過去の保存から未来の計算へ：AO超並列コンピュータ

著者: YBB Capital 研究員 Zeke

序文

Web3 が現在区別している 2 つの主流のブロックチェーン アーキテクチャ設計は、必然的に美的疲労を引き起こしています。蔓延するモジュラー パブリック チェーンであれ、常にパフォーマンスを強調しながらパフォーマンスの利点を反映できていない新しい L1 であれ、その生態は次のとおりであると言えます。 . イーサリアムエコシステムのレプリカまたはわずかな改良ですが、その極めて均質な体験はすでにユーザーに新鮮味を失わせています。 Arweave が提案する最新の AO プロトコルは目を引きます。ストレージ パブリック チェーン上で超高性能コンピューティングを実現し、さらには疑似 Web2 エクスペリエンスを実現します。これは、私たちが現在慣れ親しんでいる拡張手法やアーキテクチャ設計とは大きく異なるように思えますが、AOとは一体何なのでしょうか？そのパフォーマンスをサポートするロジックはどこから来たのでしょうか?

AO を理解する方法

AO の名前は、同時コンピューティング モデルである Actor Model のプログラミング パラダイムである Actor Oriented の略語に由来しており、その全体的な設計思想は Smart Weave の拡張に由来しており、また、Actor Model の核となる概念であるメッセージ パッシングに従っています。簡単に言えば、AO は、モジュラー アーキテクチャを通じて Arweave ネットワーク上で実行される「ハイパー並列コンピューター」として理解できます。実装計画の観点から見ると、AO は実際には今日よく見られるモジュール式の実行層ではなく、メッセージ送信とデータ処理を標準化する通信プロトコルです。このプロトコルの中心的な目標は、情報転送を通じてネットワーク内のさまざまな「役割」のコラボレーションを実現し、それによってパフォーマンスを無限に重ね合わせることができるコンピューティング層を実現し、最終的には「巨大なハードドライブ」である Arweave が中央の分散信頼環境における権限、クラウドレベルの速度、スケーラブルなコンピューティング能力と拡張性。

AO アーキテクチャ

AO の概念は、昨年の Polkadot Decoded カンファレンスで Gavin Wood 氏が提案した「Core Time」の分割と再結合に似ているようで、どちらもコンピューティングのスケジューリングと調整を通じて、いわゆる「高性能の世界」を実現します。リソース。コンピュータ」。しかし、実際には、本質的には 2 つの違いがいくつかあります. Exotic Scheduling は、リレー チェーンのブロック スペース リソースの解体と再編成です. Polkadot のアーキテクチャに大きな変更はありません. コンピューティング パフォーマンスはプラグインのそれを上回っていますが、スロット モデルでの単一パラチェーンの制限は、依然として Polkadot のアイドル コアの最大数によって制限されます。理論的には、AO はほぼ無制限のコンピューティング能力 (実際の状況では、ネットワーク インセンティブのレベルに依存するはず) と、ノードの水平拡張によるより高い自由度を提供することができ、アーキテクチャ的には、AO はデータ処理方法とメッセージ表現を標準化します。 3 つのネットワーク ユニット (サブネットワーク) による情報のソート、スケジューリング、計算の標準化方法と各ユニットの機能は、公式データ分析によると次のように要約できます。

• プロセス: プロセスは、AO では実行命令の集合として見ることができます。プロセスが初期化されると、仮想マシン、スケジューラー、メモリ要件、必要な拡張機能など、必要なコンピューティング環境を定義できます。これらのプロセスは「ホログラフィック」状態を維持します (各プロセス データは Arweave のメッセージ ログに個別に保存できます。ホログラフィック状態については、以下の「検証可能な問題」セクションで詳しく説明します)。ホログラフィック状態とは、プロセスが独立して動作できることを意味します。実行は動的であり、適切なコンピューティング ユニットによって実行できます。ユーザーのウォレットからメッセージを受信するだけでなく、プロセスはメッセンジャー ユニットを通じて他のプロセスからメッセージを転送することもできます。

• メッセージ: ユーザー (または他のプロセス) とプロセス間の各対話はメッセージによって表されます。一貫したネイティブ構造を維持し、Arweave による情報の保存を容易にするために、メッセージは Arweave のネイティブ ANS-104 データ項目に準拠する必要があります。よりわかりやすい観点から見ると、メッセージは従来のブロックチェーンのトランザクション ID (TX ID) に似ていますが、この 2 つはまったく同じではありません。

