無限のスケール

現在、経済活動の大部分は企業を通じて行われています。企業は1400年代に発明され、最初はジョイント・ストック・カンパニー（株式社団）として現れました。資本構造、有限責任、その他のパラメーターは当時から進化していますが、経済活動を促進する導管としての会社という大前提はほとんど変わっていません。

2009年、サトシ・ナカモトは中央集権的な企業を必要としない大規模な経済活動を組織する新しい方法を発明しました。やがて歴史家は、ビットコインの発明を人間の行動を大規模に調整する最も重要なブレークスルーのひとつであったと振り返るでしょう。

ビットコインのProof-of-Work（POW）採掘は、ビットコインソフトウェアを実行しているすべての参加者によって実施されるインセンティブシステムをソフトウェアにエンコードすることによって可能になります。何百万人もの独立した、経済的に動機づけされた行為者が、ビットコインソフトウェアにコード化されたインセンティブに反応するのです。この活動を調整する中央機関はありません（Uber、AirBnB、eBayとは異なります）。

今日、数十億ドル規模の企業を含むPOW採掘の規模は、経済活動を調整するためのこの新しいモデルの成功と規模を証明するものです。このモデルが限界に近づいていると信ずるに足る理由はありません。実際、このエッセイで述べているように、私たちはこのモデルを何百もの新しい市場に適用できる一歩手前まで来ています。

Web2インフラストラクチャを拡張

過去15年間、テクノロジー業界ではクラウドサービスが数十億の人々にサービスを提供できるように、ツールとテクノロジーを開発してきました。しかし、規模を拡大するためのプロセスは決して単純ではありません。システムが1,000人、100万人、10億人のユーザーを扱うようになるにつれ、何度も再設計されることになります。なぜなら、サービスを利用するユーザーが100万人しかいないのに10億人のユーザーのためにシステムを設計するのは明らかにやりすぎであるため、こうした方法が現在、ベストプラクティスとして広く受け入れられています。

多くの企業が、特定の機能を（アプリケーション開発者が考える必要なく）0から数百万人のユーザーまで自動的に拡張するプラットフォームを構築しています。最初の試みの一つが2005年にマーク・アンドリーセンが設立したNing社です。Ningは、何百万人ものユーザーに拡張できるソーシャルメディアアプリケーションを開発者が簡単に作れるようにすることを目指しました。

より最近では、AmazonはAWS Lambdaの形で、この魔法のような自動拡張のアイデアを論理的極限にまで到達させました。Lambdaモデルでは、開発者は自分たちがコントロールするサーバー上にアプリケーションを構築したりスケーリングさせたりせず、代わりに特定の計算、クロンジョブ、およびデータベース操作を実行する関数呼び出しを記述するだけです。Lambdaはその後、これらの関数呼び出しを必要に応じて自動的にスケーリングします（そして関数呼び出しごとに開発者に料金を請求します）。これは、開発者が直面する複雑さを軽減することでクラウドアプリケーションを技術的に拡張するための革新的なモデルです。したがって、開発者に新しいビジネスモデルの扉を開くことになります（未使用のサーバー容量にお金を払う必要はありません）。

しかし、Lambdaは基本的に許可されたシステムであることに加えて、かなり多くの技術的な制限に従っています（開発者間の関数のコンポーザビリティを壊します）。

Lambdaはすばらしいものですが、「関数を一度書けば無限に拡張できる」という明言されたビジョンには全く到達していません。Lambdaには多くの注意点がある上に、できないこともたくさんあります。

暗号経済学的な無限スケールのアーキテクチャ

すべての暗号ネットワークの基礎は、中央集権的な調整主体なしに、不信感を持つ当事者間の大規模なコラボレーションを促進するためにソフトウェアにインセンティブ（およびディスインセンティブ）をエンコードすることです。これはこれらのシステムへの信頼を最小化するものです。

抽象的には、このフレームは関数呼び出しを無限に拡張する新しい方法を提示します。すなわち、合理的で経済的なアクターに対して、それらの関数を呼び出している人々のために関数呼び出しを実行するインセンティブを与える暗号経済ゲームを設計します。それによってネットワークの供給側が需要を満たすために自己組織化することを可能にします。

