Metrics Ventures：全面解读AO技术原理与生态潜力

作者：Charlotte, Kevin; Metrics Ventures

1 存储起家，AO助力Arweave重振旗鼓

Arweave主网在2018年11月18日启动，五年多的十年里经历了13次主要升级，业务方向为永久性的去中心化存储服务。但是当我们观察网络数据变化时，发现上述的升级并没有真正让Arweave形成护城河，观察Arweave的业务数据可知：

进入2023年后，Arweave的存储业务增幅明显放缓，存储数据增量大幅下滑，月度网络存储量整体徘徊在2-4TiB之间，最低网络存储量是在6月，只有1.43TiB，2023年全年存储量总计32.96TiB，相比之下，2023年Filecoin网络存储量总计超过1.8 EiB（1EiB = 1,048,576 TiB），可见在去中心化存储上，Arweave丝毫无法撼动Filecoin的统治地位，业务扩展十分艰难。

不仅在同类业务的横向竞争上难以突破，Arweave所处的赛道——去中心化存储，与普通散户来说有一定的距离，普通用户没有太强动力使用，也无法快速感知基本面的变化，在新的牛市中，去中心化存储多多少少乘上了AI/DePIN叙事的东风，但也只是新瓶装旧酒，没有获得太多市场的关注。

这样的困境同样反映在币价上，以一年期为分析周期，在2024年2月以前，AR的价格一直徘徊在6-10刀左右，大幅跑输BTC，没有随着主网升级和牛市的启动出现上涨，直到创始人Sam于2月14日公布Arweave正式推出AO。

Arweave作为存储协议仅仅只能被看作一个硬盘，只靠一个硬盘是无法承载更大的叙事和使用场景的，在过去很长的时间中，Arweave寄希望于其他的协议来使用自己这个硬盘，但收效甚微，过于远离普通用户的基础设施，也缺乏市场的关注。于是，Arweave打造了完美兼容自身硬盘的CPU——AO，这也使其币价从$8迅速上涨到接近$50。本文将主要介绍AO技术原理和相关生态。

1.1 AO技术原理：如何实现可验证的无限计算？

AO是运行在 Arweave 上的 Actor Oriented（基于角色的）计算机，被设计为一个可以驻留任意数量并行进程的环境，进程之间通过开放的消息传递层进行协调。

AO的最核心的特点可以被归纳为两个：

（1）任意数量的进程并行运行，即对计算能力的无限拓展；

（2）计算结果的可验证性和可复现性，从而实现最小信任化。

在介绍AO如何实现上述功能前，首先了解一下AO的基本构成。AO系统中包含两类基本单位：进程（Process）和消息（Message），以及三类基本单元（也可以看作是三种重要角色）：调度单元（SU）、计算单元（CU）和信使单元（MU）。

• 进程：网络中的计算单位。进程的状态可以通过计算单元进行运算得出，同时进程可以接受用户和来自其他进程的消息。在具体的定义上，$P_i$ 代表第$i ^{th}$个进程。定义 $P_i$ = ($Log_i,Init_i,Env_i$)，其中$Log_i$ 是 $Pi$ 的所有消息的有序序列，$Init_i$ 是 $P_i$ 的初始化数据，$Sched_i$ 是 $P_i$ 的调度器，$Env_i$ 是 $P_i$ 的计算环境，在给定时间步骤下，$P_i$ 的状态 $S(P_i) = F(Log_i, Env_i)$ ，其中 F 是一个函数，由 $Env_i$ 定义，根据消息日志计算状态。

• 消息：在AO中与进程的每次交互都表示为消息，消息的本质是符合ANS-104标准的数据项，消息格式的统一至关重要，整个AO的环境通过统一的消息在Arweave的去中心化数据层上进行结算处理。

• 调度单元：调度单元负责为发送给进程的信息分配原子递增时隙编号（类似于以太坊 nonce），也就是对进程消息进行排序。分配后，调度器需要确保数据上传到 Arweave，从而永久地供其他人访问。

• 计算单元：计算单元是负责计算AO中进程状态的节点，计算单元之间形成类似于去中心化计算协议（Akash）的计算市场，计算单元之间相互竞争，完成计算进程状态的服务，服务完成后，计算单元需要返回计算结果和带有签名的状态证明。用户如果不信任单个计算单元，可以进一步向更多的计算单元发起请求。计算单元需要进行一定的质押，如果提供了错误状态，其质押将会面临罚没。

