初期の文明では、真実は神話に基づいていました。世界の現象の観察は、象徴的な物語、宗教的信念、古代の知恵に包まれていました。時が経つにつれて、人類は客観的な測定と推論を重視するようになり、科学、数学、論理などの分野が誕生しました。
文字が発明され、その後印刷機が発明されて以来、学術文献や契約書から統計や独自の分析に至るまで、世界中の情報が書面で書籍や文書に記録されるようになりました。そして 20 世紀には、電話、コンピューター、インターネットによって、情報の作成、配布、検証方法にデジタル革命が起こりました。現在では、スーパーコンピューターが複雑なデータ セットに対して大規模な計算を実行し、世界中の何十億ものユーザーが毎日リアルタイムでコンテンツを生成、共有、話し合っています。
現在、インターネット接続さえあれば、世界中の誰もが、一見無限とも思える情報の流れに瞬時にアクセスできます。しかし、個人がこれまで以上に多くの情報を消費し共有できるようになった一方で、さまざまなアプリケーションに分散された高速かつ大量の情報は、並外れた課題を引き起こしています。
{ Chainlink ブログからの類推 }
検証可能なコンピューティングにより、ユーザーは結果の正確性を確保しながら、信頼できない可能性のあるコンピューターに計算をアウトソーシングできます。これは、リモート コンピューターに計算を実行させ、計算が正確に行われたことを証明することで機能します。
この証明は、ユーザーが自分で計算全体を繰り返すことなく検証できます。これは、ユーザーの計算リソースが限られている場合や、外部システムで処理される機密データの整合性を確保する必要がある場合に特に役立ちます。
TL;DR
クラウド コンピューティングは複雑なタスクに最適ですが、結果が正確であることをどうやって確認するのでしょうか?
検証可能なコンピューティングにより、計算をアウトソーシングし、すべてを再実行せずに回答を検証できます。
作業が正しく行われたことを確認するために、証拠（領収書など）を使用します。
利点としては、セキュリティ、効率性、透明性、科学的計算の検証などが挙げられます。
証明には、インタラクティブ（クライアントとワーカーの対話）と非インタラクティブ（キーで検証された証明）の 2 つの主なタイプがあります。
セキュアエンクレーブや準同型暗号化などの他の技術によって、セキュリティとプライバシーを強化できます。
検証可能なコンピューティングは、作業負荷を軽減し、複雑なスマート コントラクトを可能にすることで、ブロックチェーンの拡張に役立ちます。
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膨大な計算ニーズが支配する世界では、複雑なタスクをクラウド サーバーにアウトソーシングすることが日常的になっています。しかし、ここに課題があります。結果を受け取った後、その正確さをどうやって確信できるでしょうか。考えてみてください。AI トレーニング タスクを AWS などのプラットフォームに割り当てます。1 週間後、この AI トレーニング タスクから数百万のニューラル ネットワーク パラメータを受け取ります。しかし、これらのパラメータが 1 日のトレーニングではなく、1 週間分のトレーニングを真に反映していることをどのように保証できるでしょうか。
最も簡単な解決策は、同じタスクを別のクラウド プラットフォームである Google Cloud に送信し、結果を並べることです。ただし、この方法は冗長であるだけでなく、コストも 2 倍になります。では、代替案は何でしょうか。これは、プロセス全体を再実行せずにアウトソーシングされた計算結果を検証することに重点を置いた領域である検証可能コンピューティングのトピックです。
{ フォーブスからの類推 }
🏵️ 検証可能なコンピューティングの仕組み
金融データ分析や科学的シミュレーションなど、計算負荷の高いタスクを実行するシナリオを想像してみてください。ハードウェアの制限やセキュリティ上の考慮事項により、ローカルでの実行は非現実的かもしれません。クラウド サーバーに計算をアウトソーシングすることは、実行可能なソリューションのように見えます。ただし、根本的な疑問が生じます。サーバーが計算を正確に実行することを信頼できるでしょうか?
