Nillion全方位研報：橫跨AI+隱私兩大賽道的盲計算龍頭

本文來自 | Messari

編譯｜Odaily星球日報（ @ Od a ilyCh in a ）

譯者｜Azuma（ @azuma _ eth ）

編者按：本周早些時候，市場熱傳着一份預計將在今年第一季度 TGE 的熱門項目名單，曾融資 5000 萬美元的隱私計算龍頭 Nillion 名列其中。

在下文中，投研機構 Messari 通過團隊、敘事、技術、架構、代幣、生態、路线圖等多個層面對 Nillion 進行詳細剖析，或可幫助你進一步了解該項目的信息及動態。

以下為 Messari 全文內容，由 Odaily 星球日報編譯。

核心內容概述

• Nillion 已與 Virtuals、NEAR、Aptos、Arbitrum、Ritual、io.net 和 Meta 等公司/項目建立了合作關系。

• 包括 nilAI、nilVM、nilDB 和 nilChain 在內的一整套應用工具為开發者提供了創建人工智能、醫療保健和 DeFi 等領域隱私保護應用的資源。

• Nillion 利用多方計算（MPC）、同態加密（Homomorphic Encryption）和零知識證明（Zero-Knowledge Proofs）等隱私增強技術（Privacy-Enhancing Technologies，PETs）進行協調，以實現其去中心化式基礎設施的安全數據計算和存儲。

• Nillion 的驗證器計劃已有約 500, 000 名驗證者，總共處理了約 1.95 億個密文，保護了約 1, 050 GB 的數據安全。

前言

處理高價值數據（如密碼、個性化人工智能、醫療保健信息、生物識別信息）歷來既不安全又效率低下。加密技術雖然能確保存儲數據的安全，但在計算時需要解密，解密後還需要重新加密，這就帶來了漏洞和延遲。雖然區塊鏈技術可將交易和數據管理去中心化，但本質上並沒有解決加密數據的安全計算難題。這一局限性限制了可在 Web3 中安全構建的應用類型。

Nillion 希望通過在不解密的情況下進行數據傳輸、存儲和計算來解決這些限制，從而保證敏感信息在其整個生命周期內保持私密和安全。這種方法被稱為 “盲計算”（Blind Compute），它將信任去中心化，並將去中心化網絡的用例擴展到以前未开發的空白領域，如私密人工智能代理、私密 LLM 推斷以及其他需要安全數據的行業。通過使用多方計算（MPC）、全同態加密（FHE）和可信執行環境（TEE）等先進的隱私技術（PET），Nillion 允許數據在計算的全流程中始終保持加密狀態。

背景

Nillion 成立於 2021 年，該項目提供了一種新穎的方法來處理分布式系統中的隱私數據，同時不影響安全性或效率。在 nilVM、nilDB、nilAI 和 nilChain 等應用框架的支持下，Nillion 為开發者提供了各種工具，可幫助他們在人工智能、DeFi 和數據存儲等領域構建隱私型應用。

Nillion 團隊成員包括：

• Alex Page（CEO），前 Hedera SPV 普通合夥人和高盛銀行家；

• Andrew Masanto（CSO），Hedera 聯合創始人和 Reserve 創始 CMO；

• Slava Rubin（CBO），Indiegogo 創始人；

• Miguel de Vega 博士（首席科學家），博士生導師和 30 多項專利的作者。

• Conrad Whelan（創始 CTO），Uber 的創始工程師；

• Mark McDermott（COO），前耐克創新負責人；

• Andrew Yeoh（CMO），Hedera 早期高級合夥人，前瑞銀和羅斯柴爾德銀行家等。

自成立以來，該團隊已通過私募融資從 Hack VC、Hashkey Capital、Distributed Global 和 Maelstrom 等投資者處籌集了 5000 萬美元。

技術

Nillion 網絡是一種去中心化的基礎設施，旨在以安全、隱私的方式下實現針對高價值數據的處理。

Nillion 由兩個核心層組成：(i) 協調層（Coordination Layer），負責管理和支付；(ii) 編排層（Petnet），負責處理計算和存儲。Nillion 的多方計算（MPC）協議是該網絡功能的核心，可在不泄露單個輸入的情況下進行私密數據計算。Nillion 的生態系統由一整套應用工具（即 nilAI、nilVM、nilDB 和 nilChain）提供支持，這些工具可幫助开發者構建隱私型應用。密碼學和隱私技術方面的學術研究論文意驗證了 Nillion 的技術可行性。

