Web3の並列計算:ネイティブスケーリングの究極の道と5つの技術トラック

Web3の並列計算デプス研究:ネイティブスケーリングの究極の道

一、前言:拡張は永遠の命題であり、並行は究極の戦場です。

ブロックチェーンシステムは誕生以来、スケーラビリティという核心的な問題に直面しています。ビットコインとイーサリアムの取引処理能力は限られており、大規模なアプリケーションの需要を満たすことができません。これは単にハードウェアを増やすことで解決できるものではなく、ブロックチェーンの基盤設計におけるシステム的な制約です。

過去10年、業界はさまざまなスケーリングソリューションを試みてきました。ビットコインのスケーリング論争からイーサリアムのシャーディング、ステートチャンネルからRollupまで。Rollupは現在の主流ソリューションとして、TPSを向上させる一方でメインチェーンの安全性を保っています。しかし、それはブロックチェーンの底層性能の真の限界には触れておらず、特に実行レイヤーは依然として直列計算モデルに制約されています。

したがって、チェーン内の並列計算は徐々に業界の視野に入ってきています。これは、単一チェーンのアトミシティを維持しつつ、ブロックチェーンをシングルスレッドモードから高並列計算システムへとアップグレードしようとしています。これにより、数百倍のスループット向上が実現する可能性があるだけでなく、スマートコントラクトアプリケーションの爆発的な発展の鍵となるかもしれません。

実際、Web2はすでに並行プログラミングなどの最適化モデルを広く採用しています。ブロックチェーンはより原始的な計算システムとして、まだこれらの並行思想を十分に活用していません。これは限界であり、同時に機会でもあります。新しい世代のプロジェクトは、チェーン内の並行性をより深いメカニズムに向上させる突破口を探求しており、現代のオペレーティングシステムにますます近い特徴を示しています。

並列計算は、性能の最適化だけでなく、ブロックチェーンの実行モデルのパラダイムシフトでもあると言えます。それは、取引処理の基本的な論理を再定義し、将来のWeb3ネイティブアプリケーションに持続可能なインフラストラクチャの支援を提供します。

Rollupの収束後、チェーン内の並行処理は新しい周期のLayer1競争における重要な変数となっています。これは単なる技術競争ではなく、パラダイムの争奪でもあります。Web3の世界における次世代の主権実行プラットフォームは、この戦いから生まれる可能性が高いです。

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二、拡張パラダイムの全景図:5つのルート、それぞれの重点

スケーリングはパブリックチェーン技術の進化において最も重要なテーマであり、過去10年間にわたるほぼすべての主流技術の進路を生み出しました。ビットコインのブロックサイズを巡る争いから始まり、この技術競争は最終的に5つの基本的なルートに分化しました。それぞれのルートには独自の技術哲学、実装の難易度、および適用シーンがあります。

第一のタイプは最も直接的なオンチェーンスケーリングで、ブロックサイズを増加させたり、ブロック生成時間を短縮したりします。この方法は単一チェーンの整合性のシンプルさを保持しますが、中央集権的リスクなどのシステム的上限に達しやすく、現在は主流のコアソリューションではありません。

第二のタイプはオフチェーンスケーリングであり、状態チャネルやサイドチェーンなどがあります。このタイプのアプローチは、ほとんどの取引活動をオフチェーンに移し、最終結果のみをメインチェーンに書き込みます。理論的には無限にスループットを拡張できるものの、オフチェーン取引の信頼モデルなどの問題がその適用を制限しています。

第三のタイプは、現在最も広く展開されているLayer2 Rollupのルートです。チェーン外での実行とチェーン上での検証のメカニズムを通じてスケーラビリティを実現します。Optimistic RollupとZK Rollupにはそれぞれ利点がありますが、データの可用性への依存が強すぎるなどの中期的なボトルネックも露呈しています。

第四のタイプは、近年登場したモジュール型ブロックチェーンアーキテクチャです。これは、ブロックチェーンのコア機能をデカップリングし、複数の専門チェーンが異なる機能を果たします。この方向性は柔軟性が高いですが、クロスチェーンの安全性に対する要求が非常に高く、従来のチェーン設計に比べて開発のハードルははるかに高いです。

第五類は本文が重点的に分析するチェーン内並行計算最適化パスです。これは、単一のチェーン内部で実行エンジンアーキテクチャを変更し、原子性トランザクションの並行処理を実現することを強調しています。この方向性の利点は、マルチチェーンアーキテクチャに依存せずに性能の限界を突破できることであり、同時に複雑なスマートコントラクトに十分な計算の柔軟性を提供します。