• 信使单元：信使单元负责接收来自客户端的传入消息，将这些消息路由到指定的调度单元，然后从计算单元中检索结果。

AO实现可验证的无限计算能力，技术要点主要包括以下几个方面：

（1）基于存储的共识范式（SCP）：AO计算机通过在Arwearve中对消息日志的全息态存储来达成共识，Arweave被当作一个持续且不可变的日志记录册来存储所有消息日志，确保交互日志永久可用，从而允许任何网络参与者计算状态。

（2）仅需要就数据顺序和存储达成共识，不需要就状态达成共识：比特币和以太坊等区块链采用传统共识机制，即让网络参与者就账本状态达成一致，所有节点需要验证并就当前状态达成共识，这造成了计算资源的浪费，限制了网络的速度和可扩展性。AO则不需要对状态达成共识，只需要对交互日志在Arweave中的顺序和存储达成一致即可，即AO的状态“全息”地隐含在Arweave托管的消息日志中，虽然没有对状态达成共识，但每个人原则上都可以通过Arweave存储的数据计算出状态，如果用户想要获取状态，可以请求计算单元完成计算并提供证明。

（3）AR与AO的功能分离：结合上述分析，AR和AO各司其职，AO不解决验证问题，只负责完成消息的传递、排序和状态的计算，主要处理计算问题；Arweave负责处理安全性和可验证性问题，就数据顺序达成共识，并保证永久不可变的去中心化存储。AO根据Arweave上的交互日志完成存储，但不能对Arweave的共识进行修改。

（4）基于消息传递的并行计算架构：实现并行计算的两种基本方法为共享内存和消息传递，AO采用了消息传递的架构，与之相对的是以Solana、Sei等并行区块链使用的共享内存方式。在共享内存方式中，当一个用户访问和修改某些数据时，其他用户则无法修改，即需要在“锁竞争”的过程中相互等待，直到该用户“解锁”数据后，其他人才能访问，因此这种方式的可扩展性存在一定上限。而AO仅需要在交互时发送交互信息，不存在需要“锁竞争”的等待，实现了横向扩展，这使得其并行可扩展性达到了任意规模。

（5）AO的模块化架构：AO的模块化体现在CU、SU、MU的分离，用户可以随意选择合适的排序器、消息中继器、计算单元，甚至系统级的虚拟机也有可以随意替换，从而支持多种智能合约系统中的进程引入AO。CU、SU和MU可以实现横向扩展，保证了计算能力随需求的增加。

基于上述分析，AO网络中的关键性流程包括：AO网络中的交互信息在通过MU验证签名后，传递给SU，经过SU的排序后上传到Arweave，并在Arweave上就顺序达成共识并存储，当用户需要获得状态时，会通过MU将消息传递给SU，SU选择合适的CU并将消息交付给CU，CU通过Arweave上的数据完成状态计算，将输出通过MU返回给用户。

1.2 AO的技术是否具有护城河？

为了探讨这一问题，我们将AO与两类相似的项目进行对比：并行性的高性能公链（如并行EVM、Solana等）以及去中心化计算协议（Akash）。

并行性高性能公链与AO的对比：

主要的差别在于并行性计算的基本架构的差异，在这里我们将以太坊作为一个基准对象，能够更好地说明AO的差异性。以Ethereum为代表的传统EVM按顺序处理交易，一次只能由一个交易修改状态，整个系统呈现单线性的前进模式。

并行性的公链一般就非冲突或不重叠的事务可以完成并行处理（冲突事务：一般指多个事务试图同时访问和修改相同的数据或状态，这种冲突通常会导致数据不一致），比如Sealevel 允许 Solana 同时处理成千上万的智能合约，每个事务都描述了它将读取或写入的状态，系统通过识别不重叠的事务，完成对这些不重叠和不冲突事务的并行执行，并行EVM类似，是对非冲突事务进行并行处理，以Monad为例，其核心过程包括三个：（1）乐观执行，即乐观地认为所有事务均为非冲突，同时开展并行执行，但可能导致错误，通过跟踪输入输出比对，对数据不一致的地方将重新执行交易；（2）调度和依赖，为减少不必要的重复执行，Monad会通过静态代码分析器预测事务间的依赖关系，即预先识别一些事务之间的可能冲突来优化执行；（3）状态合并，交易并行执行后，每个交易更新的状态需要进行合并，保证整个区块的状态一致性。

