap v4 introduz a funcionalidade de hook, que estende a funcionalidade do aplicativo Uniswap. Hooks oferecem aos desenvolvedores a capacidade de adicionar recursos personalizados em estágios específicos dentro de pools de negociação. Essa funcionalidade melhora significativamente a flexibilidade operacional e a liberdade, capacitando os desenvolvedores a executar ações como configurar ordens de limite on-chain antes que as negociações comecem, extrair taxas de transação para transações de troca e retiradas de liquidez, e permitir que os detentores de LP ganhem renda adicional de MEV. A introdução da funcionalidade de hook expande o reino das possibilidades dentro de pools de negociação, facilitando a criação de extensões personalizadas para atender a diversas necessidades dos usuários.
Apesar do potencial dos recursos do Uniswap v4, ainda não foi totalmente operacionalizado. Embora os hooks permitam funcionalidades personalizadas, a taxa de inovação ainda é restrita pelas limitações da Máquina Virtual Ethereum (EVM). Voltando ao exemplo de 'modo kernel' e 'modo usuário', para aumentar ainda mais suas capacidades, os desenvolvedores devem aguardar atualizações por meio do processo de Proposta de Melhoria do Ethereum, que a Fundação Ethereum supervisiona.
Extensões Nativas da Artela
Inspirada na arquitetura do sistema Mac OS X, a equipe Artela propôs que, além de suportar 'contratos inteligentes' no protocolo blockchain, os Aspectos, que são semelhantes a extensões de kernel, são extensões nativas na blockchain Artela. O seguinte é como um Aspecto pode estender a funcionalidade para o EVM:
Ao utilizar Aspectos, os desenvolvedores de aplicativos podem personalizar as funcionalidades subjacentes de que precisam para seus aplicativos sem precisar esperar a equipe principal encapsulá-las. Dada a sua composabilidade, os desenvolvedores de aplicativos podem utilizar Aspectos pré-criados para construir um aplicativo rico em recursos na Artela. A equipe da Artela resume esse paradigma como o paradigma de Extensão Nativa.
Além disso, como os Aspectos podem acessar APIs de nível de sistema na camada base, eles podem integrar nativamente recursos fundamentais como funcionalidades de automação sem depender de terceiros, como o Chainlink. Essa extensibilidade nativa da cadeia reduz os trade-offs de confiança e custo associados à introdução de provedores de serviços de terceiros na rede. Ao usar um serviço de terceiros, como uma rede de mantenedores de automação, para executar tarefas on-chain, são introduzidos custos adicionais para os usuários e reduz a confiança devido à dependência de uma parte externa. Os Aspectos podem fornecer a funcionalidade de automação nativamente, onde o WASM pode ser acionado durante uma transação ou execução de bloco, enquanto o Aspecto pode ser programado para executar tarefas predeterminadas em uma altura de bloco específica. Ao estender essa funcionalidade diretamente para a camada base, a captura de valor flui diretamente através do blockchain, pois há mais solicitações de gas.
A funcionalidade de automação é apenas um exemplo das aplicações práticas da programação de Aspecto da Artela. Sua solução EVM+WASM, em última análise, aprimora a funcionalidade do dApp através do WASM, mantendo ao mesmo tempo a composabilidade com EVM.
Personalização da Funcionalidade:
Contrato Inteligente + Extensão Nativa = Aplicativo descentralizado rico em recursos
Em Artela, a lógica da aplicação pode ser dividida em duas partes (núcleo do negócio e recursos aprimorados):
Esse mecanismo significa que Artela tem duas camadas de execução rodando em sincronia. A EVM age como uma CPU, processando a lógica central do contrato, enquanto os Aspectos rodando na máquina virtual WASM são como uma GPU, lidando com funcionalidades avançadas sem tocar no estado dos contratos inteligentes. Tanto a EVM quanto os Aspectos rodam nos mesmos nós e mecanismo de consenso, portanto não há suposições de confiança adicionais, compartilhando o mesmo nível de segurança.
