「ブロックチェーン・トライレマ」は、ブロックチェーンシステムの設計における重要なトレードオフを明らかにします。つまり、「究極のセキュリティ、普遍的な参加、高速処理」を同時に達成することの難しさです。「スケーラビリティ」という永遠のテーマに関して、現在市場に出ている主流のブロックチェーンスケーリングソリューションは、パラダイムに応じて分類することができます。

• 強化されたスケーラビリティを実行する: パラレル処理、GPU、マルチコアなど、即時に実行能力を向上させる。
• 状態孤立型拡張: 状態の水平分割 / シャード、シャーディング、UTXO、マルチサブネット
• オフチェーンのアウトソーシングスケーリング：ロールアップ、コプロセッサー、DAなど、チェーンの外で実行すること
• デカップリング構造の拡張：モジュラーアーキテクチャ、共同運用、モジュールチェーン、共有ソーター、ロールアップメッシュなど。
• 非同期同時スケーリング：アクターモデル、プロセスの隔離、メッセージ駆動型、エージェントのようなマルチスレッド非同期チェーン。

ブロックチェーンのスケーリングソリューションには、オンチェーン並列計算、ロールアップ、シャーディング、DAモジュール、モジュラー構造、アクターシステム、zk-証明圧縮、ステートレスアーキテクチャなどが含まれており、実行、状態、データ、構造の複数の層をカバーし、「多層的な協力とモジュラーの組み合わせ」からなる完全なスケーリングシステムを形成しています。本記事では、並列計算に基づく主流のスケーリング方法に焦点を当てています。

インターチェーンの並列性は、ブロック内でのトランザクション/命令の並列実行に焦点を当てています。並列メカニズムに従って、そのスケーリング方法は5つのカテゴリに分けることができ、それぞれが異なるパフォーマンスの追求、開発モデル、アーキテクチャの哲学を表しています。並列性の粒度が細かくなると、並列性の強度が増し、スケジューリングの複雑さが上昇し、プログラミングの複雑さと実装の難易度も増加します。

• アカウントレベル：プロジェクトSolanaを表します
• オブジェクトレベルの並列性：Suiプロジェクトを表しています
• トランザクションレベル：プロジェクトのMonad、Aptosを表します
• コールレベル / MicroVM: プロジェクトMegaETHを表します
• 命令レベルの並列処理：プロジェクトGatlingXを表します

オフチェーン非同期同時モデルは、アクターシステム（エージェント/アクターモデル）によって表され、別の並列計算パラダイムに属します。クロスチェーン/非同期メッセージングシステム（非ブロック同期モデル）として、各エージェントは独立して実行される「エージェントプロセス」として機能し、非同期にメッセージをやり取りし、並列に動作し、イベント駆動であり、同期スケジューリングの必要がありません。注目すべきプロジェクトにはAO、ICP、Cartesiなどがあります。

よく知られたロールアップまたはシャーディングのスケーラビリティソリューションは、システムレベルの同時実行メカニズムに属し、オンチェーンの並列計算には分類されません。これらは「複数のチェーン/実行ドメインを並行して実行する」ことによってスケーラビリティを実現しますが、単一のブロック/仮想マシン内の並列性を向上させるわけではありません。このようなスケーラビリティソリューションはこの記事の焦点ではありませんが、アーキテクチャの概念を比較分析するために使用します。

2. EVMベースのパラレルエンハンスドチェーン: 互換性を通じてパフォーマンスの限界を打破する

イーサリアムのシリアル処理アーキテクチャは、シャーディング、ロールアップ、モジュラーアーキテクチャなど、複数の拡張試行を経て発展してきました。しかし、実行層のスループットボトルネックは依然として根本的に突破されていません。一方、EVMとSolidityは現在でも最も開発者に優しい、エコロジー的に強力なスマートコントラクトプラットフォームです。したがって、EVMベースの並列強化チェーンは、エコロジーの互換性と実行性能の向上をバランスさせながら、次のスケーラビリティ進化の重要な方向性となっています。MonadとMegaETHは、この方向性において最も代表的なプロジェクトであり、それぞれ高い同時実行性と高いスループットのシナリオを目指したEVM並列処理アーキテクチャを構築し、遅延実行と状態分解から始めています。

モナドの並列計算メカニズムの分析

Monadは、パイプラインの基本的な並列概念に基づいて、Ethereum Virtual Machine（EVM）向けに再設計された高性能のLayer 1ブロックチェーンであり、コンセンサス層での非同期実行と実行層での楽観的並列実行を特徴としています。さらに、Monadは、コンセンサス層とストレージ層において高性能のBFTプロトコル（MonadBFT）と専用のデータベースシステム（MonadDB）を導入し、エンドツーエンドの最適化を実現しています。

パイプライニング：マルチステージパイプライン並列実行メカニズム
パイプライニングは、モナドの並列実行の基本概念です。その核心的なアイデアは、ブロックチェーンの実行プロセスを複数の独立したステージに分解し、これらのステージを並列に処理することで、三次元パイプラインアーキテクチャを形成することです。各ステージは独立したスレッドまたはコアで実行され、ブロック間の同時処理を実現し、最終的にスループットを向上させ、レイテンシを削減します。これらのステージには、トランザクション提案（Propose）、合意形成（Consensus）、トランザクション実行（Execution）、およびブロックコミットメント（Commit）が含まれます。

