Ngoài việc mở rộng và bảo mật, ZKP còn có tiềm năng ứng dụng nào trong lĩnh vực vũ trụ ảo?

Tiêu đề gốc: 《Zero Knowledge Proofs and the Metaverse》

Tác giả gốc: Elan Neiger

Biên dịch: Thiên Vân, ChainCatcher

Trong tuần đầu tiên của tháng 12 năm 2022, từ "Metaverse" (vũ trụ ảo) đã được chọn là từ vựng của năm của từ điển Oxford, đứng thứ hai. Trong cuộc thi từ vựng này, hơn 300.000 người đã bỏ phiếu cho những từ có ý nghĩa văn hóa lâu dài, phản ánh tâm trạng xã hội và cảm xúc công chúng trong năm qua.

"Goblin Mode" (chú thích của biên tập viên: dịch sát nghĩa là "chế độ yêu tinh", có nghĩa là "hành vi tự mãn, lười biếng, bừa bộn hoặc tham lam") giành giải nhất, điều này giải thích nhiều hơn về bầu không khí xã hội sau đại dịch và trạng thái của những người được khảo sát, nhưng không thể nhìn thấy xu hướng công nghệ toàn cầu. Ngày nay, từ Microsoft đến Disney, từ ca sĩ Elton John đến rapper Snoop Dogg, các công ty chính thống và nhiều người nổi tiếng đã công nhận vũ trụ ảo là giai đoạn tiếp theo của cuộc cách mạng Internet và đang thực hiện các kế hoạch tương ứng.

Mathew Ball trong cuốn sách "Vũ trụ ảo" đã giải thích chính xác rằng đó là "một mạng lưới thế giới ảo 3D quy mô lớn, có thể tương tác, được kết xuất theo thời gian thực, có thể được một số lượng người dùng thực tế không giới hạn đồng bộ và trải nghiệm liên tục, và có khả năng cung cấp trải nghiệm tồn tại cá nhân, với tính liên tục trên dữ liệu về danh tính, lịch sử, quyền, tài sản, giao tiếp và thanh toán".

Có lẽ do ảnh hưởng của việc ngừng hoạt động, phong tỏa bắt buộc và giãn cách xã hội trong đại dịch năm 2020, sự quan tâm đến không gian chia sẻ ảo tập thể đã tăng vọt, hiện có hơn 500 công ty tuyên bố đang phát triển vũ trụ ảo.

Mặc dù sự quan tâm rộng rãi này đối với vũ trụ ảo vừa mới bắt đầu, nhưng khái niệm này đã được phát minh từ trước, với các tác phẩm hư cấu như "Snow Crash" và "Ready Player One" đã mô tả về vũ trụ ảo. Một trong những công ty công nghệ lớn nhất thế giới, Facebook, đã đổi tên thành Meta vào năm 2021, với kế hoạch dồn toàn lực vào vũ trụ ảo, điều này có nghĩa là khái niệm vũ trụ ảo trong thực tế chính thức trở thành xu hướng thời đại.

Rõ ràng, do một loạt lý do thực tế, bao gồm các hạn chế về mạng, khả năng tính toán và tiêu chuẩn tương tác, vũ trụ ảo mà Ball mô tả vẫn chưa trở thành hiện thực. Một vũ trụ ảo hoàn toàn thực hiện cuối cùng sẽ bảo vệ quyền riêng tư dữ liệu, cho phép khả năng mở rộng cần thiết, cho phép người tham gia mang theo hình ảnh 3D, tài sản kỹ thuật số và các quyền lợi khác nhau để đi qua thế giới kỹ thuật số.

