Artela ホワイトペーパー解読：独自の並行実行スタック＋弾力的ブロックスペース

著者：ChainFeeds

今年 3 月、拡張性 L1 ブロックチェーンネットワークArtelaは EVM++ を発表しました。これは次世代 EVM 実行層技術へのアップグレードです。EVM++ の最初の「+」は「Extensibility」を表し、Aspect 技術を通じて実現された拡張性を意味します。この技術は、開発者が WebAssembly（WASM）環境でオンチェーンのカスタムプログラムを作成できるようにし、これらのプログラムは EVM と協力して dApp に高性能なカスタマイズされたアプリケーション特定の拡張を提供します。2 番目の「+」は「Scalability」を表し、並列実行技術と弾力的なブロックスペースの設計を通じてネットワークの処理能力と効率を大幅に向上させます。

WebAssembly（WASM）は、高効率のバイナリコード形式で、Web ブラウザ内でネイティブ実行速度に近いパフォーマンスを実現でき、特に AI やビッグデータ処理などの計算集約型タスクの処理に適しています。

6月21日、Artelaは白書を発表しました。この白書では、並列実行スタックの開発と弾力的な計算に基づく弾力的ブロックスペースの導入を通じて、ブロックチェーンの拡張性をどのように強化するかについて詳しく説明しています。

並列処理の重要性

従来のイーサリアム仮想マシン（EVM）では、すべてのスマートコントラクト操作と状態遷移は、全ネットワークで一貫性を保つ必要があります。これにより、すべてのノードが同じ順序で同じトランザクションを実行する必要があります。したがって、実際には依存関係のないトランザクションであっても、ブロック内の順序に従って一つずつ実行されなければならず、つまりは直列処理が行われます。この方法は、不必要な待機を引き起こし、効率が悪くなります。

並列処理は、複数のプロセッサまたは複数の計算コアが同時に複数の計算タスクを実行したりデータを処理したりすることを可能にし、処理効率を大幅に向上させ、特に複雑または大規模な計算問題を複数の独立したタスクに分解できる場合に、実行時間を短縮します。並列 EVM は、従来のイーサリアム仮想マシンの拡張または改善であり、複数のスマートコントラクトまたはコントラクト関数呼び出しを同時に実行でき、ネットワーク全体のスループットと効率を大幅に向上させます。さらに、単一スレッド実行時の効率も最適化できます。並列 EVM の最も直接的な利点は、既存の分散型アプリケーションがインターネットレベルのパフォーマンスを実現できることです。

Artela ネットワークと EVM++

Artela は、EVM++ を導入することで EVM の拡張性とパフォーマンスを向上させる L1 です。EVM++ は EVM 実行層技術のアップグレードであり、EVM の柔軟性と WASM の高性能特性を統合しています。この強化された仮想マシンは、並列処理と効率的なストレージをサポートし、より複雑でパフォーマンス要求の高いアプリケーションが Artela 上で実行できるようにします。EVM++ は、従来のスマートコントラクトをサポートするだけでなく、オンチェーンで動的に高性能モジュール（例えば AI エージェント）を追加して実行でき、これらのエージェントはオンチェーンのコプロセッサとして独立して動作したり、直接オンチェーンゲームに参加したりして、真にプログラム可能な NPC を創造します。

Artela は、並列実行設計を通じてネットワークノードの計算能力を需要に応じて柔軟に拡張できることを保証します。さらに、バリデータノードは水平スケーリングをサポートし、ネットワークは現在の負荷や需要に応じて計算ノードの規模を自動的に調整でき、このスケーリングプロセスは弾力的なプロトコルによって調整され、コンセンサスネットワーク内の計算リソースが十分であることを保証します。弾力的な計算によりネットワークノードの計算能力が拡張可能になり、最終的には弾力的なブロックスペースを実現し、大規模な dApp が特定のニーズに応じて独立したブロックスペースを要求できるようになります。これにより、公共のブロックスペースの拡張ニーズを満たすだけでなく、大規模アプリケーションのパフォーマンスと安定性も確保されます。

Artela の並列実行アーキテクチャの詳細

1. 予測的楽観実行（Predictive Optimistic Execution）

予測的楽観実行は Artela のコア技術の一つであり、Sei や Monad などの他の並列 EVM との違いの一つでもあります。楽観実行は、初期状態でトランザクション間に衝突がないと仮定する並列実行戦略を指します。このメカニズムでは、各トランザクションはプライベートな状態バージョンを保持し、変更を記録しますが、すぐには最終確定しません。トランザクションが完了した後、検証フェーズが行われ、同時期の他の並列トランザクションによって引き起こされたグローバル状態の変化との衝突がないかを確認します。衝突が検出されると、トランザクションは再実行されます。予測的とは、特定の AI モデルを使用して過去の取引データを分析し、実行されるトランザクション間の依存関係を予測することを指します。つまり、どのトランザクションが同じデータにアクセスする可能性があるかを特定し、それに基づいてトランザクションをグループ化し、実行順序を調整することで、実行の衝突と重複実行を減少させることができます。対照的に、Sei は開発者が事前に定義したトランザクション依存関係のファイルに依存し、Monad はコンパイラレベルの静的分析を使用してトランザクション依存関係のファイルを生成しますが、どちらも EVM の等価性を持たず、Artela の AI ベースの動的予測モデルの適応能力を欠いています。