• メッセンジャー ユニット (MU): MU は、「クランキング」と呼ばれるプロセスを通じてメッセージを中継し、システム内での通信の配信を担当してシームレスな対話を保証します。メッセージが送信されると、MU はそのメッセージをネットワーク内の適切な宛先 (SU) にルーティングし、対話を調整し、結果の送信ボックス メッセージを再帰的に処理します。このプロセスは、すべてのメッセージが処理されるまで続行されます。メッセージ リレーに加えて、MU はプロセス サブスクリプションの管理やスケジュールされた cron 対話の処理など、さまざまな機能を提供します。
• スケジューラ ユニット (SU): メッセージを受信すると、SU はプロセスの連続性と整合性を維持するために一連の主要な操作を開始します。メッセージを受信すると、SU は一意の増分 nonce を割り当て、同じプロセス内の他のメッセージとの相対的な順序付けを保証します。この割り当てプロセスは暗号署名によって形式化され、信頼性とシーケンスの整合性が保証されます。プロセスの信頼性をさらに向上させるために、SU は署名の割り当てとメッセージを Arweave データ層にアップロードします。これにより、メッセージの可用性と不変性が確保され、データの改ざんや損失が防止されます。
• コンピューティング ユニット (CU): CU はユーザーのサービスを完了するためにピアツーピア コンピューティング市場で互いに競争し、SU はコンピューティング プロセスのステータスを解決します。状態の計算が完了すると、CU は特定のメッセージ結果を含む署名付き証明書を呼び出し元に返します。さらに、CU は、他のノードがロードできる署名ステータス証明書を生成および公開することもできます。もちろん、これにも一定の割合の料金を支払う必要があります。

オペレーティング システム AOS

AOS は、AO プロトコルのオペレーティング システムまたはターミナル ツールとみなすことができ、スレッドのダウンロード、実行、管理に使用できます。開発者がアプリケーションを開発、展開、実行できる環境を提供します。 AOS では、開発者は AO プロトコルを使用してアプリケーションを開発および展開し、AO ネットワークと対話できます。

ロジックの実行

アクターモデルは「すべてはアクターである」という哲学を提唱しています。このモデル内のすべてのコンポーネントとエンティティは「アクター」と見なすことができます。各アクターは独自の状態、動作、およびメールボックスを持ちます。これらは非同期通信を通じて通信および連携し、システム全体が分散方式で動作できるようにします。また、組織化され、実行されます。同時進行方式。 AOネットワークの動作ロジックも同様で、コンポーネントやユーザーまでもが「アクター」として抽象化され、メッセージパッシング層を介して相互に通信することで、プロセス同士が連携することができる分散作業システムです。並列に計算され、共有状態が絡み合っていないことが確立されました。

以下に、情報転送のフローチャートの手順を簡単に説明します。

1. メッセージの開始:

• ユーザーまたはプロセスは、他のプロセスにリクエストを送信するためのメッセージを作成します。 *MU (Messenger Unit) はメッセージを受信し、POST リクエストを使用して他のサービスに送信します。

• メッセージの処理と転送: *MU は POST リクエストを処理し、メッセージを SU (スケジューリング ユニット) に転送します。 *SU は、Arweave ストレージまたはデータ層と対話してメッセージを保存します。

• メッセージ ID に基づいて結果を取得します。

• CU (コンピューティング) は GET リクエストを受信し、メッセージ ID に基づいて結果を取得し、プロセス上のメッセージのステータスを評価します。単一のメッセージ識別子に基づいて結果を返すことができます。

• 情報の取得: *SU は GET 要求を受信し、指定された時間範囲とプロセス ID に基づいてメッセージ情報を取得します。

• プッシュ送信ボックスのメッセージ:

• 最後のステップは、すべての送信トレイ メッセージをプッシュすることです。
• このステップには、結果オブジェクト内のメッセージと生成のチェックが含まれます。
• このチェックの結果に応じて、関連するメッセージまたはビルドごとに手順 2、3、および 4 を繰り返すことができます。

AO では何が変わりましたか? 「1」

一般的なネットワークとの違い:

1. 並列処理機能: 基本レイヤーと各ロールアップが実際に単一のプロセスとして実行されるイーサリアムなどのネットワークとは異なり、AO は、計算の検証可能性が損なわれないようにしながら、並列実行される任意の数のプロセスをサポートします。さらに、これらのネットワークはグローバルに同期された状態で動作しますが、AO プロセスは独自の独立した状態を維持します。この独立性により、AO プロセスはより多くのインタラクションと計算のスケーラビリティを処理できるようになり、高いパフォーマンスと信頼性を必要とするアプリケーションに特に適しています。
2. 検証可能な再現性: Akash やピアツーピア システム Urbit などの一部の分散ネットワークは、AO とは異なり、大規模なコンピューティング能力を提供しますが、対話の検証可能な再現性を備えていない、または非永続ストレージに依存しています。インタラクションログを保存するソリューション。