POWの採掘はこのアイデアの最初の大規模な実施例です。これは、Proof-of-Stakeシステムを含むパーミッションレスの設定で実行することを意図したすべてのBFTコンセンサスアルゴリズムに一般化することができます。しかし、このフレームワークはパーミッションレスの設定で台帳の末尾に項目を追加するのに便利なだけではありません。多くの種類の便利な関数呼び出しをサポートするために一般化することができます。

このような自己組織化システムを構築する際の課題は、プロトコルが正直な行為者に報酬を与え、悪意ある怠惰な行為者を罰するような暗号経済ゲームを設計することです。

POWは設計と実装が最も簡単な経済ゲームであるため、最初の自己組織化システムでした。POWプロトコルは、悪意のある行為者や怠惰な行為者に対するペナルティをコード化する必要は全くありません（POWはこれらのコストを電力消費という形でプロトコルの外に外在化させるからです）。しかし、他のタイプのより有用な機能については、正直な行動（それらの行為者に報いるため）と不正な行動（それらの行為者を罰するため）の両方を検証することは、単にPOWハッシュを検証するよりもはるかに複雑です。

このパラダイムは、Web3 Stackで説明されている多くのオフチェーンサービス（The GraphやLivepeerなど）やオンチェーンプロトコル（Uniswap、Compound、Makerなど）に一般的に適用可能です。また、新しいコンセンサスシステム（例えば、ArweaveとHelium）にも適用されます。

以下、四つの例を紹介します：二つのオフチェーンサービスと、二つの新しいコンセンサスレイヤーの実装です。これらの四つの例はすべて有用で、ほとんどが代替可能なコモディティサービスです（単に台帳の末尾に項目を追加するのとは対照的です）。

The Graphは、Ethereum、IPFS、および他のWeb3データソースからデータのインデックスを作成し、クエリを実行するためのプロトコルです。ブロックチェーンが世界にとって重要なインフラになると仮定すると、消費者と企業はこれらのシステムに一日あたり何兆回も問い合わせをすることになります。Web2モデルでは、このレベルのスケールをサポートするシステムを構築することは非常に困難です。

従来、企業は集中型サービスを構築し、多くのプログラマーを雇い、開発チームを編成し、多くのデータベースを管理することによって、昔ながらの方法でそれらを拡張してきました。彼らはパフォーマンスとコストを最適化するために、何百万時間もかけて システムの設計と再構築をします。

Web3モデルでは、The Graphチームは暗号経済ゲームを構築しています。このゲームでは、第1に独立した合理的な行為者に巨大データセットのサブセットの保存とインデックス作成を奨励し、第2にこのサービスの利用者がどの行為者がそれぞれのサブセットを保存しているかを把握するのを助け、第3にこれらのクエリプロバイダが（誤った結果を返さずに）有効な応答を返すようにし、第4に支払いを円滑化させることを目的としています。

このゲームの設計には多くの微妙な点がありますが、問題点は二つの大きなグループに分けられます。第1に、もしインデクサ（クエリを実行する人）がすべての需要に応えることができなかったらどうなるでしょうか？ そして第2に、もしインデクサが誤った結果を返したらどうなるでしょうか？

需要が供給を上回る場合、市場参加者（既存のインデクサと部外者の両方）がブロックチェーン上の支払いの流れを監視することによって、リアルタイムでこれを観察することになります。リソースが余っている人（またはAmazonから簡単にレンタルリソースを取得できる人）は、The Graphのソフトウェアをダウンロードして実行し、The Graphのスマートコントラクトに登録して発見可能になり、需要のあるデータセットにインデックスを付け、ユーザーのクエリ処理を開始することになるのです。このサイクル全体はほんの数分間で繰り広げられ、100％自動化することができます。

より簡単に言えば、クエリサービスの需要が高まれば、その需要を満たすために供給が自己組織化されるでしょう。

インデクサが誤った応答を返した場合、彼らは大きなペナルティーを受ける可能性があります。クエリを要求した人であれ、サードパーティーのフィッシャーマンであれ、誰かがインデクサの出した結果が無効であることを検知している限り、彼らは無効な応答をブロックチェーンに報告することができ、ブロックチェーン自体が真実の最終的な裁定者となるのです 。インデクサが嘘をついたと仮定すると、ブロックチェーンはインデクサのボンド（Graphトークンで計上）を切り崩し、悪意のある行動を報告した人に報酬を与えます。また、The Graphプロトコルはインデックス作成者が嘘をつくことをさらに難しくするために、いくつかの新しいゼロ知識証明を活用しています。

