イーサリアムはPoWの時代に戻った? ZKハードウェアアクセラレーションマイニングの新しいPoWモードについて話しましょう

著者: Yue Xiaoyu

イーサリアムはZK化されており、ZKプルーフソルバーはBTCマイニングのようにハードウェアに依存しています。したがって、ZKマイニングは新しいタイプのPoW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が並存し、新しい"混合コンセンサス"モデルが形成される可能性があります。

次に、上記の構想の基本ロジックを具体的に見ていきます。

1、ETH坊がZK化されています

ZK（ゼロ知識証明）の基本原理は：一方が他方に対して、追加情報を提供することなく、主張が真実であることを証明できることです。

これは非常に有望な技術です。

ZK技术は現在、ブロックチェーン領域で主にスケーリングに使用されています。

ビタリックブテリンは常にZK技術を推進しており、ETH財団もビタリックブテリンの意向と傾向に従って、様々なZKプロジェクトに投資しています。

しかし、ZKプロジェクトのこのようなインフラ層のサイクルは比較的長いため、一般のユーザーが現時点で直接感じることができるのは、さまざまなZK Rollup、つまりZK系のETH坊Layer2ソリューションです。

代表的な例としては、zkSync、Starknet、Polygon zkEVM、Scroll、Lineaなどがあります。

これらはすべて、イーサリアムの実行レイヤーでZKテクノロジーが統合されています。

そしてETH自体も徐々にZK化されています。

(1)コンセンサスレイヤーのZK化(Beam Chain提案など):コンセンサス運用の検証プロセスをZK化することで、コンセンサスプロセスを簡素化・高速化できる。

（2）データ層ZK化：証明のみを保存し、すべての取引データを保存しないため、オンチェーンのストレージ要件を大幅に削減することができます。

これらの方法により、イーサリアムは分散化とセキュリティを維持しながら、取引処理速度、コスト、およびプライバシー保護など、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 技术の導入は、ETH坊エコシステムの長期的な拡張戦略の一環と見なされ、より高いユーザー要求やアプリケーションの複雑さに対処することができます。

2、ZKはなぜハードウェアと組み合わせる必要がありますか？

上記のZKの多くの利点が述べられていますが、現在のZKの最大の障害はZKP（ゼロ知識証明）のパフォーマンスの問題です。

ZKの動作メカニズムは、バリデータが複数のトランザクションを単一の簡潔な証明に統合し、その後、トランザクションをメインネットに提出することで、最終的にメインネットのスケーリングを実現することです。

しかし、ZKには制約もあります。なぜなら、証明を生成するプロセスは時間とエネルギーを非常に消費します。

多くの複雑な数学演算（べき乗、逆数、バイリニアペアリングなど）が必要なため、証明の作成には通常、速度が低下します。

ソフトウェアの最適化だけでは性能をさらに向上させることはできません。したがって、ハードウェアと組み合わせて、専用のハードウェアを使用して高速化する必要があります。これにより、証明生成速度が時間帯から秒単位に向上します。これは大きな進歩となります。

したがって、ZKにはハードウェア依存があり、専用チップが必要です。

ZKPテクノロジーがプライバシー計算、ブロックチェーン拡張などの領域での使用が増えるにつれて、ZKPの生成速度と効率がボトルネックとなり、市場はハードウェアへの需要もますます高まっています。

**3、PoSマイニングとZKマイニングを組み合わせる方法は? **

ZKハードウェアアクセラレーションを使用すると、ハードウェアマイニングを実現でき、新しい経済モデルが生まれます。

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を迅速に生成する能力です。

PoWマイニングに似たZKPの生成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受け取ります。

PoSとZKは具体的にどのように結合されていますか？

PoSシステムでは、バリデータ（ステーカー）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プルーフは、特定のブロックまたはトランザクションのシリーズの正当性を証明するために使用され、セキュリティを強化し、ドロップ検証のコストを削減します。

バリデータは、そのPoSの責任を果たしながら、その作業の追加の証拠としてZKPを生成します。有効なZKPを生成して提出することに成功したバリデータは、既存のブロック報酬に加えて追加の報酬を受け取ることができます。

これはETHまたはネットワーク内の特定トークンまたはGas費用の一部である可能性があります。

メインネットブロック報酬は、2つの部分に分かれ、階層的な報酬システムを形成します：1つは従来のPoS検証に使用され、もう1つはノードがZK証明の生成に貢献した分配に基づいています。

これにより、ZKはPoS検証の強化として機能し、ZKマイニングはPoSステークの拡張として機能することがわかります。

ステーク者は、ETHをステーキングしてPoS報酬を得るだけでなく、ZK関連の作業に参加して追加の報酬を得ることもできます。たとえば、ステーカはZKプルーフ生成ノードを実行し、ZKテクノロジーの応用を支援するために計算リソースを提供することができます。

しかし、ここでは単にイーサリアムの現行のPoSプロトコルにZK技術を統合する可能性が提案されているに過ぎません。ZK証明の役割を受け入れるためには、現行のPoSプロトコルを変更または拡張する必要があります。

そして、PoSのインセンティブ効果を弱めずに、ZKテクノロジーの使用を促進するために、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導入しますか？

イーサリアムがPoWからPoSに移行した後、最も批判されている点は、この「閉ざされた」経済システムに外部性が導入されていないことです。

PoWは外部性を持ち、エネルギーやハードウェアが必要であり、それによってブロックチェーンの経済活動がブロックチェーンの外部に拡大し、現実世界に影響を与えています。