Mặc dù hiện tại có nhiều hạn chế, nhưng nhiều người có quyền lực tin rằng khái niệm và nhu cầu về không gian ảo này sẽ tiếp tục tăng trưởng. Một cuộc khảo sát của McKinsey vào giữa năm 2022 với hơn 3.400 người tiêu dùng và giám đốc điều hành ước tính rằng đến năm 2030, vũ trụ ảo có thể đạt giá trị thị trường 5.000 tỷ USD. Đối với nhiều nhà tương lai học, vũ trụ ảo được tưởng tượng như một thế giới song song cho con người nghỉ ngơi, làm việc và sinh tồn.

Chứng minh không có kiến thức

Chứng minh không có kiến thức (ZKP) là một thuật ngữ khác được công nhận rộng rãi. Khi ngành công nghiệp chứng minh không có kiến thức phát triển mạnh mẽ trong 12 tháng tới, thuật ngữ này có thể giành được "Biểu hiện tốt nhất của năm" trong từ điển Oxford năm sau.

Khái niệm không có kiến thức được phát minh bởi ba nhà nghiên cứu từ MIT vào những năm 1980, lần đầu tiên được mô tả trong bài báo học thuật của họ 《Độ phức tạp kiến thức của hệ thống chứng minh tương tác》.

Cho đến giữa năm 2010, chứng minh không có kiến thức chỉ là một thuật ngữ tổng quát cho một nhánh của mật mã, được coi là quá lý thuyết và chi phí quá cao cho các ứng dụng thực tế. Tình hình này đã bắt đầu thay đổi, phần lớn nhờ vào các công ty và giao thức trong lĩnh vực tiền điện tử và blockchain, được gọi chung là Web3.

Chứng minh không có kiến thức là một giao thức cho phép một bên "người chứng minh" (tức là cá nhân hoặc ứng dụng kết nối với mạng) chứng minh cho bên kia "người xác minh" rằng họ biết một thông tin nào đó mà không tiết lộ bất kỳ nội dung nào liên quan đến thông tin đó. Phần quan trọng là nguồn gốc của khái niệm "không có kiến thức", chỉ ra rằng ngoài việc chứng minh biết thông tin đó, không có thông tin nào khác được tiết lộ cho người xác minh.

Sự tiến bộ trong phần cứng tính toán, thuật toán và phần mềm đã làm cho ZKP dễ sử dụng hơn so với thời kỳ lý thuyết thuần túy trước đây.

Mặc dù có nhiều loại chứng minh không có kiến thức, nhưng tất cả các tính toán của chúng đều phụ thuộc vào việc xử lý một lượng lớn các nguyên thủy toán học theo một cách kết hợp nào đó, bao gồm nhân đa quy mô (MSM), biến đổi lý thuyết số (NTT) và hàm băm.

Bỏ qua toán học, ZKP là một cách chứng minh bạn biết điều gì, sở hữu điều gì hoặc đã làm điều gì mà không cần tiết lộ bất kỳ thông tin nào về vật phẩm đó. ZKP có khả năng thay đổi hoàn toàn một số ngành, đặc biệt là những ngành cần chia sẻ thông tin cá nhân trên mạng. Nó cũng cho phép trả lời "có/không" cho những vấn đề phức tạp liên quan đến dữ liệu cá nhân.

Ngày nay, ngành công nghiệp chứng minh không có kiến thức được dẫn dắt bởi các công ty trong lĩnh vực Web3, ZKP đang được phát triển và sử dụng cho một số trường hợp sử dụng. Đối với blockchain và vũ trụ ảo, ZKP có hai ứng dụng cơ bản: mở rộng và quyền riêng tư.

Web3, vũ trụ ảo và ZKP

Chúng ta có thể tóm tắt lịch sử phát triển mạng như sau:

• Web1: Internet "chỉ đọc"
• Web2: Internet "có thể đọc và viết"
• Web3: Internet "phi tập trung, thuộc sở hữu của người dùng"

Web2 là phiên bản lặp lại Internet được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Web2 phụ thuộc vào các bên tập trung để có quyền truy cập và nội dung, do đó người dùng không sở hữu dữ liệu của chính họ, gần như mọi tương tác trực tuyến đều phụ thuộc vào bên khác để lưu trữ nội dung của họ, cung cấp dịch vụ hoặc lưu trữ thông tin, tài sản và giá trị của người dùng.