尽管提高了系统效率，但并行性公链存在很明显的扩展瓶颈：只能对非冲突事务进行并行处理，如果涉及到对相同状态的访问和修改，依然涉及到”锁竞争“的问题。AO与并行性公链的差异在于：（1）使用消息传递而非共享内存的并行计算架构；（2）仅对存储的数据的顺序达成共识，不需要对状态达成共识。这使得AO具有更强的并行可扩展性，调度单元、信使单元和计算单元均可以横向无限扩展，保证了计算能力的无限扩展。

去中心化计算市场与AO的对比：

以Akash为代表的网络提供了一个用于容器托管服务的去中心化计算市场，但是牺牲了创建去信任服务的能力，即其计算结果不能实现可验证和可重现，因此失去了智能合约的能力。相比之下，AO的计算是可验证的计算，得益于其全息状态存储机制，AO甚至可以保持传统智能合约的属性。AO确保了交互日志被写入Arweave，并具有持久的可用性，状态可以由任何参与者计算出来，所有人都可以重现这一计算过程并验证其他计算者的正确性。保证可验证性和去信任服务的措施可以被总结为以下几个方面：（1）所有交互日志在Arweave上的全息存储，使得计算过程可重现；（2）计算单元需要提供关于计算结果的加密签名声明；（3）计算单元需要质押，当计算结果出现错误时将会面对罚没。

综上所述，AO和AR结合的架构既保证了计算能力的无限扩展，又保证了计算的可验证和最小信任化，相比于现有的相似项目来说具有一定的差异性和护城河。

1.3 AO生态正在蓬勃发展

AO生态还处于非常早期的阶段，但正在蓬勃发展。从AOlink的整体数据来看，目前AO网络处理消息的数量已超过了116M，每日用户数量达到在巅峰时期达到5K以上，但近期回落到1.5K附近，其中AO网络的测试代币（$AOCRED，用于发放给AO网络的建设者）持币人数也已突破4100。

AO测试网发布后的三个月内，AO网络中初步建立起基础设施和金融系统，包括跨链桥、预言机、钱包、AMM、稳定币协议等，同时游戏、社交、Memecoin、AI等应用也正在建立中。

（截止2024/4/26的AO生态全景图，来源：@everPayHQ @ArweaveSCP）

其中的重点协议包括：

• AOX：AO生态首个跨链桥，基于MPC技术为AO网络提供资产跨链服务，目前正处于Beta阶段，仅支持$AR在Arweave和AO网络之间的跨链，在AO中对应为Wrapped AR，目前启动激励任务，用户通过完成跨链操作等任务赚取$TAOX测试代币，可能对应未来正式代币空投。

• 0rbit：AO网络的预言机，支持将任意数据通过有效的URL带到AO的进程中，用户通过向0rbit发送消息请求数据，0rbit节点将获取数据并传送给用户的进程。

• Arconnect、aoWebWallet：AO网络的钱包基础设施。

• Astro：AO网络的稳定币协议，4月已上线测试网，目前可以领取测试代币tAR，通过tAR铸造稳定币USDA。

• Permaswap、ArSwap、Bark：AO网络中的DEX。Permaswap于近日刚刚上线AO，目前支持Wrapped AR和AOCRED之间的兑换；ArSwap和Bark上线更早，支持的资产种类更多，除了AOCRED和Wrapped AR意外，还支持生态内其他的项目或meme代币。

• typr：AO生态的Twitter，社交应用，开放的功能和UI基本与Twitter相同，包括post、长文story和chatroom等，但支持用TRUNK/Wrapped AR/AOCRED/typr测试代币四种资产打赏。

• Permaverse：AO网络的游戏和元宇宙发行平台，目前已发行的游戏是dumdum，玩家可以通过抚摸自己的dumdum（一只绿色大象）来获得积分，对应潜在的空投奖励，同时也为dumdum搭建了非常简单的元宇宙环境。

• AO Games：本周刚刚启动的游戏和元宇宙发行平台，在推特中提到的产品特征包括：类似Web2的游戏体验、能够集成链上AI等。

• outcome_gg：AO生态的预测市场，预测指标包括AO生态、游戏、defi、meme、商业和科技等，项目公布之后或将引入AI自主代理，通过依赖LLM开展预测竞赛。