Nillion 網絡

Nillion Network 是一種去中心化基礎設施，旨在支持私密高價值數據存儲和計算。Nillion Network 的可擴展性通過集群來實現，集群可配置節點組，以滿足特定的性能、安全性和成本要求。與傳統區塊鏈不同，Nillion Network 的運行不依賴於全局共享狀態，實現了縱向可擴展性（通過升級單個節點或集群）和橫向可擴展性（通過添加新節點或集群），從而有效地分配工作負載。以下是各層（即協調層和編排層）對網絡架構的貢獻。

協調層（Coordination Layer）

Nillion 網絡的協調層（簡稱 nilChain）負責：(i) 管理獎勵；(ii) 支付；(iii) 加密經濟安全；(iv) 網絡集群間的協調。

具體來說，nilChain 負責協調存儲操作的支付和網絡上執行的盲計算，而不直接處理計算。協調層使用 Cosmos SDK 構建，支持 IBC 以實現互操作性；不過，鑑於網絡的核心重點是存儲和計算，它目前不支持智能合約的執行。雖然可以通過 Keplr 或 Leap 錢包直接訪問，但建立在合作區塊鏈上的應用程序（將在關鍵項目部分進一步探討）將被完全抽象化。nilChain 已於 2024 年 6 月在 testnet 上運行。

編排層（Petnet）

Petnet 旨在整合多方計算（MPC）、全同態加密（FHE）和零知識證明（ZKPs）等加密技術，以實現私密的計算和數據管理。這種集成是通過兩個關鍵組件實現的： (i) 編譯器和 (ii) 計算網絡。具體而言，編譯器通過提供不同級別的抽象概念來簡化隱私增強技術（PET）的使用，而計算網絡則執行安全計算和管理加密數據。

Nillion Network 正在通過其 Nada 語言編譯器和 nilVM 實施這種方法，所有四個抽象層次的元素都已在开發中。四個抽象層次如下：

• 每個 PET 協議都在自己的盲模塊（Blind Module）中獨立運行，類似於一個孤立的黑盒子。沒有內置的統一接口或抽象，所有的編排都發生在客戶端；因此，开發者可以使用應用程序接口來執行特定任務，但無法對其進行集成或定制。

• 每個 SDK 中都集成了各種盲模塊，為开發者提供了一種直接統一的方式來管理多個 PET 協議，而無需密碼學專業知識。雖然這些模塊尚未完全優化，因為它們目前依賴於單一的 PET 協議，但已經可以無縫、隨時使用的 PET 協議組合。

• 盲模塊开始在單個盲模塊內支持多個 PET 協議。這為开發者提供了在性能和安全性之間進行各種權衡選擇的能力 —— 進一步簡化了對密碼學知識有限的开發者的決策。

• 盲點模塊部署在松散獨立的網絡（稱為集群）上，由 NilChain 管理。隨着 Nillion 盲計算機的成熟，同一個盲模塊可以在多個集群中復制，每個集群都有不同的配置。這些配置因各種因素（如節點數量、節點位置、聲譽、硬件規格、安全閾值）而異。這種多功能性允許开發者在不同的集群設置中使用相同的功能，從而可以根據特定需求（如安全性、成本、硬件、法規遵從性等）定制解決方案。

Nillion 的 PET 是分階段引入的，每個階段都經過上述四個抽象層級。第 1 階段（即 HE、LSSS MPC）和第 2 階段（即 DWT+LSSS、TEE）進度更快，已被集成到 Nillion 網絡中。在第 3 階段的技術（即 FHE-MPC、DWT+TEE、公共計算、ZKP）中，FHE-MPC 已开始在抽象層面取得進展。

運轉流程

以下是 Nillion 網絡組件運作流程的詳細分解：

• 用戶/开發者通過使用 JavaScript 或 Python 客戶端構建的前端應用程序提交數據以存儲或啓動盲計算請求。

• 使用 JavaScript 客戶端的應用程序與 Petnet 交互，以進行安全計算和加密數據管理。與之相對，基於 Python 客戶端的應用程序與協調層交互，以進行支付、路由和多鏈通信。

