📜 [專欄新文章] [zkp 讀書會] Cairo 語言介紹

✍️ NIC Lin

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Cairo 是 STARK 證明系統的其中一個編程語言，讓開發者能透過 Cairo 來使用 STARK，撰寫效能更高的 Dapp

Photo by Simon Berger on Unsplash

Warning：本篇會保持在 high level 的介紹，實際深入的部分請見文內附上的文檔或是官方開發者文件

背景介紹

建構於密碼學的零知識證明能提供計算的隱私性，但同時在區塊鏈生態系也被用來提升 Scalability — 我可以用 10 秒的運算資源來驗證原本耗費 1000 秒運算資源的計算過程

如同更多人熟悉的 SNARK，STARK 也是一個零知識證明的證明系統，但當前的 STARK 著重的是在 Scalability ，而非大家比較習以為常零知識證明提供的隱私性特質

其實目前基於 SNARK 的 Rollup 項目，例如 zkSync、Loopring、Aztec、zkopru，除了 Aztec 外，其他都是利用 SNARK 來增加 Scalability — 這些 Rollup 上資料都還是公開、沒有隱私性的

StarkWare 是目前唯一基於 STARK 的開發團隊

STARK 要加上隱私保護不會太難，只是 StarkWare 還沒有把這項功能放在未來規劃中

Cairo 簡介

標榜為圖靈完備的零知識證明系統語言，Cairo 對原本熟悉 Solidity 的開發者來說還是會感到比較難上手和陌生的。再加上套件庫還不夠充足，目前支援的雜湊函式是 Pedersen，數位簽章演算法是 ECDSA（相對於 SNARK，EdDSA 的效能反而比較差所以沒有支援）。
但 Cairo 還在早期開發的階段，相信開發體驗會越來越好的。

另外需要注意的是作為一個證明系統，會有 Prover 和 Verifier 的角色。而 STARK 的 Verifier 是公開的，但 Prover 軟體預計會有 License 保護。Prover 一般情況下不得用於商業用途，除非將 proof 上傳至官方的 Verifier。

最後要提及的是，第一版的 Cairo 是設計來方便開發者將 Dapp 的運算遷移至鏈下。不同於 Rollup，這個鏈下只會有它自己一個 Dapp。這個 Dapp 的項目方自己維護自己 Dapp 的 state。（ Rollup 則是 operator 維護所有 Dapp 的 state，Dapp 開發者不需自己操煩）
這可能有點難懂。如果你有在寫 Solidity，想像一下今天你在合約要用到合約裡宣告的 storage 變數時，你要自己提供 merkle proof 上來，證明這個storage 變數真的是這個值。這個就是開發者要自己維護 state 的意思。

而第二版的 Cairo 則是 StarkNet 裡使用的 Cairo（第一和第二版是不同編譯器），這版的 Cairo 就是作為 Dapp 在 Rollup 開發所使用 — 開發者可以在合約裡宣告變數，變數的值不需開發者維護，可以直接假設存在。
註1：StarkWare 不喜歡 Rollup 這個詞，他們覺得 Data Availability 的需求是一段光譜：不一定得要把 data 全都送上 L1，中間有其他方式可以做不同層級的 Data Availability。
註2：第一版和第二版實際上在官方版本裡是 0.0.1 及 0.0.2，在撰文當前最新版即是 0.0.2

官方網站：https://www.cairo-lang.org
開發者文件：https://www.cairo-lang.org/docs/

開發環境

Cairo 有提供像是 Remix 的瀏覽器 IDE：playground。裡面提供各種範例練習和挑戰，除了可以編譯，還可以直接生成並上傳 proof。
註：但有些功能還是沒辦法在 playground 裡使用，例如要給你的程式 custom input 時。這時候只能在本地端開發才能使用這個功能。