Retornando à nossa introdução inicial do Uniswap V4, semelhante ao mecanismo Hook no Uniswap V4, os Aspectos da Artela permitem ativação em vários pontos do ciclo de vida do processamento de bloco e transação. Hooks na Artela são chamados de Pontos de Junção e o código executado de um Hook é chamado de Aspecto, inserindo dinamicamente funcionalidades em vários Pontos de Junção.
Otimizando as capacidades do dApp através do Tempo de Execução WASM
Artela utiliza um tempo de execução WASM adaptado especificamente para a execução de Aspectos. Oferece várias vantagens práticas para aprimorar as capacidades de aplicativos. Em primeiro lugar, permite a execução eficiente de lógica e cálculos complexos devido às suas otimizações de desempenho e representação de código de baixo nível. Através do WASM, Aspectos permite que os desenvolvedores construam aplicativos sem comprometer o desempenho, o que é essencial para garantir a escalabilidade e a responsividade de aplicativos descentralizados. Além disso, o suporte do WASM para várias linguagens de programação e seu design modular fornecem aos desenvolvedores flexibilidade e facilidade de integração com ecossistemas de software existentes. Dada a adoção e popularidade generalizadas do WASM, com o desenvolvimento e suporte de gigantes da tecnologia como Google, Mozilla e Apple, resultou em um ecossistema rico em ferramentas e recursos para desenvolvedores.
Execução Paralela: Aumentando a Escalabilidade da Rede
Artela emprega a execução paralela como solução de escalabilidade para reduzir a latência de rede e aumentar o throughput. A Artela analisa transações para identificar quais podem ser processadas simultaneamente sem interferir umas com as outras. Ao organizar essas transações compatíveis em grupos, a Artela pode executar múltiplos conjuntos simultaneamente, aumentando significativamente o volume e o número de transações que podem ser processadas em um determinado período. Essa abordagem difere da execução sequencial do Ethereum, onde cada transação é processada uma após a outra, o que pode levar a gargalos, especialmente durante períodos de alto tráfego.
A Execução Paralela elimina a necessidade de transações esperarem por longos períodos para confirmação ou pagarem taxas excessivas para priorizar transações. Tempos de confirmação mais curtos contribuem para uma finalização de transações mais rápida e beneficiam aplicações sensíveis à latência, como jogos ou leilões. Por exemplo, aplicações como League of Legends, um popular jogo de arena de batalha online multiplayer (MOBA), exigem baixa latência para refletir com precisão as entradas dos jogadores em sub-segundos. Da mesma forma, uma alta taxa de transações é essencial para plataformas de nível empresarial, permitindo que grandes redes financeiras como Visa e Mastercard processem milhares de transações por segundo.
Incorporar processamento paralelo no Ethereum a curto prazo parece improvável, já que se concentra em uma estratégia centrada em rollup. No entanto, o potencial para processamento paralelo dentro do ecossistema EVM existe, com projetos como Monad e Eclipse explorando o processamento paralelo. Da mesma forma, o Sei V2 pretende combinar capacidades de execução paralela com compatibilidade EVM, permitindo que contratos Ethereum sejam redesdobrados sem modificações no Sei. Essa abordagem reflete a estratégia da Artela de aprimorar a escalabilidade, garantindo ao mesmo tempo a compatibilidade com o EVM.
A integração da Artela de processamento paralelo e Aspectos representa um aprimoramento estratégico de sua infraestrutura. Isso atende aos requisitos atuais de escalabilidade e eficiência, oferecendo aos desenvolvedores uma estrutura flexível. Essa estrutura possibilita a criação de aplicativos descentralizados que podem atender às demandas de vários casos de uso, como ambientes de jogos dinâmicos e serviços financeiros de alto volume.
