原文来源：Brevis

Brevis 团队隆重推出 Pico——一款模块化且高效的零知识虚拟机（zkVM）。Pico 让开发者能够像拼搭乐高积木一样，根据应用的计算需求灵活构建 zkVM，从而优化性能和用户体验。开发者可以从丰富的内置选项中自由选择，甚至可完全自定义证明后端与虚拟机实例，以构建符合自身需求的专属计算流程。

Pico 重新定义了「Glue-and-Coprocessor」架构，不仅支持底层协处理器（如使用预编译模块加速特定 VM 指令操作），还原生集成了 Brevis 的链上数据 zkCoprocessor，使利用区块链历史数据的应用性能提升高达 32 倍。

尽管目前 Pico 尚未推出完整的 GPU 加速集群解决方案，但在 CPU 端已经达到世界最优性能。与 RISC0、SP1、OpenVM 等其他业界 zkVM 相比，Pico 在 CPU 上的运行速度快 70% 至 155%，树立了新的性能标杆。

伴随 Pico v1.0 的发布，我们引入了全球首个支持自定义计算架构的 zkVM，开发者可以灵活调整以下关键参数：

可选证明后端：支持 KoalaBear 和 BabyBear 上的 STARK，以及 Mersenne 31 上的 CircleSTARK。

灵活的证明流程：优化安全性、可扩展性、证明生成效率，适配不同应用需求。

链上历史数据访问：通过内置链上数据 zkCoprocessor，开发者可以自由查询、计算历史区块链数据以构建 dApps，实现最优的计算性能和编程灵活性。

Pico 兼容 RISC-V 指令集，支持 Rust 开发工具链。由于其模块化架构，Pico 未来可持续升级，轻松适配最新的 ZK 理论研究创新，无论是下一代 zk 应用还是 ZK 领域前沿探索，Pico 都能为开发者提供稳定、强大的计算基础。

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为什么要做 Pico？

Brevis 的首款产品——链上数据 zkCoprocessor 已广泛应用于 DeFi 等领域。众多合作伙伴已在主网上部署了基于 Brevis 的创新功能，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 等多个顶级协议和应用，也正在基于 Brevis 开发下一代产品和功能。

然而，在与这些前沿团队的合作过程中，我们发现 zk 计算的实际应用需求越来越多样化，并面临以下核心挑战：

1. 适配不同的应用需求

不同项目的业务逻辑各不相同，对性能的需求也千差万别。传统的「一刀切」zkVM 或者固定的 ZK 电路方案难以满足多变的需求。如果缺乏对证明流程的灵活定制能力，或者无法集成自定义电路（无论是操作码级别还是应用级别），那么 zkVM 的可扩展性就会受限。

2. 采用最前沿的的 ZK 技术

ZK 领域发展迅猛，新的证明后端、框架和密码学突破层出不穷。许多现有 zk 解决方案由于架构封闭，难以迅速集成这些创新技术，导致证明过时、性能不佳、计算成本高昂、优化空间受限。

Pico 的模块化方案：真正做到灵活可扩展

针对这些挑战，Pico 采用模块化架构，提供：

· 多种证明后端支持：随时切换或升级最新的证明后端，确保计算性能与兼容性。

· 可定制的证明流程：开发者可自由定制证明生成管道，以满足特定应用需求。

· 可扩展的协处理器集成：支持构建或集成专用协处理器，无需受限于固定的 zkVM 框架。

创新架构 Glue-and-Coprocessor：突破传统 zkVM 的瓶颈

Pico 采用「Glue-and-Coprocessor」架构，结合了高效的专用电路（Coprocessors）与通用 zkVM（Glue），在性能、通用性和可扩展性之间取得平衡。

协处理器（Coprocessors）：优化密集型任务（如算术运算、加密计算、机器学习等），提升 ZK 证明效率。

通用 zkVM（Glue）：负责管理整体证明和验证流程，确保所有逻辑计算都能安全地进行。

这种架构的优势是什么？

相比传统 zkVM，Pico 通过结合通用性和专用电路的计算能力，生成证明的速度更快，且编程灵活度更高。

预编译（Precompiles）是一种常见的协处理器，扩展了 RISC-V 指令集，加速哈希计算、签名验证等底层操作。Pico 支持开发者根据需求自定义预编译模块，同时也提供开箱即用的优化方案。

然而，仅靠预编译仍不足以解决所有应用的性能需求。例如： 如果开发者希望证明某个交易者在过去 30 天内完成了 10,000 笔 Uniswap 交易，总额达 5000 万美元，仅使用 zkVM 进行计算，需要编写 Merkle 树包含性证明程序 和 RLP 解析程序，执行成本较高。