開發 Cairo 要先安裝python，我將開發者文件整理出來的資料統整在這個 hackmd 文檔裡：https://hackmd.io/w690dpAQTsKeKZv3oikzTQ
裡面包含簡介、設置本地開發環境以及 Cairo 基礎（因為篇幅原因，所以不將內容複製到這裡）
註：我把開發者文件裡的代碼整理到這裡：https://github.com/NIC619/cairo_practice/tree/master/practices
如果不想在研究開發者文件過程中，還要自己手動拼湊裡面例子的話，可以直接用整理好的代碼來執行。同時 repo 裡還有包含一些額外自己測試 Cairo 功能的範例。

深入 Cairo

在那份 hackmd 文檔裡的開頭，可以連結到第二部分 — 深入 Cairo 的部分。裡面也是從開發者文件裡擷取出來我覺得比較重要的部分。如果你要讀開發者文件的話，我建議從 Hello Cairo 開始，它會從例子切入，會比較好知道 Cairo 怎麼使用。接著如果要更深入了解，再去讀 How Cairo Works。

StarkNet Cairo

第二版的 Cairo 其實功能和第一版的 Cairo 是差不多的，所以不必擔心在開發者文件裡學到的 Cairo 在 StarkNet 版本會不能用或差很多。在讀完 Hello Cairo/How Cairo works 後，就可以接著看 Hello StarkNet。會很順利的切換到 StarkNet 版本的 Cairo。
註1：我整理的文檔裡是按照第一版 Cairo 所寫的
註2：如果你從開發者文件一路看下來，體驗過非 StarkNet 版的 Cairo，那你在體驗 StarkNet 版的 Cairo 時一定會發現這更像一般智能合約的使用方式 — 你可以用 view 函式查詢 storage 變數，可以用 external 函式去執行合約（非 StarkNet 版本不是這樣操作 Dapp 的，這邊因為篇幅原因沒有詳細介紹）。

非常建議嘗試兩種版本的 Cairo，你會知道 1. 操作一個單獨在 L2 的 Dapp 和2. 操作與其他 Dapp 共存在 Rollup 上的 Dapp 的不同。這對了解 L2 怎麼運行、需要哪些資料、為什麼需要這些資料非常有幫助。

0.0.2 版的 StarkNet Cairo 目前還缺少一些功能：

函式還沒辦法宣告陣列或 struct 型態的參數

合約和合約之間還沒辦法互動

L1 沒有辦法讀取到 L2 的資料，L2 也沒辦法讀取到 L1 的資料。如果要建立跨 L2 Bridge，這個功能非常重要。

補充及個人心得

STARK 的 proof size 相比於 SNARK 系列的 proof size 大很多，又其證明所包含的交易數量對 proof size 和驗證時間的影響不大，所以把很多筆交易一併做一個 proof 會是對 STARK 非常有利、節省成本的方式（SNARK、STARK 比較表）。但這同時也是一個缺點，如果你的 Dapp 或 Rollup 的 TPS 不高，那就只能等更久時間搜集多一點的交易，要不然就只能提高成本來維持驗證 proof 的頻率。

StarkWare和 zkSync 一樣都有 Rollup 宇宙的概念（ Rollup 宇宙的用詞並不精確，因為在他們的宇宙中不會所有子鏈都是 Rollup，而是會有依照 Data Availability 程度不同所區分的子鏈，像是 Validium、zk Porter 的設計），個人覺得能夠有（針對 Data Availability 程度的）選擇是會比只有一個選擇（完全 Data Available） 還好的方式，但實際上的可行性就要等其團隊釋出更多的資訊。

在 Rollup 越趨成熟的情況下，能夠提供快速跨 Rollup 服務的流動性提供者的角色會越來越重要。zk Rollup（StarkNet、zkSync、etc…）比 Optimistic Rollup （Optimism、Arbitrum、etc…）有著短上許多的 finalize 時間，這對降低流動性提供者的風險有很大的幫助，但目前 zk Rollup 支援合約功能甚至 L1 <-> L2 互動的完成度都比 Optimistic Rollup 還低上許多。短期內快速跨 Rollup 的服務應該還是侷限在 Optimitic Rollup 之間。

