拡張性とプライバシーに加えて、ZKPはメタバース分野でどのような応用の可能性がありますか？

原文タイトル：《ゼロ知識証明とメタバース》

原文著者：Elan Neiger

編訳：倩雯，ChainCatcher

2022年12月の第一週、「メタバース」という言葉が『オックスフォード英語辞典』の年間語彙に選ばれ、2位にランクインしました。この語彙コンペティションでは、30万人以上が投票し、過去1年の社会的気質や公衆の感情を反映する文化的意味を持つ語彙が選ばれました。

「ゴブリンモード」（編者注：直訳すると妖精モードで、「心安理得の自己放縦、怠惰、だらしない、または貪欲な行動」を意味します）が1位を獲得し、これはパンデミック後の社会の雰囲気や調査対象者の状態をより説明していますが、世界的な技術トレンドを洞察することはできません。現在、マイクロソフトからディズニー、歌手エルトン・ジョンからラッパーSnoop Doggまで、主流の企業や著名人はメタバースがインターネット革命の次の段階であることを認め、相応の計画を進めています。

マシュー・ボールは『メタバース』という著書の中で、メタバースを「大規模で相互運用可能、リアルタイムでレンダリングされる三次元の仮想世界ネットワークで、実際に無限の数のユーザーが同期して持続的に体験でき、個人の存在体験を提供し、アイデンティティ、歴史、権利、物品、通信、支払いなどのデータにおいて連続性を持つ」と正確に説明しています。

2020年のパンデミックによる活動停止、強制ロックダウン、ソーシャルディスタンスの影響を受けて、人々の集団的な仮想共有空間への関心が爆発的に増加し、現在500社以上がメタバースの開発を進めていると主張しています。

このようなメタバースへの広範な関心は最近始まったばかりですが、この概念は以前から存在しており、『スノー・クラッシュ』や『レディ・プレイヤー1』などのフィクション作品がメタバースを描写しています。世界最大のテクノロジー企業の一つであるFacebookは2021年に社名をMetaに変更し、メタバースへの本格的な進出を目指すことを意味し、現実のメタバース概念が正式に時代の潮流となりました。

明らかに、ネットワーク、計算能力、相互運用性基準などの一連の実際的な理由により、ボールが描写したメタバースはまだ現実にはなっていません。完全に実現されたメタバースは最終的にデータプライバシーを保護し、必要なスケーラビリティを許可し、参加者が3Dアバター、デジタル資産、さまざまな権利を持ってデジタル世界を横断できるようにします。

現在の制限が多く存在するにもかかわらず、多くの権力者はこの仮想空間の概念と需要が引き続き成長すると考えています。マッキンゼーが2022年中頃に3400人以上の消費者と経営者を対象に行った調査によると、2030年までにメタバースは5兆ドルの市場価値に達する可能性があると推定されています。多くの未来学者にとって、メタバースは人類のレクリエーション、労働、生活のための平行世界として想像されています。

ゼロ知識証明

ゼロ知識証明（ZKP）は、広く認識されている別の用語です。ゼロ知識産業が今後12ヶ月で急成長するにつれて、この言葉は来年の『オックスフォード英語辞典』の「年間ベスト表現」を獲得する可能性があります。

ゼロ知識の概念は、1980年代にマサチューセッツ工科大学の3人の研究者によって発明され、彼らの学術論文『インタラクティブ証明システムの知識の複雑性』で初めて説明されました。

2010年中頃まで、ゼロ知識証明は暗号学の一分野の総称に過ぎず、理論的すぎて実用的な応用が高コストであると考えられていました。この状況は変わりつつあり、主に暗号通貨とブロックチェーン分野の企業やプロトコル、総称してWeb3のおかげです。

ゼロ知識証明は、一方の「証明者」（ネットワークに接続された個人またはアプリケーション）が、他方の「検証者」に対して、情報を知っていることを証明することを許可するプロトコルです。この際、情報の内容は一切開示されません。重要な部分は「ゼロ知識」という概念の由来であり、情報を知っていることを証明する以外の情報は検証者に開示されないことを指します。