• TRUNK、Aetheris：AO生态的memecoin。

• AOVM：AO生态的AI工具，对终端用户，可以利用人工智能作为个人助理、市场数据分析等工具，对开发人员，可以作为智能合约开发助手，产品尚未上线。

总体来看，AO生态还处于非常早期，刚刚进入”打地基“的阶段，多数应用还处于白皮书阶段，甚至只有推特和网站页面，没有具体产品和技术文档上线，AO网络的技术能力尚未在应用层得到释放和检验。AO生态的发展也将反哺Arweave的存储业务——外部业务拓展不畅，那么自行搭建的CPU将释放这块硬盘的潜力。

2 AO与AI赛道有什么关系？

在AO推出后，Arweave被重新与AI赛道和并行EVM赛道中的项目进行比较，在前文我们已经介绍了AO与并行EVM的区别，本部分讲对AO在AI赛道中的位置进行简要分析。

AO本身采用了Actor模型进行设计，而Actor模型本身与AI研究存在着紧密关系，其核心思想是系统的每个组件都可以是一个独立的、自主的代理，当需要交互时通过发送消息来实现，该模型中的Actor和AI Agent十分相似，这也使在AO生态托管AI模型、建立AI应用成为了极具吸引力的方向。那么具体来说，AO将如何解决赋能AI？

一句话概括，AO使得AI模型上链变得更加可行，能够实现AI模型可验证性的计算，从而促进AI模型集成智能合约，并拓展AI在Crypto世界的使用。

首先，模型上链指将ML模型存储在区块链的智能合约中，并可以通过调用智能合约的方法来使用模型，但是这需要：（1）将AI模型和数据存储在链上，即在成千上万个节点中保存完整的模型与所需数据，存储成本极高，对模型尤其是大语言模型的链上存储是经济上不可行的；（2）计算资源有限，同时区块链具有较高的延迟和较低的吞吐量，都会限制对AI模型的高性能计算，在链上进行AI模型的运算，需要所有节点同时完成计算过程，这种单线程的架构显然无法支持。

因此，目前主要在链下执行模型计算，并将结果返回链上，一种折衷方法是使用opml/zkml实现推理结果证明的上链，以提高链下计算的可验证性。

相比于传统区块链（如以太坊），AO的技术优势在于：（1）能够原生地接入Arweave，AR提供了存储层，使得低成本地存储大规模的数据成为可能；（2）能够实现可验证的、无限扩展的并行计算。这使得AO能够解决传统区块链中模型上链的许多问题，比如可以存储AI模型，使得托管大语言模型成为了可能，此外并行计算能力有效缓解了对计算资源的需求，不需要就所有节点重复完成模型计算，减少了计算冗余，提高了计算效率。另外，Arweave中所有数据都可以作为AO计算的输入，这也大大提高了链上模型所能使用的数据，促进链上代理或AI应用能够依赖更多可靠数据完成决策。

AO生态在AI方面的第一个发力点将是AI与金融的结合，提出AgentFi。AgentFi是指利用AI的推理能力，创建并调整类似于基金经理的复杂策略，利用AI模型操纵金钱是一项敏感的事务，尤其是可信任性尤为重要，相比于在其他链上引入AgentFi，AO生态率先打通了计算的可验证性。目前推出的第一个项目为Autonomous Finance，Autonomous Finance希望实现的金融类Agent包括：DCA资产管理Agent、自主平衡的指数基金Agent、具有定制风险策略的自主对冲基金Agent、链上预测Agent、高频交易Agent等，目前DCA投资Agent的产品已经上线，用户可以设置定投资产种类、滑点范围、流动性池、定投时间等参数，当然这并没有实现利用AI的智慧去制定投资策略，更多是停留在了不需要链外触发的合约自动化层面，我们还需要对后续产品的能力进行跟踪，以确定是认真的产品还是噱头。

3 相关代币经济学与筹码分析

2024年5月30日，AO宣布即将完成$AO代币的发行，代币上线时间将为北京时间6月13日。此外与该项目相关的代币为$AR，在$AO完成TGE前，$AR依然是炒作的标的之一。

$AR代币的最大供应量为6600万枚，初始铸造了5500万枚，目前已全部进入市场流通，剩余的1100万枚则是作为挖矿奖励，其中10,744,796枚代币已经被挖出，目前每个区块的挖矿奖励约为0.75$AR，每年还会减半，Arweave每日挖出区块数约为660个，因此每日总流通的新增$AR数约为500枚，挖矿产生的抛压很小。目前$AR的流通供应量为65,744,796，解锁率已高达99.61%，可以被视为处于全流通状态。