The Graphの暗号経済ゲームについては、こちらで詳しく説明しています。

このモデルの優れた点は、論理的極限にまで到達させた単一の、統一され、十分に文書化され、グローバルにアクセス可能な、パーミッションレスの、検閲に強いAPIを提供し、インターネット上のすべての公開データセットを一日に何兆回も照会できることです。

これはWeb2のパラダイムでは不可能なことです。これは無限のスケールです。

次にLivepeerについて考えてみましょう。

Livepeerは、ライブストリーミングビデオのための分散型ビデオトランスコーディングを容易にするプロトコルです。

現在、ライブストリーミングビデオを大規模にトランスコードできるクラウド提供者は、主にAmazon、Microsoft、Googleなど、ほんの一握りしか存在しません。大手クラウド提供者は、小規模なプレーヤーが大規模なライブストリーミングに対抗できる十分な処理能力を備えたデータセンターを世界中に有していないことが、大手プロバイダーのコモディティサービスへの過剰な課金を可能にしていることを知っているのです。

Livepeerでは、ビデオエンコーディング/デコーディングアプリケーション固有の集積回路（ASIC）を持つ誰もが、ライブストリーミングビデオをトランスコードすることができ、その対価として報酬を得ることができるのです。最新のグラフィックカードは、高並列プロセッサ、専用のビデオエンコード/デコードASICを含む多くの異なる種類のチップを含んでいます。したがって、すべてのコンピュータはLivepeerネットワークにトランスコーディングサービスを提供することができます。

多くの大規模な採掘事業がそれぞれ何千ものグラフィックカードを持っており、これらの施設は世界中に分散しています。しかし、採掘ファームはこれらのグラフィックカード上の汎用プロセッサを利用するだけで、専用のビデオエンコード/デコードASICを利用していません。

Livepeerプロトコルでは、すでにリソースを最大限に活用するビジネスを行って強力なインターネット接続を持っているGPU採掘者に対して、既存のリソースの利用率を向上させることを可能にしています。採掘者は、一枚のグラフィックカードでPOWハッシュとLivepeerトランスコーディングの両方を性能を低下させることなく実行することができます。

Livepeerプロトコルは、この経済取引を促進するスマートコントラクトです。ハイレベルではいくつかのことを行います。第1にトランスコーダに余剰能力があることを知らせる方法を提供し、第2にストリーマがトランスコーダを発見できるようにし、第3にトランスコーダがサンプリングによって正しくトランスコードされていることをストリーマが確認できるようにし（単に黒い画素を送るのではありません）、第4にマイクロペイメントをサポートすることです。

繰り返しますが、このモデルの美しさは無限に拡張できることです。より多くのストリーマーがLivepeerネットワークを使ったトランスコードを選択すれば、経済的に動機づけされた余剰能力を有するアクターが気付くことでしょう。彼らはLivepeerソフトウェアをダウンロードしてインストールし、Livepeerのスマートコントラクトに自身を登録し、ビデオのトランスコードを開始します。Livepeerの暗号経済ゲームについては、こちらで詳しく説明しています。

これは無限のスケールです。

次に、Arweaveについて考えてみましょう。

Arweaveプロトコルは暗号経済ゲームを定義しており、アクターにデータを永遠に保存するインセンティブを与えています。スマートコントラクトで暗号経済ゲームのルールを定義するThe GraphやLivepeerとは異なり、Arweaveの暗号経済ゲームはコンセンサスルールによって実施されます。

ハッシュベースのPOWに加えて、Arweaveコンセンサスでは採掘者はArweaveのブロックウィーブデータ構造でランダムに選択された既存のブロックへのアクセス証明（POA）を行う必要があります。新しいブロックを生成するためにこの追加の制約を加えることによって、Arweaveの採掘者はその希少なリソースの一部をハッシュから引き離して、永久的なファイルストレージに割り当てなければなりません。Arweaveの暗号経済ゲームについては、こちらで詳しくご紹介しています。