計算ハードウェア、アルゴリズム、ソフトウェアの進歩により、ZKPはその初期の純理論的な時代よりも使いやすくなっています。

多くの種類のゼロ知識証明がありますが、それらのすべての計算は、大量の数学的原語を何らかの組み合わせで処理することに依存しています。これには、多スケール乗法（MSM）、数論変換（NTT）、ハッシュ関数が含まれます。

数学を離れて考えると、ZKPは、物品に関する情報を一切開示することなく、自分が何を知っているか、何を持っているか、または何をしたかを証明する方法です。ZKPは、特にネットワーク上でプライベート情報を共有する必要がある業界を根本的に変える能力を持っています。また、プライベートデータに関する複雑な問題に対して「はい/いいえ」の回答を許可します。

現在、ゼロ知識証明産業はWeb3分野の企業によって主導されており、ZKPは開発中であり、いくつかのユースケースに使用されています。ブロックチェーンとメタバースにおいて、ZKPには2つの基本的な応用があります：スケーラビリティとプライバシーです。

Web3、 メタバース とZKP

私たちは、ネットワークの発展の歴史を大まかに次のように要約できます：

• Web1：「読み取り専用」のインターネット
• Web2：「読み書き可能な」インターネット
• Web3：「非中央集権、ユーザー所有」のインターネット

Web2は現在最も広く使用されているインターネットのイテレーションバージョンです。Web2は中央集権的な各方面が権限とコンテンツを取得することに依存しているため、ユーザーは自分のデータを所有しておらず、ほぼすべてのオンラインインタラクションは他方に依存してコンテンツをホスティングし、サービスを提供したり、ユーザー情報、資産、価値を保存したりしています。

Web3はブロックチェーンに基づくインターネットで、デジタル資産とデータの自己保管を強調しています。ユーザーは自分のコンテンツを所有し、インターネットの使用に対して制御権を持っています。Web3の欠点は、ほぼすべてのブロックチェーンが透明であり、その台帳が公共データであることです。ユーザーに透明性を提供するメカニズムは、プライバシーをほぼ存在しないものにします。

メタバースとWeb3は、Web2の後継者と見なすことができます。メタバースの核心はブロックチェーンを必要としませんが、デジタル資産の所有権を含む多くの相互関連する技術がメタバースで使用され、メタバース経済はほぼ確実にデジタル通貨とNFTによって実現されるでしょう。

ゼロ知識証明は、メタバースとブロックチェーンのプライベート取引を実現するために使用され、Web3特有の台帳のオープン性と透明性の問題を解決し、メタバースのデータプライバシーを確保します。たとえば、ユーザーはZKPを提供して、他の実体との取引を完了するのに十分な資金があることを証明できますが、アカウントの残高や取引履歴を開示することはありません。

ブロックチェーンと相互作用する際やメタバース内で仮想アイデンティティを使用する際に、ゼロ知識証明は匿名アカウントの作成も実現できます。ゼロ知識証明を通じて、ユーザーは自分がアカウントの所有者であることを証明できますが、身元や他の個人情報を開示する必要はありません。

さらに、ゼロ知識証明はプライベート通信を実現することもできます。双方はゼロ知識証明を使用して、情報の予期される受信者であることを相手に証明できますが、情報自体の内容は開示しません。

ブロックチェーンとメタバースは、スケーラビリティの進歩に依存しています。ブロックチェーンのスペースは有限であり、データを非中央集権的かつ分散型の方法で保存するように設計されているため、各ネットワーク参加者はブロックチェーン全体のコピーを保存しています。したがって、ブロックチェーン上に保存できるデータ量は、ネットワーク参加者のコンピュータ上の利用可能なストレージスペースに制限されます。同様に、メタバースも、全体のメタバースを構成する多くの世界やメタシステムを接続するためのスケーラビリティソリューションが必要です。

ゼロ知識証明はブロックチェーンのスケーラビリティの問題を解決します。信頼できない環境で計算を行うことを許可し、解決策がチェーン上に置かれ、ZKPによって計算がブロックチェーンのルールに従って行われたことを証明します。ZKPはメタバースにも同じ効果をもたらし、メタバース処理システムが計算を委託環境にホスティングできるようにし、結果の正確性を確認することができます。