  協調層使用相應區塊鏈的原生 gas 代幣或 NIL 代幣處理支付。

• 協調層處理請求後，會將計算任務轉發給包含 PET 的 Petnet。

• Petnet 根據任務要求使用线性祕密共享方案、混淆電路和/或同態加密等 PET 處理數據。

  這些計算將在節點集群上執行。

  Petnet 中的每個節點僅管理加密數據的一個片段（份額）。

• 節點對屏蔽數據執行指定的計算（如加法、乘法或安全比較），並生成部分輸出。

• Petnet 會匯總這些部分輸出，以安全、保密的方式生成最終計算結果。

• 最終結果按以下方式路由回：

  如果使用 JavaScript 客戶端，Petnet 將結果直接發送到應用程序，供用戶/开發者訪問。

  如果使用 Python 客戶端，協調層從 Petnet 檢索結果並將其路由到應用程序或相關區塊鏈以供進一步使用。

• 對於區塊鏈集成的用例，協調層會將結果傳遞給原始智能合約或去中心化應用程序，允許多鏈功能，而無需用戶下載新錢包。

Nillion 的 MPC 復雜運算協議

多方計算（MPC）是密碼學的一個子領域，允許個人在不透露各自輸入的情況下，協作計算他們合並數據的結果。Nillion 开發了一種名為 Curl 的 MPC 協議，該協議基於线性祕密共享方案（LSSS），但擴展了其能力，以高效處理復雜運算（如除法、平方根、三角函數和對數）。這使得 Curl 具有高度可擴展性，非常適合現實世界的問題，例如隱私型的人工智能代理，在這種情況下，輸出與輸入並不是线性關系。Curl 採用結構化的兩階段工作流程：

• 第 1 階段（創建份額的預處理）： 該階段在使用 MPC 技術處理實際數據之前，生成隨機性份額並分配給參與者（計算實體）。值得注意的是，預處理階段的操作與輸入值無關，只依賴輸入的數量，以便在計算發生前創建適當數量的份額。它可以被視為一個抽象層--提前創建佔位符，隨後與用戶在第 2 階段提供的實際輸入數據相結合。

• 第 2 階段（復雜運算的高效計算）： 計算階段包括通過以下三個階段對輸入的隱私數據進行實際計算：(i) 輸入；(ii) 評估；(iii) 輸出。

1. 輸入： 各方將其輸入分配給參與者，確保信息論安全（ITS）。每個參與者的每個輸入值獲得一個份額，整個過程保持保密。

2. 評估： 各方使用 Nillion 的 Curl 協議高效計算輸入份額上的復雜運算。

3. 輸出： 本地計算結果被披露和匯總，產生最終結果。

若想了解更多關於 Nillion 的 MPC 機制，請點擊此處閱讀原始 學術論文 。

應用工具

在 Nillion Network 的基礎上，應用工具（即 nilVM、nilDB、nilAI 和 Nada 集成包）為开發人員提供模塊化框架和實用程序，以快速構建隱私保護型的高價值數據應用。

nilAI

nilAI 是 Nillion 專注於人工智能的隱私技術套件（即 AIVM、nada-AI 和 nilTEE）。以下是每種技術的工作原理：

• 人工智能虛擬機（AIVM）： 這是一個安全的人工智能推理平臺，基於 Nillion 的 MPC 技術和 Meta 的 CrypTen 框架。它使用與 Meta 的人工智能研究團隊共同开發的 Discrete Wavelet Transform (DWT) 來加速推理。AIVM 通過保持單個節點對用戶提示和模型輸出的不可見，確保了數據隱私，從而確保私密的深度學習模型推理和部署。

• nada-AI：nilVM 的一個庫，專為人工智能應用而設計，為運行小型模型（如神經網絡「NN」、卷積神經網絡「CNN」、线性回歸等）提供了類似 PyTorch 的界面。开發者還可以使用 Google Colab 快速引導他們的項目。

• nilTEE： 該解決方案使用可信執行環境（TEE）在推理過程中以高性能運行大型語言模型（LLM）。Nillion 建議將 TEE 的使用限制在推理時間，而不是長期數據存儲。目前 Nillion 正在开展研究，通過分離推理設置來增強 nilTEE 和 AIVM，從而進一步提高安全性和性能。

nilVM、Nada 及其庫

nilVM 是一種虛擬機，允許开發者使用 PET 創建程序。程序由 Nillion 基於 Python- 的开源 DSL Nada 編寫，並使用 Nillion SDK 進行开發。Nada 還包括 nada-ai（類似於 PyTorch 和 scikit-learn）、nada-numpy、nada-data 和 nada-test 等庫來簡化程序开發。开發人員可以使用 Python、Typescript 或 CLI 客戶端將 nilVM 集成到自己的應用程序中，並利用存儲 API 在 Nillion Network 上進行安全的數據存儲和檢索。實例包括聯合學習計劃、社區开發項目和互動演示用例。

