Bitcoin BitVM: O que é, exatamente?

Os avanços do Bitcoin não surgem com muita frequência. Mas quando surgem, são muitas vezes complexos e difíceis de entender à primeira vista. O BitVM não é exceção.

O novo desenvolvimento que surgiu em outubro de 2023 desbloqueia a capacidade do Bitcoin de verificar computações complexas de uma forma que não envolve quaisquer modificações na rede. 

Mais especificamente, o BitVM torna o Bitcoin Turing-complete utilizando componentes pré-existentes da sua linguagem de programação Script.

Ao tornar-se Turing-complete, a blockchain do Bitcoin poderia, em teoria, ser usada para estender a funcionalidade do Bitcoin muito para além da visão de “sistema de dinheiro eletrónico ponto a ponto” inicialmente apresentada no Bitcoin white paper.

Embora a Turing completeness possa parecer algo de um manual de Ikigai, é usada para descrever linguagens de programação que podem computar funções arbitrárias/resolver qualquer problema.

O matemático americano Alonzo Church cunhou o termo pela primeira vez na década de 1930, fazendo referência ao trabalho do seu aluno e famoso cientista da computação inglês, Alan Turing.

Antes do BitVM, a linguagem de programação Script do Bitcoin não era considerada Turing-complete. Apesar de múltiplos esforços, ninguém conseguiu encontrar uma forma de fazer o Bitcoin fazer todas as coisas que um computador moderno consegue fazer.

Mas é importante notar que muitos veem a simplicidade do Bitcoin como uma característica definidora, em vez de uma falha ou um erro.

O(s) criador(es) fantasma do Bitcoin, Satoshi Nakamoto, limitaram a funcionalidade de programação do Bitcoin um ano após o lançamento do protocolo.

Pode perguntar-se porquê? Tudo se resume à segurança. Quanto mais simples for um sistema, menos coisas podem correr mal com ele.

Como exemplo, comparemos um carro de luxo com todos os extras de última geração com uma bicicleta normal.

É certo que o carro de luxo oferece muita funcionalidade que não se encontra na bicicleta, mas é muito mais provável que enfrente problemas técnicos. Uma bicicleta tradicional, por outro lado, tem muito poucas peças móveis e, portanto, tem muito menos coisas que possam avariar. É improvável que encontre problemas de luzes do painel de instrumentos, suspensão a ar com falhas ou problemas de mudança automática de faixa numa bicicleta — porque ela nem sequer tem essas funcionalidades.

Neste exemplo, o Bitcoin é como uma bicicleta. A sua simplicidade reduz, em última análise, o número de formas como um agente malicioso pode perturbar a sua rede. Os ataques de Negação de Serviço Distribuída (DDoS), por exemplo, não têm efeito na atual rede Bitcoin, mas são um grande problema para outros projetos que oferecem funcionalidades mais complexas.

O BitVM introduz um sistema que torna qualquer computação verificável na blockchain da Bitcoin, de uma forma que não impacta a sua segurança nem altera a rede. Este desenvolvimento abre a porta a computações complexas, como os contratos inteligentes Turing-complete, todos processados fora da cadeia para reduzir o congestionamento na blockchain da Bitcoin.

Em suma, é como descobrir que a sua calculadora de bolso pode suportar videojogos MMORPG utilizando componentes existentes de uma forma que não afeta negativamente o seu desempenho.

Para entender como o BitVM alcança tudo isto, comecemos pelo início. 

Os computadores utilizam as chamadas portas lógicas para executar programas.

Parece complicado, mas as portas lógicas simplesmente pegam numa ou mais entradas binárias (0's e 1's), executam um pequeno cálculo com base no tipo de porta lógica que são e produzem uma única saída.

O seu smartphone, tablet ou computador portátil provavelmente conterá centenas de milhares, se não milhões, de diferentes tipos de portas lógicas.

Agora, existe um tipo especial de porta lógica chamada porta "NAND". Uma porta NAND é conhecida como uma porta lógica universal porque pode ser usada para criar qualquer outra função de porta lógica. É uma espécie de Ditto Pokémon do mundo das portas lógicas.