Web3 là Internet dựa trên blockchain, nhấn mạnh việc tự bảo quản tài sản kỹ thuật số và dữ liệu. Người dùng sở hữu nội dung của họ và có quyền kiểm soát việc sử dụng Internet của họ. Nhược điểm của Web3 là gần như tất cả các blockchain đều minh bạch, sổ cái của chúng là dữ liệu công khai. Cơ chế cung cấp tính minh bạch cho người dùng cũng khiến quyền riêng tư gần như không tồn tại.

Vũ trụ ảo và Web3 có thể được coi là những người kế nhiệm của Web2. Mặc dù cốt lõi của vũ trụ ảo không cần blockchain, nhưng nhiều công nghệ liên quan, bao gồm quyền sở hữu tài sản kỹ thuật số, sẽ được sử dụng trong vũ trụ ảo, và nền kinh tế vũ trụ ảo gần như chắc chắn sẽ được thực hiện bằng tiền kỹ thuật số và NFT.

Chứng minh không có kiến thức có thể được sử dụng để thực hiện các giao dịch riêng tư trong vũ trụ ảo và blockchain, giải quyết vấn đề sổ cái mở và minh bạch đặc trưng của Web3, đồng thời đảm bảo quyền riêng tư dữ liệu trong vũ trụ ảo. Ví dụ, người dùng có thể cung cấp ZKP để chứng minh họ có đủ tiền để hoàn thành giao dịch với một thực thể khác mà không tiết lộ số dư tài khoản hoặc lịch sử giao dịch của họ.

Khi tương tác với blockchain hoặc sử dụng danh tính ảo trong vũ trụ ảo, chứng minh không có kiến thức cũng có thể cho phép tạo ra tài khoản ẩn danh. Thông qua chứng minh không có kiến thức, người dùng có thể chứng minh họ là chủ sở hữu tài khoản mà không cần tiết lộ danh tính hoặc thông tin cá nhân khác.

Ngoài ra, chứng minh không có kiến thức còn có thể thực hiện giao tiếp riêng tư. Hai bên có thể sử dụng chứng minh không có kiến thức để chứng minh họ là người nhận thông tin dự kiến mà không tiết lộ nội dung của thông tin đó.

Blockchain và vũ trụ ảo đều phụ thuộc vào sự tiến bộ trong khả năng mở rộng. Không gian của blockchain là có hạn, vì chúng được thiết kế để lưu trữ dữ liệu theo cách phi tập trung và phân phối, mỗi người tham gia mạng đều lưu trữ một bản sao của toàn bộ blockchain. Do đó, lượng dữ liệu có thể lưu trữ trên blockchain bị giới hạn bởi không gian lưu trữ khả dụng trên máy tính của các bên tham gia mạng. Tương tự, vũ trụ ảo cũng cần một giải pháp mở rộng để kết nối nhiều thế giới và hệ ngân hà cấu thành toàn bộ vũ trụ ảo.

Chứng minh không có kiến thức giải quyết vấn đề mở rộng của blockchain, cho phép tính toán diễn ra trong môi trường không đáng tin cậy, miễn là giải pháp của họ được đưa lên chuỗi và được chứng minh bằng ZKP rằng tính toán được thực hiện theo quy tắc của blockchain. ZKP có thể cho phép vũ trụ ảo đạt được hiệu ứng tương tự, cho phép hệ thống xử lý của vũ trụ ảo ủy thác tính toán của nó cho môi trường ủy quyền, xác nhận tính chính xác của kết quả khi trả về.