在代币使用场景上，$AR被作为用户存储数据的支付媒介，以及矿工进行区块生产和数据存储的激励。Arweave设有存储保险基金（Storage Endowment）机制，即用户缴纳的存储费用不会完全分发给矿工，目前只有16.67%会分发给矿工，其余则会自动进入存储保险基金，因此每当数据被上传时，Arweave 网络就会将流通中的相应数量代币，移至用于支付随时间而累积的数据存储费用的基金中（Endowment），这笔基金只有在矿工存储成本高于新挖矿奖励+交易费用总和时才会发放，以保证矿工总是有利可图。但自从Arweave诞生以来，没有人从存储保险基金中提取出一枚代币，这也使得存储保险基金被看作是$AR的一种燃烧机制，当存储保险基金的增速大于新增的$AR时，$AR可以被视为进入通缩状态。

从币价走势来看，在AO发布后，$AR价格快速上涨，在一个月的时间内上涨了4倍。在近期短暂的市场走熊过程中，AR的价格逆势上涨，已接近新高，目前筹码密集区依然集中在$10左右，另外的筹码密集区主要在$20-$40附近，$AR已经两度试探$47左右的区域，目前价格再次来到这一水平附近。

在估值分析上，目前没有与Arweave和AO处于完全同类别的项目，具有相似业务的项目包括并行EVM、高性能公链去中心化存储和去中心化计算协议。Arweave在市值上与高性能公链以及Filecoin基本相当，相比于Akash和Sei则较高，但在FDV的对比上，公链和存储项目则远高于Arweave。因此，考虑到AO生态还处于极度早期，主网未上线的状态，$AR目前的市值并没有处于显著低估的状态，但是几乎全流通的状态减少了代币发放带来的稀释作用，可能在后续面临的上涨阻力会相对较小。

与代币密切相关的还有AO代币在未来的发行，根据官方消息，$AO将以100%公平发射，没有预挖、预售和优先获取，代币总量为21M，每四年进行一次减半。重要的是代币获取的方式：（1）资产桥接至AO（2）持有$AR（3）参与AO生态的建设。目前AO的具体代币模型还未公布，根据AO提出者之一outprog在X Space中的回答，AO代币和AR代币在职能上将各司其职，AR代币主要专注于Arweave的存储功能和共识维护，而AO代币专注于解决计算和应用之间的通信问题，即AO和AR分别维护网络的计算和存储功能。

$AO代币的消息发布后，$AR短时最大涨幅超过18%，一方面$AR目前是承接这一事件几乎唯一的标的，另一方面或与持有$AR能获取$AO代币的规则有关。将资产桥接到AO（目前$AR基本是唯一能够跨链到AO网络的资产）、持有$AR这两个规则，实际上都在消化这一事件对$AR的抛压，但需要注意的是，$AR代币目前承载了市场对计算和存储的双重估值，$AO发售即将发售时也需要对$AR进行重新估值，或将稀释一部分$AR的市值。

4 小结

虽然市场总说”炒新不炒旧“，因为老旧的叙事往往调动市场新的关注度，但一些老项目正在凭借技术创新带来新的惊喜，且相比新发币的项目来说，这些老项目的代币已基本进入全流通阶段，解锁抛盘较小，在熊市充分触底，那么这些老项目可能会带来更大的上涨空间，Arweave就是这种项目的典例。AO和AR的组合具备可验证性的无限并行计算能力，为Arweave提供了技术护城河，也注入了新的活力和叙事。

从生态发展上看，AO目前还处于测试网阶段，生态建设处于极度早期，AO真正的计算能力还没有得到实际的检验和发挥。我们预期AO生态应诞生一些能够发挥其存储、可验证计算、大规模并行计算等特有技术能力的项目，比如去中心化社交应用（能够保证社交数据的永久存储和调用）、AI基础设施和应用等。从市场关注度上看，虽然AR的币价在前段时间一直保持稳步上涨，但在普通用户之间的讨论度并不高，AO测试网也没有成为”大毛“引起市场关注。由于其较为复杂的技术细节，普通用户很难认清AO与高性能公链、去中心化协议之间的区别，以及AO如何能够切入AI赛道，因此也没有充分认识到AO的增长潜力。AO还处于协议发展的极度早期，后续发展空间较大，但是如果生态发展不及预期，尤其是主网上线后在性能、用户体验上不达预期、没有跑出足够有技术能力和出圈的AI项目，将会对$AO的估值大打折扣。