ZKコプロセッサ：ブロックチェーンアプリケーションの新しいパラダイムを再構築する

コプロセッサは従来のコンピュータ分野で重要な役割を果たし、CPU以外の特定のタスクを処理します。例えば、Appleが2013年に発表したM7モーションコプロセッサは、スマートデバイスの運動認識能力を大幅に向上させ、一方、Nvidiaが2007年に提案したGPUはグラフィックレンダリングなどの計算集約型タスクを担当しています。この"異種"または"ハイブリッド"コンピューティングアーキテクチャは、システム全体のパフォーマンスを効果的に向上させることができます。

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イーサリアムエコシステムでは、高額なGas費用と限られたデータアクセス能力がアプリケーション開発を深刻に制約しています。通常の送金には21000 Gasが必要で、より複雑な操作はさらに高い費用がかかり、これが大規模なアプリケーションの実現を妨げています。さらに、スマートコントラクトは最近の256個のブロックのデータにしかアクセスできず、将来的にEIP-4444提案が実施されると、全ノードは過去のブロックデータを保存しなくなります。これにより、歴史データに基づく革新的なアプリケーションがさらに制限されます。

ZK協調プロセッサの出現は、これらの問題を解決するための新たなアプローチを提供します。それは、計算およびデータ集約型タスクをメインチェーンからオフチェーン環境にオフロードでき、同時にゼロ知識証明技術を通じて計算結果の信頼性を確保します。このアーキテクチャにより、イーサリアムは単純な資産操作の処理に集中し、複雑な計算は協調プロセッサに任せることができます。

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現在、ZK協調プロセッサの適用範囲は非常に広範で、ソーシャル、ゲーム、DeFi、リスク管理システム、オラクル、データストレージ、大規模言語モデルなどの多くの分野をカバーしています。理論的には、あらゆるWeb2アプリケーションはZK協調プロセッサを使用してブロックチェーン上で実現でき、イーサリアムを決済層として利用することで安全性を享受できます。

業界でのZKコプロセッサーの定義はまだ統一されていない。ZK-Query、ZK-Oracle、ZKMなどのプロジェクトはすべてコプロセッサーの一形態と見なすことができ、それぞれオンチェーンの完全なデータクエリ、オフチェーンの信頼できるデータ取得、およびオフチェーンの計算結果の検証に特化している。ある意味で、Layer2もイーサリアムの一種のコプロセッサーと見なすことができる。

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現在市場にあるZK協処理器プロジェクトは主に3つのアプリケーションシーンに焦点を当てています：チェーン上のデータインデックス、オラクル、そしてZKML（ゼロ知識機械学習）。その中で、汎用型ZKM（ゼロ知識仮想マシン）プロジェクトであるDelphinusとRisc ZeroはそれぞれzkWASMとRisc-Vアーキテクチャを採用し、異なる技術路線を示しています。

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Risc ZeroのBonsaiを例に挙げると、それはブロックチェーンに依存しないゼロ知識証明コンポーネントのセットを構築しています。BonsaiはRisc-V命令セットに基づいており、Rust、C++、Solidity、Goなど、さまざまなプログラミング言語をサポートしています。そのコア機能には汎用zkVM、統合可能なZK証明生成システム、および汎用rollupソリューションが含まれています。

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Lagrangeは、協処理器と検証可能なデータベースの構築に取り組んでおり、ブロックチェーンの歴史データの保存と利用に重点を置いています。MapReduce原則を用いて並列計算を行い、契約状態、アカウント情報、ブロックデータを保存するためのSNARK/STARKフレンドリーなデータ構造を設計しました。

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Succinct Networkの目標は、プログラム可能な事実をブロックチェーン開発の各段階に統合することです。多様なプログラミング言語をサポートし、さまざまな証明システムに対応したマーケットを構築しています。SuccinctのオフチェーンZKVMはSP（Succinct Processor）と呼ばれ、再帰的証明、SNARKからSTARKへの変換、およびプリコンパイルなどの特徴を備えています。

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Layer2と異なり、ZKコプロセッサは最終ユーザーではなく、主にアプリケーション開発者を対象としています。これはLayer2のオフチェーン仮想マシンコンポーネント、公的ブロックチェーンアプリケーションのコンピューティングパワーオフロードソリューション、クロスチェーンデータオラクル、またはクロスチェーンメッセージングツールとして機能することができます。この柔軟性により、コプロセッサはオラクルやクロスチェーンブリッジなどの重要なインフラを含む、ブロックチェーンエコシステム内のさまざまなミドルウェアを再構築する潜在能力を持っています。

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ZKコプロセッサの将来は明るいですが、いくつかの課題にも直面しています。これには、開発者の参入障壁が高いこと、技術がまだ初期段階にあること、ハードウェアのサポートがまだ完全に整っていないこと、そして各プロジェクト間の技術的な道筋が似ていることによる競争圧力などが含まれます。

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総じて、ZK技術はブロックチェーンエコシステムを非中央集権から非信任化へと進化させています。ZKコプロセッサはこの技術の重要な媒体として、クロスチェーンブリッジ、オラクル、データクエリなどの複数の重要な分野を再構築することが期待されています。技術の成熟とハードウェアのサポートが整うにつれて、次のマーケットサイクルではZK産業チェーンの大規模な商業化アプリケーションを見ることができると期待されており、これがWeb3が数十億のユーザーを持つオンチェーンインタラクションの基盤を築くことになるでしょう。

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