イーサ、PoW時代に逆戻り？ZKハードウェアアクセラレートマイニングの新しいPoWモデルについて語る

Author: Yue Xiaoyu

イーサリアムはZKマイニングを行っており、ZKプロバーサーはハードウェアアクセラレーションを必要とし、ビットコインマイニングのようにハードウェア依存性を持っているため、ZKマイニングは新しいタイプになる可能性があります。

イーサリアムの経済モデルは、最終的にPoSとPoWが共存する新しい「ハイブリッドコンセンサス」モデルになる可能性があります。

次に、このシナリオの根底にある論理を見てみましょう。

1.ZK-ised

ZK(ゼロ知識証明)の基本原理は、一方の当事者が、他の情報を提供することなく、ある声明が真実であることを他方に証明できるというものです。

これは非常に有望な技術です。

ZKテクノロジーは現在、主にスケーリングのためにブロックチェーン分野で使用されています。

VゴッドはZKテクノロジーを推進しており、Vゴッドの意欲と傾倒により、イーサ財団も様々なZKプロジェクトに投資しています。

しかし、ZKプロジェクトのようなインフラレイヤーのサイクルは比較的長いため、私たち一般ユーザーが現在直接知覚できるのは、さまざまなZKロールアップ、つまりZKシリーズのイーサネットレイヤー2ソリューションです。

代表的なものは、zkSync、Starknet、Polygon zkEVM、Scroll、Lineaなどです。

これらはすべて、イーサネットの実行レイヤーにZKテクノロジーを組み込んでいます。

そしてイーサ自体も徐々にZK化しています。

(1) コンセンサス層のZK化（例えば、ビームチェーン提案）：コンセンサス操作の検証プロセスをZK化することで、コンセンサスプロセスを単純化し、高速化することができます。

(2)データ層のZK化：すべてのトランザクションデータではなく、証明のみを保存することで、オンチェーンのストレージ要件を大幅に削減できる。

これらの方法で、イーサは分散化とセキュリティを維持しながら、トランザクション処理速度、コスト、プライバシー保護を含むネットワークのパフォーマンスを大幅に向上させることができます。

ZKテクノロジーの導入は、ユーザー需要の増加とアプリケーションの複雑さに対応するための、イーサエコシステムの長期的なスケーリング戦略の一環と考えられています。

2.なぜZKはハードウェアと組み合わせる必要があるのですか？

以上、ZKの多くの利点を述べましたが、ZKが現在直面している最大の障害は、ZKP（ゼロ知識証明）を生成するパフォーマンスの問題です。

ZKは、検証者が複数のトランザクションを1つの簡潔な証明にまとめ、それをメインネットワークに提出し、最終的にメインネットワークを拡張できるようにすることで機能します。

しかし、ZKにも限界があります。証明を生成するプロセスは、時間と労力の点で非常にリソースを消費するからです。

証明の作成は、べき乗演算、逆演算、バイリニアのペア演算など、多くの複雑な数学演算が必要なため、しばしば遅くなる。

ソフトウェアの最適化だけではこれ以上パフォーマンスを向上させることはできないため、ハードウェアと組み合わせる必要があり、専用のハードウェアで高速化することで、数時間ではなく数秒で証明を生成できるようになり、これは大きな改善となります。

したがって、ZKにはハードウェア依存性があり、専用チップが必要です。

プライバシー・コンピューティングやブロックチェーン拡張などの分野でZKP技術の応用が徐々に増えるにつれ、ZKP生成の速度と効率がボトルネックとなり、ハードウェアに対する市場の需要がますます強くなっています。

