著者: Blockpunk @ Trustless Labs
レビュー: 0xmiddle
出典: コンテンツ協会 - 投資調査
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ブロックチェーンの世界では、分散型コンピューティングは到達が難しい約束の地です。 Ethereum などの従来のスマート コントラクト プラットフォームは、高いコンピューティング コストと限られたスケーラビリティによって制限されていますが、新世代のコンピューティング アーキテクチャはこの制限を打ち破ろうとしています。 AO と ICP は現在最も代表的な 2 つのパラダイムです。1 つはモジュール分離と無制限の拡張に重点を置き、もう 1 つは構造化された管理と高度なセキュリティを重視しています。
この記事の著者であるブロックパンク氏は、Trustless Labs の研究者であり、ICP エコシステムの OG です。彼は ICP League インキュベーターを設立し、長年テクノロジーおよび開発者コミュニティに携わってきました。また、AO にも積極的な関心を持ち、深い理解を持っています。ブロックチェーンの将来に興味があり、AI 時代に真に検証可能な分散型コンピューティング プラットフォームがどのようなものになるのかを知りたい場合、または新しいパブリック チェーンの物語や投資機会を探している場合は、この記事は間違いなく読む価値があります。 AO と ICP のコアメカニズム、コンセンサスモデル、スケーラビリティの詳細な分析を提供するだけでなく、セキュリティ、分散化、将来の可能性の観点から両者の比較を詳細に検討します。
絶えず変化する暗号通貨業界において、本当の「世界コンピューター」は誰でしょうか?この競争の結果が Web3 の将来を決定する可能性があります。分散コンピューティングの最新の状況をいち早く理解するには、この記事をお読みください。
AI との組み合わせは今日の暗号通貨の世界ではホットなトレンドになっており、無数の AI エージェントが暗号通貨の発行、保有、取引を始めています。新しいアプリケーションの爆発的な増加により、新しいインフラストラクチャの必要性が生じており、検証可能で分散化された AI コンピューティング インフラストラクチャが特に重要になっています。しかし、ETH に代表されるスマート コントラクト プラットフォームや、Akash や IO に代表される分散型コンピューティング パワー プラットフォームは、検証可能性と分散化の両方の要件を同時に満たすことはできません。
2024年、分散型ストレージプロトコルとして有名なArweaveのチームは、AIエージェントの推論プロセスなど、多くの計算負荷の高いタスクを実行できるように、高速かつ低コストの拡張をサポートする分散型汎用コンピューティングネットワークであるAOアーキテクチャを発表しました。 AO上の計算リソースは、AOのメッセージ送信ルールによって有機的に統合されています。Arweaveのホログラフィックコンセンサスに基づいて、呼び出し順序とリクエストの内容が変更不可能な形で記録され、誰でも再計算することで正しい状態を得ることができます。これにより、楽観的なセキュリティ保証の下で、計算の検証可能性が実現されます。
AO のコンピューティング ネットワークは、コンピューティング プロセス全体について合意に達することはなくなり、ネットワークの柔軟性と高効率性が確保されます。プロセス (「スマート コントラクト」と見なすことができます) は、アクター モデルで実行され、共有状態データを維持せずにメッセージを通じて対話します。これは、コンピューティング リソースを構造化するサブネットを通じて同様の目標を達成する DFINITY のインターネット コンピュータ ICP の設計に似ています。開発者は、この 2 つを類似点として捉えることが多いです。この記事では主にこれら 2 つのプロトコルを比較します。
コンセンサスコンピューティングと汎用コンピューティング
ICP と AO の考え方は、コンセンサスをコンピューティング コンテンツから切り離すことでコンピューティングの柔軟な拡張を実現し、より安価なコンピューティングを提供し、より複雑な問題を処理できるようにすることです。対照的に、イーサリアムに代表される従来のスマート コントラクト ネットワークでは、ネットワーク全体のすべてのコンピューティング ノードが共通の状態メモリを共有します。状態を変更する計算では、ネットワーク内のすべてのノードが同時に繰り返し操作を実行してコンセンサスに達する必要があります。この完全冗長設計では、コンセンサスの一意性が保証されますが、計算コストが非常に高く、ネットワークの計算能力を拡張することが難しいため、価値の高いビジネスの処理にしか使用できません。 Solana のような高性能パブリックチェーンであっても、AI の集中的なコンピューティング要件を満たすことは困難です。