非同期実行：コンセンサス - 非同期デカップリング
従来のブロックチェーンでは、トランザクションのコンセンサスと実行は通常、同期プロセスであり、この直列モデルは性能スケーリングを大きく制限します。Monadは「非同期実行」によって、非同期コンセンサス層、非同期実行層、および非同期ストレージを実現します。これにより、ブロック時間と確認の遅延が大幅に短縮され、システムの耐障害性が向上し、処理フローがより細分化され、リソースの利用効率が高まります。

コアデザイン:

• コンセンサスプロセス（コンセンサスレイヤー）は、トランザクションの順序を決定することだけを担当し、契約ロジックを実行しません。
• 合意が完了した後、実行プロセス（実行レイヤー）は非同期的にトリガーされます。
• コンセンサスが完了した後、実行が終了するのを待たずに、次のブロックのためのコンセンサスプロセスにすぐに入ります。

楽観的並列実行
従来のイーサリアムは、状態の競合を避けるために取引実行に厳格な直列モデルを使用しています。それに対して、Monadは「楽観的並行実行」戦略を採用しており、取引処理速度を大幅に向上させています。

実行メカニズム:

• Monadは、ほとんどのトランザクションに状態の競合がないと仮定して、すべてのトランザクションを楽観的に並行して実行します。
• 同時に、「コンフリクトディテクター」を実行して、トランザクションが同じ状態にアクセスしているか（読み取り/書き込みの競合など）を監視します。
• 競合が検出された場合、競合するトランザクションは直列化され、状態の正確性を確保するために再実行されます。

モナドは互換性のあるパスを選択します：EVMルールへの変更を最小限に抑え、状態書き込みを遅延させ、実行中に動的に競合を検出することによって並列性を達成し、Ethereumのパフォーマンス版に似ています。その成熟度はEVMエコシステムの容易な移行を促進し、EVMの世界における並列アクセラレーターとして機能します。

MegaETHの並列計算メカニズムの分析

MonadのL1ポジショニングとは異なり、MegaETHはEVM互換のモジュラー高性能並列実行レイヤーとして位置付けられており、独立したL1パブリックチェーンとして機能することも、Ethereum上の実行強化レイヤーとして機能することも、モジュラーコンポーネントとして機能することもできます。そのコア設計目標は、アカウントロジック、実行環境、状態を独立してスケジュール可能な最小単位に分解し、高い同時実行と低遅延応答能力をオンチェーンで実現することです。MegaETHが提案する主要なイノベーションは、Micro-VMアーキテクチャ + 状態依存DAG（状態依存の有向非巡回グラフ）およびモジュラー同期メカニズムであり、これらが組み合わさって「オンチェーンスレッド」を目指した並列実行システムを構築します。

マイクロVMアーキテクチャ：アカウントはスレッドです
MegaETHは「アカウントごとの1つのマイクロ仮想マシン（Micro-VM）」の実行モデルを導入し、実行環境をスレッド化し、並列スケジューリングのための最小の隔離単位を提供します。これらのVMは同期呼び出しではなく非同期メッセージングを通じて通信し、多数のVMが独立して実行し、独立してストレージできるようにし、自然な並列性を実現します。

状態依存DAG：依存グラフに基づくスケジューリングメカニズム
MegaETHは、アカウントの状態アクセス関係に基づいたDAGスケジューリングシステムを構築しました。このシステムは、リアルタイムでグローバルな依存関係グラフを維持し、各トランザクション中にどのアカウントが変更され、どのアカウントが読み取られるかを依存関係としてモデル化します。非競合トランザクションは並行して実行でき、依存関係のあるトランザクションはトポロジー順序に従って順番にスケジュールされるか、または延期されます。依存関係グラフは、並行実行プロセス中の状態の一貫性と非反復的な書き込みを保証します。

非同期実行とコールバックメカニズム
MegaETHは、Actor Modelの非同期メッセージパッシングに類似した非同期プログラミングパラダイムに基づいて構築されており、従来のEVMの直列呼び出しの問題に対処しています。契約呼び出しは非同期（再帰的実行ではなく）、契約A -> B -> Cを呼び出すとき、各呼び出しはブロックせずに非同期に行われます。呼び出しスタックは非同期呼び出しグラフ（呼び出しグラフ）に展開され、トランザクション処理は非同期グラフの遍歴 + 依存関係解決 + 並列スケジューリングです。

要約すると、MegaETHは、アカウントベースのマイクロ仮想マシンカプセル化を実装し、状態依存グラフを通じてトランザクションをスケジュールし、同期コールスタックの代わりに非同期メッセージメカニズムを使用することにより、従来のEVM単一スレッド状態マシンモデルを打破します。これは、「アカウント構造 → スケジューリングアーキテクチャ → 実行フロー」から全次元で再設計された並列コンピューティングプラットフォームであり、次世代の高性能オンチェーンシステムを構築するためのパラダイムレベルの新しいアプローチを提供します。