Escalabilidade com Espaço de Bloco Elástico
Quando um protocolo cresce na rede Artela, ele pode se inscrever no Espaço de Bloco Elástico para lidar com o crescimento dos usuários e throughput do protocolo. O Espaço de Bloco Elástico oferece espaço de bloco independente para dApps com altos requisitos de throughput de transações, permitindo-lhes escalar com seu crescimento. Em essência, o espaço de bloco determina o volume de dados que uma blockchain pode armazenar em cada bloco, impactando diretamente o throughput de transações. Quando dApps experimentam um aumento na demanda de transações, se inscrever no espaço de bloco elástico se torna útil para lidar de forma eficiente com a carga aumentada sem impactar a blockchain subjacente.
Um exemplo para entender a importância do espaço do bloco e seu impacto nos custos de transação seria o lançamento dos NFTs Otherside da Yuga Labs, levando a um aumento acentuado nos preços do gás (até 500 gwei). O total de gás gasto em transações Ethereum durante esse evento foi de US$225 milhões. A demanda por espaço de bloco superou significativamente a oferta disponível. Isso significa que os usuários que acessam outras aplicações no Ethereum também tiveram que enfrentar taxas de gás igualmente altas, apesar de apenas uma aplicação estar congestionando a rede.
É possível aumentar a transação por bloco no Ethereum, mas já sabemos que a atualização do EVM requer um longo processo de EIP e tempo de desenvolvimento. Além disso, a rede Ethereum garante deliberadamente que os requisitos de hardware para computação permaneçam acessíveis à maioria dos participantes. Assim, se os dados por bloco aumentarem, os requisitos de armazenamento e computação para os validadores também aumentariam, criando barreiras de entrada mais altas e comprometendo potencialmente o ethos descentralizado do Ethereum.
Solana aborda esse desafio com uma solução distinta, implementando mercados de taxas 'locais'. Durante atividades como um aumento nas transações de troca ou um lançamento de NFT, as transações relacionadas à atividade específica enfrentam taxas elevadas. Por exemplo, em um lançamento de NFT, o emissor de NFT consumirá rapidamente o limite de unidades de computação (CU) por conta. As transações adicionais devem aumentar as taxas de prioridade para estar dentro do espaço limitado dessa conta. Esse método impede que qualquer atividade individual monopolize o espaço de bloco escasso, limitando picos temporais de taxas e reduzindo a congestão em toda a rede.
Artela aprimora o conceito de mercados de taxas localizadas, como visto na Solana, permitindo que dApps garantam espaço de bloco adicional para antecipar a demanda de transações, evitando assim aumentos repentinos de taxas e congestionamentos em toda a rede. Esta abordagem não apenas mitiga os impactos adversos de picos de demanda repentinos, mas também garante custos de transação estáveis e eficiência de rede. Ao fornecer um mecanismo para que dApps dimensionem seu espaço de bloco em resposta à demanda prevista, o Espaço de Bloco Elástico da Artela permite que protocolos lidem com o crescimento em alta velocidade dos usuários e throughput dos protocolos. Olhando para o futuro, é possível ver um Aspecto que facilita um mercado de espaço de bloco, onde equipes de dApp podem comprar e vender espaço de bloco. Este mercado poderia oferecer pacotes mais eficientes em termos de custos ou convenientes para dApps, potencialmente incluindo opções de taxas com desconto ao comprar espaço de bloco antecipadamente, semelhante aos mercados de energia.
O mercado de criptomoedas está em um ponto de virada, com demandas impulsionadas pelo usuário por funcionalidades de produtos on-chain constantemente aumentando. As limitações da programabilidade on-chain estão se tornando mais significativas, e setores como segurança DeFi, IA cripto e jogos totalmente on-chain destacam a demanda por extensibilidade de programação. Artela possui vantagens únicas e potencial inovador em IA, jogos totalmente on-chain, segurança DeFi e outras áreas. Tem o potencial para superar desafios que são difíceis de alcançar para blockchains EVM puros.