AO のノード ネットワークと従来のコンピューティング環境の違い:

• 互換性: AO は、WASM ベースか EVM ベースかにかかわらず、さまざまな形式のスレッドをサポートし、特定の技術的手段を通じて AO に接続できます。
• コンテンツ共創プロジェクト：AO はコンテンツ共創プロジェクトもサポートしており、AO 上でアトミック NFT を公開し、データをアップロードして UDL と組み合わせて、AO 上で NFT を構築できます。
• データの構成可能性: AR および AO 上の NFT はデータの構成可能性を実現し、データ ソースの一貫性と元の属性を維持しながら記事やコンテンツを複数のプラットフォームで共有および表示できるようにします。コンテンツが更新されると、AO ネットワークはこれらの更新ステータスを関連するすべてのプラットフォームにブロードキャストして、コンテンツの同期と最新ステータスの配布を確実に行うことができます。
• 価値のフィードバックと所有権: コンテンツ作成者は、自分の作品を NFT として販売し、AO ネットワークを通じて所有権情報を転送して、コンテンツに対する価値のフィードバックを実現できます。

プロジェクトのサポート:

1. Arweave 上に構築: AO は Arweave の機能を活用して、単一障害点、データ漏洩、検閲などの集中プロバイダーに関連する脆弱性を排除します。 AO の計算は透過的であり、分散型信頼最小化機能と Arweave に保存された再現可能なメッセージ ログを通じて検証可能です。
2. 分散型基盤: AO の分散型基盤は、物理インフラストラクチャによって課せられるスケーラビリティの制限を克服するのに役立ちます。専門的な知識、ツール、インフラストラクチャを必要とせず、誰でも自分の端末から簡単に AO プロセスを作成でき、個人や小規模な団体であっても世界的なリーチと参加が可能になります。

AO の検証可能な質問

AO のフレームワークとロジックを理解すると、通常、共通の問題が見つかります。 AO には従来の分散型プロトコルやチェーンのようなグローバルな特性がないようですが、Arweave にデータをアップロードするだけで検証可能性と分散化を実現できるのでしょうか? ?実はこれがAOデザインの謎なのです。 AO 自体はオフチェーン実装であり、検証可能性の問題を解決したり、コンセンサスを変更したりするものではありません。 AR チームのアイデアは、AO と Arweave の機能を分離し、それらをモジュール的に接続することであり、AO は通信と計算のみを実行し、Arweave はストレージと検証のみを提供します。 2 つの間の関係はマッピングに似ています。AO はインタラクション ログが Arweave に保存されていることを確認するだけでよく、その状態を Arweave に投影してホログラムを作成できます。このホログラフィック状態の投影により、出力の一貫性と信頼性が保証されます。状態の計算、性別、確実性。さらに、AO プロセスを逆にトリガーして、Arweave のメッセージ ログを通じて特定の操作を実行することもできます (事前に設定された条件とスケジュールに従って自動的に起動し、対応する動的操作を実行できます)。

Hill と Outprog が共有した内容によれば、検証ロジックがより単純であれば、AO は超並列インデクサーに基づく碑文計算フレームワークとして想像できます。ビットコイン碑文インデクサーは、碑文を検証するために碑文から JSON 情報を抽出し、オフチェーン データベースに残高情報を記録し、一連のインデックス作成ルールによる検証を完了する必要があることは誰もが知っています。インデクサーはオフチェーンで検証されますが、ユーザーは複数のインデクサーを変更するか、自分でインデックスを実行することで碑文を検証できるため、インデクサーが悪さをすることを心配する必要はありません。メッセージの分類やプロセスのホログラフィック ステータスなどのデータが Arweave にアップロードされることは上で述べましたが、その後は SCP パラダイム (ストレージ コンセンサス パラダイム) に基づくだけで済みます。ここでは、SCP がインデクサーであると単純に理解できます。さらに、SCP がインデクサーよりもずっと早くに登場したことも注目に値します)、誰でも Arweave 上のホログラフィック データを通じて AO または AO 上のスレッドを復元できます。ユーザーは信頼できるステータスを確認するためにノード全体を実行する必要はなく、インデックスの変更と同様に、ユーザーは SU を通じて単一または複数の CU ノードにクエリ リクエストを行うだけで済みます。 Arweave は高いストレージ容量と低コストを備えているため、このロジックの下で、AO 開発者はビットコインの碑文の機能をはるかに超えるスーパーコンピューティング層を実装できます。