一般的なコンピューティング ネットワークと同様に、AO と ICP にはグローバルに共有される状態メモリがないため、状態を変更する操作プロセス自体について合意に達する必要はありません。トランザクション/リクエストの実行順序についてのみ合意に達し、その後計算結果が検証されます。ノード仮想マシンのセキュリティに関する楽観的な仮定に基づくと、入力要求の内容と順序が一貫している限り、最終状態も一貫しています。スマート コントラクト (ICP では「コンテナ」、AO では「プロセス」と呼ばれる) の状態変化の計算は、すべてのノードが同時にまったく同じタスクを計算する必要なく、複数のノードで同時に並列に実行できます。これにより、コンピューティング コストが大幅に削減され、スケーラビリティが向上するため、より複雑なビジネスや AI モデルの分散型運用もサポートされます。 AO と ICP はどちらも「無限のスケーラビリティ」を備えていると主張しており、後ほど両者の違いを比較します。
ネットワークはもはや大量の公開状態データをまとめて保持しないため、各スマート コントラクトは個別にトランザクションを処理できると考えられており、スマート コントラクトはメッセージを介して相互に対話します。これは非同期プロセスです。そのため、分散型汎用コンピューティング ネットワークでは、多くの場合、アクター プログラミング モデルが採用されており、ETH などのスマート コントラクト プラットフォームよりも、コントラクト ビジネス間の構成可能性が低くなっています。これにより、DeFi に一定の困難が生じますが、特定のビジネス プログラミング仕様を使用することで解決できます。たとえば、AO ネットワーク上の FusionFi プロトコルは、統一された「請求書決済」モデルを使用して、DeFi ビジネス ロジックを標準化し、相互運用性を実現します。 AO エコシステムはまだ初期段階にあるため、このような合意は非常に将来を見据えたものと言えます。
AOの実装方法
AO は Arweave 永続ストレージ ネットワーク上に構築され、新しいノード ネットワークを通じて実行されます。ノードは、メッセージ ユニット MG、コンピューティング ユニット CU、およびスケジューリング ユニット SU の 3 つのグループに分かれています。
AO ネットワーク内のスマート コントラクトは「プロセス」と呼ばれ、永続的に保存するために Arweave にアップロードされる実行可能コードのセットです。
ユーザーがプロセスと対話する必要がある場合、署名してリクエストを送信します。 AO はメッセージのフォーマットを標準化し、メッセージは AO のメッセージ ユニット MU によって受信され、署名が検証されてスケジューリング ユニット SU に転送されます。 SU は継続的にリクエストを受信し、各メッセージに一意の番号を割り当て、その結果を Arweave ネットワークにアップロードし、トランザクションの順序について合意に達します。トランザクションの順序に関する合意に達すると、タスクはコンピューティング ユニット CU に割り当てられます。 CU は特定の計算を実行し、状態値を変更し、その結果を MU に返し、最終的にユーザーに転送するか、次のプロセスの要求として SU を入力します。
SUはAOとARのコンセンサス層間の接続点と見なすことができますが、CUは分散コンピューティングパワーネットワークです。AOネットワーク内のコンセンサスとコンピューティングリソースは完全に分離されていることがわかります。したがって、より多くの高性能ノードがCUグループに参加している限り、AO全体のコンピューティングパワーはより強力になり、より多くのプロセスとより複雑なプロセス操作をサポートし、スケーラビリティの面で柔軟なオンデマンド供給を実現できます。
では、計算結果の検証可能性をどのように確保すればよいのでしょうか? AO は経済的なアプローチを選択しました。CU ノードと SU ノードは、特定の AO 資産を担保にする必要があります。CU は、コンピューティング パフォーマンスや価格などの要素を通じて競争し、コンピューティング パワーを提供することで利益を得ます。
すべてのリクエストは Arweave コンセンサスに記録されるため、各リクエストをトレースすることで、誰でもプロセス全体の状態変化を復元できます。悪意のある攻撃や計算エラーが発見されると、AO ネットワークにチャレンジを開始し、より多くの CU ノードを導入して計算を繰り返すことで正しい結果を得ることができます。障害のあるノードによってステークされた AO は没収されます。 Arweave は AO ネットワークで実行されているプロセスの状態を検証せず、トランザクションを忠実に記録するだけです。Arweave には計算能力がなく、チャレンジ プロセスは AO ネットワーク内で実行されます。 AO 上のプロセスは、自律的なコンセンサスを備えた「主権チェーン」と見なすことができ、Arweave はその DA (データ可用性) レイヤーと見なすことができます。
AO は開発者に完全な柔軟性を提供します。開発者は CU マーケットでノードを自由に選択し、プログラムを実行する仮想マシンをカスタマイズし、プロセス内のコンセンサス メカニズムもカスタマイズできます。
ICPの実装方法