Prevenção de Exploração Através de Aspectos
Um caso de uso específico para o Aspect é prevenir hacks de contratos inteligentes por meio da execução de Aspectos em pontos de junção específicos da transação. Os Aspectos monitoram e rastreiam a pilha de chamadas, estabelecendo regras de controle de risco que podem detectar chamadas duplicadas, indicativas de um possível ataque de reentrância. Se um ataque for detectado, os aspectos podem reverter a transação maliciosa, interrompendo efetivamente o ataque e evitando qualquer perda de fundos.
Isso provavelmente não será implementado em um contrato inteligente nativo, pois o Solidity não pode acessar o contexto completo da transação, incluindo as alterações de estado e a pilha de chamadas. Mesmo que os dados fossem fornecidos para tal detecção, os custos de gás associados tornariam isso inviável.
O uso de Aspectos para implantar estratégias de segurança como esta eleva significativamente os padrões de segurança da blockchain. À medida que a tecnologia da blockchain se torna mais amplamente adotada e se torna uma plataforma para transações financeiras em escala, também antecipamos que os Aspectos possam desempenhar um papel no desenvolvimento da lógica de controle de risco em nível empresarial que está na cadeia. Com as soluções atuais focadas em ferramentas de gerenciamento de riscos fora da cadeia, ela vem com riscos inerentes, como depender de entidades externas, como oráculos ou serviços de terceiros, introduzindo dependências de confiança. Ao permitir uma abordagem mais robusta e na cadeia para segurança e gerenciamento de riscos, os Aspectos abrem caminho para que grandes instituições considerem a tecnologia da blockchain como um componente viável de sua infraestrutura tecnológica, ampliando assim a adoção e utilidade da tecnologia da blockchain em aplicações mais convencionais e críticas.
Jogos totalmente on-chain
As escolhas técnicas da Artela são adequadas para apoiar o desenvolvimento e hospedagem de jogos totalmente on-chain em sua blockchain. Os jogos totalmente on-chain podem se beneficiar da flexibilidade dos Aspectos e da natureza de alto desempenho da blockchain da Artela. Isso pode levar a um design de jogo inovador que utiliza as características inerentemente interoperáveis e imutáveis da blockchain.
Um caso de uso interessante de Aspects é a construção de um jogo online massivamente multiplayer (MMO) que possui um ambiente de mundo persistente. Inspirando-se nos MMOs tradicionais como Eve Online, que reuniu 50 milhões de jogadores, demonstrou a demanda por narrativas e economias impulsionadas por jogadores em um ambiente de sandbox. Jogos totalmente on-chain poderiam levar esse conceito ainda mais longe, incorporando permanentemente as ações de cada jogador e suas consequências diretamente na blockchain.
No entanto, dadas a customização e as limitações de processamento de transações inerentes ao EVM, muitos estúdios de jogos em blockchain adotam abordagens que mantêm totalmente a lógica de seus jogos off-chain enquanto incorporam componentes on-chain como NFTs ou tokens, ou adotam um modelo híbrido on-chain/off-chain. Para otimizar o desenvolvimento de um jogo totalmente on-chain, dois fatores-chave são necessários: (1) capacidades para incluir funcionalidades avançadas na lógica do jogo e (2) garantir baixa latência para proporcionar uma experiência de usuário perfeita.
Voltando ao exemplo de mundos persistentes, os Aspectos podem automatizar as alterações de estado do jogo desencadeadas pelas ações de um jogador. Vamos pegar um jogo online multiplayer onde as ações de um jogador desencadeiam mudanças no mapa ou no ambiente do jogo. Isso requer que o estado do jogo seja atualizado automaticamente em intervalos predefinidos. O desafio é que, para conseguir isso, a demanda computacional pode se tornar impraticável. A utilização da máquina virtual WASM pela Artela supera efetivamente as restrições computacionais inerentes ao EVM. Ao delegar lógicas específicas e atualizações de estado ao WASM, o EVM pode se concentrar em funcionalidades mais simples, como a transferência de NFTs e tokens. Essa eficiência permite que os mundos persistentes on-chain executem autonomamente cálculos e atualizações em lote sem comprometer a jogabilidade ou a velocidade das transações. Como resultado da natureza performática do ambiente de execução do WASM, isso abre a possibilidade de mais gêneros de jogos totalmente on-chain que requerem baixa latência.
