A. 可验证计算的“奇点时刻”来了吗？#

想象一下，一个任何计算——无论多么复杂——都能被证明其正确性，而且整个过程无需泄露任何敏感数据的世界。这听起来像是科幻小说的情节，但在今天，这已经不仅仅是一个遥不可及的梦想。我们正站在一场技术变革的门槛上，这场变革的核心就是“可验证计算”。

近年来，对于能够证明任意程序执行正确性，并且兼具可扩展、高效和可靠的系统的需求日益增长。这不仅仅是学术界的探索，更是实际应用场景的迫切呼唤。在这样的背景下，Nexus 项目应运而生，它怀揣着将全球计算能力汇聚于一体的“宏大愿景”。而驱动这一愿景的核心引擎，正是零知识虚拟机（zkVM）。

B. Nexus zkVM 3.0 —— 不仅仅是升级，这是一场宣言#

今天，我们要隆重介绍的主角，就是 Nexus zkVM 3.0。请注意，这并非一次简单的迭代更新，而是一次“彻底的、从头开始的重写”。它的目标宏大而明确：将“可验证计算从理论带入实践的现实”。

在这个领域摸爬滚打了这么多年，笔者见过太多“雷声大雨点小”的技术。但当我深入了解 Nexus zkVM 3.0 的架构和它所解决的核心问题后，我可以说，这东西，有点意思，甚至可以说是‘革命性’的。它不仅仅是代码的重构，更像是一份宣言，宣告着可验证计算新时代的开启。这场“革命”并非孤立存在，它反映了整个零知识技术领域向着更强可用性和更广泛实际应用迈进的趋势。Nexus zkVM 3.0 正是这股浪潮中的关键推动者，它直面了过去长期困扰零知识技术落地的种种障碍，提供了一个更为务实的解决方案。

A. 千倍性能飞跃：从“蜗牛”到“火箭”#

最引人注目的莫过于其惊人的性能提升。官方宣称 Nexus zkVM 3.0 比起以往版本实现了约 “1000倍的速度提升”。这不仅仅是一个冰冷的数字，它意味着许多以往因计算时间过长而无法实现的复杂证明，现在都变得触手可及。这为全新的应用场景打开了大门。

作为 Nexus “超级计算机的引擎”，zkVM 3.0 在 Testnet II 中助力实现了高达“112 千万亿次浮点运算（FLOPS）”的能力和“每秒 6040 万次可验证哈希运算（verifiable Hz）”的峰值速度。这些数据虽然听起来有些抽象，但足以证明其强大的处理能力。这种性能的巨大飞跃，得益于其全新的访客运行时（guest runtime）、快速内存检查机制以及强大的 Stwo 证明器的协同作用。这并非单一技术的简单叠加，而是多项架构层面优化的协同效应，共同铸就了这一里程碑式的进步。

B. 核心引擎：三大支柱撑起的技术革命#

如此显著的性能提升和功能革新，背后是坚实的技术支撑。Nexus zkVM 3.0 的革命性主要建立在以下三大技术支柱之上：

1. RISC-V 指令集：为 ZK 世界打造的“通用语”

Nexus zkVM 3.0 的核心是围绕 RISC-V 指令集架构构建的。RISC-V 是一种开放标准的指令集架构，它的引入对于 zkVM 领域具有革命性的意义：

• 开发者友好性：RISC-V 得到了绝大多数主流编程语言（如 Rust、C++、Go 等）和编译器框架的支持。这意味着开发者可以使用他们熟悉的语言和工具链进行开发，极大地降低了进入 ZK 领域的门槛。他们不再需要学习晦涩难懂的 ZK 特定语言，从而能够更专注于业务逻辑的实现。这正是 Nexus zkVM 3.0 致力于“民主化 ZK 开发”的体现，让更多非密码学专家也能参与到这场技术浪潮中。
• 生态系统杠杆：RISC-V 拥有成熟的编译器工具链，虽然编译器本身的 bug 是一个需要普遍关注的风险，但这依然为 zkVM 提供了坚实的基础。
• 形式化规约：zkVM 3.0 是围绕“针对 RISC-V 机器架构的形式化规约的算术中间表示（AIR）约束集”构建的。这种严谨性是保障系统安全性和可验证性的关键。

2. Stwo 证明器与 STARK 技术：透明、高效、面向未来

Nexus zkVM 3.0 的后端采用了 StarkWare 公司开发的“破纪录的 STARK 证明器”——Stwo。STARK (Scalable Transparent ARgument of Knowledge) 是一种密码学证明系统，它具有以下突出优点：

