ブロックチェーンの第一原理: Sui と Arweave AO の例を挙げて

PermaDAO
2024-06-17 18:17:37
コレクション
ブロックチェーンの第一原理は、分散型の記帳方法であり、「ブロック」と「チェーン」は必須ではない。

第一原理とは何か

第一原理(First principle thinking)とは、物事の最も基本的な条件に立ち返り、それを要素に分解して解構分析を行い、目標を達成するための最適な方法を見つけることを指します。この原理は古代ギリシャの哲学者アリストテレスに由来し、イーロン・マスクの推奨によって広く知られるようになりました。この原理は、東洋哲学の「道」とも通じる部分があります。

2014年、イーロン・マスクは南カリフォルニア大学ビジネススクールの卒業式で、彼の第一原理に基づく意思決定方法について語りました:

「物理学の観点から問題を考えるべきだと言ったことがあるかもしれませんが、これが第一原理です。類推推理を行わないことです。物事をあなたが想像できる最も基本的な要素に細分化し、そこから推論を始めることが、何かが意味を持つかどうかを確認する良い方法です。このような思考は簡単ではなく、すべての事柄についてこのように考えることはできないかもしれませんが、それは非常にエネルギーを消費します。しかし、もしあなたが知識を革新したいのであれば、これは最良の思考方法です。このフレームワークは物理学者によって提案され、発展されてきたもので、彼らは量子力学のような直感に反する事柄を見つけ出しました。したがって、これは非常に効果的で強力な方法です。とにかく、できる限りこのようにするべきです。」

マスクは真空チューブの高速鉄道を例に挙げました。もし比較思考や経験思考で新しい鉄道製品を設計するなら、多くの人の考えは既存の機能を向上させ、動力を強化し、流体力学を改善することです。しかし、第一原理で製品のニーズを分析すると、輸送手段の本質的な目的に戻る必要があります:多くの貨物をA地点からB地点に輸送することが、鉄道などの輸送手段を製造する最初の目的であり、必ずしも牽引力を使ってアップグレードを実現する必要はありません。第一原理の支えの下、マスクは磁気浮上と低真空のモデルを採用し、真空チューブの高速鉄道を構築することを提案しました。

ブロックチェーンにおける第一原理

では、ブロックチェーンの第一原理とは何でしょうか?

肖風博士は2024年香港Web3カーニバルの閉会式での講演で、ブロックチェーンの第一原理は新しい記帳方法です。

「2009年に登場したブロックチェーンは、分散型台帳(DLT)として、デジタル価値とネットワーク価値を記録し、もはやプライベート台帳ではなく、公開透明なグローバル公共台帳で、皆が一緒に記帳し、すべての利害関係者が同じ台帳で記帳することです。これがブロックチェーンの第一原理であり、透明で公開された「グローバル公共台帳」で、すべてのWeb3の革新はこの第一原理に基づいています。」

筆者は肖風博士の見解に賛同し、この見解に基づいてブロックチェーンの本質をさらに説明します。

「ブロックチェーン」という言葉を分解すると、ブロック + チェーンとなります。ブロックチェーンの第一原理が記帳方法であるなら、ブロックとチェーンは本当に必要なのでしょうか?

この質問に答える前に、ビットコインが分散型台帳として、なぜブロックとチェーンが必要なのかを見てみましょう。

ビットコインでは、ブロックは一連の取引情報を含むデジタル記録であり、帳簿の1ページとして理解できます。ハッシュ関数を使用してハッシュ値を算出でき、このハッシュ値の特徴は、ブロックの内容が少しでも変わるとハッシュ値も異なることです。各ブロックは前のブロックのハッシュ値を含み、N+1番目のブロックの最初の行にはN番目のブロックで算出されたハッシュが書き込まれ、改ざん不可能なチェーン構造が形成されます。

ビットコインでは、台帳の同期メカニズムはPoWコンセンサスメカニズムです。ビットコインネットワークで取引が発生すると、これらの取引はメモリプール(mempool)に放置されます。その後、マイナーはメモリプールから一連の取引を選択し、新しいブロックを構成しようとします。これを行うために、マイナーはランダム数の中から特定の数値を見つけ、その特定の数値をブロックデータと組み合わせて、ネットワークの難易度目標を満たすハッシュ値を生成します。このプロセスは「マイニング」と呼ばれ、条件を満たすハッシュ値を最初に計算した者が記帳権を獲得し、マイニングに成功します。難易度目標は動的な値であり、2016ブロックごと(約2週間ごと)に調整され、ビットコインの平均ブロック生成時間を約10分に維持します。