Web3の一部はすでにメタバースに似ています。スマートコントラクトによって促進される分散型自律組織（DAO）などの概念や構造は、共同組織に参加したい志を同じくする者たちに透明な投票権、スコアの所有権、デジタル主権を提供します。

NFTはユニークなデジタルプロジェクトがブロックチェーン上で記録され、取引されることを保証し、NFTが存在するアカウントのユーザーはそれを完全に所有し、制御します。NFTは、アイデンティティスキン、武器、衣服などのアイテムや、特別なイベントやエリアへの入場をデジタル入場券として使用するために、メタバース内で取引される可能性があります。

ブロックチェーンゲームは、暗号通貨やNFTなどのWeb3技術を使用して、プレイヤーがゲーム内の資産を購入、販売、取引できるようにし、安全かつ透明にゲーム資産を所有します。

最近の報告書では、ブロックチェーンゲーム市場が2027年までに657億ドルに達すると予測されており、2022年の46億ドルから大幅に増加する見込みです。2021年と2022年のブロックチェーンゲームへの新たな投資と資金は、この市場の予想成長の核心的な推進力と見なされています。

Web3、Web3を構築する企業、Web3を実現するツールは、オープンで相互接続されたメタバースを実現するための多くのプロトコルの基盤となる可能性があります。同様に、Web2とWeb3のインターネット通信プロトコルは、グローバルな標準とプロトコルネットワークを実現するためにスケーラビリティを実現し、三次元世界間の長期的な相互運用接続を管理することができるでしょう。

ゼロ知識革命

アクセス可能なゼロ知識は、いくつかの業界を根本的に変えることができ、その中には自由でオープンなメタバースの実現に関連する業界もあります。

• アイデンティティ：人々はオンラインでサービスプロバイダーや政府などの第三者に対してアイデンティティを検証でき、リスクを負う必要がありません。
• 金融：金融取引所は、機密情報や専有情報を開示することなく、ユーザーの支払い能力を検証できます。
• 投票：電子選挙では、投票を検証しながら有権者のプライバシーを保護し、選挙結果が改ざんされないことを保証できます。
• ネットワークセキュリティ：ユーザーは、中央集権的な検証者にパスワードを開示することなくプラットフォームにログインできます。
• 匿名所有権：デジタル資産、通貨、その他の財産は、所有者の身元を開示することなく所有できます。
• 機械学習：機械学習アルゴリズムの所有者は、モデルの結果を信じさせることができ、機械学習モデル自体に関する情報を開示する必要がありません。
• データの完全性：ZKPは、画像、動画、データセットの真実性を証明し、虚偽情報に対抗するために使用できます。

ZKP の メタバースにおける役割

現在、統合仮想世界プラットフォーム（IVWP）、例えば『フォートナイト』、『マシンローズ』、『マインクラフト』などのマルチプレイヤーゲームは、メタバースに最も近い体験を提供しています。これらのIVWPは現在最大の3つの仮想世界プラットフォームであり、それぞれの世界には数千万の日常アクティブプレイヤーがいます。しかし、そのエコシステムの閉鎖性のため、これらのゲームはメタバースではなく「メタシステム」と見なされることがあります。

マルチプレイヤーゲームには2つの運営方式があります：

• クライアント-サーバー（今日のほとんどのゲームがこれに該当し、『フォートナイト』、『マシンローズ』、『マインクラフト』を含みます）。
• ピアツーピア

一般的なクライアント-サーバーアーキテクチャでは、サーバーが集中型の権威あるサービスプロバイダーとして機能します。各プレイヤーはサーバーに情報を送信し、サーバーはその情報をゲームの他のすべてのプレイヤーと共有します。

クライアント-サーバーモードのゲーム設計にはいくつかの欠点があり、これらのモードがメタバースに適用されるのを妨げています：

• 所有権：サーバーはゲーム内のすべての資産を所有し、維持します。
• 支出：複雑なマルチプレイヤーゲームエンジンを運営するために多くの強力なサーバーが必要です。
• スケーラビリティ：サーバーとプレイヤーの間に単一の中継点があり、より多くのプレイヤーがゲームに参加するとスケーラビリティのボトルネックが発生します。
• プライバシー：サーバーは信頼できない第三者であり、各プレイヤーの行動を把握しています。