MegaETHは再構築の道を選びました：アカウントと契約を独立したVMに完全に抽象化し、非同期実行スケジューリングを通じて極端な並列の可能性を引き出します。理論的には、MegaETHの並列限界は高いですが、複雑さを制御するのはより難しく、Ethereumの概念の下での超分散オペレーティングシステムに似ています。

MonadとMegaETHの設計コンセプトはシャーディングとはかなり異なります。シャーディングはブロックチェーンを複数の独立したサブチェーン（シャード）に水平に分割し、各サブチェーンがトランザクションと状態の一部を担当することで、単一のチェーンの限界を打破し、ネットワーク層でのスケーラビリティを実現します。一方、MonadとMegaETHは単一のチェーンの整合性を維持し、実行層でのみ水平スケーラビリティを実現し、単一のチェーン内での極端な並列実行を通じてパフォーマンスを最適化します。これら二つはブロックチェーンのスケーラビリティの道における二つの方向性、つまり垂直の強化と水平の拡張を表しています。

MonadやMegaETHのようなプロジェクトは、オンチェーンTPSを向上させることを主な目標としたスループット最適化の道に焦点を当てています。彼らはDeferred ExecutionとMicro-VMアーキテクチャを通じて、トランザクションレベルまたはアカウントレベルの並列処理を実現します。Pharos Networkは、モジュラーでフルスタックの並列L1ブロックチェーンネットワークとして、「Rollup Mesh」と呼ばれるコアの並列コンピューティングメカニズムを持っています。このアーキテクチャは、メインネットと特別処理ネットワーク（SPN）の協力によって、EVMやWasmなどのマルチバーチャルマシン環境をサポートし、ゼロ知識証明（ZK）や信頼実行環境（TEE）などの先進技術を統合しています。

ロールアップメッシュ並列計算メカニズムの分析:

• フルライフサイクル非同期パイプライニング：Pharosは、トランザクションのさまざまなステージ（コンセンサス、実行、ストレージなど）を切り離し、非同期処理アプローチを採用することで、各ステージが独立して並行して進行できるようにし、全体の処理効率を向上させます。
• デュアルVMの並列実行：PharosはEVMとWASMの2つの仮想マシン環境をサポートしており、開発者はニーズに基づいて適切な実行環境を選択できます。このデュアルVMアーキテクチャは、システムの柔軟性を高めるだけでなく、並列実行を通じてトランザクション処理能力を向上させます。
• 特別処理ネットワーク（SPN）：SPNは、モジュラーサブネットワークに似たPharosアーキテクチャの重要なコンポーネントであり、特定のタイプのタスクやアプリケーションを処理するために特別に設計されています。SPNを通じて、Pharosは動的なリソース割り当てと並列タスク処理を実現し、システムのスケーラビリティとパフォーマンスをさらに向上させることができます。
• モジュラーコンセンサスとリステーキング：Pharosは、PBFT、PoS、PoAなどの複数のコンセンサスモデルをサポートする柔軟なコンセンサスメカニズムを導入し、リステーキングプロトコルを通じてメインネットとSPN間の安全な共有とリソース統合を実現します。

さらに、Pharosは、マルチバージョンMerkleツリー、デルタエンコーディング、バージョン付きアドレッシング、ADSプッシュダウン技術を使用して、基盤となるストレージエンジンの実行モデルを再構築し、ネイティブブロックチェーン高性能ストレージエンジンPharos Storeを立ち上げ、高スループット、低レイテンシ、強力な検証可能なオンチェーン処理能力を実現しました。

全体として、PharosのRollup Meshアーキテクチャは、モジュール設計と非同期処理メカニズムを通じて高性能な並列計算能力を実現します。Pharosは「オンチェーン並列性」の実行最適化者ではなく、クロスロールアップの並列性のためのスケジューリングコーディネーターとして機能し、SPNを通じて異種のカスタム実行タスクを引き受けます。

Monad、MegaETH、Pharosの並行実行アーキテクチャに加えて、EVM並行計算におけるGPUアクセラレーションの応用経路を探求している市場のプロジェクトもいくつかあることが観察され、これらはEVM並行エコシステムへの重要な補完および最先端の実験として機能します。その中で、ReddioとGatlingXは代表的な方向性の2つです:

• Reddioは、zkRollupとGPU並列実行アーキテクチャを組み合わせた高性能プラットフォームです。そのコアは、EVM実行プロセスの再構築にあり、マルチスレッドスケジューリング、非同期状態ストレージ、およびトランザクションバッチのGPU加速実行を通じて、実行層でのネイティブ並列化を実現しています。これは、トランザクションレベル+操作レベル（オペコードのマルチスレッド実行）の並列粒度に属します。設計には、マルチスレッドバッチ実行、非同期状態読み込み、トランザクションロジックのGPU並列処理（CUDA対応並列EVM）が導入されています。Monad / MegaETHのように、Reddioも実行層での並列処理に焦点を当てていますが、違いは、高スループットおよび計算集約型シナリオ（AI推論など）向けに特別に設計されたGPU並列アーキテクチャを通じて実行エンジンを再構築している点です。SDKがローンチされ、統合可能な実行モジュールを提供しています。
• GatlingXは「GPU-EVM」を標榜し、従来のEVM仮想マシンの「命令レベルの逐次実行」モデルをGPUネイティブの並列実行環境に移行しようとする、より過激なアーキテクチャを提案しています。そのコアメカニズムは、EVMバイトコードをCUDA並列タスクに動的にコンパイルし、GPUマルチコアを通じて命令ストリームを実行することにより、EVMの最も低いレベルでの逐次ボトルネックを打破することに関与しています。これは命令レベル（Instruction-Level Parallelism、ILP）並列粒度に属します。Monad / MegaETHの「トランザクションレベル/アカウントレベル」並列粒度と比較すると、GatlingXの並列メカニズムは命令レベルの最適化パスに近く、仮想マシンエンジンの基盤となる再構成により類似しています。現在は概念段階にあり、ホワイトペーパーとアーキテクチャスケッチが公開されていますが、SDKやメインネットはまだありません。

