ZKハードウェアアクセラレーションは新たな「マイニングブーム」を引き起こすのか?

近年、ゼロ知識証明(ZKP)技術はブロックチェーン分野で注目を集めています。イーサリアムの創設者ヴィタリックは、イーサリアムのスケーリングにおけるZK-SNARKsの重要性を何度も強調しており、トップ投資機関もZKハードウェアアクセラレーションの市場展望を期待しています。ScrollやStarknetなどのZKロールアッププロジェクトの台頭に伴い、ZKハードウェアアクセラレーションは市場のホットトピックとなっています。

しかし、ZKPの生成にかかる高コストはその大規模な応用を厳しく制約しています。このボトルネックを解決するために、CysicなどのZKアクセラレーションプロジェクトが登場し、ZKP生成コストの削減に取り組んでいます。本稿では、ZKハードウェアアクセラレーションの原理とCysicの発展戦略について詳しく探ります。

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ZK証明システムのワークフロー

ZK証明システムの核心プロセスには次のものが含まれます:

1. 問題設定:証明すべき内容を確定する
2. 算術化とCSP: 証明すべき内容を論理ゲート回路と多項式の形に変換する
3. 適切な証明システム(を選択する（Halo、Plonk)）ZKPプログラムを生成する
4. プルーフジェネレーターはZKPプログラムを使用して証明を生成し、検証者は検証を行います。

現在、ブロックチェーンで広く使用されているのはzk-SNARK技術であり、その特徴は証明が簡潔で、検証コストが低いことですが、証明を生成するコストは非常に高いです。

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ZKP生成の主なコスト

ZKP生成において最もリソースを消費する2つの計算タスクは:

• MSM(マルチスカラー乗算):楕円曲線上の多重スカラー乗算を処理する
• NTT(数論変換): 有限体上の高速フーリエ変換を行い、多項式乗算を加速するために使用されます。

これらの2つの計算はZKP生成時間の80-95%を占めます。MSMは大量のメモリリソースを必要とし、NTTはランダムメモリアクセスを伴い、ハードウェアに優しくありません。

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ZKハードウェアアクセラレーションソリューション

ZKP生成効率を最適化するために、ハードウェアアクセラレーションは必然的な選択となります。現在、主に3つのハードウェアアクセラレーションソリューションがあります:

1. GPU:普及度が高く、開発のハードルが低いが、消費電力が高い。
2. FPGA:柔軟性が高く、効率が良いが、開発が難しい
3. ASIC:性能が最適で、消費電力が最も低いが、開発周期が長く、コストが高い

Cysicの開発戦略は次のとおりです。

1. GPUベースのSDKを開発し、全ネットワークのGPUリソースを統合します。
2. FPGAを利用したカスタマイズされたZKハードウェアアクセラレーションの実現
3. ASIC ZK Depinハードウェアの独立した研究開発
4. Cysic Networkを構築し、すべての計算リソースを統合する

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Cysic Network: ZKマイニングプールとSaaSプラットフォーム

Cysic Networkは、マイニングインセンティブを通じて、GPUや一般ユーザーのzk DePINデバイスを含む第三者の計算リソースを吸収します。そのワークフローは次のとおりです:

1. プロジェクト側が代理人(Agent)にタスクの証明を提出する
2. Proverはタスクを受け入れ、ZK証明を生成します
3. バリデーター委員会は証明の有効性を確認し、投票します

Cysicは専用のパブリックチェーンを構築しており、Proof of Compute (PoC)コンセンサスアルゴリズムを採用しています。

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Cysicのハードウェアアクセラレーションのレイアウト

GPUに関して、Cysicが自社開発したCUDA SDKはオープンソースフレームワークより50-80%のスピードアップを実現しています。

FPGAに関しては、CysicはMSMやNTTなどの世界最速のモジュールを達成しています。 SolarMSM は 2^30 スケールの MSM 計算を 0.195 秒で完了でき、SolarNTT は 2^30 スケールの NTT 計算を 0.218 秒で完了できます。

ASIC分野において、Cysicは2つのZKハードウェア製品を発表しました:

• ZK Air:小型携帯デバイスで、ノートパソコンやスマートフォンなどに接続して使用できます。
• ZK Pro:伝統的なマイニングマシンに似ており、計算能力は複数のトップクラスのGPUに相当します。

これらのデバイスは2025年に発売される予定で、ZK-DePINネットワークを構築します。

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Cysic Networkの導入とZKハードウェアの普及に伴い、ZKコンピューティング市場は爆発的な成長を遂げることが期待されており、新たな"マイニングブーム"を引き起こす可能性があります。

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