著者：岳小魚
Web3Caffの創設者Gootorは非常に重要な視点を提起しました。ここでいくつかのさらなる考察を共有します：
イーサリアムはZK化が進んでおり、ZK証明器はハードウェアアクセラレーションが必要であり、ビットコインマイニングと同様にハードウェア依存性があります。したがって、ZKマイニングは新しい型の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が共存する新しい「ハイブリッドコンセンサス」モデルに変わる可能性があります。
次に、上述の想定の根底にある論理を具体的に見ていきましょう。
1、イーサリアムはZK化が進んでいます。
ZK（ゼロ知識証明）の基本原理は、一方が別の方に声明が真実であることを証明できるが、他の情報は提供する必要がないということです。
これは非常に有望な技術です。
ZK技術は現在、ブロックチェーン分野で主にスケーリングに利用されています。
V神はZK技術を強く推進しており、V神の意向と傾向により、イーサリアム財団もさまざまなZKプロジェクトに投資しています。
ただし、ZKプロジェクトのインフラストラクチャレベルは比較的長いサイクルを持つため、一般のユーザーが現在直接認識できるのはさまざまなZK Rollup、すなわちZK系のイーサリアムLayer2解決策です。
典型的な例はzkSync、Starknet、Polygon zkEVM、Scroll、Lineaなどです。
これらはすべて、イーサリアムの実行層にZK技術を統合するものです。
そして、イーサリアム自体も徐々にZK化が進んでいます。
コンセンサス層のZK化（例：Beam Chain提案）：コンセンサス操作の検証プロセスをZK化することで、コンセンサスプロセスを簡素化し、加速できます。
データ層の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ことにより、チェーン上のストレージ需要を大幅に削減できます。
これらの方法を通じて、イーサリアムはその分散化と安全性を維持しながら、ネットワークの性能、取引処理速度、コスト、プライバシー保護を著しく向上させることができます。
ZK技術の導入は、イーサリアムエコシステムの長期的な拡張戦略の一部と見なされ、高まるユーザー需要とアプリケーションの複雑性に対応できます。
2、ZKはなぜハードウェアと結びつく必要があるのか？
上記のZKの多くの利点について言及しましたが、ZKが現在直面している最大の障害は、ZKP（ゼロ知識証明）の生成性能の問題です。
ZKの運用メカニズムは、検証者が複数の取引を一つの簡潔な証明に統合し、その後取引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します。
しかし、ZKには限界もあります。証明生成のプロセスは、時間と労力の面で非常にリソースを消費します。
多くの複雑な数学演算が必要であるため、例えば冪演算、逆数演算、双線形ペアリング計算など、証明の生成は通常遅くなります。
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ず、ハードウェアと組み合わせる必要があります。専用ハードウェアを使用して加速することで、証明生成の速度を従来の数時間から数秒に引き上げることができ、これは大きな向上となります。
したがって、ZKにはハードウェア依存性があり、専用チップが必要です。
ZKP技術がプライバシー計算、ブロックチェーンのスケーリングなどの分野での利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、市場のハードウェア需要も高まっています。
3、PoSとZKマイニングはどのように結びつくのでしょうか？
ZKハードウェアアクセラレーションを採用すれば、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登場します。
ZKマイニングとは何ですか？
従来のPoW（作業証明）マイニングは複雑な数学問題の解決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に依存しています。
PoWマイニングに似て、参加者はZKP生成の速度と効率を競い、最初に有効な証明を生成した参加者が報酬を得ます。
PoSとZKは具体的にどのように結びつくのでしょうか？
PoSシステムでは、検証者（つまり、ステイカー）は取引を検証し、新しいブロックを提案する責任があります。ZK証明は、特定のブロックまたは一連の取引の正確性を証明するために使用でき、安全性を高め、検証コストを削減します。
検証者はPoSの職務を遂行しながら、ZKPを生成してその作業の追加的な証明を提供します。有効なZKPを生成し提出した検証者は、既存のブロック報酬に加えて追加の報酬を得ることができます。
これはETHまたはネットワーク内の特定のトークンやガス料金の一部など、何らかの形式の報酬である可能性があります。
主ネットのブロック報酬は、2つの部分に分けることができ、階層型報酬システムを形成します：その一部の報酬は従来のPoS検証に使用され、もう一部はノードのZK証明生成における貢献に基づいて配分されます。
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ステーキングの拡張として機能します。
ステーキング者は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、ステーキング者はZK証明生成ノードを実行し、ZK技術の適用をサポートするために計算リソースを提供できます。
しかし、これはあくまで可能性を示すものであり、イーサリアムの既存のPoSメカニズムにZK技術を統合するには、現在のPoSプロトコルを修正または拡張してZK証明の役割を受け入れる必要があります。
また、公平なインセンティブモデルを設計する必要があり、PoSのインセンティブ効果を減少させず、ZK技術の適用を促進する必要があります。
4、ZKマイニングは新しい正の外部性をもたらしますか？