2. 非同期プリロード技術（Async Preloading）

非同期プリロード技術は、状態アクセスによる入出力（I/O）ボトルネックを解決することを目的としており、データアクセス速度を向上させ、トランザクション実行時の待機時間を減少させることを目指しています。Artela は、トランザクション実行前に予測モデルに基づいて、必要な状態データを遅いストレージ（例えばハードディスク）から高速ストレージ（例えばメモリ）に事前にロードします。必要なデータを事前にロードすることで、実行時の I/O 待機時間を減少させます。データが事前にロードされキャッシュされると、複数のプロセッサまたは実行スレッドが同時にこれらのデータにアクセスでき、実行の並列度がさらに向上します。

3. 並列ストレージ（Parallel Storage）

並列実行技術の導入に伴い、トランザクション処理は並列化できるようになりましたが、データの読み書きと更新速度が同期して向上しない場合、全体のシステム性能を制限する重要な要因となります。そのため、システムのボトルネックは徐々にストレージ層に移行しています。MonadDB や SeiDB などのソリューションは、すでにストレージ層の最適化に焦点を当て始めています。Artela は、さまざまな成熟した従来のデータ処理技術を参考にし、並列ストレージを開発し、並列処理の効率をさらに向上させました。

並列ストレージシステムは、主に二つの問題に対処するように設計されています。一つはストレージの並列処理を実現すること、もう一つはデータ状態を効率的にデータベースに記録する能力を向上させることです。データストレージプロセスにおいて、一般的な問題にはデータ書き込み時の膨張やデータベース処理の負荷増大が含まれます。これらの問題に効果的に対処するために、Artela は状態コミットメント（State Commitment, SC）と状態ストレージ（State Storage, SS）の分離戦略を採用しました。この戦略は、ストレージタスクを二つの部分に分けます。一つは迅速な処理を担当し、複雑なデータ構造を保持せず、スペースを節約しデータの重複を減少させます。もう一つは、すべての詳細なデータ情報を記録することを担当します。さらに、大量のデータを処理する際に性能に影響を与えないように、Artela は小さなデータブロックを大きなブロックに統合する方法を採用し、データ保存時の複雑性を減少させました。

4. 弾性ブロックスペース（EBS）

Artela の弾性ブロックスペース（EBS）は、弾性計算の概念に基づいて設計されており、ネットワークの混雑度に応じてブロックが収容できるトランザクションの数を自動的に調整します。

弾性計算は、システムが変化する負荷要求に応じて計算リソースの構成を自動的に調整できるクラウドコンピューティングサービスモデルであり、主な目的はリソース使用効率を最適化し、需要が増加した際に迅速に追加の計算能力を提供することです。

EBS は dApp の具体的なニーズに応じてブロックリソースを動的に調整し、需要の高い dApp に独立した拡張ブロックスペースを提供します。これは、異なるアプリケーションがブロックチェーンの性能に対する要求が大きく異なる問題を解決することを目的としています。EBS のコアの利点は「予測可能な性能」であり、dApp に予測可能な TPS を提供できることです。したがって、公共のブロックスペースが混雑していても、独立したブロックスペースを持つ dApp は安定した TPS を得ることができます。さらに、dApp が書いたコントラクトが並列をサポートしている場合、さらに高い TPS を得ることができます。言い換えれば、EBS はイーサリアムやソラナなどの従来のブロックチェーンプラットフォームに対して、より安定した環境を提供します。これらの従来のプラットフォームは、ネットワークが混雑しているとき（例えば、ミント熱潮の期間や DeFi 活動のピーク時）に dApp の性能が低下することがよくありますが、Artela はカスタマイズされた最適化されたリソース管理を通じてこのような問題を効果的に解決しました。

まとめると、Artela は並列実行スタックと弾性ブロックスペースを通じて、高度な拡張性と予測可能なネットワーク性能を実現しました。この並列実行アーキテクチャは、AI モデルを使用してトランザクション依存関係を正確に予測し、衝突と重複実行を減少させます。また、大規模なアプリケーションは、必要に応じて専用の処理能力とリソースを持つことができ、ネットワークが高負荷の状態でも安定した性能を維持できることを保証します。これにより、Artela ネットワークはリアルタイムのビッグデータ処理や複雑な金融取引など、より複雑なアプリケーションシナリオをサポートできるようになります。