Agora, é aqui que tudo isto se liga ao BitVM. As pessoas por detrás do BitVM descobriram uma forma de representar as portas lógicas NAND na Bitcoin utilizando a sua linguagem Script existente.

As implicações disto são profundas por duas razões:

• Permite contratos inteligentes Turing-complete na Bitcoin.
• Não há necessidade de implementar alterações de software que possam perturbar a rede Bitcoin. As pessoas podem começar a utilizar o modelo BitVM imediatamente.

Além disso, a blockchain da Bitcoin apenas verifica estes tipos de computações complexas na cadeia. A execução ocorre fora da cadeia. 

Por outras palavras, a maior parte do trabalho é realizada noutro local, não na própria blockchain da Bitcoin. Isto evita causar uma tensão desnecessária na rede Bitcoin que poderia resultar em taxas elevadas ou tempos de processamento mais lentos.

Atualmente, o BitVM está limitado a apenas duas partes: um "provador" e um "verificador".

Digamos que duas partes querem transacionar em conjunto através de um contrato inteligente utilizando a blockchain da Bitcoin.

Uma parte (o provador) afirma que o contrato inteligente funciona conforme anunciado, sem necessidade de o executar diretamente na blockchain da Bitcoin.

A segunda parte (o verificador) precisa de ter certas garantias de que o contrato inteligente funciona conforme alegado. Ambas coassinam várias transações que concedem ao verificador o direito de contestar partes do contrato inteligente, e ao provador o direito de responder.

Se qualquer uma das partes tentar enganar a outra, ou falhar na colaboração, a parte honesta terá direito a receber quaisquer fundos depositados no contrato inteligente assim que este for ativado.

Em caso de disputa, condições específicas do programa do contrato inteligente podem ser executadas na cadeia para provar se houve atividade fraudulenta.

Robin Linus, um colaborador principal da ZeroSync, publicou o livro branco do BitVM a 9 de outubro de 2023.

A ZeroSync é uma organização sem fins lucrativos sediada em Zug, Suíça. Concentra-se principalmente em melhorar a escalabilidade e a privacidade da Bitcoin, desenvolvendo soluções de prova de conhecimento zero (ZKP).

O BitVM introduz um sistema para executar computações complexas off-chain, fornece um sistema robusto de responsabilização para ambas as partes envolvidas e é implementável sem exigir uma atualização de software.

Este desenvolvimento também estabelece as bases para rollups de estilo Optimistic na Bitcoin. Este processo envolveria agrupar e processar transações BTC off-chain e submeter provas on-chain. Todas as transações off-chain seriam consideradas válidas, como parte da abordagem otimista. Só quando há uma disputa é que as transações são executadas on-chain para confirmar a sua validade.

Rollups como este poderiam melhorar consideravelmente o débito de transações da Bitcoin, da mesma forma que os rollups Optimistic usados por protocolos como Optimism (OP),  melhoram as capacidades de processamento da Ethereum.

O BitVM representa um avanço importante para a Bitcoin por uma variedade de razões.

De uma perspetiva técnica, ele liberta o potencial da rede para verificar qualquer tipo de computação complexa, ainda que num ambiente limitado a duas partes por enquanto.

Este avanço também poderá levar a novas aplicações e benefícios de escalabilidade para a Bitcoin no futuro.

Mas, talvez o mais importante, o BitVM destaca que a funcionalidade da Bitcoin nunca foi limitada pelo seu protocolo, mas sim pela imaginação dos seus utilizadores.

É importante notar que, embora o BitVM ofereça muitos benefícios promissores, não está isento das suas desvantagens.

Tanto Linus quanto outros contribuidores envolvidos aceitaram que este modelo está nas suas fases iniciais e está longe de ser uma solução refinada. 

Seguem-se algumas das limitações do BitVM que a equipa ainda está a tentar superar:

• No seu estado atual, o BitVM é apenas um modelo de duas partes. Esta limitação significa que não pode suportar aplicações descentralizadas em larga escala com várias partes transacionantes.
• A verificação on-chain ainda poderia congestionar a blockchain da Bitcoin.
• As computações off-chain provavelmente envolverão enormes quantidades de dados.

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