AO と ICP

いくつかのキーワードを使用して、AO の特徴を要約してみましょう。巨大なネイティブ ハードディスク、無制限の並列処理、無制限のコンピューティング、モジュラー全体のアーキテクチャ、ホログラフィック ステート プロセスです。これはすべて非常に良いことのように聞こえますが、ブロックチェーンのさまざまなパブリック チェーン プロジェクトに精通している友人は、AO が、かつて人気のある「インターネット コンピューター」ICP である「デスレベル」プロジェクトに特に似ていることに気づくかもしれません。

ICP はかつてブロックチェーン界最後の王様レベルのプロジェクトとして賞賛され、トップ機関から高く評価され、21 年間の強気の時代に FDV は 2,000 億米ドルに達しました。しかし、波が後退するにつれて、ICP のトークンの価値も急落しました。 2023年の弱気市場まで、ICPトークンの価値は歴史的最高値と比べて260倍近く下落しました。ただし、トークン価格のパフォーマンスを考慮しない場合、現時点で ICP が再検討されたとしても、その技術的特徴には依然として多くの独自の特徴があります。現在の AO の驚くべき利点や機能の多くは、当時の ICP にも備わっていました。では、AO は ICP のように失敗するのでしょうか?まず、この 2 つがなぜ似ているのかを理解しましょう。ICP と AO はどちらもアクター モデルに基づいて設計されており、ローカルで実行されるブロックチェーンに焦点を当てているため、2 つの特性には多くの類似点があります。 ICP サブネット ブロックチェーンは、インターネット コンピューター プロトコル (ICP) を実行する、独立して所有および制御される多数の高性能ハードウェア デバイス (ノード マシン) によって形成されます。インターネット コンピュータ プロトコルは、サブネット ブロックチェーン内のすべてのノードにわたって状態と計算を複製するという点で、バンドルとしてのレプリカである多数のソフトウェア コンポーネントによって実装されます。

ICP のレプリケーション アーキテクチャは、上から下まで 4 つの層に分割できます。

ピアツーピア (P2P) ネットワーク層: ユーザー、サブネット ブロックチェーン内の他のノード、および他のサブネット ブロックチェーンからのメッセージを収集し、アドバタイズするために使用されます。ピア層が受信したメッセージはサブネット内のすべてのノードに複製され、セキュリティ、信頼性、復元力が確保されます。

コンセンサス層: ユーザーおよびさまざまなサブネットから受信したメッセージを選択および順序付けして、進化するブロックチェーンを形成するビザンチンフォールトトレラントコンセンサスを通じて公証および最終化できるブロックチェーンブロックを作成します。これらの最終的なチャンクはメッセージ ルーティング層に渡されます。

メッセージ ルーティング層: ユーザーおよびシステムが生成したメッセージをサブネット間でルーティングし、Dapp の入力キューと出力キューを管理し、メッセージ実行をスケジュールするために使用されます。

実行環境層: メッセージ ルーティング層から受信したメッセージを処理することにより、スマート コントラクトの実行に関連する決定論的な計算を計算します。

サブネット ブロックチェーン

いわゆるサブネットは、一連の「コンテナ」を実行できる独自のブロックチェーンを作成するために、コンセンサス メカニズムの個別のインスタンスを実行する相互作用するレプリカの集合です。各サブネットは他のサブネットと通信でき、ルート サブネットによって制御されます。ルート サブネットはチェーン キー暗号化を使用して権限を個々のサブネットに委任します。 ICP はサブネットを使用して、無限に拡張できるようにします。従来のブロックチェーン (および個々のサブネット) の問題は、コンセンサス アルゴリズムに参加するために、各ノードがブロックチェーン上で発生するすべての処理を実行する必要があるため、単一ノード マシンの計算能力によって制限されることです。複数の独立したサブネットを並行して実行すると、ICP はこの単一マシンの壁を突破できます。