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◼︎NFT 如何扭轉創作者在數位世界的困境◼︎

距離我上一次發行 NFT 〈知的所有〉已經過了快三年，接下來我將陸續推出新的 NFT，雖然這個詞從去年開始變得比較常見，但近來還是有不少人問我 NFT 到底是什麼？對音樂產業的意義又是如何？我想還是有必要好好說一下。

「什麼是NFT?」

用一個實體的收藏來比擬，我上個月透過網路在紐約 Morrison Hotel 藝廊，買了一張 Jeff Buckley 《Grace》專輯封面攝影（如圖）。這家藝廊所售出的每一幅作品，都是攝影師用原始的底片沖洗、簽名，再附上一張證書，若是限量作品還會寫上編號。

「這跟 NFT 有什麼關係？」

這就是一個實體世界的 NFT。

NFT 包含兩個部分——區塊鏈 token 和連結的內容。 Token 代表的就是簽名和證書，內容就是那張照片，只是兩者都是數位版的。

「但 NFT 的內容不用購買也可以得到。」

沒錯，所以購買 NFT 不是為了得到內容，甚至樂於和更多人共享這個內容，這是和實體最大的不同。

目前 NFT 競拍最高價的紀錄保持人——數位藝術家 Beeple，在數位藝術社群本來就頗有名氣，也累積了很多粉絲，但過去主要收入是來自接商業案而非創作。這個作品是他過去十幾年來，每天創作一件，累計超過五千幅數位藝術作品的集結，NFT 的內容則是把這五千幅作品拼成一個檔案，所以購買的人並不是買內容來欣賞的，因為每一幅畫縮小後都看不清楚細節了，真要欣賞，每一幅作品在網路上都看得到。購買的目的就是為了收藏。

這個改變其實非常重要，因為它產生了一個讓創作者和閱聽者雙贏的質變：

在數位世界裡，
過去，創作者銷售作品，必須限制內容的使用權。
現在，創作者銷售作品，是開放內容的使用權，並且鼓勵大家分享。

「所以買這個 NFT 買到什麼？」

買到的是這件作品的「由創作者所認證的所有權」。內容的部分全世界的人都可以看得到沒錯，甚至下載到硬碟裡，但只有持有這個 NFT 的人，可以說「我擁有這件作品」，而且在區塊鏈上做出無法偽造的證明。

「所有權的意思是著作權嗎？」
不是。就像你買一本書或一張唱片，你也不能隨意翻印這個作品，你只是擁有這個物件的所有權。

「那 NFT 的價值到底是什麼？」

收藏的價值。

至於如何衡量這個價值，Beeple 在某一次訪問裡所提到的觀點我很認同，他表示，作品的價值來自於其受歡迎程度和流傳的廣度 (popularity)，而數位作品因為沒有原始實體的存在，反而跳脫了空間的桎梏、可以用更多樣的方式被呈現，一幅畫可以出現在每個人的手機上、台北街上的廣告燈箱、紐約博物館內的 LED、東京的一棟建築物投影⋯⋯在不同空間用各種不同的方式被呈現欣賞。

完美複製、無所不在，就像 Matrix 裡的電腦人 Mr. Smith，內容的病毒式擴散其實也就是這樣，而創作者也期待這件事的發生。

「所以 NFT 是不是都這麼貴？是在炒作嗎？」

作品的總體價值 = 單價 x 數量。一張經典唱片單價 20 美元好了，若賣 1000 萬張就是 2 億美金，那它的價值自然還超越前面 Beeple 的作品。所以創作者若是想讓粉絲們都能夠收藏，自然會提高發行量、降低價格，讓一般人也能入手。我認為若發行量和實體相當，那價格也不應該與實體有太大差距。

另外舉一個數位原生的例子，知名的 podcaster 寶博士日前在 OURSONG 發行 NFT，每個 NFT 就是一集 podcast，定價 8.4 美金（約 240 台幣）、總量 42 個，都是瞬間完售，等於為它的節目每集增加了 10000 台幣的收益。用 240 塊收藏一集你喜歡的 podcast 支持播客合理嗎？我覺得超級合理。