Một phần nội dung của Web3 đã tương tự như vũ trụ ảo. Các khái niệm và cấu trúc như tổ chức tự trị phi tập trung (DAO) do hợp đồng thông minh thúc đẩy cho phép những người cùng chí hướng muốn tham gia tổ chức hợp tác có quyền bỏ phiếu minh bạch, quyền sở hữu điểm số và chủ quyền kỹ thuật số.

NFT đảm bảo rằng các dự án kỹ thuật số độc đáo được ghi lại và giao dịch trên blockchain, người dùng của tài khoản nơi NFT nằm vẫn có quyền sở hữu và kiểm soát hoàn toàn. NFT có thể sớm được sử dụng trong vũ trụ ảo để giao dịch danh tính hoặc vật phẩm, như skin danh tính, vũ khí và trang phục, thậm chí là để vào các sự kiện hoặc khu vực đặc biệt, như được sử dụng như vé vào cửa kỹ thuật số.

Các trò chơi blockchain sử dụng các công nghệ Web3 như tiền điện tử và NFT, cho phép người chơi mua, bán hoặc giao dịch tài sản trong trò chơi, sở hữu tài sản trò chơi một cách an toàn và minh bạch.

Một báo cáo gần đây dự đoán rằng thị trường trò chơi blockchain sẽ đạt 65,7 tỷ USD vào năm 2027, tăng từ 4,6 tỷ USD vào năm 2022. Các khoản đầu tư mới vào trò chơi blockchain trong năm 2021 và 2022 được coi là động lực chính cho sự tăng trưởng dự kiến của thị trường này.

Web3, các công ty xây dựng Web3 và các công cụ thực hiện Web3 rất có thể sẽ trở thành nền tảng cho nhiều giao thức, cho phép vũ trụ ảo mở và liên kết với nhau được hiện thực hóa. Tương tự, các giao thức truyền thông Internet thực hiện Web2 và Web3 có thể đạt được khả năng mở rộng để thực hiện các tiêu chuẩn và mạng lưới giao thức toàn cầu, quản lý kết nối tương tác lâu dài giữa các thế giới 3D.

Cách mạng không có kiến thức

Chứng minh không có kiến thức có thể thay đổi hoàn toàn một số ngành, trong đó một số ngành liên quan đến việc thực hiện vũ trụ ảo mở tự do.

• Danh tính: Con người có thể xác minh danh tính của mình với các bên thứ ba, bao gồm nhà cung cấp dịch vụ và chính phủ, mà không cần chịu rủi ro.
• Tài chính: Các sàn giao dịch tài chính có thể xác minh khả năng thanh toán của người dùng mà không tiết lộ thông tin bí mật và độc quyền.
• Bỏ phiếu: Trong các cuộc bầu cử điện tử, có thể xác minh phiếu bầu trong khi bảo vệ quyền riêng tư của cử tri, đảm bảo kết quả bầu cử không thể bị giả mạo.
• An ninh mạng: Người dùng có thể đăng nhập vào nền tảng mà không tiết lộ mật khẩu cho các xác thực tập trung.
• Quyền sở hữu ẩn danh: Tài sản kỹ thuật số, tiền tệ và tài sản khác có thể được sở hữu mà không tiết lộ danh tính của chủ sở hữu.
• Học máy: Cho phép chủ sở hữu thuật toán học máy thuyết phục người khác tin tưởng vào kết quả của mô hình mà không tiết lộ bất kỳ thông tin nào về chính mô hình học máy.
• Tính toàn vẹn dữ liệu: ZKP có thể chứng minh tính xác thực của hình ảnh, video và tập dữ liệu, được sử dụng để chống lại thông tin sai lệch.

Vai trò của ZKP trong vũ trụ ảo

Hiện tại, các nền tảng thế giới ảo tích hợp (IVWP), như "Fortnite", "Machine Rose" và "Minecraft", có thể cung cấp trải nghiệm gần nhất với vũ trụ ảo. Những IVWP này là ba nền tảng thế giới ảo lớn nhất hiện nay, mỗi thế giới có hàng chục triệu người chơi hoạt động hàng ngày. Tuy nhiên, do tính khép kín của hệ sinh thái của chúng, những trò chơi này có thể được coi là "hệ ngân hà ảo" chứ không phải là vũ trụ ảo.