• 透明性：STARK 证明系统无需可信设置（trusted setup），这意味着系统的初始参数生成过程是完全透明的，不依赖于少数参与者的诚实性。这从根本上消除了可信设置可能带来的单点风险和信任问题。Stwo 更是采用了基于哈希的承诺方案，进一步增强了其安全性，并具备一定的后量子安全性潜力。
• 高效性：Stwo 证明器“在安全、强大和形式化的数学基础上提供了卓越的性能”，是实现 zkVM 3.0 千倍性能提升的关键贡献者之一。
• 开放科学的体现：Nexus 选择 Stwo 是基于其“实现的质量和原始性能，以及其背后团队的科学和工程敏锐度”，这与 Nexus 自身所倡导的开放科学理念不谋而合。

3. 智能内存管理：“只为你用到的付费”

高效的内存管理对于 zkVM 的性能至关重要。Nexus zkVM 3.0 采用了一种“基于查找的内存检查论证”和“现代化的离线内存检查设计”。其核心优势在于实现了“只为你实际使用的内存付费”的精细化管理模式。这对于处理大型程序和复杂计算尤为关键，能够显著减少不必要的证明开销。

与早期版本中可能采用的、开销较大的 Merkle 树等在线内存检查方法不同，zkVM 3.0 采用了基于对数导数（Logarithmic Derivatives）的 LogUps 技术进行离线内存检查。它并非将内存视为一个完整的状态向量来处理，而是通过构建多项式约束来验证内存访问摘要的正确性，在执行轨迹中跟踪内存地址和访问类型。这种方式能够高效地处理大规模程序内存操作，大幅提升证明效率。

C. 开放科学的基石：透明、可信、可审查#

Nexus 始终强调其对“开放科学”原则的承诺。这一理念深深植根于 zkVM 3.0 的设计与实现中：

• 完整、严谨的规约：Nexus zkVM 3.0 拥有“对机器的完整、严谨的规约”，这为其可靠性提供了坚实的理论基础。
• 源代码开放：其实现代码在 GitHub 上是公开的，供任何人审查和贡献。
• 无隐藏：官方明确表示，Nexus zkVM 不包含任何代码混淆、专有组件或闭源代碼。

这种彻底的透明度，在密码学这个信任至关重要的领域，是构建可信系统的基石。它不仅便于社区进行安全审计，发现潜在问题，也为更广泛的学术研究和技术创新提供了土壤。更重要的是，这种开放性与平台的模块化、可扩展性相辅相成，使得系统能够随着社区的共同努力而不断进化，从而更好地适应未来的技术发展。

A. 告别“炼丹炉”：为开发者而生的友好体验#

曾几何时，零知识证明的开发被戏称为“炼丹”，门槛之高令人望而却步。Nexus zkVM 3.0 的出现，正努力改变这一现状。其全新的 Rust 运行时和软件开发工具包（SDK）使得为 zkVM 开发程序“就像为任何其他应用程序编写代码一样简单”。

开发者可以使用任何能够编译到 RISC-V 指令集的编程语言，例如 Rust、C++、Go 等，这意味着他们可以沿用自己熟悉的技术栈。特别是新的 Rust 运行时，让开发过程“更加容易和可靠得多”。Nexus 还提供了一套便捷的命令行工具，如 cargo nexus new 用于创建新项目，cargo nexus run 用于运行程序，cargo nexus prove 用于生成证明，以及 cargo nexus verify 用于验证证明。这一系列举措，都是为了将开发者从底层密码学细节的泥潭中解放出来，让他们能更专注于应用逻辑的创新。这与早期 ZK 系统要求开发者具备深厚的电路设计知识形成了鲜明对比。

B. 小试牛刀：跑一个斐波那契数列证明#

为了更直观地感受 zkVM 3.0 的易用性，不妨来看一个经典的斐波那契数列计算示例。在官方文档和相关资料中，经常使用这个例子来演示证明过程。

通常，开发者需要编写一个“访客程序”（guest program），即实际在 zkVM 中运行并被证明的程序，例如一个计算斐波那契数列第 n 项的 Rust 函数：

#![cfg_attr(target_arch = "riscv32", no_std, no_main)]
use nexus_rt::println;

fn fib(n: u32) -> u32 {
    match n {
        0 => 0,
        1 => 1,
        _ => fib(n - 1) + fib(n - 2),
    }
}