外部のオブザーバーが、Arweaveトークンの価格が下落することなくブロックタイムが増加していることに気づいた場合、それは既存の採掘業者がユーザーに十分なサービスを提供できていないことを意味します。部外者はArweaveソフトウェアをダウンロードし、ブロックウィーブをダウンロードし、収益を上げることができるようになります。

これらの自己組織化システムは逆方向にも働きます。あるサービスの需要が時間とともに減少する場合、最終的にはいくつかのサービス提供者が赤字で運営するか、サービスの提供を停止することになります。これは、ひいては残りのサービス提供者の収益性を高めることになります。このダイナミズムは、ビットコインの採掘で既に明らかです。

最後に、Heliumについて考えてみましょう。Heliumは、消費者向けのハードウェアと地域コミュニティという要素から特に興味深い存在です。

Heliumは、ワイヤレスネットワークの展開と管理のための革新的なビジネスモデルを表しています。従来、ATT、Verizon、Vodafone、Orange、China Mobile、China Unicom、SK Telecom、NTT Docomo、Softbankなどの通信会社が無線ネットワークを一元的に計画、管理、配備しています。彼らは土地を借り、無線塔を建て、労働力に対価を支払い、バックホールを運営し、収益を上げる前にすべての機器を先払いで購入します。無線ネットワークを構築するには極めて大きな資本を必要とし、時間もかかります。

HeliumネットワークのV1は、携帯電話に搭載されている3G / 4G / 5Gを追いかけているわけではありません。その代わり、V1は長距離無線と（時間や日数ではなく）月や年単位で測定されるバッテリー寿命を必要とする低消費電力のIOTデバイスに対応しています。例として、環境センサー、スクーター、自転車、犬の首輪などがあります。

Heliumモデルでは、消費者はHeliumホットスポットを購入し、自宅や中小企業のWifiまたはイーサネットに接続し、ネットワークを活用する近くのIoTデバイスに無線通信を提供します。それらのデバイスはその後、データ1バイトごとに ホットスポットの所有者に料金を支払います。

現在、全米に3,000以上のホットスポットが配備され、全米10大都市圏を完全にカバーするようになりました。まだネットワーク上に意味のある需要は流れていませんが（その機能は間もなく有効になります）、これは注目に値します。国中の何千人もの人々が、それぞれ何百ドルも投資して投機的なネットワーク構築をサポートし、わずか数カ月で強固なネットワークが出現しました。

Heliumネットワークは、人類史上最速で無線ネットワークが展開しています。これは無限のスケールモデルだからこそ可能なのです。

この技術の最も明白なアプリケーションの一つは、位置認識機能を備えた犬の首輪です。今日、これらの犬の首輪はエネルギー集約的な3Gネットワーク上に構築されている劣ったデバイスであり、バッテリーの寿命は数日単位でしか測定されません。犬の首輪を一日おきに充電し、毎月数メガバイトのデータしか利用しないVerizonの専用データプランに、誰がお金を払いたいと思うでしょうか？

Heliumネットワークが成熟し、ユビキタスになることで、自宅周辺の何マイルかを確実にカバーしたいと願う愛犬家が犬の首輪とHeliumホットスポットの両方を購入することを期待しています。彼らは自分でホットスポットを使うだけでなく、近くの他の犬の飼い主やユーザーからも収入を得ることになります。Heliumの暗号経済ゲームについては、こちらで詳しく解説しています。

上記で取り上げた他のネットワークと同様に、経済的に動機づけられたアクターは、自己組織化してネットワークを拡大します。例えば、スクーター会社はジューサー（スクーターをピックアップして充電する人たち）と協力して、無線通信の範囲を最大化しようとするでしょう。このようなオープンシステムの良さは、誰もが需給の不一致を観察し、地域単位で是正できることです。

この半年間、熱狂的なスーパーユーザーのグループが一度に何十ものホットスポットを購入し、地元の都市部の至る所に配備しています。例えば、FoundryグループのBrad Feldは、彼の故郷であるコロラド州ボルダーでHeliumネットワークを展開するための公的な取り組みを組織しています。Heliumチームはこのような事態を予想していませんでしたが、その後、何十ものホットスポットを展開したい人たちのためにパトロンプログラムを正式に立ち上げました。