Artelaは差別化された並列設計コンセプトを提案しています。EVM++アーキテクチャをWebAssembly（WASM）仮想マシンと共に導入することで、開発者はEVM互換性を維持しながら、オンチェーンで拡張機能を動的に追加および実行できるようになります。Aspectプログラミングモデルを利用しています。契約呼び出し（関数/拡張）の粒度を最小の並列単位として利用し、EVM契約の実行時に「プラグ可能なミドルウェア」に類似した拡張モジュールの注入をサポートし、論理的なデカップリング、非同期呼び出し、およびモジュールレベルの並列実行を実現します。実行層のコンポーザビリティとモジュールアーキテクチャにより重点を置いています。このコンセプトは、将来の複雑なマルチモジュールアプリケーションに新しいアイデアを提供します。

3. ネイティブパラレルアーキテクチャチェーン：VMの実行エンティティの再構築

EthereumのEVM実行モデルは、その設計以来「トランザクションの総順序 + 直列実行」というシングルスレッドアーキテクチャを採用しており、ネットワーク内のすべてのノードでの状態変化の決定性と一貫性を確保することを目的としています。しかし、このアーキテクチャには、システムのスループットとスケーラビリティを制限する固有のパフォーマンスボトルネックがあります。それに対して、Solana（SVM）、MoveVM（Sui、Aptos）、およびCosmos SDK上に構築されたSei v2などのネイティブ並列コンピューティングアーキテクチャチェーンは、根本から並列実行のために設計されており、以下の利点を提供します:

• ステートモデルは自然に分離されます：Solanaはアカウントロック宣言メカニズムを採用し、MoveVMはオブジェクト所有モデルを導入し、Sei v2は取引タイプに基づいて分類して静的な競合判断を実現し、取引レベルの並行スケジューリングをサポートします。
• 仮想マシンの同時実行最適化：SolanaのSealevelエンジンはネイティブでマルチスレッド実行をサポートしています；MoveVMは静的同時実行グラフ分析を行うことができます；Sei v2はマルチスレッドマッチングエンジンと並列VMモジュールを統合しています。

もちろん、このタイプのネイティブ並行チェーンは、生態的互換性の課題にも直面しています。非EVMアーキテクチャは、全く新しい開発言語（MoveやRustなど）やツールチェーンを必要とすることが多く、これが開発者に一定の移行コストをもたらします。さらに、開発者は、状態アクセスモデル、同時実行制限、オブジェクトライフサイクルなどの一連の新しい概念を習得しなければならず、これらすべてが理解のしきい値を引き上げ、開発パラダイムに対するより高い要求を課します。

3.1 ソラナの原理とSVMのSealevel並行エンジン

SolanaのSealevel実行モデルは、アカウントベースの並列スケジューリングメカニズムであり、Solanaがオンチェーンの並列トランザクション実行を実現するために使用するコアエンジンです。「アカウント宣言 + 静的スケジューリング + マルチスレッド実行」メカニズムを通じて、スマートコントラクトレベルでの高性能な同時実行を実現します。Sealevelは、ブロックチェーン分野で生産環境においてオンチェーンの同時スケジューリングを成功裏に実装した最初の実行モデルであり、そのアーキテクチャのアイデアは、その後の多くの並列計算プロジェクトに影響を与え、高性能なLayer 1並列設計の参照パラダイムとして機能しています。

コアメカニズム：

1. 明示的なアカウントアクセス宣言（アカウントアクセスリスト）：各トランザクションは、提出時に関与するアカウント（読み取り/書き込み）を宣言する必要があり、これによりシステムはトランザクション間の状態の競合があるかどうかを判断できます。

2. コンフリクト検出とマルチスレッドスケジューリング

• 2つの取引によってアクセスされるアカウントの集合が交差しない場合 → 並行して実行可能です；
• 競合が存在します → 依存関係の順序で直列実行します；
• スケジューラーは、依存関係グラフに基づいてトランザクションを異なるスレッドに割り当てます。

3. 独立した実行コンテキスト（プログラム呼び出しコンテキスト）：各契約呼び出しは、共有スタックがない孤立したコンテキストで操作され、呼び出し間の干渉を防ぎます。

