ブロックチェーンの第一原則：SuiとArweave AOを例として

出典：PermaDAO

ブロックチェーンの第一原理は、「ブロック」や「チェーン」が必要ない、分散型のスコア管理方法です。

第一原理とは

第一原理思考とは、状況の基本に立ち返り、それを構成要素に分解し、ゴールへの最適な道を見つけるためにそれらを分解するプロセスを指します。strong＞である。この原則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・マスクによって広められた。東洋哲学のタオにも似ている。

イーロン・マスクは2014年の南カリフォルニア大学ビジネススクールの卒業スピーチで、意思決定に対する第一原理的アプローチについて次のように語っている：

「物理学の観点から考えることが第一原理的なことだと私が言っているのを聞いたことがあるかもしれません。つまり、類推で推論しないことだ。物事を想像できる最も基本的な要素に分解し、そこから推論するのです。このような考え方は簡単ではないし、努力が必要なので、すべてのことについてこのように考えることはできないかもしれない。しかし、知識を革新したいのであれば、この考え方が最適なのだ。このフレームワークは物理学者たちによって提案され、開発されたもので、その結果、量子力学のように直感に反することが解明された。つまり、非常に効果的で強力な方法なのだ。ぜひとも、できる限りその方法でやってほしい」。

マスク氏は、真空カプセルの高速鉄道を例に挙げ、新しい鉄道製品を設計するために比較思考や経験的思考を用いると、ほとんどの人は既存の機能をアップグレードして、より大きな出力とより優れた流体力学を実現することを考えます。しかし、第一の自然原理を使って製品需要を分析すれば、輸送手段の本質的な目的、つまり、A地点からB地点へより多くの物資を輸送するという、列車をはじめとする輸送手段の最初の製造目的に立ち戻る必要があり、アップグレードを達成するために牽引力を使う必要はない。第一の原則の支持の下で、マスクは磁気浮上プラス低真空モードを使用し、真空カプセル高速鉄道を作成することを提案した。

ブロックチェーンの第一原理

では、ブロックチェーンの第一原理とは何だろうか？

2024年香港Web3カーニバルの閉会式でシャオ・フェン博士は、次のように語った。ブロックチェーンの第一原理は、新しい点数のつけ方です。

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、もはや私的な台帳上ではなく、オープンで透明性のあるグローバルな公開台帳上であり、誰もが台帳の1ピースに存在し、すべてのステークホルダーが1つの台帳上に存在します。これがブロックチェーンの第一原則であり、透明でオープンな「グローバル公開台帳」であり、Web3のイノベーションはすべて第一原則に基づいて行われている。"

著者はシャオ・フェン博士に同意し、この見解に基づいてブロックチェーンの本質をさらに詳しく説明している。

「ブロックチェーン」という言葉を分解すると、ブロック＋チェーンという意味になりますが、ブロックチェーンの第一原理は簿記の方法であるため、ブロックとチェーンは本当に必要なのでしょうか？

この疑問に答える前に、まず分散型台帳としてのビットコインが、なぜブロックとチェーンを必要とする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に関する情報を含むデジタル記録であり、台帳の1ページと理解することができます。ハッシュ値はハッシュ関数を使って計算することができ、ブロックの内容が少し変わるとすぐにハッシュ値が異なるという特徴があります。各ブロックは前のブロックのハッシュ値を含み、N + 1ブロックの最初の行が最初のNブロックの計算されたハッシュを書き込むと理解することができ、このように改ざん防止チェーン構造を形成します。

ビットコインでは、台帳を同期させる仕組みは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トランザクションが発生すると、それらはメモリプール（mempool）に置かれます。その後、マイナー（採掘者）がメモリプールからトランザクションのセットを選択し、新しいブロックを形成しようとする。これを行うには、マイナーは乱数の中から特定の値を見つけ、その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を生成する必要がある。"採掘 "として知られるこのプロセスは、最初に基準を満たすハッシュを計算した人が本の権利を得る、つまり採掘に成功する。難易度目標は動的な値で、ビットコインの平均ブロック時間を約10分に保つため、2016ブロックごと（およそ2週間ごと）に調整されます。