但高價是不是等於炒作？舉一個 Wu-Tang Clan 的例子，他們在 2015 發行了一張限量 1 張的專輯《Once Upon a Time in Shaolin》，最後競標以 200 萬美金拍出，但如果武當幫就是把這張唱片當成藝術品，只要讓一個人、而不是讓粉絲們擁有（這也的確是他們這麼做的概念），要賣這麼貴我也不會說是炒作。

若說的是二手市場的炒作，這不是只發生在 NFT，在實體世界一直都存在，但 NFT 在這方面有一個優點。

以前實體作品轉手賣出的利潤即便再高，也不會有一毛錢回到創作者身上，但目前幾個主流的 NFT 市場（包括 OURSONG），都採用了同一項標準，每一次二手交易都會回頭分潤 10% 給創作者，這讓限量作品即便在完售後，創作者都能持續享有作品增值的好處。這是唯有數位化才能達到的。

「所以這對音樂產業有什麼意義？」

過去 20 年間，我們不斷要在兩難間作出抉擇——到底要讓「內容有價」？還是讓「內容廣為散佈」？最後看來大家選擇了後者，讓音樂幾乎免費，再用其他的方式（演出、業配、週邊）來產生收益。

但難道，這兩者一定得二選一嗎？創作者真的無法直接靠販售音樂維生嗎？還是我們過去銷售的方式錯了？

沒有數位化的年代，我們想收藏一張專輯，很簡單，去買這張專輯的唱片，但購買一張唱片的目的不只如此，它還伴隨著「聆聽」的使用性。也因此，「使用」和「收藏」這兩件事是被綁定的，你必須收藏，才能使用。

iTunes Music Store 用數位的方式直接延續了這個概念（我以前創辦的 iNDIEVOX 也是），但隨著行動網路和智慧型手機普及，消費者選擇了串流。

如今，我們每天在影音串流閱聽各種內容，使用和收藏兩件事被分開了，使用內容不需要收藏、收藏也不是為了使用（買完黑膠唱片後還是主要用串流來聽的人請舉手）。既然如此，何不就把這兩件事分開？

「收藏歸收藏，使用歸使用。」

就像最前面提到的 Jeff Buckley 照片，我打算把它掛在錄音室的牆上，一邊看我的「歌神」一邊配唱。若純就使用性來說，我大可花 1/100 的價錢買一張海報即可，但透過收藏這件作品，彷彿我和影像裡的那一片刻有了更直接的連結。因此，我主要的目的是為了收藏，使用是次要的。

記得幾年前我受邀去參加鄭麗君部長所主持的一場圓桌會議，她問我：「區塊鏈是否能解決盜版問題？」我的回答很簡單：「不行。」在數位的時代，沒有任何技術可以徹底解決盜版問題。

現在我依然這樣認為，但不同的是，若我們能破除從實體所繼承而來，「使用」和「收藏」兩種權利必須被綁定的觀念，那盜版的問題就可以直接被忽略，因為它無法傷害創作者應得的收益，甚至會為作品的帶來更大的收藏價值。

我想像我兒子 20 年後和他同學的對話會是這樣的：
「嘿，你知道最近 XXX 在 YouTube 破五億次點播的那首歌嗎？我超喜歡的！」
「我也是啊！我有它的 NFT！」

未來的世代，一切都數位化了、音樂隨處可得、人們生活在真實與多個虛擬宇宙之中，當他們喜歡一首歌、一支影片、一集 podcast，除了多點播幾次讓創作者得到微薄的分潤和求得到乾爹之外，要如何「收藏」作品來讓創作者得到更直接的回報？