ピアツーピアゲームアーキテクチャはこれらの問題のいくつかを解決しますが、別の問題を引き起こします：不正行為。プレイヤーは、ゲームのルールを回避するために、ゲーム内の状態に関する虚偽の情報を相手に提供することができます。

ゼロ知識証明の役割：

• ZKPは、彼らの各動作に対して公開検証可能な証明を提供し、すべての関係者にその動作がゲームのルールに従っていることを示します。
• ZKPは、ゲーム内のデジタル資産の所有権を証明するためにも使用でき、サーバーはもはや必要ありません。
• 最後に、ZKPはゲームのスケーラビリティの問題を解決できます。なぜなら、いくつかの動作や行動を証明の中で検証することができ、計算コストを削減し、より多くのプレイヤーがゲームに参加できるようにするからです。

ゼロ知識証明をピアツーピアゲームに導入することは、メタバースの核心概念となる可能性があり、これらの改善は高価な中央集権サーバーへの依存を排除し、コストを大幅に削減します。この改善により、共有された仮想空間により多くの参加者が存在し、全員がサーバーとして機能し、公開検証されたZKPを使用して他のプレイヤーの行動を検証します。

定義上、メタバースは大量のユーザーが同時に同じ仮想地点で同じイベントを体験できる場合にのみ「メタバース」となります。このようなメタバースの未来のゲームアーキテクチャの想像は、毎秒多くのZKPを処理する必要がありますが、ゼロ知識ハードウェアの進歩により、これらの現実が間もなく可能になるでしょう。

出典：https://youtu.be/F-6jtETFkjg

メタバースに関する考察

哲学的に言えば、メタバースはイギリスの哲学者ジョン・ロックが1689年に著した『政府二論』の中で述べた3つの原則の最終的な表現と比喩されることがあります。アメリカ合衆国憲法や他の西洋政府の法律の基盤もこの3つの原則に基づいています：生命、自由、財産。

これらの概念は物理的世界に存在しますが、現実世界の制約を受けます。今日、人類は物質的世界に生きており、自然法則に制約されています。これらの法則は大まかに物理学として説明できます。メタバースでは、物理的制約は存在しません。

これにより、人類が自分の生命を完全に所有し、制御できるのかという疑問が生じます。社会のルールに違反すれば、政府は私たちを逮捕し、重大な違法行為によって私たちの生命を奪うことさえあります。デジタル空間では、（現在のところ）違法行為が現実の自由を失わせることはありません。プレイヤーが仮想世界から追い出されない限り。

自由とは、何をするか、何をしないかの自由を指します。西洋世界では、人々には一定の自由があります。しかし、人々は法律や物理的ルールに制約されています。たとえば、私たちを支える外的要因がなければ、自由に生きることはできません。したがって、大多数の人々は生計を立てるために働く必要があります。メタバースゲームに参加するためには、初期投資が必要です。

メタバースのデジタル領域では、私たちは社会的または物理的法則に制約されることはありません。私たちは無限の空間と時間を体験できるでしょう。なぜなら、デジタル領域での移動回数に制限がないからです。メタバースの参加者は、行きたいデジタル領域に瞬時に到達できます。

広義に言えば、財産とは物品を指します。人類は物品を得るためにお金を得て、使わなければなりません。私たちは物品を「所有」することができますが、実際には私たちの財産の特定の側面を制御することしかできません。法律は政府と警察によって執行され、財産を保護します。税金や保険を無視すると、財産を奪われることがあります。同時に、法定通貨は政府によって管理され、時間の経過とともにさらなる不安定要因を引き起こす可能性があります。

ゼロ知識証明は、デジタル生活のもう一つの基盤構造を強化することができます：真実。

ゼロ知識証明を用いることで、人々は自分のプライベートキーを保持することで、自分の真実：アイデンティティ、金銭、財産、自由を確保できます。真実は最終的な主権者であり、宇宙はそれによって定義されます。

もしユートピアが存在するなら、それは物理空間には存在しない可能性が高いです。私たちがメタバースを考えるとき、それを場所として捉える傾向があります。しかし、それはむしろ時代であり、没入型のデジタル世界が私たちの生活の主要な方法となり、私たちの生命、自由、財産、真実に対する信念が完全に実現される時代です。