ブロックとチェーンはビットコインのインフラであり、PoWはビットコインのコンセンサスメカニズムであり、この2つの組み合わせがビットコインの分散型簿記を可能にしています。しかし、ブロックチェーンの性質上、非中央集権的な記帳が可能である限り、記帳は非ブロック（例えば、シングルトランザクションのコンセンサス）であってもよく、台帳は非チェーン（例えば、DAG）であってもよい。つまり、ブロックやチェーンは必要ではなく、ブロックチェーンという言葉が人々の心に深く刻み込まれ、ビットコインやイーサ、ソラナに代表される分散型台帳の代用品になってしまっただけなのだ。

結局のところ、ビットコインはすでに2009年の製品です。 ブロックチェーン研究の継続的な発展に伴い、ほとんどのブロックチェーンは依然として伝統的なブロック＋チェーン構造に従っていますが、ファーストネスの原則に基づいて設計されたブロックチェーンも存在します。これは、独自のデータ構造とコンセンサスを持つ最も基本的な分散型台帳の問題から出発しており、本稿ではSuiとArweave AOを例として取り上げます。

Sui: The Way of Water

Sui は、第一原理に基づいて再設計・再構築されたLayer1であり、その主要なチームは以下の出身者である。主なチームはフェイスブックの解散したDiemとNoviプロジェクト（後にMetaに改名）のメンバーだ。Suiは日本語の「水」にちなんで命名され、そのブランド・アイデンティティには水の影響が見られる。

Suiはスマートコントラクトの記述にSui Moveを使用し、すべてのトランザクションが入力としてオブジェクトを受け取り、出力として新しいオブジェクトや変更されたオブジェクトを生成するオブジェクトベースのデータモデルを採用し、独立したオブジェクトが並行してトランザクション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関数と構造体の定義からなるモジュールです。構造体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すことができます。実行時に保存された構造体のインスタンスはオブジェクトとして機能し、Suiにはオーナーオブジェクト、共有オブジェクト、不変オブジェクトの3種類のオブジェクトがあります。

Suiにはブロックがなく、トランザクションは個別に検証され、トランザクションがSuiのソートとコンセンサスメカニズムを通過するかどうかは、トランザクション内のオブジェクトが共有か非共有かに依存する。

単純トランザクションと呼ばれる共有オブジェクトを含まないトランザクションの場合、SuiはByzantine Consistent Broadcastと呼ばれる軽量アルゴリズムを使用します。クライアントはトランザクションをSuiのすべての検証者にブロードキャストし、検証者の持分加重投票を集めて証明書を生成し、この証明書が検証者にブロードキャストバックされ、この証明書を受け取った検証者はトランザクションを直接実行できる。

Suiは、複雑なトランザクションと呼ばれる共有オブジェクトを含むトランザクションのために、Narwhal & Bullsharkコンセンサスメカニズムを使用します。 Narwhalはトランザクションの可用性を保証するmempoolモジュールです。Narwhalはラウンドごとに動作し、各ラウンドはトランザクションの分配（他のノードへのトランザクションの同期）とトランザクションの検証（他のノードからのトランザクションに対する投票の収集）の2つのステップに分けられ、複数のラウンドの後、トランザクションは有向無サイクルグラフ（DAG）を形成する。BullsharkはNarwhalのDAG内のトランザクションのソートを担当するコンセンサスモジュールである。

Sui はトランザクションの伝播とコンセンサスのためにDAGを活用し、トランザクションの待ち時間を短縮し、通信中のネットワークオーバーヘッドを削減する。同時に、履歴情報の整合性と順序を維持するため、Suiはトランザクションを別プロセスのチェックポイントに仕分けし、互いに線形にリンクさせることで、履歴データの保存とアクセスに従来のブロックチェーンに似た構造を提供している。

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かなり異なっており、従来のブロックチェーンがトランザクションをまだ確定していないブロックにグループ分けするのに対し、Suiはトランザクションをすでに確定しているチェックポイントにグループ分けしている。

Arweave AO: The Way of the Empty

Water has no shape, but it does have a shape after all.Suiが伝統的なブロックチェーンのコンセンサスメカニズムを保持し、最終的に伝統的なブロックチェーンのブロック＋チェーン構造にトランザクションデータを整理するように、AOは伝統的なブロックチェーンのパラダイムを覆し、ブロックもチェーンもコンセンサスもなく、象徴的に水よりも空（日本語では空）に近い。