イーサリアムがPoWからPoSに移行した後、最も批判された点は、この「閉じられた」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を必要とし、ブロックチェーンの経済活動を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ます。
PoSシステムでは、ブロックを検証する資格は主に保有するトークンの数量（つまり、ステーキング）に基づいており、経済活動はよりステーキングとネットワーク内取引に集中しており、PoWのように広範なマイニング、生産、電力市場などの外部産業には関与しません。
ZKアクセラレーションハードウェアとPoWマイニング機は、専用ハードウェアを必要としますが、「無効な電力消費」問題は軽減されます。なぜなら、PoWは数学の問題を解決してブロック権を競うのに対し、ZKマイニングは有効な証明を生成して取引を検証するからです。異なるノードが反復的な無効な労働を行う必要がないのです。
5、AIとZKの計算リソースの共有
さらに進むと、ZK計算リソース市場が登場し、AI計算リソースとZK計算リソースの共有も実現可能です。
市場には、AIとZKタスクの計算ニーズをサポートする統合計算サービスプラットフォームが登場する可能性があります。
ユーザーは同じプラットフォーム上で高性能計算が必要なAIタスクとZK証明生成が必要なタスクを処理できます。
プロトコルレベルでも統合が可能です：AI計算リソース提供者がZK証明の生成に参加したり、AI計算の結果を検証するためにZK技術を利用できるように、スマートコントラクトやプロトコルを作成します。
計算リソースも動的に配分可能です：タスクの要求に応じて動的に計算リソースを配分します。例えば、AIタスクの要求が低いときには、これらのリソースをZK証明の生成に使用することができ、その逆も可能です。
6、ZKハードウェアアクセラレーションの主要プレーヤー
現在、ZKハードウェアアクセラレーションの主要プロジェクトはCysicです。
Cysicは専用集積回路（ASIC）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）、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焦点を当て、ZKP生成プロセスを加速します。
Cysicは2つのハードウェア製品を設計しました：
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。
ZK Pro：50枚のRTX 4090 GPUに相当する強力なデバイスで、大規模なZKプロジェクト（zkRollupやzkMLなど）用に設計されています。
ハードウェアに加えて、CysicはCUDAライブラリのセットを提供しており、Plonky2、Gnark、Halo2、RapidSnarkなどのさまざまなZKPシステムをサポートしています。これらのライブラリは性能を大幅に向上させ、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％向上させることができます。
同時に、Cysicにはエコシステム、Cysic Networkがあります。これは、コミュニティの計算リソースを統合し、ZKプロジェクト、計算リソース提供者、コミュニティ検証者を接続して信頼でき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プロジェクトと協力しており、製品の実用性と市場ニーズを示しています。
Cysicの他にも、非常に特徴的なプロジェクトとしてScrollを挙げる必要があります。
まさか、「裏切り者」、「悪名高い」ScrollがZKハードウェアアクセラレーションの分野で非常に先行しているとは思いませんでした。
他のZK Rollupプロジェクトと比較すると、Scrollは独自のアプローチを取り、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を開発することで、自身の競争の壁を形成しました。これがScrollの最大の差別化競争優位性です。
この点だけ見ると、Scrollは確かに非常にハードコアなプロジェクトです。
しかし、ScrollとCysicは異なるポジショニングをしています。Scrollにとって、ハードウェアアクセラレーションはLayer2全体の解決策の一部です。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に専念しています。
7、まとめ
最後に、この記事の内容をまとめます：
イーサリアムはZK化が進んでいます：イーサリアムはゼロ知識証明（ZK）技術を導入することでスケーリングとプライバシーの向上を実現し、コンセンサス層とデータ層でZK技術を適用してネットワーク性能を向上させています。
ZKにはハードウェアアクセラレーションが必要です：ゼロ知識証明の生成には大量の計算リソースがかかるため、ASICやFPGAなどのハードウェアアクセラレーションが効率向上のために必要な手段と見なされています。
PoSとZKマイニングの結合：ZKマイニングをPoSの拡張として提案し、ステーキング者はZK計算能力を提供することで追加の報酬を得ることができ、PoSとPoWが共存するモデルを形成します。
ZKマイニングは新しい正の外部性をもたらします：PoWと比較して、ZKマイニングは無効なエネルギー消費を減少させる可能性がありますが、それでも専用ハードウェアが必要で、ハードウェアの生産と技術革新に対するインセンティブをもたらします。
AIとZK計算リソースの共有：AIとZK計算タスクは、ハードウェアリソースを共有する可能性があり、包括的な計算サービス市場を形成します。
市場のリーディングプロジェクト：CysicとScrollはZKハードウェアアクセラレーション分野のリーダーであり、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います。
最後に、ZKハードウェアアクセラレーションの分野が初めて姿を現し、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ますます重要になり、イーサリアムの経済モデルを逆に変える可能性があるため、この分野に引き続き注目する価値があります。