悪意のあるサーバーはデータを操作したり、偽造した結果を返したりする可能性があります。従来のアプローチでは、複数のサーバーで冗長な計算を行うことが多く、非効率的でリソースを大量に消費する可能性があります。検証可能なコンピューティングは、このジレンマに対する優れた解決策を提供します。
📀 検証可能なコンピューティングがジレンマを解決する方法
検証可能なコンピューティングにより、出力の正確性を確保しながら、信頼できないサーバーに計算をアウトソーシングできるようになります。これは、次の 2 つのアプローチによって実現されます。
🔹 証明生成: 計算は、暗号証明とともに検証可能な形式に変換されます。この証明は、入力データや関連する特定の手順を明らかにすることなく、計算が正確に実行されたことを数学的に保証する役割を果たします。
🔸 証明検証: 秘密鍵を使用して受信した証明の正確性を検証する検証ツールを所有しています。検証が成功すると、信頼できないサーバー上で計算が意図したとおりに実行され、信頼できる結果が得られたことが保証されます。検証可能なコンピューティングは、監査可能な計算のためのシステムと考えてください。
タスクを作業者に委任すると、ジョブが正しく実行されたことを確認するための検証可能な領収書も取得します。この数学的検証プロセスにより、サーバーの整合性に盲目的に頼ることなく、結果を信頼できるようになります。
💡 検証可能なコンピューティングの利点
検証可能なコンピューティングは、さまざまなアプリケーションにさまざまな利点をもたらします。
クラウド コンピューティングのセキュリティ: 機密性の高い計算にクラウド リソースを安全に利用し、データのプライバシーと結果の整合性を確保します。
スケーラビリティと効率性: 複雑な計算を強力なクラウド サーバーにアウトソーシングすることで、プロセスを加速し、効率性を向上させることができます。
分散システムの透明性: 計算が複数のエンティティに分散される共同プロジェクトでは、検証可能なコンピューティングにより、機密性を損なうことなく部分的な結果の正確性が保証されます。
科学的計算の検証: 研究者は検証可能なコンピューティングを活用して、リモート サーバーで実行される科学的計算の再現性を確保できます。
🔆 証明の種類
検証可能なコンピューティングは、主に次の 2 つのアプローチを使用して実装できます。
インタラクティブな証明:
この方法では、クライアントとワーカーが対話形式で対話し、証明の正しさを検証します。クライアントはワーカーにチャレンジを送信し、ワーカーの応答は数学的に検証され、計算の妥当性が確認されます。
非対話型証明:
このアプローチにより、直接的な対話が不要になります。ワーカーは、クライアントが暗号キーを使用して検証できる証明を生成します。非対話型の証明は多くの場合、より効率的ですが、より強力な暗号の仮定が必要になる場合があります。
対話型証明と非対話型証明の選択は、計算の複雑さ、望ましい効率性のレベル、アプリケーションのセキュリティ要件などの要因によって異なります。
⚡ セキュアエンクレーブと準同型暗号化
対話型および非対話型の証明は検証可能なコンピューティングの中核を形成しますが、他の暗号化技術によってその機能を強化できます。
セキュアエンクレーブ:
これらはプロセッサ内の分離された実行環境であり、信頼されていないサーバー上で実行中に計算の機密性と整合性を保護します。
準同型暗号化:
この技術により、暗号化されたデータに対して直接計算を実行できるため、計算前にデータを復号化する必要がなくなり、プライバシーが強化されます。
🚆 ブロックチェーンのスケーラビリティにどのように役立つか
ブロックチェーンの負荷の軽減: 複雑な計算を検証ノードにアウトソーシングできるため、トランザクションの検証とコンセンサスを担当する検証ノードの負担が軽減されます。これにより、トランザクション データの保存やスマート コントラクト ルールの適用などのコア機能のためにブロックチェーン上のスペースが解放されます。
トランザクション スループットの向上: 計算をオフロードすることで、ブロックチェーンは 1 秒あたりに処理できるトランザクション数が増え、トランザクションの確認時間がより速く、効率的になります。これは、大量のトランザクションを必要とする実際のアプリケーションにとって非常に重要です。
複雑なスマート コントラクトの有効化: 検証可能なコンピューティングにより、スマート コントラクトは、ブロックチェーン上で直接実行するには計算コストが高すぎる可能性のある機能を活用できるようになります。これにより、よりリッチで複雑なスマート コントラクト アプリケーションが可能になります。
🏵️ 暗号通貨における検証可能なコンピューティング アプリ
スケーラブルなブロックチェーン: ブロックチェーンは、すべてのノードがトランザクションを検証する必要があるため、速度が遅くなる可能性があります。検証可能なコンピューティングにより、複雑な計算をオフチェーンで実行でき、有効性の証明のみがブロックチェーンに保存されるため、システムのスケーラビリティが向上します。
安全なスマート コントラクト: スマート コントラクトは、ブロックチェーン上で実行されるプログラムです。検証可能なコンピューティングにより、データのプライバシーを損なうことなく、プライベート データを含む複雑なスマート コントラクトを安全に実行できます。
機密トランザクション: 検証可能なコンピューティングを使用すると、ブロックチェーン上で機密トランザクションが可能になります。このトランザクションでは、送信者と受信者のみが取引金額を把握しながら、トランザクションが有効であることを証明できます。
💡 特定のアプリケーション
検証可能なコンピューティングは、ゼロ知識 (ZK) 証明とも呼ばれ、ブロックチェーンと非ブロックチェーンの両方のコンテキストで応用できる強力なテクノロジーです。これにより、1 台のコンピューター (検証者) が、より強力な別のコンピューター (証明者) に計算を委任し、計算が正しく実行されたことを効率的に検証できます。注目すべきアプリケーションをいくつか紹介します。
レイヤー 2 (L2) ブロックチェーン: L2 ブロックチェーンは、ZK 証明 (具体的には SNARK) を使用して状態遷移の整合性を保証します。これらの証明により、チェーン上で完全な計算を行う必要がなく、効率的な検証が可能になります。
クロスチェーン ブリッジ: クロスチェーン ブリッジは、SNARK を活用して、あるチェーンから別のチェーンへの入金または出金を証明します。これにより、異なるブロックチェーン間の信頼性のない相互運用性が確保されます。
ZK コプロセッサ: 「ZK コプロセッサ」は、SNARK を使用して、オンチェーン データに対するオフチェーン計算を証明します。たとえば、スマート コントラクトでネイティブに計算するにはコストがかかりすぎる複雑な計算を検証できます。
🔬 注目プロジェクト
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検証可能なコンピューティングは、量子コンピューティングだけでなく、ブロックチェーンや暗号通貨にも大きな変化をもたらします。検証可能なコンピューティングは、検証済み Web とともに画期的な可能性を切り開きます。ゼロ知識証明 (ZK) や完全準同型暗号化 (FHE) などのテクノロジーで構築された新しいプロトコルは、ほんの始まりにすぎません。
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