リソースに応じて複数のノード グループを分離する AO とは異なり、ICP は最下層で比較的一貫性のあるデータ センター ノードを使用し、下から上に向かって、データ センター、ノード、サブネット、ソフトウェア コンテナーという構造化されたリソースを複数のサブネットに提供します。
ICP ネットワークの最下層は、パフォーマンスに基づいて標準的なコンピューティング リソースを使用して一連のノードを仮想化する ICP クライアント プログラムを実行する一連の分散型データ センターです。 これらのノードは、ICP のコア ガバナンス コード NNS によってランダムにグループ化され、サブネットを形成します。ノードはコンピューティング タスクを処理し、コンセンサスに達し、サブネットの下でブロックを生成して伝播します。サブネット内のノードは、最適化された相互作用により BFT を通じて合意に達します。
ICP ネットワークには同時に複数のサブネットが存在します。ノードのグループは 1 つのサブネットのみを実行し、内部コンセンサスを維持します。異なるサブネットは同じ速度で並行してブロックを生成し、サブネットはクロスサブネット リクエストを通じて相互作用できます。
異なるサブネットでは、ノード リソースは「コンテナ」に抽象化され、サービスはコンテナ内で実行されます。サブネットには大きな共有状態はありません。コンテナは自身の状態のみを維持し、最大容量制限があります (wasm 仮想マシンによって制限されます)。ネットワーク内のコンテナの状態は、サブネット ブロックに記録されません。
同じサブネット内では、コンピューティング タスクはすべてのノード上で冗長的に実行されますが、異なるサブネット間では並列に実行されます。ネットワークを拡張する必要がある場合、ICP のコア ガバナンス システム NNS は、使用ニーズに合わせてサブネットを動的に追加および結合します。
AO 対 ICP
AO と ICP はどちらも、同時分散コンピューティング ネットワークの一般的なフレームワークである Actor メッセージ パッシング モデルに基づいて構築されています。また、デフォルトでは実行仮想マシンとして WebAssembly を使用します。
従来のブロックチェーンとは異なり、AO と ICP にはデータとチェーンの概念がありません。したがって、アクター モデルでは、仮想マシン操作のデフォルトの結果は決定論的である必要があります。その後、システムは、プロセス内の状態値の一貫性を実現するために、トランザクション要求の一貫性を確保するだけで済みます。複数のアクターを並行して実行できるため、拡張の余地が大きく、AI などの汎用計算を実行するのに十分な計算コストが低くなります。
しかし、全体的な設計哲学の点では、AO と ICP はまったく異なる側面を持っています。
構造化 vs モジュール化
ICP の設計コンセプトは従来のネットワーク モデルに似ており、データ センターの最下層のリソースをホット ストレージ、コンピューティング、転送リソースなどの固定サービスに抽象化します。一方、AO は暗号化開発者に馴染みのあるモジュール設計を採用し、転送、コンセンサス検証、コンピューティング、ストレージなどのリソースを完全に分離し、複数のノード グループを区別します。
したがって、ICP の場合、システムコンセンサスの最小要件を満たす必要があるため、ネットワーク内のノードに対するハードウェア要件は非常に高くなります。
開発者は統一された標準プログラムホスティングサービスを受け入れる必要があり、コンテナ内の関連サービスのリソースは制限されています。たとえば、現在のコンテナで使用可能な最大メモリは4GBであり、これにより、より大規模なAIモデルの実行など、一部のアプリケーションの出現も制限されます。
ICP は、異なる独自のサブネットを作成することで多様なニーズに対応しようとしていますが、これは DFINITY Foundation の全体的な計画と開発と切り離すことはできません。
AO にとって、CU は自由なコンピューティング パワー マーケットのようなもので、開発者はニーズと価格の好みに基づいて、使用するノードの仕様と数量を選択できます。したがって、開発者は AO 上でほぼすべてのプロセスを実行できます。同時に、これはノード参加者にとってよりフレンドリーであり、CU と MU は高度な分散化により独立した拡張も実現できます。
AO は高度なモジュール性を備えており、仮想マシン、トランザクションソートモデル、メッセージングモデル、支払い方法のカスタマイズをサポートしています。そのため、開発者がプライベートコンピューティング環境を必要とする場合、AO の公式開発を待たずに TEE 環境で CU を選択できます。モジュール化により柔軟性が高まり、一部の開発者にとっては参入コストも削減されます。
安全
ICP はサブネットに依存して実行されます。プロセスがサブネット上でホストされている場合、計算プロセスはすべてのサブネット ノード上で実行され、すべてのサブネット ノード間の改善された BFT コンセンサスによってステータス検証が完了します。ある程度の冗長性は作成されますが、プロセスのセキュリティはサブネットと完全に一致したままになります。