#[nexus_rt::main]
fn main() {
    let n = 7;
    let result = fib(n);
    assert_eq!(result, 13);
    println!("fib({}) = {}", n, result);
}

然后，开发者还需要一个“宿主程序”（host program）来操作 zkVM 本身。宿主程序会编译访客程序，并使用特定的公开输入（例如 n=7）和私有输入（如果需要）来调用访客程序生成的二进制文件。zkVM 随后会运行访客程序，返回包含输出结果（例如 result=13）和日志的视图，并为其正确执行生成一个简洁的证明。最后，宿主程序可以读取输出，进行检查，并验证该证明的有效性。

通过这样一个简单的例子，抽象的“证明计算”概念变得具体可感。

C. 模块化与可扩展性：按需定制你的 ZK 应用#

Nexus zkVM 被设计成一个“模块化、可扩展、为证明器优化的”系统。这种设计理念赋予了开发者极大的灵活性。

其中一个重要的特性就是预编译（Precompiles）。预编译可以理解为“领域特定的约束，能够加速关键计算的证明过程，例如密码学和机器学习中常用的计算”。开发者不仅可以编写自己的定制化预编译，还可以从一个开放的生态系统中获取并贡献预编译组件。这对于性能敏感型应用来说是一个巨大的福音，它在通用计算能力和特定任务的高效性之间取得了巧妙的平衡。预编译就像传统计算中的硬件加速一样，能够针对性地优化特定函数，而开发者共享预编译的能力则促进了生态系统的共同繁荣。

更重要的是，Nexus zkVM 的设计支持“随着技术前沿的进步，集成新的编程语言、新的预编译和新的证明器，并且没有供应商锁定”。这种前瞻性的设计确保了平台的生命力，也给予了开发者在技术选型上的长期信心。在一个技术日新月异的领域，避免被特定供应商的技术路线或专有组件所束缚，对于项目的可持续发展至关重要。

A. 早期 zkVM 的“光荣与梦想”与“成长的烦恼”#

任何一项突破性技术的发展都不是一帆风顺的。Nexus zkVM 3.0 的开发者明确表示，新版本“借鉴了其前辈（zkVM 1.0 和 2.0）的经验教训”。早期的 Nexus zkVM 版本虽然为可验证计算领域奠定了重要基础，但也面临着一些固有的局限性：

• 内存检查开销：早期版本依赖于 Merkle 树等机制进行内存检查，虽然安全，但会带来显著的性能开销，限制了可扩展性。
• 缺乏成本模块化：采用统一的增量可验证计算（IVC）方案，导致所有指令路径的证明成本相似，无论其实际使用情况如何。
• 非原生域运算的复杂性：对特定椭圆曲线的依赖引入了非原生域运算，增加了系统的复杂性。
• 可信设置需求：由于使用了如 KZG 多项式承诺方案，早期版本依赖于可信设置。

提及这些过去的“烦恼”，并非要否定前人的努力，而是为了更清晰地展现 zkVM 3.0 如何通过解决这些核心痛点，实现了质的飞跃。

B. 脱胎换骨：zkVM 3.0 如何突破瓶颈#

正是基于对上述瓶颈的深刻认识，Nexus zkVM 3.0 进行了一次彻底的重新设计，引入了一系列关键的架构改进，从而实现了“脱胎换骨”式的提升：

• 通过 LogUps 实现离线内存检查：取代了原先开销较大的 Merkle 树方案，显著降低了内存校验的复杂度。
• 两阶段执行模型：第一阶段收集内存使用和执行统计信息以建立固定的内存布局，第二阶段确定性地重新执行程序以生成简洁优化的轨迹，从而更好地优化执行轨迹，提升证明效率。
• 集成 Stwo 证明器：采用基于 STARK 的 Stwo 证明器，不仅带来了性能提升，更重要的是消除了对可信设置的依赖。
• 转向小域（M31）：执行域迁移到 Stwo 使用的梅森素数域 M31，支持在 32 位架构上进行快速原生运算，减少了转换开销。

这些根本性的改变，使得 zkVM 3.0 不再仅仅是一次更新，而是一次名副其实的“重写”和技术跨越。这一进化过程也反映了整个 ZK 领域从理论探索（我们能做到吗？）到注重实用优化和易用性（我们如何让它更快、更便宜、更容易使用？）的转变趋势。