ブロックとチェーンはビットコインの基盤構造であり、PoWはビットコインのコンセンサスメカニズムであり、両者が組み合わさってビットコインの非中央集権的な記帳機能を実現しています。しかし、ブロックチェーンの本質から言えば、非中央集権的な記帳を実現できれば、記帳は非ブロック型(例えば単一取引のコンセンサス)であってもよく、台帳も非チェーン構造(例えばDAG)であってもよいのです。したがって、ブロックとチェーンは必須ではなく、「ブロックチェーン」という言葉が広く浸透し、ビットコイン、イーサリアム、ソラナを代表とする非中央集権的な台帳の代名詞となったに過ぎません。

ビットコインは2009年の産物であり、ブロックチェーン研究の進展に伴い、ほとんどのブロックチェーンが従来のブロック + チェーンの構造に従っている一方で、第一原理に基づいて設計されたブロックチェーンも登場しています。彼らは最も基本的な非中央集権的な記帳の問題から出発し、独自のデータ構造とコンセンサスを持っています。本稿ではSuiとArweave AOを例に挙げます。

Sui:水の道

Suiは第一原理に基づいて再設計・構築されたLayer1であり、主要なチームはFacebook(後にMeta)に所属していたDiemとNoviプロジェクトから来ています。Suiの名前は日本語の「水」に由来し、そのブランドイメージにも水の影響が見られます。

SuiはSui Moveを使用してスマートコントラクトを記述し、オブジェクトに基づくデータモデルを採用しています。すべての取引はオブジェクトを入力として使用し、新しいまたは変更されたオブジェクトを出力として生成し、独立したオブジェクトが並行して取引を処理できるようにしています。

Sui Moveでは、各スマートコントラクトはモジュールであり、関数と構造定義で構成されています。構造は関数内でインスタンス化され、関数呼び出しを通じて他のモジュールに渡されます。ランタイムで保存される構造インスタンスはオブジェクトとして存在し、Suiには所有者オブジェクト、共有オブジェクト、変更不可オブジェクトの3種類の異なるオブジェクトがあります。

Suiにはブロックがなく、取引を個別に検証し、取引がSuiの順序付けとコンセンサスメカニズムを経るかどうかは、取引内のオブジェクトが共有されているかどうかに依存します。

共有オブジェクトを含まない取引は単純取引と呼ばれ、Suiは軽量アルゴリズムであるビザンチン一貫性ブロードキャスト(Byzantine Consistent Broadcast)を採用しています。これはFastPayの設計思想を参考にしています。クライアントは取引をSuiのすべての検証者にブロードキャストし、検証者の権益に基づいた投票を収集し、証明書を生成し、その証明書を検証者にブロードキャストします。この証明書を受け取った検証者は、その取引を直接実行できます。

共有オブジェクトを含む取引は複雑取引と呼ばれ、SuiはNarwhal & Bullsharkコンセンサスメカニズムを採用しています。Narwhalは取引の可用性を保証するメモリプールモジュールです。Narwhalはラウンドに基づいて運営され、各ラウンドは取引の配布(他のノードに取引を同期)と取引の検証(他のノードからの取引に対する投票を収集)という2つのステップに分かれています。複数のラウンドの後、取引は有向非巡回グラフ(DAG)を形成します。BullsharkはNarwhal内のDAGの取引を順序付けるコンセンサスモジュールです。

SuiはDAGを利用して取引の伝播とコンセンサスを行い、取引の遅延を低減し、通信プロセス中のネットワークオーバーヘッドを削減します。同時に、歴史情報の完全性と順序を維持するために、Suiは取引をチェックポイントとして順序付ける独自のプロセスを持ち、チェックポイントは線形に相互リンクされ、歴史データの保存とアクセスに伝統的なブロックチェーンに似た構造を提供します。

しかし、実際にはSuiのデータ構造は従来のブロックチェーンとは完全に異なり、Suiのチェックポイントにグループ化された取引はすでに最終的に確定されており、従来のブロックチェーンはまだ最終的に確定していない取引をブロックにグループ化しています。