3.PoSとZKマイニングはどのように組み合わせられるのか？

ZKハードウェアアクセラレーションが使用され、ハードウェアマイニングが可能になると、新しい経済モデルが出現します。

ZKマイニングとは何ですか？

従来のPoW（プルーフ・オブ・ワーク）マイニングは複雑な数学的問題を解くことに依存していますが、ZKハードウェアマイニングはZKPを素早く生成する能力です。

PoWマイニングと同様に、参加者はZKPを生成する速度と効率を競うことができ、最初に有効な証明を生成した参加者が報酬を得られます。

PoSとZKは一体どのように組み合わされるのでしょうか？

PoSシステムでは、検証者（すなわち、誓約者）がトランザクションの検証と新しいブロックの提案を担当します。ZK証明は、ブロックまたは一連のトランザクションの正しさを証明するために使用でき、セキュリティを高め、検証コストを削減します。

バリデーターは、PoSの職務を遂行しながら、自分の仕事の追加証明としてZKPを生成します。有効なZKPの生成と提出に成功した検証者には、既存のブロック報酬に加えて報酬が与えられます。

これはETHまたはネットワーク内の何らかの報酬（特定のトークンやガス料金の一部など）の形にすることができます。

メインネットのブロック報酬は2つの部分に分けることができ、一種の階層報酬システムを作り出します：報酬の一部は従来のPoS検証に使用され、もう一部はZK証明の生成に対するノードの貢献度に基づいて分配されます。

おわかりのように、ZKはPoS検証の拡張として使用でき、ZKマイニングはPoS誓約の拡張として使用できます。

誓約者は、PoS報酬のためにETHを誓約することに加えて、ZK関連のタスクに参加することで追加の報酬を得ることができます。例えば、誓約者はZK証明生成ノードを実行し、ZK技術の使用をサポートするための計算リソースを提供することができます。

しかし、これはここで提起された1つの可能性に過ぎず、ZK技術をイーサネットの既存のPoSメカニズムと統合するには、ZK証明の役割に対応するために、現在のPoSプロトコルに修正や拡張を加える必要があるでしょう。

また、PoSのインセンティブが弱まらないようにするためだけでなく、ZK技術の採用を促進するためにも、公正なインセンティブモデルを設計する必要があります。

4.ZKマイニングは新たな正の外部性をもたらすか？

イーサがPoWからPoSに移行したことで最も批判されている点の1つは、この「閉じた」経済システムにこれ以上外部性が導入されないということです。

PoWはエネルギーとハードウェアを必要とする外部性であり、その結果、ブロックチェーンの経済活動をブロックチェーンの外、現実の世界へと拡張することになります。

PoSシステムでは、ブロックを検証する資格は主に保有トークン数（つまり誓約）に基づいており、経済活動は、PoWに関わる鉱山生産や電力市場といった広範な外部産業よりも、誓約とネットワーク内取引に重点が置かれています。

ZKアクセラレーションハードウェアは、PoWマイナーのような特殊なハードウェアを必要としますが、PoWがブロックを競うために数学的な問題を解くのに対し、ZKマイニングはトランザクションを検証するために有効な証明を生成するため、「非効率的な電力消費」の問題は軽減されます。異なるノードが反復的で非効率な作業を行う必要はない。

5、AIとZKはパワーを共有する

さらに、ZKパワーには市場が存在し、AIパワーでさえZKパワーと共有することができます。

市場では、AIとZKタスクの両方のコンピューティングニーズをサポートする包括的なコンピューティングサービスを提供するオールインワンプラットフォームが登場するかもしれません。

ユーザーは、高性能コンピューティングを必要とするAIタスクと、ZK証明生成を必要とするタスクを同じプラットフォーム上で処理することができます。

AI計算プロバイダーがZK証明の生成に参加したり、ZKテクノロジーを使用したAI計算の結果を検証したりできるスマートコントラクトやプロトコルを作成する。

計算能力も動的に割り当てることができます：タスクの需要に基づいて計算能力リソースを動的に割り当てます。たとえば、AIタスクの需要が低い場合、これらのリソースをZK証明の生成に使用することができます。

6.ZKハードウェアアクセラレーションにおけるヘッドプレーヤー

ZKハードウェアアクセラレーショントラックにおける現在のヘッドプロジェクトはCysicです。text-align: left;">Cysicは、特定用途向け集積回路（ASIC）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（FPGA）、およびZKP生成プロセスを加速するGPUアクセラレーション・ソリューションの設計と製造を専門としています。