Heliumネットワークが特に興味深いのは、第1にネットワークの供給側にどれだけの人が参加しているか、第2にそれらの人々の地理的分布、第3にそれらの人々が専用のハードウェアに投資しているという事実（Amazonからサーバーを借りているだけではなく）、第4に需要が理解される前にネットワークの成功に投資しているということです。最終的には、Heliumのネットワークが成熟するにつれて、需要が供給を促進することが期待されます。しかし、この半年間でネットワークの供給側が自己組織化するとは思ってもみませんでした。

課題

経済活動を組織化するためのこの新しいモデルには課題がないわけではありません。おそらく最も重要な制限は、このモデルが長期にわたる持続的なデータに対する任意の計算（例えば、ウェブサーバーを無期限に実行する）をサポートできるように完全に一般化できるわけではないことです。

そこには、二つの大きな課題があります。第1はデータの永続性の問題です：コンピュータがあるデータの計算を実行していて、その後反応しなくなってしまった場合、他のコンピュータはどのようにして最後に知られていた状態のデータを取得して計算を継続するのでしょうか。そして、第2は検証問題です：計算を依頼した人は、その計算を実行する任務を負ったコンピュータが正しく計算を実行したことをどうやって知るのでしょうか。

これらの問題は、共に暗号技術の進歩によって解決されるだろうと楽観視しています。データ永続性の問題は、より効率的なアキュムレータで対処可能であり、検証問題は（ゼロ知識証明の不可欠な部分である）計算機的完全性のより効率的な証明で対処可能です。

Livepeer、Arweave、Heliumなどのプロトコルはそれぞれの検証ゲームにおいて、巧妙な形式のサンプリングによって検証問題に対処しています。Livepeerの場合、検証者によるビデオフレームのサンプリングは非常に些細なことです（例えば、1,000フレームごとに1フレーム）。Arweaveの場合、アクセス証明は定義上サンプリングです（時間の経過とともにブロックウィーブが大きくなるにつれて、プロトコルがサンプリングレートを増加させることを期待しています）。Heliumの場合、カバレッジ証明ではホットスポットをサンプリングします。

これらのサンプリングに基づく検証ゲームは、正しさに関する暗号学的保証を提供しませんが、それでも正直な行動に対するインセンティブと不正な行動に対するディスインセンティブを成文化しています。そして、そのようにスケールで動作するはずです（また、サンプリングベースの検証はCDへの書き込みのような他のあらゆる種類のシステムで一般的です）。

今後の道のり

私たちは、自己組織化システムの爆発の始まりにいるのです 。2020年には、これらの新しい数十のシステムがWeb3 Stackのすべてのレイヤーで起動する予定です。

マーク・アンドリーセンが2007年に書いたように、最大クラスのインターネット・プラットフォームは複雑なシステムの複雑なスケーリングを抽象化することになるのです。Web3は、二つの面においてインターネットプラットフォームの開発における段階的な機能の向上を象徴しています。第一に、ソフトウェアにインセンティブをエンコードすることによって無限に拡張することをさらに容易にします。そして、第二に何十億もの人々のためにこれらのサービスへのパーミッションレス、信頼最小化、コンポーザブル、相互運用可能、検閲耐性のあるアクセスを可能にします。

経済活動を調整するための自己組織化システムを構築されている場合、それがオフチェーンサービスであるかオンチェーンプロトコルであるかにかかわらず、ご連絡ください。ぜひ、あなたが何を作っているかをもっとよく知りたいと思います。

この記事へのフィードバックをいただいたYaniv Tal、Brandon Ramirez、Doug Petkanics、Sam Williams、Amir Haleem、Alex Pruden、Ali Yahyaの各氏に感謝します。

開示：*Multicoinは、投資活動に関する利益相反を識別し、効果的に管理するために、合理的に作られた書面による方針および手順を確立、維持、実行しています。 Multicoin Capitalは、この記事に挙げられている資産の公開から72時間（「No Trade Period（非取引期間）」）の間、「No Trade Policy（取引を行わない方針）」を順守しています。 役員、取締役または従業員は非取引期間中、前述の資産を購入または売却してはいけません。Multicoin CapitalはThe Graph、Livepeer、Arweave、Heliumに投資しています。*