C. 关键升级一览表#

为了更直观地展示 Nexus zkVM 3.0 相对于其早期版本的革命性进步，下面的表格总结了几个关键特性的对比：

这个表格清晰地揭示了 zkVM 3.0 在核心技术选型、性能表现、信任模型以及开发者生态等多个维度上所实现的巨大突破。特别是从需要可信设置的证明系统转向透明的 STARK 技术，这不仅仅是技术路线的改变，更是向着更彻底的去中心化和无需信任的理念迈进的重要一步，这与区块链的核心精神高度契合。这种基于经验教训和前沿研究的迭代式开发过程，正是复杂技术领域取得革命性进展的关键驱动力。

A. 当前的“甜蜜烦恼”与未来的星辰大海#

尽管 zkVM 3.0 取得了巨大进步，但其开发者也清醒地认识到当前版本存在的一些局限性，这些局限性也正是未来创新的方向：

• 单片式执行轨迹 (Monolithic trace)：所有组件共享一个执行轨迹矩阵，可能导致证明文件较大，组件间耦合紧密，限制了组件级定制的灵活性。
• 缺乏模块化证明 (No modular proofs)：目前 zkVM 生成一个统一的证明，这限制了并行或分布式证明、子组件重用以及跨模块程序阶段的组合性。
• 统一的指令成本 (Uniform instruction cost)：每条指令对执行轨迹造成的开销相似，阻碍了基于实际使用情况的优化，对资源敏感型部署构成挑战。
• 约束复杂度 (Constraint complexity)：虽然基于 AIR 的约束表达能力强，但可能产生高度数的多项式，增加组件间的依赖。

将这些“烦恼”公开讨论，恰恰体现了 Nexus 团队的开放态度和持续改进的决心。它们是通往下一代更优 zkVM 的垫脚石。

B. 模块化、分布式：ZK 证明的终极形态？#

展望未来，Nexus zkVM 的核心目标是实现“模块化、分布式的零知识证明”。这意味着将当前相对集成的架构分解为更小、更独立、可并行处理的单元。预期的成果包括：

• 完全模块化，组件可选：开发者可以根据应用需求，像搭积木一样选择和组合所需的功能模块。
• 组件化执行轨迹：将单一的执行轨迹分解为针对每个组件（如 CPU、内存、算术逻辑单元等）的独立轨迹，每个轨迹拥有自己的约束和证明，并通过基于 LogUp 的摘要约束来确保全局一致性。
• 指令级分解：进一步将指令级别的执行逻辑也分解为轻量级的专用子组件，例如 ADD、JUMP 或 SHA256 等指令，只在需要时激活。
• 灵活的预编译和指令集扩展：以最小的系统影响支持新的预编译指令和指令集。
• 跨电路高效重用：提高证明逻辑在不同计算任务间的复用率。
• 并行证明与轨迹压缩：大幅提升证明生成速度并减小证明体积。
• 基于哈希的透明安全连接：确保各模块间交互的安全性。

这一系列规划如果得以实现，将使得 zkVM 更加灵活、高效和可扩展，能够更好地适应未来多样化和大规模的计算需求。这不仅仅是工程目标，更是实现真正可伸缩性和可定制性的战略需求，让 zkVM 能够服务于从简单智能合约到复杂机器学习模型的广泛应用场景。

C. 解锁新大陆：zkVM 3.0 将在哪些领域大放异彩？#

凭借其前所未有的速度、可靠的可验证性以及对开发者的友好，Nexus zkVM 3.0 有望在众多领域掀起应用浪潮：

• zkML (零知识机器学习)：在保护数据隐私的前提下验证机器学习模型的推理过程和结果的正确性。想象一下，一个医疗 AI 进行疾病诊断，zkVM 3.0 可以证明 AI 使用了正确的模型和数据，而无需暴露任何患者的敏感记录。
• 区块链可扩展性与 Layer 2 解决方案：用于证明区块链交易区块的有效性，或者将 Optimistic Rollups 转换为 ZK Rollups，提升区块链网络的吞吐量和效率。Nexus 项目本身就是一个旨在成为“区块链超级计算机”的 Layer 1 网络。
• 通用可验证云计算：允许用户将计算任务外包给不受信任的云服务器执行，同时能够验证计算结果的完整性和正确性。
• 游戏 (Gaming)：确保游戏过程的公平性，保护游戏内虚拟资产的安全，提升游戏的可扩展性，防止作弊。
• 去中心化身份 (Decentralized Identity)：用户可以在不泄露具体个人信息（如身份证号、地址）的情况下，证明自己拥有某些凭证或满足某些条件。
• 安全、隐私、社会信任、合规与审计：在这些对信任和透明度要求极高的领域，zkVM 提供的可验证性将发挥关键作用。