我認為就是 NFT。

數位世界中「內容有價」和「廣為散佈」可以並存，我相信是創作者們的夢想，但現在，它真的有機會成真。

最後，我要來實踐自己所寫的，把這篇文章變成 NFT。如果你覺得這篇文章有價值，你願不願意花 4.2 美元來收藏它？

購買這篇文章的 NFT：
https://www.oursong.com/song-share-card/jgrdenog

逆勢之下，中國FDI何以躍居世界第一?- 沈建光

中美貿易摩擦引發的高關稅與不確定性，特朗普對華打壓也層層加碼，中國FDI表現卻一枝獨秀，外資流入不降反升，有何原因？

疫情重挫全球跨境投資活動，中國FDI反而逆勢上漲。根據聯合國貿發會議在今年1月發布的《全球投資監測報告》，2020年全球FDI流量同比暴跌42%，跌幅超過‪2008-2009‬年金融危機，為有統計以來最高。在眾多國家FDI顯著回落的情況下，中國FDI流入增幅4%，達到1630億美元左右，反超美國、歐盟和東盟，成為全球第一大FDI流入目的地。

除了疫情以外，過去兩年，中美貿易摩擦引發的高關稅與不確定性，也對中國產業鏈外遷形成壓力，特朗普對華貿易、技術、金融方面的打壓也層層加碼，中國FDI表現一枝獨秀，外資流入不降反升，背後有何原因？

在筆者看來，疫情下中國經濟率先好轉、國內市場規模優勢、產業鏈競爭優勢的展現、高端製造業逆勢上揚，均為穩定外資提供了理由，而在眾多因素當中，中國政府逆勢開放的政策贏得全球信心，RCEP和中歐投資協定的簽署，讓中國與歐洲、日本、韓國的自由化之路更進一步，開啟了外資佈局中國市場之路。

具體來看，首先，對外開放政策加速落地。2020年逆境中，中國對外開放的舉措較多。對內，年初《外商投資法》及其配套法規陸續落地，多地應對疫情出台財政激勵和租金減免措施穩定外資，全國和自貿區準入負面清單繼續縮小，金融業外資限制基本解除。對外，中國的主要行動包括簽署RCEP、原則上達成中歐投資協定以及中央經濟工作會議提出積極考慮加入CPTPP，這些協議、特别是中歐投資協定和CPTPP對中國對外開放提出了更高的制度要求，顯示了中國繼續開放的決心，為穩定吸引外資提供製度基礎。

其次，國內疫情防控有力、經濟快速恢復正常，為外資繼續流入奠定基礎。與歐美相對寬鬆的防控相比，中國採取及時有效的公共衛生政策，在最短時間內控制住疫情擴散，二季度基本完成復工，是全年FDI流入仍能取得正增長的前提。從商務部數據看，中國實際利用外資累計同比3月見底（-12.8%）後逐漸回升，至9月回正，與國內抗疫取得階段性成效、復工復產拉動經濟恢復的節奏保持一致。相比之下，歐美疫情並未得到明顯控制，經濟衰退時間要長於國內。2020年，中國是唯一取得正增長的主要經濟體，全年GDP增長2.3%，而美國和歐盟GDP分別下降3.5%和6.8%。作為順周期指標，FDI流量受基本面變化影響，與中國FDI正增長相比，美國和歐盟的FDI流入分別下滑49%和71%。

再有，中國產業鏈完備、基礎設施良好的優勢在疫情中充分體現，抵禦產業鏈轉移的壓力。近年來，受要素優勢下降、中美關係緊張的影響，中國製造業出現外遷壓力。誠如筆者在FT中文網文章《產業鏈外遷，中國怎麼辦？》一文中所觀察到的，中美貿易摩擦以來，中國傳統優勢的勞動密集型商品出口有相當一部分向東盟諸國轉移，同時，美國近鄰墨西哥也擠佔了中國更多高附加值商品的出口。甚至是疫情爆發初期，發達經濟體擔憂本土產業鏈弱、關鍵物資依賴進口的問題，政府出資鼓勵產業外遷。

但2020年疫情之下，中國政府高效果斷的採取疫情防控，確保了國內供應鏈的暢通，後期發揮製造業門類齊全的優勢，有效填補海外供需缺口，不僅向全球提供了大量防疫物資、在線設備的商品，而且也在海外經濟深陷泥潭之際，向外輸出家電、傢具等可選消費品。經濟穩定、產業鏈完備、基礎設施良好等優勢彰顯，再次提高了外資企業在華生產的信心。從數據來看，2020年中國吸引外資反超東盟，而早在‪2018-2019‬年，中美貿易摩擦加劇背景下，東盟更加受到外資青睞。

還有，中國超大內需市場發揮著外資穩定器的作用。雖然近年來受制於國內勞動力成本的不斷攀升，中國製造業吸引外資的趨勢有所放緩，但得益於中國巨大的市場規模，外資對中國服務業的投資已有明顯提升。從FDI結構來看，2006至2019年，外資對中國製造業直接投資的佔比從55%降至25%，而對服務業投資佔比則從41%升至68%，與國內消費市場規模逐步壯大，消費轉型升級的大背景相稱。

與此同時，近年來中國零售市場增長迅速，已經十分接近於當前第一大零售國美國，並呈追趕之勢。2020年應對新冠疫情，中國並未像美國那樣對居民實施大規模補貼，而是優先於保護就業、民生和市場主體，這導致中美零售市場規模差距短期內有所拉大。然而，特别值得注意的是，自去年四季度以來，隨著國內就業市場轉好帶動收入預期改善，中國消費市場出現了加速回暖特徵，10月單月零售市場規模超過美國。在此背景下，預期一兩年內中國很可能成為世界第一大零售國，為吸引外資奠定基礎。

最後，中國在高技術產業和數位經濟發展方面具有後發優勢，吸引外商投資競相湧入。雖然整體製造業直接投資下降，但主要是低附加值的產業存在轉移壓力，高附加值的高技術產業吸引力反而顯著增加。從中國商務部的數據看，2020年高技術產業吸收外資增長11.4%，高技術服務業增長28.5%。一個典型的例子是，過去幾年韓國三星公司在中國陸續關閉了裝配手機、面板和計算機的工廠，但2020年反而在華新增投資54美元，轉而投入存儲晶片、MLCC（多層陶瓷電容器）和動力電池等高附加值生產項目。

此外，疫情催生居家辦公和線上娛樂需求，數位經濟發展及相關投資活動進一步獲益。據聯合國貿發會議，2020年全球訊息和通訊行業綠地投資金額同比增長18%，跨境併購金額同比增長216%。數位經濟在中國抗擊疫情、復產復工和經濟復甦中發揮了重要作用，同時孕育多種新模式、新業態，產生大量投資機遇。

當然，也要注意到2020年疫情全球大流行背景下，歐美日海外經濟體FDI流入失速的一次性因素。預期未來，伴隨疫苗全球範圍內接種加速、海外經濟復甦，全球跨境投資活動有望逐步回暖，發達國家對外資的吸引力也會重新回到正常軌道。但截至2019年中國FDI存量僅僅相當於國內GDP的12%，遠低於美國、歐盟高達44%、67%的水平，長期看增長空間巨大。

總之，逆勢之下，外資加速佈局中國實屬不易。當然，也要注意到2020年疫情全球大流行背景下，歐美日海外經濟體FDI流入失速的一次性因素。預期未來，伴隨疫苗全球範圍內接種加速、海外經濟復甦，全球跨境投資活動有望逐步回暖，發達國家對外資的吸引力也會重新回到正常的軌道。但無論如何，疫情之下，中國經濟基本面穩定、市場規模優勢、產業鏈完備、高端製造業優勢、以及持續的對外開放政策，從長期來看，終將是吸引外商投資的基石。更何況，截至2019年中國FDI存量僅僅相當於國內GDP的12%，遠低於美國、歐盟高達44%、67%的水平，增長空間潛力巨大。

展望未來，深化改革是兌現潛力的關鍵。可以看到，疫後國內消費復甦緩慢，其背後不同收入群體差距擴大是重要拖累，後續消費市場壯大有賴於收入分配改革；各項經貿投資協議簽署後，中國的配套改革進度將受到締約方密切關注，在市場準入、國企補貼和智慧財產權保護問題等方面的改革仍需加速推進；更進一步，數位經濟潛力巨大，在發展國內數位經濟的同時，還需加大國際協調，積极參与到國際數字規制的制定當中。

原文：FT中文網

#貿易 #經濟