ZK協処理装置：ブロックチェーン計算パラダイムの再構築

コプロセッサの歴史的背景

コプロセッサは、特定のタスクを処理するための補助CPUユニットであり、コンピュータ分野で広く使用されています。例えば、アップルが2013年に発売したM7モーションコプロセッサは、スマートデバイスの運動感度を大幅に向上させました。一方、Nvidiaが2007年に提案したGPUは、グラフィックレンダリングなどのタスクを担当します。コプロセッサは、複雑または高性能な要求のあるコードの実行を引き受けることで、CPUがより柔軟で変化に富んだ処理に集中できるようにします。

イーサリアムエコシステムでは、高額なGas費用とデータアクセスの制限がアプリケーションの発展を著しく妨げています。通常の送金には21000 Gasが必要で、より複雑な操作はさらに高い費用がかかり、契約の開発範囲が制限されています。さらに、スマートコントラクトは最近のブロックデータにしかアクセスできず、将来的にはフルノードも過去のブロックデータを保存しなくなるため、歴史データに基づく革新的なアプリケーションの実現が難しくなります。

これらの問題を解決するために、コプロセッサの概念を導入することが可能な解決策となります。イーサリアムチェーン自体が「CPU」として単純な操作を処理し、コプロセッサは「GPU」のように計算とデータ集約型のタスクを処理します。ゼロ知識証明技術を組み合わせることで、オフチェーン計算の信頼できる検証が実現可能です。このアーキテクチャは、ソーシャル、ゲーム、DeFiなどの広範なアプリケーションシナリオをサポートすることが期待されており、さらにはWeb2アプリケーションのオンチェーン化も実現できる可能性があります。

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主流協処理器プロジェクトの概要

現在、業界で知られている協力プロセッサープロジェクトは主に3つのカテゴリに分かれています: チェーン上データインデックス、オラクル、そしてZKML。その中で汎用型ZK協力プロセッサープロジェクトとしてRisc Zero、Lagrange、Succinctなどがあり、基盤となる仮想マシンアーキテクチャにはそれぞれ独自の特徴があります。

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Risc Zero

Risc ZeroのZKコプロセッサBonsaiはRISC-V命令セットに基づいており、非常に高い汎用性を持っています。主な機能には次のものが含まれます:

• 汎用zkVMは、ゼロ知識環境で任意の仮想マシンを実行できます
• どのスマートコントラクトにも統合できるZK証明システム
• 汎用ロールアップ、Bonsai上の計算証明をチェーンに分散する

Bonsaiのコアコンポーネントには、証明者ネットワーク、リクエストプール、Rollupエンジン、ミラーセンター、状態ストレージ、証明市場などが含まれます。

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ラグランジュ

Lagrangeは、協調プロセッサーと検証可能なデータベースを構築することを目的としており、ブロックチェーンの履歴データを含んでいます。その主な機能は:

• 検証可能なデータベース:インデックスチェーン上のコントラクトストレージ、ブロックチェーンストレージ状態の再構築
• MapReduceの原理に基づく並列計算

Lagrangeは新しいデータ構造を採用して合約データ、アカウント状態、ブロックデータを保存し、ZKMR仮想マシンを使用して分散計算と証明を行います。

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サクシント

Succinct Networkの目標は、プログラム可能な事実をブロックチェーン開発の各段階に統合することです。その特徴には次のようなものがあります:

• 複数のプログラミング言語の入力をサポート
• 様々な証明システムに対応した証明市場
• STARKsに基づく再帰的証明技術
• SNARKsからSTARKsへのラッパ
• センター型zkVMアーキテクチャに事前コンパイル

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コプロセッサプロジェクトの比較

データインデックス、基盤技術、再帰サポート、証明システム、エコシステムの協力、資金調達の状況などの観点から、主流プロジェクトの類似性は高い。技術的な道筋が似ている場合、突破はチームのリソースとエコシステムの協力によりさらに依存する可能性がある。

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コプロセッサとLayer2の違い

協同プロセッサはアプリケーション向け、Layer2はユーザー向け。協同プロセッサは次のように使用できます:

• Layer2のチェーンオフ仮想マシンコンポーネント
• パブリックチェーンアプリケーションのオフチェーン計算力
• クロスチェーンデータオラクル
• クロスチェーンメッセージングブリッジ

コプロセッサーは、オラクルやクロスチェーンブリッジなど、さまざまなブロックチェーンのミドルウェアを再構成する可能性を秘めています。

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コプロセッサが直面する課題

1. 開発のハードルが高く、特定の言語とツールが必要です
2. サイクルは初期段階で、状況はまだ明確ではない
3. ハードウェアなどの基盤インフラはまだ成熟していない
4. 技術的パスが似ているため、代替的な優位性を形成するのが難しい

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まとめと展望

ZK協処理器はブロックチェーン計算のパラダイムを再構築し、Web2アプリケーションのチェーン上化を実現することが期待されています。その発展の鍵は、全チェーンリアルタイムで証明可能なデータベースと低コストのチェーン外計算能力の構築にあります。ZK計算力チップの商業化は、大規模な応用の前提条件です。次のサイクルでは、ZK産業チェーンが商業化を実現し、Web3が10億ユーザーのインタラクションを支える基盤を築くと予想されています。

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