この五つのパスの背後には、性能、コンポーザビリティ、安全性、および開発の複雑さの間でのブロックチェーンの体系的なトレードオフがあります。各パスはすべての問題を解決することは不可能ですが、共同でWeb3コンピューティングパラダイムのアップグレードの全景图を構成しています。

歴史的にコンピュータがシングルコアからマルチコアへと移行したように、Web3のスケーリングの道も最終的には高度な並列実行の時代に向かうことになる。この時代において、性能はもはやチェーン速度の競争だけではなく、基盤設計の哲学とシステム制御力の総合的な表れとなる。そしてチェーン内の並列処理は、この長期戦の究極の戦場となるかもしれない。

三、並行計算分類図譜:アカウントから命令への五大パス

実行モデルから出発すると、並列計算技術は五つのパスに分けられます:アカウントレベルの並列処理、オブジェクトレベルの並列処理、トランザクションレベルの並列処理、仮想マシンレベルの並列処理、そして命令レベルの並列処理です。これら五つのパスは粗粒度から細粒度に至り、並列論理の細分化プロセスであり、システムの複雑さとスケジューリングの難易度が絶えず上昇するパスでもあります。

アカウントレベルの並行処理はSolanaを代表とし、アカウント-ステートデカップリング設計に基づいて、静的分析を通じて取引に関与するアカウントの集合を判断し、競合関係を判定します。構造が明確な取引の処理には適していますが、複雑なスマートコントラクトに直面すると並行度が低下する可能性があります。

オブジェクトレベルの並行性は、リソースとモジュールの意味的抽象を導入し、より細かい粒度の「状態オブジェクト」を単位としてスケジューリングを行います。AptosとSuiはこの方向の探索者であり、特にSuiはMove言語を通じてコンパイル時にリソースの所有権を定義し、リソースアクセスの競合を精密に制御しています。

トランザクションレベルの並行性は、Monad、Sei、Fuelを代表としており、全体のトランザクションに依存関係のグラフを構築して並行パイプライン実行を行います。この設計により、システムは基盤となる状態構造を完全に理解していない前提でも、並行性を最大限に活用することができます。

仮想マシンレベルの並行性は、VMの基本的な命令スケジューリングロジックに並行実行能力を組み込むことを意味します。MegaETHは、Ethereumエコシステムの「スーパー仮想マシン実験」として、EVMを再設計してマルチスレッド並行実行のスマートコントラクトコードをサポートすることを試みています。

命令レベルの並列処理は最も細かい粒度のパスであり、現代CPUのアウトオーダー実行と命令パイプライン設計に由来しています。FuelチームはFuelVMにおいて、命令レベルでの再配置可能な実行モデルを初めて導入し、将来的にはブロックチェーンとハードウェアの協同設計を新たな高みに引き上げる可能性があります。

この五つのパスは、チェーン内の並列計算の発展スペクトルを構成し、ブロックチェーン計算モデルが従来の全順序コンセンサス台帳から高性能分散実行環境への転換を示しています。異なるパブリックチェーンの並列パスの選択は、その将来のアプリケーションエコシステムのキャパシティの上限と核心的競争力を決定します。

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4. 2つのメイントラックの深い理解:Monad vs MegaETH

現在の市場で最も注目されている2つの主要な技術路線は、Monadを代表とする「ゼロから構築する並列計算チェーン」と、MegaETHを代表とする「EVM内部の並列革命」です。これらは並列パラダイムの競争における「リコンストラクショニズム」と「コンパチビリズム」の2つの派閥を代表しています。

Monadは徹底的なリファクタリングのアプローチを採用し、現代のデータベースと高性能のマルチコアシステムからインスピレーションを得て、ブロックチェーン実行エンジンを再定義しています。そのコア技術には、楽観的同時実行制御、トランザクションDAGスケジューリング、乱序実行などのメカニズムが含まれており、チェーンの性能を百万TPSのレベルに引き上げることを目的としています。Monadは中間言語層を通じてSolidityの互換性をサポートし、「表層互換、底層リファクタリング」という戦略を採用しています。

MegaETHは既存のイーサリアムの世界から出発し、EVM実行エンジンに並列計算能力を組み込みます。EVMの仕様を変更することなく、命令実行モデルを再構築し、スレッドレベルの隔離やコントラクトレベルの非同期実行などのメカニズムを導入します。この"保守的革命"の道は、イーサリアムL2エコシステムにとって非常に魅力的で、移行文法なしでパフォーマンスをアップグレードする理想的なルートを提供します。