PoSシステムでは、ブロックの検証資格は主に保有しているトークン数量（つまりステーク）に基づいており、経済活動は主にステークとネットワーク内取引に集中しており、広範なマイニングリグ生産や電力市場などの外部産業に関与するPoWのようなものではありません。

ZK加速硬件とPoWマイニングリグは同様に専用のハードウェアが必要ですが、「無効な電力消費」の問題はドロップされます。なぜなら、PoWはブロック権を競争するために数学問題を解決するのに対し、ZKマイニングは取引を検証するための有効な証明を生成するため、異なるノードが無効な労働を繰り返さなくてもよいからです。

5、AIとZK共有コンピューティングパワー

さらに進んで、ZKコンピューティングパワー市場が現れ、AIコンピューティングパワーとZKコンピューティングパワーの共有が実現されるかもしれません。

市場では、総合的な計算サービスを提供し、AIやZKタスクをサポートする統合プラットフォームが登場する可能性があります。

ユーザーは、高性能な計算が必要な AI タスクと ZK 証明生成が必要なタスクを同じプラットフォームで処理できます。

プロトコル層面でも整合性が図られます：スマートコントラクトまたはプロトコルの作成により、AIコンピューティングパワープロバイダーがZK証明の生成に参加したり、ZK技術を利用してAI計算結果を検証したりすることができます。

コンピューティングパワーは動的に割り当てることもできます：タスクの要件に応じてコンピューティングパワーのリソースを動的に割り当てます。例えば、AIのタスクの要件が低い場合、これらのリソースはZKプルーフの生成に使用されることがあります。逆もまた然りです。

6、ZKハードウェアアクセラレーションのトッププレーヤー

現在、ZKハードウェアアクセラレーショントラックのトッププロジェクトはCysicです。

CysicはASIC（特定用途向け集積回路）、FPGA（現場プログラム可能性門アレイ）およびGPUアクセラレーションソリューションの設計と製造に特化し、ZKP生成プロセスを加速しています。

Cysicは2つのハードウェア製品を設計しました：

（1）ZK Air：軽量のZKデバイスで、サイズはノートパソコンの電源アダプターに近く、計算能力は10枚のRTX 4090 GPUに相当し、個人ユーザーに適しています。

（2）ZK Pro: より強力なデバイスであり、50枚のRTX 4090 GPUに相当する性能を持ち、zkRollupやzkMLなどの大規模なZKプロジェクトに使用されるよう設計されています。

ハードウェア以外に、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トラップCUDAライブラリを提供しています。これらのライブラリにより、性能が大幅に向上し、オープンソースフレームワークと比較して少なくとも50％向上します。

同時、CysicにはCysic Networkというエコシステムがあります。これは主にコミュニティの計算リソースを統合および管理し、ZKプロジェクト、計算リソースプロバイダー、およびコミュニティのバリデータを接続し、信頼性のある計算リソースネットワークを形成することを目的としています。

簡単に言えば、Cysic NetworkはZKマイニングプールとSaaSプラットフォームです。

現在、Cysicは複数のzkRollupプロジェクトと提携し、その製品の実用性と市場需要を示しています。

Cysicに加えて、もう一つ非常に特徴的なプロジェクトがあります。

思わなかったが、‘多くの者が離反し親しみが薄い’、'悪名高い’のScrollはZKハードウェアアクセラレーションの面で非常に先駆けている。

他のZKロールアッププロジェクトと比較して、Scrollは新しい道を切り開いており、ハードウェアから始め、専用のZKアクセラレーションハードウェアGUPを開発し、独自の競争壁を形成しています。これがScrollの最大の差別化競争優位性です。

単にこれを見ると、Scrollは確かにハードコアなプロジェクトです。

ただし、ScrollとCysicの位置づけは異なります。Scrollにとって、ハードウェアアクセラレーションはそのLayer2の総合ソリューションの一部です。一方、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サービスを提供することを目指しています。

7、まとめ

最后，文章の内容をまとめると、

（1）ETH坊がZK化しています：ETH坊は、ゼロ知識証明（ZK）技術を導入してスケーリングとプライバシーを向上させ、共識層とデータレイヤーにZK技術を適用してネットワークのパフォーマンスを向上させています。

(2)ZKにはハードウェアアクセラレーションが必要:ゼロ知識証明の生成には多くの計算リソースが消費されるため、ハードウェアアクセラレーション(ASICやFPGAなど)は効率向上に必要な手段と見なされています。

（3）PoSとZKマイニングの結合：新しい経済モデルが提案され、ZKマイニングをPoSの拡張として位置づけ、ステーキング参加者はZK計算能力を提供することで追加報酬を獲得し、PoSとPoWの併存モデルを形成します。

（4）ZKマイニングは新しい正の外部性を導入する：PoWに比べてZKマイニングは無駄なエネルギー消費を減らす可能性があるが、専用のハードウェアが必要であり、ハードウェアの生産と技術革新に刺激を与える。

（5）AIとZKコンピューティングパワーの共有：AIとZKの計算タスクはハードウェアリソースを共有し、総合的な計算サービス市場を形成する可能性があります。

（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領域のリーダーであり、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特化し、後者はそれをLayer2ソリューションの一部として位置付けています。

最後に、ZKハードウェアアクセラレーションレースが初めて現れました。イーサリアムのさらなるZK化に伴い、ZKハードウェアアクセラレーションはより重要になり、イーサリアムの経済モデルをリバースさえ変える可能性があります。このレースを持続的にフォローする価値があります。