Arweave AO:空の道

水は常に形を持たないが、形があることも確かです。Suiが従来のブロックチェーンのコンセンサスメカニズムを保持し、最終的に取引データを従来のブロック + チェーン構造に組織したのに対し、AOは従来のブロックチェーンのパラダイムを完全に覆し、ブロックもチェーンもコンセンサスもない、水に比べて、AOは象徴的に空(日本語でSora)により近いです。

AOはArweaveに基づく分散型、非中央集権的、アクター指向の計算システムです。その基盤となる第一原理は、非中央集権的な台帳を構築することではなく、非中央集権的な計算システムを構築することです。これはアプリケーションとオペレーティングシステムの関係に似ています。

計算システムはストレージ、計算、通信の3つの問題に分解できます。Web2では非常に成熟した解決策がありますが、難しいのは非中央集権化です。一つの考え方は、非中央集権的なストレージネットワーク、非中央集権的な計算ネットワーク、非中央集権的な通信ネットワークをそれぞれ構築することです。これは実際に2014年にイーサリアムの共同創設者Gavin Woodが提案した、計算、ストレージ、通信の三位一体の非中央集権技術アーキテクチャの考え方に該当します。イーサリアム(スマートコントラクト)が非中央集権的な計算部分を担当し、Swarmが非中央集権的なストレージ部分を担当し、Whisperが非中央集権的な通信部分を担当します。

AOも3つのユニットで構成されています:

  • 通信ユニット(Messenger Unit):メッセージ通信を担当し、メッセージを計算ユニットに渡し、計算結果を調整します;
  • スケジューリングユニット(Scheduler Unit):スケジューリングとメッセージの順序付けを担当し、メッセージをArweaveにアップロードします;
  • 計算ユニット(Compute Unit):計算を処理し、計算結果をArweaveにアップロードします。

AO上のプロセス(Process)は一連のユニットで構成され、各ユニットは水平に拡張可能なサブネットとして機能し、大量の取引を同時に実行することで高性能な計算を実現しますが、各ユニットは非中央集権的なネットワークではありません。実際、AO全体のアーキテクチャの中で、本当に非中央集権的なのは基盤となるストレージネットワークArweaveだけです。

AO上のプロセスは、その全体的なデータをArweaveにアップロードすることで、検証可能な属性を持つことになります------なぜなら、誰でも全体的なデータを通じてAO上のこのプロセスを復元できるからです。これは実際にはストレージコンセンサスパラダイム(SCP)であり、ストレージが不変であれば、上の取引はすべて追跡可能であり、アプリケーションをどこで計算しても同じ結果が得られます。

AOにはコンセンサスメカニズムがありませんが、SCPを通じて計算層とストレージ層を分離し、ストレージ層を永久に非中央集権化し、計算層は従来の計算層のモデルを維持します。したがって、AO上の計算の拡張性にはタイプの制限がなく、EVM、WASM、またはMove仮想マシンを中心としたブロックチェーン台帳サービスを実現するだけでなく、既存のWeb2サービスをAO上に再構築して非中央集権的なバージョンにすることも可能です。

まとめ

第一原理は物理学の観点から物事の本質を考え、本質から出発して一層一層設計することです。SuiとArweave AOはどちらも第一原理に基づいて設計されたブロックチェーンですが、その本質が異なるため、全く異なるアーキテクチャが設計されました。

Suiの本質は非中央集権的な台帳サービスであり、Solanaのような高性能Layer1をターゲットにしているため、Suiは「より速い台帳サービス」を中心にオブジェクト指向のデータモデル、二重コンセンサスメカニズム、状態アクセスに基づく取引の並行実行を設計し、拡張性を向上させ、遅延とコストを低減しました。これにより、開発者はSui Moveスマートコントラクトに基づくアプリケーションを迅速かつ低コストで開発できるようになります。

Arweave AOの本質は非中央集権的な計算システム、あるいは非中央集権的なクラウドサービスであり、台帳サービスを運営するためのインフラストラクチャです。したがって、AOは「検証可能な分散型計算システム」を提案し、オフチェーンで計算を行い、ストレージをオンチェーンに置くことで、大規模な並列計算機の相互接続と協力を実現しました。ユーザー体験は従来のクラウドサービスとほぼ同じですが、その背後には非中央集権的な計算システムがあります。

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