SealevelはSolanaの並列実行スケジューリングエンジンであり、SVMはSealevel上に構築されたスマートコントラクト実行環境（BPF仮想マシンを使用）です。これらは一緒に、Solanaの高性能な並列実行システムの技術的基盤を形成します。

Eclipseは、SolanaのVMをモジュラー・チェーン（Ethereum L2やCelestiaなど）にデプロイするプロジェクトであり、Solanaの並列実行エンジンをRollup実行レイヤーとして利用しています。Eclipseは、Solanaの実行レイヤー（Sealevel + SVM）をSolanaのメインネットから切り離し、モジュラーアーキテクチャに移行することを提案した最初のプロジェクトの一つです。Solanaの「超強力な並行実行モデル」をExecution Layer-as-a-Serviceとしてモジュール化しています。したがって、Eclipseは並列コンピューティングのカテゴリーにも該当します。

Neonのアプローチは異なります。EVMをSVM / Sealevel環境で実行するように導入します。EVMと互換性のあるランタイム層を構築し、開発者がSolidityを使用してSVM環境で実行される契約を開発できるようにしますが、スケジューリング実行はSVM + Sealevelを使用します。Neonは、並列コンピューティングの革新を強調するのではなく、モジュラーブロックチェーンのカテゴリにより傾いています。

要約すると、SolanaとSVMはSealevel実行エンジンに依存しており、Solanaオペレーティングシステムのスケジューリング哲学はカーネルスケジューラに似ており、迅速に実行されるが、比較的柔軟性は低いです。これはネイティブの高性能な並列計算パブリックチェーンです。

3.2 MoveVMアーキテクチャ：リソースとオブジェクト駆動

MoveVMは、オンチェーンリソースのセキュリティと並行実行のために設計されたスマートコントラクト仮想マシンです。そのコア言語であるMoveは、元々Meta（旧Facebook）によってLibraプロジェクトのために開発され、 "リソースをオブジェクトとして" という概念を強調しています。すべてのオンチェーン状態は、明確な所有権とライフサイクルを持つオブジェクトとして存在します。これにより、MoveVMはコンパイル時にトランザクション間の状態の競合を分析でき、オブジェクトレベルの静的並行スケジューリングを可能にし、SuiやAptosなどのネイティブ並行パブリックチェーンで広く使用されています。

Suiのオブジェクト所有モデル
Suiの並列コンピューティング能力は、その独自の状態モデルアプローチと言語レベルの静的解析メカニズムに起因しています。従来のブロックチェーンがグローバル状態ツリーを使用するのに対し、Suiはオブジェクト中心の状態モデルのセットを構築し、MoveVMの線形型システムと組み合わせることで、並列スケジューリングがコンパイル時に完了できる決定論的プロセスとなることを可能にしています。

• オブジェクトモデルは、Suiの並列アーキテクチャの基盤です。Suiは、すべてのオンチェーン状態を独立したオブジェクトに抽象化し、それぞれにユニークなID、明確な所有者（アカウントまたは契約）、および型定義を持たせます。これらのオブジェクトは互いに状態を共有せず、自然な隔離を提供します。契約は呼び出されたときに関与するオブジェクトのセットを明示的に宣言する必要があり、従来の「グローバル状態ツリー」のオンチェーンにおける状態結合の問題を回避します。この設計は、オンチェーン状態をいくつかの独立したユニットに分解し、同時実行を構造的に実現可能なスケジューリングの前提としています。
• 静的所有権分析は、Move言語の線形型システムのサポートの下で実装されたコンパイル時分析メカニズムです。これにより、トランザクションが実行される前にオブジェクトの所有権を通じて、どのトランザクションが状態の競合を引き起こさないかを推論することができます。これにより、トランザクションを並列実行のために整列させることが可能になります。従来のランタイム競合検出とロールバックと比較して、Suiの静的分析メカニズムは実行効率を大幅に向上させると同時に、スケジューリングの複雑さを大幅に削減します。これは、高スループットと決定的な並列処理能力を達成するための重要な要素です。

Suiはオブジェクトに基づいて状態空間を分割し、コンパイル時の所有権分析を組み合わせることで、低コストでロールバックのないオブジェクトレベルの並列実行を実現しています。従来のチェーンの逐次実行やランタイムチェックと比較して、Suiは実行効率、システムの決定論、リソースの利用効率において大幅な改善を達成しました。

AptosのBlock-STM実行メカニズム
Aptosは、Move言語に基づく高性能なLayer 1ブロックチェーンであり、その並列実行能力は主に独自に開発されたBlock-STM（ブロックレベルソフトウェアトランザクショナルメモリ）フレームワークに由来します。Suiが「コンパイル時静的並列性」戦略を採用する傾向があるのとは異なり、Block-STMは「ランタイム楽観的同時実行 + コンフリクトのロールバック」という動的スケジューリングメカニズムに属し、複雑な依存関係を持つトランザクションセットの処理に適しています。

Block-STMは、ブロックのトランザクションの実行を3つのフェーズに分けます:

• 投機的実行：すべての取引は実行前に競合がないと仮定され、システムは取引を複数のスレッドにスケジュールして同時実行し、アクセスするアカウントの状態（読み取りセット/書き込みセット）を記録します。
• 競合検出および検証フェーズ：システムは実行結果を検証します：2つのトランザクションに読み取り-書き込み競合がある場合（たとえば、Tx1がTx2によって書き込まれた状態を読み取る場合）、そのうちの1つがロールバックされます。
• 競合トランザクションのロールバック再試行（再試行フェーズ）：競合トランザクションは、その依存関係が解決されるまで実行のために再スケジュールされ、最終的にすべてのトランザクションに対して有効で決定的な状態コミットシーケンスを形成します。

Block-STMは、「楽観的並列処理 + ロールバック再試行」を採用した動的実行モデルであり、状態集約型および論理的に複雑なオンチェーン取引バッチ処理シナリオに適しています。これは、Aptosが非常に多用途で高スループットなパブリックチェーンを構築するための並列計算の中核です。

Solanaはエンジニアリングスケジューリング派であり、より「オペレーティングシステムカーネル」のようなものです。明確な状態境界と制御可能な高頻度取引に適しており、ハードウェアエンジニアスタイルを体現し、ハードウェアのようにチェーンを実行するように設計されています（ハードウェアグレードの並列実行）。Aptosはシステムフォールトトレランス派であり、より「データベース同時実行エンジン」のようなものです。強い状態結合と複雑なコールチェーンを持つ契約に適しています。Suiはコンパイル時安全性派であり、より「リソース指向スマート言語プラットフォーム」のようなものです。資産の分離と明確な組み合わせを持つオンチェーンアプリケーションに適しています。AptosとSuiは、プログラム言語エンジニアとしてチェーンを運営することを意図しており、ソフトウェアグレードのリソースセキュリティを確保しています。この三者はWeb3における並列計算の技術的実装のための異なる哲学的な道を表しています。

3.3 Cosmos SDKの並列スケーリングタイプ

Sei V2は、Cosmos SDK上に構築された高性能な取引パブリックチェーンです。その並列機能は主に2つの側面に反映されています：マルチスレッドマッチングエンジンと、仮想マシン層での並列実行最適化で、高頻度・低遅延のオンチェーン取引シナリオ、例えばオーダーブックDEXやオンチェーン取引所インフラに対応することを目的としています。

コアパラレルメカニズム:

• パラレルマッチングエンジン：Sei V2は、オーダーマッチングロジックにおけるマルチスレッド実行パスを導入し、スレッドレベルでマッチングロジックからオーダーブックを分離します。これにより、複数のマーケット（取引ペア）間でのマッチングタスクを並行して処理できるようになり、シングルスレッドのボトルネックを回避します。
• 仮想マシンレベルの同時実行最適化：Sei V2は、状態が競合しない条件下で特定の契約呼び出しを並行して実行できる同時実行機能を持つCosmWasmランタイム環境を構築しており、トランザクションタイプ分類メカニズムと連携して、より高いスループット制御を実現しています。
• 並行コンセンサスと実行レイヤーのスケジューリングの組み合わせ：いわゆる「ツインターボ」コンセンサスメカニズムを導入し、コンセンサスレイヤーと実行レイヤーの間のスループットのデカップリングを強化し、全体のブロック処理効率を向上させます。

3.4 UTXOモデルリビルダーフューエル

Fuelは、Ethereumのモジュラーアーキテクチャに基づいて設計された高性能な実行レイヤーで、コアの並列メカニズムは改善されたUTXOモデル（未使用トランザクション出力）に由来しています。Ethereumのアカウントモデルとは異なり、Fuelは資産と状態を表すためにUTXO構造を使用しており、これにより状態の隔離が本質的に実現され、並列で安全に実行できるトランザクションを特定しやすくなっています。さらに、FuelはSway（Rustに似た）と呼ばれる独自のスマートコントラクト言語を導入し、トランザクション実行前に入力の競合を特定するための静的分析ツールと組み合わせることで、効率的で安全なトランザクションレベルの並列スケジューリングを実現しています。これは、パフォーマンスとモジュール性のバランスを取ったEVMの代替実行レイヤーとして機能します。

4. アクターモデル: エージェントの同時実行のための新しいパラダイム

アクターモデルは、エージェントプロセス（エージェントまたはプロセス）を単位として使用する並列実行パラダイムであり、グローバルステートを持つ従来の同期計算（「オンチェーン並列計算」のシナリオ、例えばSolana/Sui/Monadなど）とは異なります。これは、各エージェントが独立した状態と振る舞いを持ち、非同期メッセージを通じて通信し、スケジューリングすることを強調しています。このアーキテクチャの下では、オンチェーンシステムは大量のデカップルされたプロセスを同時に実行でき、強力なスケーラビリティと非同期フォールトトレランスを提供します。代表的なプロジェクトとしては、AO（Arweave AO）、ICP（インターネットコンピュータ）、およびCartesiがあり、これらはブロックチェーンの進化を実行エンジンから「オンチェーンオペレーティングシステム」へと推進し、AIエージェント、マルチタスクインタラクション、および複雑なロジックオーケストレーションのためのネイティブインフラストラクチャを提供しています。