这些广泛的潜在用例突显了 Nexus zkVM 3.0 作为“通用目的”虚拟机的特性。它的革命性不仅在于提升了现有应用的能力，更在于它可能成为构建未来各种可验证应用的基石，就像通用 CPU 为多样化的软件生态奠定了基础一样。

D. 行业观点与展望：大佬们怎么看？#

Nexus zkVM 3.0 的推出，正值整个零知识证明领域蓬勃发展之际。行业内的专家和意见领袖也对 zkVM 和相关技术（如 RISC-V）的未来寄予厚望。有分析认为，Nexus zkVM 是一个“强大的补充”，它“对开发者友好、模块化且性能驱动”，具有“巨大的潜在影响力”。同时，像 Nexus 这样的 zkVM 正在“为所有开发者（C++, Rust）普及 ZK 开发，即使他们没有密码学专业知识”。

以太坊联合创始人 Vitalik Buterin 也曾多次讨论 zkVM 和 RISC-V 在提升以太坊可扩展性方面的潜力。虽然这些讨论可能不直接针对 Nexus zkVM 3.0，但它们从侧面印证了 Nexus 所选择的技术方向的前瞻性和重要性。

E. 我的浅见：对未来影响的个人解读#

从一个长期关注此领域的技术写作者的角度来看，如果 Nexus zkVM 3.0 能够完全兑现其在速度和易用性上的承诺，并且其通往模块化的路线图得以顺利实现，那么我们所看到的将不仅仅是更快的区块链。我们正在见证的是一场关于我们如何信任数字交互、如何保护数据安全、以及如何构建去中心化系统的根本性转变。这很可能成为构建一个真正“可验证互联网”的关键基础设施。当然，零知识证明领域竞争激烈且发展迅速，Nexus 对开放科学、模块化和持续创新的坚持，例如探索使用 AI 自动化约束生成，将是其保持领先地位和行业影响力的重要保障。

A. Nexus zkVM 3.0 —— 不止于快，更在于“可信”与“可能”#

回顾全文，Nexus zkVM 3.0 的革命性体现在多个层面：它通过与 Stwo 证明器的结合实现了惊人的性能飞跃；它通过拥抱 RISC-V 和提供友好的 Rust SDK，极大地降低了开发门槛，让可验证计算触手可及；它坚持开放科学的原则，以透明和严谨构建信任；它清晰地规划了通往真正模块化和分布式证明的未来路径。

这一切努力的核心目标，是让可验证计算惠及每一个人，共同塑造一个更加值得信赖的数字世界。它所开启的，不仅仅是更快的速度，更是前所未有的“可信度”和无限的“可能性”。

B. 行动号召：探索、构建、共同见证#

这场革命并非遥不可及，它就在你的指尖。如果你对 Nexus zkVM 3.0 的潜力感到兴奋，不妨采取以下行动：

• 深入阅读官方文档：了解其架构、API 和更多技术细节。
• 探索 GitHub 代码库：亲自审查代码，甚至参与贡献。
• 尝试快速入门指南：动手体验编写和证明你的第一个 zkVM 程序。
• 加入社区讨论：在 Discord、Telegram 等渠道与其他开发者和爱好者交流。

任何一场伟大的技术变革，其最终的成功都离不开广泛的采纳和活跃的社区参与。Nexus zkVM 3.0 已经迈出了坚实的一步，但通往大规模应用和无缝可验证计算的旅程依然漫长且充满挑战。Nexus 项目本身怀揣着构建“区块链超级计算机”的宏大目标，并且近期获得了可观的融资，这都预示着其长远的规划和决心。

这场革命的剧本正在书写，而你，也可以成为其中的执笔者。未来已来，只是尚未流行。让我们一起探索、构建，共同见证可验证计算新时代的到来！

参考资料#

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7. ZKSECURITY Blog. (2025). zkVM Security: What Could Go Wrong?.
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15. CryptoRank. (2025). Ethereum Could Soon Get 100x Gas Limit, Says Vitalik Buterin.
16. Blockworks. (2025). Vitalik Buterin suggests replacing EVM with RISC-V to scale Ethereum.
17. Succinct Blog. (2025). SP1 Turbo: the world’s fastest zkVM just got faster.
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20. Nexus Docs. (2025). Getting Started.