失敗した理由

上で述べたように、ICP アーキテクチャが達成したい目的は、単に分散型クラウド サーバーです。数年前、このアイデアは AO と同じくらい衝撃的でしたが、なぜ失敗したのでしょうか?簡単に言うと、高いレベルで成功しなければ、低いレベルでも落ち着かないということですが、Web3 と自分のアイデアのバランスが取れていないため、最終的には恥ずかしい結果につながります。このプロジェクトは Web3 ではなく、集中型クラウドほど使いやすいものでもないという状況ですが、要約すると 3 つの問題があります。まず、ICP のプログラム システムである Canister (前述の「コンテナ」) は、実際には AOS および AO のプロセスに似ていますが、同じではありません。 ICP プログラムはキャニスターのカプセル化によって実装されており、外部からは認識されず、特定のインターフェイスを介してデータにアクセスする必要があります。非同期通信は、DeFi プロトコルでのコントラクト呼び出しにとって非常に不親切であるため、DeFi Summer では、ICP は対応する財務的価値を取得できませんでした。

2点目は、ハードウェア要件が非常に高く、その結果、プロジェクトが分散化されていないという点です。下の図は、当時ICPから提示されたノードの最小ハードウェア構成図です。今でもSolanaをはるかに超えて非常に誇張されています。パブリック チェーンは依然として高水準にあり、ストレージ要件さえもストレージ要件を上回っています。

3 点目はエコロジーの欠如ですが、ICP は現在でも非常に高性能なパブリック チェーンです。 DeFi アプリケーションがない場合、他のアプリケーションはどうなるでしょうか?申し訳ありませんが、ICP は当初からキラー アプリケーションを開発しておらず、そのエコシステムは Web2 ユーザーも Web3 ユーザーも獲得していません。結局のところ、分散化がほとんど行われていないのであれば、機能が豊富で成熟した集中型アプリケーションを使用すればよいのではないでしょうか?しかし最終的には、ICP のテクノロジーが依然として一流であることは否定できず、次の 10 億人のユーザーを引き付けるには、リバース ガス、高い互換性、無制限の拡張性といった利点が依然として必要です。得意な構造上の利点を活かしてひっくり返すことも可能かもしれません。

では、上の質問に戻りますが、AO は ICP のように失敗するのでしょうか?個人的には、AO は同じ過ちを繰り返さないと考えています。そもそも ICP の失敗につながった最後の 2 つの点は、AO にとって問題ではありません。Arweave にはすでに良好な環境基盤があります。ホログラフィック状態投影は、集中化の問題も解決します。互換性の面では、AO のほうが柔軟です。さらなる課題は、経済モデルの設計、DeFi のサポート、そして非金融およびストレージ分野で Web3 はどのような形を取るべきかという 100 年前の問題に焦点を当てる可能性があります。

Web3 は物語にとどまるべきではありません

Web3 の世界で最も頻繁に現れる単語は「物語」であるはずで、私たちはほとんどのトークンの価値を測定するために物語の観点を使用することにさえ慣れています。これは当然、ほとんどの Web3 プロジェクトは素晴らしいビジョンを持っているが、使用するのは非常に恥ずかしいというジレンマから生じています。それに比べ、Arweave にはすでに完全に実装されたアプリケーションが多数あり、それらはすべて Web2 レベルのエクスペリエンスを対象としています。たとえば、Mirror や ArDrive など、これらのプロジェクトを使用したことがあると、従来のアプリケーションとの違いを感じるのは難しいでしょう。ただし、Arweave にはストレージ パブリック チェーンとしての価値の取得に依然として大きな制限があり、計算が唯一の方法である可能性があります。特に今日の外部世界では AI が一般的なトレンドになっており、現段階で Web3 の統合には依然として多くの自然な障壁が存在します。これについては過去の記事でも説明しました。現在、Arweave の AO は非イーサリアム モジュラー ソリューション アーキテクチャを使用しており、Web3 x AI に優れた新しいインフラストラクチャを提供します。アレクサンドリア図書館から超並列コンピューターに至るまで、Arweave は独自のパラダイムに従っています。

参考記事

1. AO クイック スタート: 超並列コンピュータの概要: クイック スタート - 超並列コンピュータの概要-088ebe90e12f
2. X Space イベント記録 | AO はイーサリアムのキラーですか? それはブロックチェーンの新しい物語をどのように促進しますか? ：活動記録-ao-イーサリアムキラーなのか-ブロックチェーンの新たな物語をどう促進するのか-bea5a22d462c
3. ICP ホワイトペーパー:
4. AO クックブック：_ao.arweave.dev/concepts/tour.html
5. AO - 想像できない超並列コンピューター: 想像できない超並列コンピューター - 1949f5ef038f
6. ICP の衰退の理由を複数の角度から分析します: 独自のテクノロジーと希薄なエコシステム: