Vitalik Buterin propone un nuovo modello per l'efficienza della memoria

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Ezequiel Gomes

05.10.2025

Vitalik Buterin propone un nuovo modello per l'efficienza della memoria — Vitalik Buterin affina il modello di calcolo

Il cofondatore di Ethereum, Vitalik Buterin, ha pubblicato un nuovo articolo intitolato "Memory Access is O(N^(1/3))", che mette in discussione uno degli assunti di lunga data dell'informatica su come si misura l'accesso alla memoria. Tradizionalmente, le operazioni di memoria sono state trattate come operazioni a tempo costante, o O(1), in termini di complessità algoritmica. Buterin sostiene che questo modello è errato e che le prove teoriche e pratiche suggeriscono che l'accesso alla memoria dovrebbe essere considerato O(N^(1/3)), ovvero che il tempo di accesso aumenta con la radice cubica della dimensione della memoria.

Questo articolo è stato tradotto dall'originale. Leggi la versione originale del nostro corrispondente qui.

Secondo Buterin, la comprensione di questo aspetto potrebbe cambiare il modo in cui gli sviluppatori affrontano la progettazione degli algoritmi e l'ottimizzazione delle prestazioni, soprattutto in settori come la crittografia, in cui la velocità di accesso alla memoria svolge un ruolo cruciale.

Basi teoriche ed empiriche del modello O(N^(1/3))

Nella sua analisi, Buterin spiega che la limitazione deriva da vincoli fisici, in particolare dalla velocità della luce e dalla distribuzione spaziale della memoria. Utilizza un modello semplice: raddoppiando la distanza fisica da un processore si ottiene una quantità di memoria otto volte superiore, ma raddoppia il tempo necessario per accedervi. Questa relazione supporta la scalatura a radice cubica.

L'autore estende questo ragionamento all'accesso parallelo, dove anche se è possibile accedere a più unità di memoria contemporaneamente, si applicano comunque vincoli fisici ed energetici. Nel mondo dell'informatica reale, i diversi livelli di memoria, dai registri della CPU alle cache e alla RAM, mostrano modelli di latenza che seguono da vicino questa relazione cubo-radice.

I dati empirici supportano ulteriormente la teoria. Quando si confrontano i tempi di accesso tra i vari tipi di memoria in sistemi tipici, la latenza cresce approssimativamente con la radice cubica della dimensione della memoria, convalidando il modello proposto da Buterin.

Impatto sulla progettazione e sull'ottimizzazione degli algoritmi

Buterin sottolinea che questo cambiamento di prospettiva è fondamentale per l'ottimizzazione degli algoritmi che si basano sul precomputo. Nelle procedure crittografiche, come le operazioni sulle curve ellittiche o l'aritmetica dei campi binari, gli sviluppatori spesso memorizzano tabelle precompilate per accelerare i calcoli. Secondo il vecchio modello O(1), l'espansione di queste tabelle sembrava sempre vantaggiosa.

Tuttavia, se l'accesso alla memoria è O(N^(1/3)), c'è un punto in cui le tabelle più grandi diventano controproducenti a causa dell'accesso più lento. In uno degli esperimenti di Buterin, una tabella precompilata a 8 bit memorizzata nella cache ha superato una tabella più grande a 16 bit memorizzata nella RAM, dimostrando che in molti casi l'accesso più veloce supera la memorizzazione più ampia.

Ciò ha ulteriori implicazioni per la progettazione di ASIC e GPU, dove l'accesso alla memoria locale può essere ottimizzato per un tempo costante, ma l'accesso globale rimane vincolato da principi fisici.

Implicazioni per il settore delle criptovalute

Le scoperte di Buterin potrebbero influenzare in modo significativo la blockchain e l'ingegneria crittografica. Molti algoritmi di crittografia, dalle funzioni di hashing agli zk-SNARK e agli schemi di firma, dipendono da operazioni che richiedono molta memoria. Ripensando la complessità della memoria, gli sviluppatori potrebbero ottenere protocolli crittografici più efficienti, una validazione della blockchain più rapida e implementazioni hardware ottimizzate.

Mentre il settore si muove verso l'elaborazione ad alte prestazioni e le architetture modulari della blockchain, il modello di Buterin fornisce una nuova lente per l'innovazione, ponendo l'accento sulla localizzazione, l'efficienza della memoria e la modellazione realistica delle prestazioni nelle infrastrutture crittografiche di prossima generazione.

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