Cysicは2つのハードウェア製品を設計しました：

(1)ZKエア：ノートパソコンの電源アダプターに近いサイズの軽量ZKデバイスで、10個のRTX 4090 GPUの計算能力を持ち、個人ユーザーに適しています。個人ユーザーに適しています。

(2) ZK Pro: RTX 4090 GPU 50個分の性能を持つ、より強力なデバイスで、zkRollupやzkMLのような大規模なZKプロジェクト用に設計されています。

ハードウェア以外にも。ハードウェアに加えて、CysicはPlonky2、Gnark、Halo2、RapidSnarkなどのさまざまなZKPシステムをサポートする一連のCUDAライブラリを提供します。これらのライブラリは、オープンソースのフレームワークと比較して、少なくとも50%の大幅なパフォーマンス向上を提供します。

同時に、CysicにはエコシステムであるCysic Networkがあり、コミュニティの計算リソースの統合と管理に重点を置き、ZKプロジェクター、計算パワープロバイダー、コミュニティのバリデーターを接続して、信頼性の高い計算パワーネットワークを形成しています。

要するに、Cysic NetworkはZKマイニングプールであり、SaaSプラットフォームです。

Cysicは現在、複数のzkRollupプロジェクトと提携し、その製品の有用性と市場の需要を実証しています。

Cysicの他に、もう一つ非常に特徴的なプロジェクトがあります。

何も考えずに「群衆」です、悪名高い」Scrollは、ZKハードウェア・アクセラレーションの最前線にいます。

他のZKロールアッププロジェクトと対照的に、ScrollはZKアクセラレーション専用のハードウェアGUPの開発を通じて、ハードウェアからスタートする異なる方法であると言え、独自の競争障壁を形成しており、これがScrollの競争上の優位性の最大の差別化となっています。

これだけを見ると、Scrollは実に筋金入りのプロジェクトである。

しかし、ScrollとCysicの位置づけは異なります。Scrollの場合、ハードウェアアクセラレーションは全体的なLayer2ソリューションの一部ですが、CysicはZKPエコシステム全体にハードウェアアクセラレーションを提供することに専念しています。

7.まとめ

最後に、この記事の内容をまとめると:

（以下のようになります。1) イーサはZKしている: イーサはZK（Zero Knowledge Proof）技術を導入することで、スケーリングとプライバシーの向上を図っている。

(2)ZKはハードウェアアクセラレーションを必要とする：ゼロ知識証明の生成は多くの計算資源を消費するため、ハードウェアアクセラレーション（ASICやFPGAなど）は効率性を向上させるために必要な手段と考えられている。

(3)PoSとZKマイニングの組み合わせ：新しい経済モデルが提案される。すなわち、ZKマイニングはPoSの拡張として提案され、誓約者はZKコンピューティングパワーを提供することで追加の報酬を得、PoSとPoWが共存するモデルを形成する。

(4)ZKマイニングは新たな正の外部性を導入する：PoWと比較して、ZKマイニングは非効率的なエネルギー消費を削減する可能性があるが、依然として特殊なハードウェアを必要とし、ハードウェアの生産と技術革新にインセンティブをもたらす。

（5）AIとZKの演算共有：AIとZKの演算タスクはハードウェアリソースを共有し、統合されたコンピューティングサービス市場を形成する可能性がある。

(6)市場をリードするプロジェクト：CysicとScrollはZKハードウェアアクセラレーションのリーダーであり、前者はZKエコシステムにハードウェアを提供することに注力し、後者はLayer2ソリューションの一部となっています。

結局のところ、ZKハードウェア・アクセラレーション・トラックは形を整えつつあり、イーサのZK化がさらに進めば、ZKハードウェア・アクセラレーションはさらに重要になり、イーサの経済モデルを逆方向に変える可能性さえある。