AOは、Arweaveをベースとした分散型のアクター指向コンピューティングシステムです。分散型台帳ではなく、分散型コンピューティングシステムを構築するという第一原則に基づいている。それはおそらく、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る。

コンピューティング・システムは、ストレージ、計算、通信という3つの問題に分けることができますが、これらはすべてWeb2で非常に成熟したソリューションを持っています。1つの考え方として、分散型ストレージネットワーク、分散型コンピューティングネットワーク、分散型コミュニケーションネットワークをそれぞれ構築するというものがあります。これは実際に、2014年にイーサの共同創設者であるギャビン・ウッドが提案した、コンピューティング、ストレージ、コミュニケーションのための三位一体の分散型テクノロジーアーキテクチャの考え方そのものであり、イーサ（スマートコントラクト）が担っています。Ether（スマートコントラクト）が分散型コンピューティングを、Swarmが分散型ストレージを、Whisperが分散型コミュニケーションを担当するというものだ。

AO はまた、以下の3つのユニットで構成されています：

• メッセンジャーユニット：メッセージ通信を担当し、コンピューティングユニットにメッセージを渡し、出力を計算するためにそれらを調整する。

• メッセンジャーユニット：メッセージ通信を担当し、コンピューティングユニットにメッセージを渡し、出力を計算するためにそれらを調整する。

• スケジューラーユニット：メッセージのスケジューリングとソートを担当し、Arweaveにメッセージをアップロードする。

• 計算ユニット：計算処理を担当し、結果をArweaveにアップロードする。

AO上のプロセスはユニットのセットで構成され、各ユニットは水平方向にスケーラブルなサブネットワークとして機能し、同時に多数のトランザクションを実行して高性能コンピューティングを実現できますが、各ユニットは分散型ネットワークではありません。

AO上のプロセスは、ホログラフィックデータをArweaveにアップロードすることで検証可能という属性を持つ。なぜなら、誰でもこのプロセスを通じてAO上のホログラフィック・データを復元することができるからだ。これはまさにストレージ・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る限り、その上でのトランザクションはすべて追跡可能であり、どこでアプリケーションを計算しても同じ結果が得られることを意味します。

AOにはコンセンサスメカニズムがありませんが、SCPでは、コンピュートレイヤーがストレージレイヤーから分離されているため、コンピュートレイヤーは従来のコンピュートレイヤーモデルを維持しながら、ストレージレイヤーは恒久的に分散化されます。したがって、AO上のコンピュート拡張性のタイプに制限はなく、EVM、WASM、Move VMをコアとしてブロックチェーン台帳サービスを実装できるだけでなく、既存のWeb2サービスをAOに載せることで分散バージョンとして再構築することもできます。

まとめ

第一の自然の原則は、物理的な観点から物事の本質を考え、その本質からレイヤーごとに上へ設計することです。SuiとArweave AOはどちらも第一自然原則に基づいてブロックチェーンを設計しましたが、性質が異なるため、まったく異なるアーキテクチャを設計しました。

Suiは本質的に分散型台帳サービスであり、Solanaのような高性能なレイヤー1をターゲットにしているため、Suiはオブジェクト指向のデータモデル、デュアルコンセンサス機構、ステートフルアクセスベースのトランザクションを備えた「より高速な台帳サービス」を中心に設計されています。並列実行は、レイテンシーとオーバーヘッドを削減しながらスケーラビリティを向上させる。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コスト効率よく開発することができます。

Arweave AOは本質的に分散型コンピューティングシステム、または分散型クラウドサービスであり、元帳サービスを実行するインフラであるため、AOは「検証可能な分散コンピューティングシステム」を中心としたSCPを提案しており、計算がオフチェーンで実行され、ストレージがオンチェーンに置かれることで、超並列コンピュータの相互接続と連携が可能になります。超並列コンピュータの相互接続とコラボレーション。ユーザーエクスペリエンスは従来のクラウドサービスとほぼ同じだが、その裏側には分散型コンピューティングシステムがある。