アクターモデルの設計は、並行性、状態の分離、非同期処理などの点でシャーディングと一定の表面的な類似性を持っていますが、基本的にはまったく異なる技術的アプローチとシステム哲学を表しています。アクターモデルは「マルチプロセス非同期コンピューティング」を強調しており、各エージェント（アクター）は独立して実行され、自身の状態を維持し、メッセージ駆動型のアプローチを通じて相互作用します。一方、シャーディングは「状態と合意の水平分割」のメカニズムであり、全体のブロックチェーンを複数の独立したサブシステム（シャード）に分割してトランザクションを処理します。アクターモデルはWeb3の世界における「分散エージェントオペレーティングシステム」のようなものであり、シャーディングはオンチェーンのトランザクション処理能力のための構造的スケーリングソリューションです。両者は並行性を実現しますが、出発点、目標、実行アーキテクチャは異なります。

4.1 AO (Arweave)、ストレージ層の上にあるスーパー並列コンピュータ

AOは、永続的なストレージ層であるArweave上で動作する分散型コンピューティングプラットフォームであり、大規模な非同期エージェントの運用をサポートするオンチェーンオペレーティングシステムを構築することを主な目標としています。

コアアーキテクチャの特徴:

• プロセスアーキテクチャ：各エージェントはプロセスと呼ばれ、独立した状態、独立したスケジューラー、および実行ロジックを持っています。
• ブロックチェーン構造なし：AOはチェーンではなく、Arweaveに基づく分散ストレージ層と、マルチエージェントメッセージ駆動型実行エンジンです；
• 非同期メッセージスケジューリングシステム：プロセスはメッセージを通じて通信し、ロックフリーの非同期動作モデルを採用しており、これにより本質的に同時スケーリングをサポートします；
• 永続的な状態ストレージ：すべてのエージェントの状態、メッセージ記録、および指示はArweaveに永久的に記録され、完全な監査可能性と分散型の透明性が保証されます。
• エージェントネイティブ: 複雑なマルチステップタスク（AIエージェント、DePINプロトコルコントローラー、自動化されたタスクオーケストレーターなど）を展開するのに適しており、「オンチェーンAIコプロセッサ」を構築できます。

AOは、極端な「ネイティブインテリジェントボディ + ストレージ駆動 + ノーチェーンアーキテクチャ」アプローチを採用しており、柔軟性とモジュールのデカップリングを強調しています。それは「ストレージレイヤーの上に構築されたマイクロカーネルフレームワーク」であり、意図的に狭められたシステム境界を持ち、軽量コンピューティング + コンポーザブルコントロール構造を強調しています。

4.2 ICP (インターネットコンピュータ)、フルスタックWeb3ホスティングプラットフォーム

ICPはDFINITYによって立ち上げられたWeb3ネイティブのフルスタックオンチェーンアプリケーションプラットフォームで、オンチェーンコンピューティング機能をWeb2のような体験に拡張することを目的とし、完全なサービスホスティング、ドメインバインディング、サーバーレスアーキテクチャをサポートしています。

コアアーキテクチャの特徴:

• カニスターアーキテクチャ（スマートエージェントとしてのコンテナ）：各カニスターはWasm VM上で動作するスマートエージェントであり、独立した状態、コード、および非同期スケジューリング機能を持っています；
• サブネット分散合意システム：ネットワーク全体は複数のサブネットで構成されており、それぞれが一群のカニスターを維持し、BLS署名メカニズムを通じて合意に達します。
• 非同期呼び出しモデル：カニスターは非同期メッセージングを通じて互いに通信し、ブロッキングのない実行をサポートし、固有の並列性を持っています；
• オンチェーンウェブホスティング：スマートコントラクトをサポートし、フロントエンドページを直接ホストできるネイティブDNSマッピングを備えており、dAppsへのブラウザ直接アクセスをサポートする初のブロックチェーンプラットフォームです。
• 包括的なシステム機能：オンチェーンのホットアップグレード、アイデンティティ認証、分散ランダムネス、タイマー、その他のシステムAPIを備えており、複雑なオンチェーンサービスの展開に適しています。

ICPは、重いプラットフォーム、統合カプセル化、強力なプラットフォーム制御オペレーティングシステムパラダイムを選択し、統合されたコンセンサス、実行、ストレージ、アクセスを備えた「ブロックチェーンオペレーティングシステム」を特徴としています。完全なサービスホスティング能力を強調し、システムの境界はフルスタックWeb3ホスティングプラットフォームに拡張します。

さらに、アクターモデルパラダイムに基づく他の並列計算プロジェクトは、以下の表を参照できます:

V. 概要と展望

仮想マシンアーキテクチャと言語システムの違いに基づいて、ブロックチェーンの並列コンピューティングソリューションは大きく分けて2つのカテゴリに分類されます: EVMベースの並列強化チェーンとネイティブ並列アーキテクチャチェーン（非EVM）。

前者は、実行レイヤーの深い最適化を通じて、EVM/Solidityエコシステムとの互換性を維持しながら、より高いスループットと並列処理能力を実現します。これは、Ethereumの資産や開発ツールを継承しながら、パフォーマンスの突破口を達成したいシナリオに適しています。代表的なプロジェクトには、以下が含まれます:

• モナド：遅延書き込みとランタイム競合検出を通じてEVMと互換性のある楽観的並列実行モデルを実現し、依存関係グラフを構築し、コンセンサスが達成された後にマルチスレッドで実行をスケジュールします。
• MegaETH: 各アカウント/契約を独立したマイクロVMとして抽象化し、非同期メッセージングと状態依存グラフに基づいて、高度に分離されたアカウントレベルの並列スケジューリングを実現します。
• ファロス：SPNモジュールと非同期パイプラインを介してコラボレーションし、プロセス全体でシステムレベルの並列処理を実現するロールアップメッシュアーキテクチャを構築する。
• Reddio：zkRollup + GPUアーキテクチャを採用し、バルクSNARK生成を通じてzkEVMのオフチェーン検証プロセスを加速し、検証スループットを向上させることに焦点を当てています。

後者は、Ethereum互換性の制限から完全に解放され、仮想マシン、状態モデル、スケジューリングメカニズムから実行パラダイムを再設計し、ネイティブの高性能同時実行能力を実現します。典型的なサブクラスには、

• Solana (SVMシステム): アカウントアクセス宣言と静的競合グラフスケジューリングに基づき、アカウントレベルの並列実行モデルを表しています。
• Sui / Aptos (MoveVMシステム): リソースオブジェクトモデルと型システムに基づき、コンパイル時の静的解析をサポートし、オブジェクトレベルの並列性を実現します。
• Sei V2 (Cosmos SDKルート): Cosmosアーキテクチャ内でのマルチスレッドマッチングエンジンと仮想マシンの同時実行最適化を導入し、高頻度取引アプリケーションに適しています。
• 燃料（UTXO + Swayアーキテクチャ）：UTXO入力セットの静的分析を通じてトランザクションレベルの並列性を達成し、モジュラー実行レイヤーとカスタマイズされたスマートコントラクト言語Swayを組み合わせます。

さらに、アクターモデルは、WasmまたはカスタムVMに基づいた非同期プロセススケジューリングメカニズムを通じて、「マルチエージェントの独立した操作 + メッセージ駆動型コラボレーション」のオンチェーン実行パラダイムを構築するより広範な並列システムです。代表的なプロジェクトには以下が含まれます：

• AO (Arweave AO)：永続的なストレージによって駆動されるエージェントランタイムで、オンチェーン非同期マイクロカーネルシステムを構築します。
• ICP（インターネットコンピュータ）：コンテナ化されたエージェント（カニスター）を最小単位とし、サブネット間の協調を通じて非同期の高いスケーラビリティ実行を実現します。
• カーテシ: Linuxオペレーティングシステムをオフチェーンコンピューティング環境として導入し、信頼できる計算結果のオンチェーン検証パスを提供します。これは、複雑またはリソース集約型のアプリケーションシナリオに適しています。

上記の論理に基づいて、現在の主流の並列コンピューティングパブリックチェーンソリューションを以下の図に示す分類構造に分類することができます:

スケーリングのより広い観点から見ると、シャーディングとロールアップ（L2）は、状態の分割やオフチェーン実行を通じてシステムの水平スケーリングを達成することに焦点を当てています。一方、並列コンピューティングチェーン（Monad、Sui、Solanaなど）やアクター指向システム（AO、ICPなど）は、実行モデルを直接再構築して、チェーンまたはシステムレベルでネイティブの並列性を実現します。前者は、マルチスレッド仮想マシン、オブジェクトモデル、トランザクション競合分析などの方法を用いてオンチェーンスループットを強化します。後者は、プロセス/エージェントを基本単位として使用し、メッセージ駆動型および非同期実行方法を採用して複数のエージェントの同時操作を可能にします。比較すると、シャーディングとロールアップは「複数のチェーンに負荷を分散する」または「オフチェーンにアウトソーシングする」ことに近いのに対し、並列チェーンとアクターモデルは「実行エンジン自体から性能の潜在能力を解放する」ことに関するものであり、より徹底的なアーキテクチャの進化の方向性を反映しています。

並列コンピューティング vs シャードアーキテクチャ vs ロールアップスケーラビリティ vs アクター指向拡張パス比較

ほとんどのネイティブパラレルアーキテクチャチェーンが現在メインネットローンチ段階に入ったことは注目に値します。全体的な開発者エコシステムは依然としてEVMベースのSolidityシステムと比較するのが難しいものの、高性能な実行アーキテクチャとエコロジーアプリケーションの徐々に栄えつつあるプロジェクトによって、SolanaやSuiが代表されるように、市場の注目を集めるコアパブリックチェーンとなっています。

対照的に、イーサリアムロールアップ（L2）エコシステムは「多くのチェーンが立ち上げに急ぐ」または「過剰供給」の段階に入っていますが、現在主流のEVM互換並列強化チェーンはまだ一般的にテストネット段階にあり、実際のメインネット環境での検証はまだ行われていません。彼らのスケーリング能力とシステムの安定性は、まださらなる検証を必要としています。これらのプロジェクトがEVMのパフォーマンスを大幅に改善し、互換性を犠牲にすることなくエコシステムの進化を促進できるか、あるいは逆にイーサリアム上の流動性と開発リソースのさらなる差別化を悪化させるかは、今後の検証を待つ必要があります。

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