nilDB

nilDB 是一種加密的分布式 NoSQL 數據庫，專為保護隱私的數據存儲和計算而設計。與普通 NoSQL 數據庫不同，nilDB 將加密數據作為祕密共享分布在多個節點上，從而消除了對中央機構的依賴。此外，數據所有者可以授予他人訪問權限，以便在存儲數據上運行類似 SQL 的查詢、計算和隱私保護聚合。

具體操作如下：

• 用戶在本地設備上對敏感數據進行加密。

• 用戶通過基於 Nillion 的前端應用程序安全上傳加密數據。應用程序通過集成的後端 RESTful API 將加密數據安全上傳到 nilDB。

• 加密數據使用 Nillion 的 MPC 協議分割成祕密共享，並分布在 nilDB 網絡的節點集群中。值得注意的是，沒有一個節點擁有完整的數據集。

• 用戶對特定數據的使用或查詢提供明確同意，並可隨時通過應用程序撤銷同意。

• 獲得許可的實體（如公司或第三方）通過 Nillion 的 RESTful API 提交類似 SQL 的查詢請求（如查找、範圍篩選或匯總計算）。

• nilDB 集群中的節點在不暴露敏感信息的情況下對加密數據協同執行計算。

• 查詢結果（如平均值、總和或過濾後的數據集）會在保持數據機密性的情況下生成。

• 只有最終查詢結果才會通過 RESTful API 返回給提出請求的用戶。

• 有關技術架構的更多信息，請點擊 此處 。

Nada 集成包

Nada 語言包含各種集成包，其中包括 nada-AI（前面已經討論過）、nada-numpy 和 nada-test，使用案例如下：

• nada-numpy： 為 Nada DSL 量身定制的 NumPy 受限適應包。與普通 NumPy 相比，nada-numpy 允許高效操作數組結構，並對數據類型提出了強類型要求，確保與 MPC 的強類型特性兼容。

• nada-test： Nada 程序的測試框架，支持在運行時生成動態測試。开發者可以使用 Python 編寫測試用例，將該框架集成到 pytest 工作流中，並定義靈活的輸入和輸出規範。

其他工具（如 Nada DSL、Nada Sandbox 等）和 SDK 可在 GitHub 上查看。

NIL 代幣

代幣效用

NIL 代幣將在 Nillion 網絡中發揮多種功能，包括

• 支付計算服務、數據存儲、人工智能推理以及 Petnet 和協調層的交易費用。具體來說，开發者可以使用 NIL 訪問 Nillion 為其應用程序提供的隱私保護計算服務。

• 質押並支持網絡安全並賺取獎勵。

  驗證者綁定 NIL 以驗證交易和計算，確保協調層的安全。

  Petnet 節點質押 NIL 以提高其集群的安全性，吸引开發人員和應用程序。

• 參與去中心化管理，就各種網絡決策（如協議升級、資源分配和社區贈款計劃）提出建議並進行投票。

治理

治理決策通過鏈上投票機制進行。具體來說，任何 NIL 代幣持有者只要達到最低代幣持有要求，都可以向網絡提出概念建議。通過之前的治理行動建立的社區委員會或工作組也可以提交提案。

投票權適用於關鍵決策，例如

• 引入新功能或更新。

• 為補助金、开發者獎勵和社區驅動項目分配獎勵池。

• 調整網絡定價、驗證者要求或授權限制。

• 修改治理結構，如法定人數要求或提案閾值。

• 擴大互操作性，建立战略合作夥伴關系，或實施透明度和審計機制。

• 投票權與所質押的 NIL 數量成正比，質押者將投票權委托給驗證者，同時保留自己對提案進行投票的能力。

Nillion 生態系統

Nillion 可為以下行業創造新的機會：

• 人工智能： Nillion 可在不暴露敏感信息的情況下處理數據和推理，彌補了安全本地人工智能處理與集中式非私有人工智能系統可擴展性之間的差距。

• 個性化代理： 人工智能代理可以存儲、計算和處理私人數據。

• 隱私模型推理： 人工智能模型可以安全地處理私密數據，將暴露給第三方的風險降至最低，並實現私人 LLM。

• 隱私知識庫和搜索： 數據可以以加密形式存儲，同時仍可為人工智能代理和其他人工智能用例提供搜索功能。

• 數據所有權： Nillion 的加密基礎設施支持安全的數據市場，允許用戶控制並向买家出售自己的數據。

• 區塊鏈： Nillion 允許區塊鏈應用向 Nillion 網絡發送盲存儲和計算請求，補充了區塊鏈的公共數據功能。它還支持鏈上結算，允許應用程序解密區塊鏈上的相關數據。