Các trò chơi nhiều người chơi có hai cách hoạt động:

• Client-Server (hầu hết các trò chơi ngày nay đều như vậy, bao gồm "Fortnite", "Machine Rose" và "Minecraft").
• Peer-to-Peer

Kiến trúc client-server phổ biến yêu cầu máy chủ hoạt động như một nhà cung cấp dịch vụ tập trung và có thẩm quyền. Mỗi người chơi gửi thông tin đến máy chủ, và máy chủ chia sẻ thông tin đó với tất cả các người chơi khác trong trò chơi.

Thiết kế trò chơi theo mô hình client-server có một số nhược điểm, không thuận lợi cho việc áp dụng những mô hình này trong vũ trụ ảo:

• Quyền sở hữu: Máy chủ sở hữu và duy trì tất cả tài sản trong trò chơi.
• Chi phí: Cần nhiều máy chủ mạnh mẽ để chạy động cơ trò chơi nhiều người chơi phức tạp.
• Khả năng mở rộng: Có một điểm trung gian duy nhất giữa máy chủ và người chơi, khi có nhiều người chơi tham gia trò chơi, sẽ xuất hiện nút thắt khả năng mở rộng.
• Quyền riêng tư: Máy chủ là một bên thứ ba không đáng tin cậy, biết về hành động của mỗi người chơi.

Kiến trúc trò chơi peer-to-peer giải quyết một số vấn đề trong số đó, nhưng cũng đưa ra một vấn đề khác: gian lận. Người chơi có thể cung cấp thông tin sai về trạng thái của họ trong trò chơi để vượt qua các quy tắc trò chơi.

Vai trò của chứng minh không có kiến thức:

• ZKP có thể cung cấp chứng minh có thể xác minh công khai cho mỗi hành động của họ, gửi tín hiệu đến tất cả các bên rằng hành động đó tuân thủ các quy tắc trò chơi.
• ZKP cũng có thể được sử dụng để chứng minh quyền sở hữu tài sản kỹ thuật số trong trò chơi, làm cho máy chủ không còn cần thiết.
• Cuối cùng, ZKP có thể giải quyết vấn đề khả năng mở rộng của trò chơi, vì một số hành động hoặc hành vi có thể được tập trung vào chứng minh để xác minh, giảm chi phí tính toán, cho phép nhiều người chơi tham gia trò chơi hơn.

Việc đưa chứng minh không có kiến thức vào trò chơi peer-to-peer có thể biến nó thành một khái niệm cốt lõi của vũ trụ ảo, những cải tiến này loại bỏ sự cần thiết của các máy chủ tập trung đắt tiền, do đó giảm đáng kể chi phí. Cải tiến này cho phép có nhiều người tham gia hơn trong không gian ảo chia sẻ, mỗi người đều đóng vai trò như một máy chủ, xác minh hành động của các người chơi khác bằng ZKP có thể xác minh công khai.

Theo định nghĩa, vũ trụ ảo chỉ trở thành "vũ trụ ảo" khi nó có thể hỗ trợ một số lượng lớn người dùng trải nghiệm cùng một sự kiện tại cùng một thời điểm và địa điểm ảo. Mặc dù tầm nhìn về kiến trúc trò chơi tương lai của vũ trụ ảo này cần xử lý nhiều ZKP mỗi giây, nhưng sự tiến bộ trong phần cứng không có kiến thức đã khiến những thực tế này sắp trở thành khả thi.

Nguồn: https://youtu.be/F-6jtETFkjg

Suy nghĩ về vũ trụ ảo

Về mặt triết học, vũ trụ ảo có thể được so sánh với ba nguyên tắc mà triết gia người Anh John Locke đã viết trong tác phẩm "Hai luận về chính phủ" năm 1689, và hiến pháp Hoa Kỳ cùng các luật pháp của các chính phủ phương Tây khác cũng dựa trên ba nguyên tắc này: sự sống, tự do và tài sản.