Monadは、ゼロから新しいシステムを構築し、極限のスループットを追求するプロジェクトにより適しています。一方、MegaETHは、最小限の開発変更でパフォーマンスの向上を実現したいL2およびDeFiプロジェクトに適しています。両者は将来的にモジュール型ブロックチェーンアーキテクチャにおいて同じ道を歩む可能性があり、Web3の高性能分散実行エンジンの両翼を形成することになるでしょう。

5 並列コンピューティングの将来の可能性と課題

並行計算は、紙の上の設計からチェーン上の実装へと移行し、巨大な潜在能力を解放しています。それはシステム性能の向上をもたらすだけでなく、新しい開発パラダイムとビジネスモデルを生み出しました。

機会の観点から見ると、まずは「アプリケーションの天井の解除」です。並列計算は、リアルタイムの戦闘ロジックを持つブロックチェーンゲームや、ブロックチェーン上のAIエージェントの自治など、真のオンチェーンの高頻度インタラクションをサポートします。次に、開発者ツールチェーンと仮想マシンの抽象レイヤーも並列化によって再構築され、新しい世代のインフラストラクチャを生み出します。同時に、モジュラー型ブロックチェーンは並列計算に実装経路を提供し、基盤データから実行ロジックまでの高性能統合アーキテクチャを構成できます。

しかし、並行計算は多くの課題にも直面しています。技術的な側面では、状態の並行性の一貫性保証やトランザクションの競合処理などの問題を解決する必要があります。エコシステムの側面では、開発者の移行意欲や並行モデルの設計能力などのソフトな問題が関与しています。これらこそが、並行計算がエコシステムの潜在能力を形成できるかどうかの鍵です。

最終的に、並列計算の未来はシステム工学の勝利であり、生態設計の試練でもあります。それは「チェーンの本質」を再定義し、状態スループットや取引の同時実行などの能力をチェーンの価値の第一性指標とします。この飛躍を実現する並列計算のパラダイムは、新しいサイクルにおいて最もコアで、最も複利効果を持つインフラストラクチャ原語となり、Web3全体の計算パラダイムの転換点を構成する可能性があります。

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六、結論:並行計算はWeb3ネイティブの拡張の最良の道ですか?

すべてのWeb3の性能の限界を探求する道の中で、並列計算は最も実現しやすいものではありませんが、ブロックチェーンの本質に最も近い可能性があります。それは、チェーンの原子性と決定性の中で実行モデル自体を再構築し、根本的に性能のボトルネックを突破しようとしています。この"チェーンに生まれた"スケーリング方法は、ブロックチェーンのコアの信頼モデルを保持するだけでなく、将来の複雑なチェーン上のアプリケーションに持続可能な性能の土壌を提供します。

並行計算が"チェーンの魂"を再構築しています。これは短期的なクリアの近道ではないかもしれませんが、Web3の長期的な進化において唯一持続可能な正解の道である可能性が高いです。我々は、シングルコアCPUからマルチコア/スレッドOSへのアーキテクチャの飛躍を目撃していますが、Web3ネイティブオペレーティングシステムの雛形は、これらのチェーン内の並行実験の中に隠れているかもしれません。

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コメント
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OnChainDetectivevip
· 8時間前
再びスケーリングソリューションの噂を聞きました。大手の資本が関与しているようです。
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SatoshiHeirvip
· 07-21 15:36
指摘すべきは、シリアルおよび混合計算こそがブロックチェーンの本源的な設計思想であるということです。
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SchrodingerAirdropvip
· 07-21 05:31
壁ドンは何年も続いていたが、やっと何のことか分かった。
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RugPullAlertBotvip
· 07-20 07:40
基盤のバグはまだ修正できるの?走ったよ
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BottomMisservip
· 07-20 07:31
また巻き込まれて、理解できないことは理解できない
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GasWranglervip
· 07-20 07:31
技術的に言えば、パラレルはただの豚に口紅を塗ったものに過ぎない... まずメンプールデータを見せてください
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AlphaBrainvip
· 07-20 07:27
拡張について話すのは無駄だ、少しお茶を飲んで休もう。
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GasWastingMaximalistvip
· 07-20 07:15
イーサリアムは行き過ぎているのではないでしょうか
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