• 醫療保健： Nillion 支持跨機構和跨用戶的醫療保健數據隱私保護分析。

• DePIN：與 Nillion 集成後，DePIN 項目可以安全地存儲和處理敏感的操作數據。

重點項目

• Virtuals Protocol： 一個人工智能代理構建平臺，开發了一個多模式人工智能代理庫，並通過使用 Nillion，允許對其人工智能模型進行私密訓練和推理，以建立個性化的人工智能代理。

• Aptos/NEAR/Arbitrum/Sei： Layer 1 和 Layer 2 區塊鏈，集成了盲數據存儲和計算，以加強智能合約內的數據處理。

• Ritual：一個構建去中心化人工智能推理網絡的人工智能平臺，在其後臺集成了 Nillion，用於私密推理。

• Zap： 一個將用戶數據聚合到 Nillion 中的去中心化數據池的數據平臺，通過盲計算和零知識傳輸層安全（zkTLS）提供安全的洞察力。

• Reclaim Protocol：zkTLS 基礎架構平臺，允許用戶通過可信的鏈外平臺證明身份和信譽，並將 Nillion 作為所生成證明的存儲和處理平臺。

• Healthblocks：一款健身應用，使用 Nillion 來維護用戶對數據的所有權和控制權，同時允許第三方在不暴露個人詳細信息的情況下進行深入了解。

• MonadicDNA： 一個基因組學平臺，使用 Nillion 在整個生命周期對數據進行加密，為中心化服務商（如 23andMe ）提供了一個替代方案。

路线圖

N illion 路线圖於 2024 年 5 月 31 日發布，分為四個關鍵階段：

• 第 1 階段 —— 創世衝刺（已完成）。該階段建立了：(i) 測試網啓動期間的基礎協調層；(ii) 測試核心功能，如 Keplr 錢包創建、代幣轉账、質押和管理；(iii) 為开發者提供訪問 Nillion SDK 的權限，該 SDK 具有遙測功能，可用於早期應用开發；(iv) 進行負載測試，以評估交易吞吐量和網絡可擴展性。

• 第 2 階段 —— 催化劑融合（進行中）。該階段：(i) 將 Petnet 與協調層整合；(ii) 加入外部節點以實現完全去中心化；(iii) 引入用於安全數據處理的 “盲應用”；(iv) 支持跨鏈功能，將 Nillion 擴展為一個多鏈生態系統。

• 第 3 階段 —— 加固。該階段將：(i) 包括主網啓動和代幣生成活動（TGE）；(ii) 運行外部節點；(iii) 通過盲計算實現真實世界的交互；(iv) 在實時條件下驗證網絡先前構建的應用程序。

• 第 4 階段 —— 多集群的未來。這一階段將：(i) 通過增加公共節點集群實現橫向擴展；(ii) 提高計算能力；(iii) 針對特定市場的應用優化網絡；(iv) 在保持安全性和隱私性的同時實現可擴展性。

結語

Nillion 是一種去中心化基礎設施，旨在處理從人工智能代理到隱私 DeFi 等各種應用中的高價值、隱私敏感數據。Nillion 結合了先進的 PET（如 MPC、FHE、TEE），擴大了去中心化網絡的可用性和去中心化應用的可能性。Nillion 的架構 —— 協調層和 Petnet —— 通過集群支持可擴展性，同時確保了數據保密性和去中心化信任。

Nillion 生態系統正不斷擴大，其裏程碑事件包括：（i）Nucleus Builder Program（支持多個垂直領域的約 50 個項目）和（ii）約 500, 000 名驗證者已參與，總共處理了約 1.95 億個祕文，保護了約 1, 050 GB 的數據。與 Virtuals、NEAR、Meta 和 Aptos 的合作，以及正在進行的主網啓動和多集群可擴展性路线圖开發，都凸顯了 Nillion 在推進以隱私為重點的數據管理和安全計算方面所取得的進展。

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