Mặc dù những khái niệm này tồn tại trong thế giới vật chất, nhưng chúng bị hạn chế bởi thế giới thực. Ngày nay, con người sống trong thế giới vật chất, bị ràng buộc bởi các quy luật tự nhiên, những quy luật này có thể được mô tả đại khái là vật lý học. Trong vũ trụ ảo, không có bất kỳ hạn chế vật lý nào.

Điều này khiến chúng ta không khỏi suy nghĩ về việc liệu con người có hoàn toàn sở hữu và kiểm soát cuộc sống của mình hay không. Nếu chúng ta vi phạm các quy tắc xã hội, chính phủ sẽ bắt giữ chúng ta, thậm chí có thể tước đi mạng sống của chúng ta vì những hành vi vi phạm nghiêm trọng. Trong không gian kỹ thuật số, không có hành vi vi phạm nào (hiện tại) có thể khiến người vi phạm mất tự do trong cuộc sống thực, trừ khi người chơi bị đá ra khỏi thế giới ảo.

Tự do, có nghĩa là khả năng làm gì hoặc không làm gì. Trong thế giới phương Tây, người dân có một mức độ tự do nhất định. Nhưng con người cũng bị ràng buộc bởi các quy định pháp luật và quy tắc vật lý. Ví dụ, nếu không có những vật chất hỗ trợ chúng ta, chúng ta sẽ không thể sống tự do - vì vậy hầu hết mọi người cần làm việc để kiếm sống. Thậm chí để tham gia trò chơi vũ trụ ảo cũng cần một khoản tiền đầu tư ban đầu.

Trong lĩnh vực kỹ thuật số của vũ trụ ảo, chúng ta sẽ không bị ràng buộc bởi các quy luật xã hội hoặc vật lý. Chúng ta sẽ có thể trải nghiệm không gian và thời gian vô hạn, vì số lần di chuyển trong lĩnh vực kỹ thuật số là không giới hạn, người tham gia vũ trụ ảo có thể ngay lập tức đến bất kỳ lĩnh vực kỹ thuật số nào mà họ muốn.

Nói chung, tài sản là những vật phẩm. Con người phải kiếm và chi tiền để có được vật phẩm. Mặc dù chúng ta có thể "sở hữu" vật phẩm, nhưng thực tế chúng ta chỉ có thể kiểm soát một số khía cạnh của tài sản của mình. Pháp luật được thực thi bởi chính phủ và cảnh sát để bảo vệ tài sản. Việc bỏ qua thuế và bảo hiểm có thể khiến tài sản của bạn bị tước đoạt. Đồng thời, tiền pháp định được chính phủ kiểm soát, theo thời gian, điều này có thể dẫn đến những yếu tố không ổn định hơn nữa.

Chứng minh không có kiến thức có thể củng cố một cấu trúc cơ bản khác của cuộc sống kỹ thuật số: sự thật.

Với chứng minh không có kiến thức, con người có thể đảm bảo sự thật của mình thông qua việc nắm giữ khóa riêng của họ: danh tính, tiền bạc, tài sản và tự do. Sự thật là chủ thể tối thượng, vì vũ trụ được định nghĩa bởi nó.

Nếu một utopia thực sự tồn tại, thì nó khó có thể tồn tại trong không gian vật lý. Khi chúng ta nghĩ về vũ trụ ảo, chúng ta có xu hướng coi nó như một địa điểm. Nhưng nó có thể là một thời đại, khi thế giới kỹ thuật số đắm chìm trở thành cách sống chính của chúng ta, và niềm tin của chúng ta vào sự sống, tự do, tài sản và sự thật có thể hoàn toàn được thực hiện.