如何突破此限制？

Pico 原生集成了 Brevis 的链上数据 zkCoprocessor 作为应用级协处理器，使开发者能够高效访问和计算链上历史数据，实现 32 倍的性能提升，同时成本降低 67%。

表 1：协处理器增强版 Pico 与原生 Pico 性能对比（4096 笔交易，日志大小：40）

Pico 还将这一架构拓展至可验证 AI 推理、Reth 等应用级协处理器，进一步提升 zk 计算的效率。

通过结合协处理器（Coprocessors）和通用 zkVM（Glue），Pico 为开发者提供了一种强大且灵活的工具，能够在 ZK 驱动的应用程序中平衡性能、可编程性和适应性。

灵活的证明后端与可定制的计算流程

1. 灵活支持多种证明后端

Pico 兼容多种 零知识证明系统，包括：

STARK（KoalaBear、BabyBear）

CircleSTARK（Mersenne 31）

例如，Poseidon2 哈希函数广泛用于 zkVM 递归证明。在相同的 STARK 系统下，KoalaBear 证明效率远超 BabyBear，仅需更换证明后端即可大幅提升性能，而无需修改计算逻辑。

2. 可定制的证明工作流程

Pico 允许开发者自由调整证明生成流程，以优化可扩展性、成本和延迟。

· 实例级优化：开发者可定制每个 VM 实例的计算流程（包括证明后端、计算芯片、内存管理等）。

· ProverChain 证明链：通过 RISCV → CONVERT → COMBINE → COMPRESS → EMBED → ONCHAIN 等模块化流程，优化计算效率。

· 可选去中心化验证：开发者可根据需求选择是否在 EVM 上进行链上验证，以平衡性能与去中心化程度。

刷新行业性能记录：树立 zkVM 新标杆

在最新的性能基准测试中，Pico 全面超越现有 zkVM 方案，并在 CPU 计算环境下展现出惊人的性能提升。我们对 RISC0、SP1 和 OpenVM 进行了对比测试，涵盖了以下 核心计算任务：

· Fibonacci 计算

· Tendermint 区块共识

· 以太坊 Reth 区块 #17106222 证明

所有测试均在 AWS r7a.48xlarge 实例（192 核 CPU，1.5TB RAM）上进行，以保证计算环境的一致性。结果显示：

· Pico 在所有任务中的运行速度均快于第二快的方案高达 155%，刷新 zkVM 计算性能记录！

· Pico 的 CPU 计算能力显著领先，尤其适用于需要高效计算的应用场景。

表 2：在 AWS r7a.48xlarge（192 核，1.5TB 内存）上，RISC0、OpenVM、SP1 和 Pico 在 Fibonacci、Tendermint 和 Reth-block 171 任务中的性能基准测试结果

即将推出 GPU 加速版本

虽然当前数据基于 CPU 测试，但 Pico 正在研发 GPU 加速版本，预计将在未来几个月内发布。GPU 加速版本的 Pico 将进一步提升 zk 计算能力，提供更强的吞吐量和计算效率，我们将在未来发布完整的 GPU 性能测试报告。

站在巨人的肩膀上

Pico 从以下项目中汲取了灵感，每个项目都代表了零知识证明系统的前沿进展。

通过在这些创新的基础上进行构建，Pico 提供了一个模块化且高性能的 zkVM​：

Plonky3：Pico 的证明后端基于 Plonky3，通过将其模块化特性扩展到 zkVM 层，使开发者能够灵活选择最适合其应用的证明域和证明系统。

SP1：Pico 从 SP1 的芯片设计和约束系统中获得了重要的灵感，其中包括递归编译器（recursion compiler）和预编译（Precompiles）的设计和约束​。

Valida：Pico 对跨表查找（cross-table lookups）的实现，受到 Valida 在该领域的开创性工作的启发​。

RISC0：Pico 的 Rust 工具链直接基于 RISC0 原始开发的工具链​。

加入 Pico 开发者社区

Brevis 始终相信 零知识技术的未来在于合作与创新。Pico 不仅仅是一款 zkVM，更是一个 助力构建下一代 zk 应用的开发平台。

· 阅读 Pico 开发文档： Pico Docs

· 探索 GitHub 代码库：GitHub Repo

· 加入社区讨论：Telegram 或 Discord

让我们携手拓展零知识计算的边界，共同打造智能化、去信任的去中心化世界！

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