サブネット内で 2 つのプロセスが相互に呼び出す場合、プロセス B の入力がプロセス A の出力であれば、追加のセキュリティ問題を考慮する必要はありません。2 つのサブネットを越える場合にのみ、2 つのサブネット間のセキュリティの違いを考慮する必要があります。現在、サブネット内のノード数は 13 ～ 34 で、最終的な確定形成時間は 2 秒です。
AO では、コンピューティング プロセスは、市場で開発者が選択した CU に委任されます。セキュリティの面では、AO はよりトークン エコノミクス的なソリューションを選択し、CU ノードに $AO をステークすることを要求しており、デフォルトの計算結果は信頼できます。 AO はコンセンサスを通じて Arweave 上のすべてのリクエストを記録するため、誰でも公開記録を読み取り、計算を段階的に繰り返すことで現在の状態の正確性を確認できます。問題が発生した場合、市場でより多くの CU を選択して計算に参加させ、より正確なコンセンサスを得ることができ、間違いを犯した CU のステークを没収することができます。
これにより、コンセンサスとコンピューティングが完全に分離され、AO は ICP よりもはるかに優れたスケーラビリティと柔軟性を実現できます。検証の必要がなく、開発者は SU を介して Arweave にコマンドをアップロードするだけで、ローカル デバイス上で計算することもできます。
ただし、異なるプロセスは異なるセキュリティ保証の下にある可能性があるため、プロセス間の相互呼び出しにも問題が生じます。たとえば、プロセス B には冗長計算用の CU が 9 つありますが、プロセス A では CU が 1 つしか実行されていません。プロセス B がプロセス A からの要求を受け入れる場合、プロセス A が誤った結果を送信するかどうかを考慮する必要があります。したがって、プロセス間の相互作用はセキュリティの影響を受けます。これにより、最終的な確実性が形成されるまでの時間も長くなり、Arweave の確認サイクルを最大 30 分待つ必要がある場合があります。解決策としては、最小 CU 数量と標準を設定し、異なる値のトランザクションに対して異なる最終確認時間を要求することです。
しかし、AOにはICPにはない利点があります。それは、すべての取引履歴を含む永久ストレージを持っていることです。誰でもいつでも状況を再現できます。AOには従来のブロックチェーンモデルはありませんが、これは暗号化における全員の検証の考え方にもっと沿っています。しかし、ICPでは、サブネットノードは計算と結果の合意のみを担当し、すべての取引要求を保存するわけではありません。したがって、履歴情報を検証することはできません。つまり、ICPには統一されたDAがありません。コンテナが悪事を働いた後にコンテナを削除することを選択した場合、犯罪は追跡できなくなります。ICPの開発者は、通話記録を記録する一連の元帳コンテナを自発的に確立しましたが、暗号化開発者がそれを受け入れるのは依然として困難です。
ICP の分散化の度合いは常に批判されてきました。ノードの登録、サブネットの作成、マージなどのシステムレベルのタスクには、「NNS」と呼ばれるガバナンス システムによる決定が必要です。 ICP 保有者はステーキングによって NNS に参加する必要があります。同時に、複数のコピーで一般的なコンピューティング機能を実現するには、ノードのハードウェア要件も非常に高くなります。これにより、参加に対する障壁が非常に高くなります。したがって、ICP の新機能や特徴の実現は、NNS によって管理され、さらに多数の議決権を持つ DFINITY Foundation によって推進される必要がある新しいサブネットの終了に依存します。
AO の完全な分離というアイデアにより、開発者により多くの権利が返還されます。独立したプロセスは、独立したサブネットおよび主権 L2 と見なすことができます。開発者は料金を支払うだけで済みます。モジュール設計により、開発者は新しい機能を導入しやすくなります。ノードプロバイダーの場合、参加コストも ICP よりも低くなります。
やっと
世界コンピュータの理想は素晴らしいですが、最適な解決策は存在しません。 ICP はセキュリティが優れており、迅速なファイナリティを実現できますが、システムが複雑で、制限が多く、一部の設計は暗号開発者から認められにくいです。AO の高度に分離された設計により、拡張が容易になり、柔軟性も向上するため、開発者に好まれますが、セキュリティ上の複雑さもあります。
開発の観点から見てみましょう。常に変化する暗号通貨の世界では、ETH であっても、1 つのパラダイムが長期間絶対的な優位性を維持することは困難です (Solana は追い上げています)。置き換えを容易にするために、より分離され、モジュール化されることでのみ、課題に直面しても迅速に進化し、環境に適応し、生き残ることができます。後発企業として、AO は分散型汎用コンピューティング、特に AI の分野で強力な競争相手となるでしょう。