Inteligência Artificial
As tecnologias de IA e blockchain possuem sinergias promissoras, especialmente na melhoria da segurança e transparência de dados. A aprendizagem de máquina de conhecimento zero (zkML) aplica provas de conhecimento zero à aprendizagem de máquina, possibilitando a verificação de cálculos ou previsões sem expor os dados subjacentes ou detalhes do modelo. Como Vitalik Buterin destaca, 'Gadgets criptográficos, especialmente os de uso geral como ZK-SNARKs e MPC, têm um alto custo operacional'. A Modulus Labs ilustra ainda mais esse desafio, indicando que os processos zkML são mais de mil vezes mais intensivos em recursos do que os cálculos diretos, enquanto o tempo médio de geração de prova usando RISC Zero é de 173 segundos. Semelhante ao Risc Zero, a Artela poderia utilizar WASM para aumentar as velocidades de execução para algoritmos ML complexos e gerenciar grandes conjuntos de dados. Apesar desses avanços, é reconhecido que, mesmo com as otimizações do WASM, o tempo médio de geração de prova permanece substancial, e os custos associados continuam a desafiar a viabilidade da implantação de zkML como uma solução competitiva.
No entanto, a Artela introduz um framework inovador denominado “Aspectos Heterogêneos” para abordar essas limitações. O Aspecto Heterogêneo aproveita a diversidade de recursos computacionais e acesso à rede para potencialmente otimizar a execução de operações criptográficas, como aquelas envolvidas em zkML. Ao permitir uma distribuição e processamento mais eficientes dessas tarefas computacionalmente exigentes, os Aspectos Heterogêneos poderiam reduzir significativamente os custos associados às provas de conhecimento zero e ao MPC.
Embora o Aspecto Heterogêneo seja um conceito incipiente, seu potencial para melhorar a eficiência dos cálculos zkML e reduzir as barreiras à implantação sugere uma via promissora para a integração de modelos de IA em plataformas blockchain, melhorando assim a acessibilidade e viabilidade dessas tecnologias para uma gama mais ampla de casos de uso.
Em resumo, Artela fornece aos desenvolvedores uma plataforma propícia à inovação rápida e adaptabilidade no desenvolvimento de blockchain. Sua incorporação de extensões nativas e programação de Aspecto permite superar as restrições do EVM, facilitando uma ampla gama de aplicações práticas. O desempenho e a extensibilidade oferecidos pelos Aspectos executados por meio do WASM apresentam uma solução competitiva comparável às cadeias de aplicativos, permitindo ainda o acesso a aplicações e conjuntos de ferramentas baseados em EVM. Além disso, a composabilidade dos Aspectos simplifica o desenvolvimento de dApps, concedendo aos desenvolvedores acesso a uma biblioteca de funcionalidades pré-existentes e a capacidade de criar novos recursos no nível da camada base, imitando a funcionalidade de provedores de serviços de terceiros dentro de um único aplicativo. Dadas essas vantagens práticas, antecipamos um crescimento significativo no ecossistema de desenvolvedores da Artela.
Artela arrecadou mais de $6 milhões em financiamento da rodada semente, liderado pela Shima Capital, com a participação da Aves Lair, A&T Capital, Big Brain Holdings, SevenX Ventures, Dispersion Capital, Amino Capital e outros.
Agradecimentos especiais à equipe da Artela por suas percepções valiosas e contribuições para o artigo. Para saber mais sobre a Artela, clique aqui.
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