Brevis ゼロ知識イーサリアム仮想マシン：12 秒検証 99.6% ブロック 10K TPS が見込まれています

イーサリアム拡張会社 Brevis は 10 月 15 日に Pico Prism を発表しました。これは即時証明のための新型ゼロ知識イーサリアム仮想マシン（zkEVM）です。この技術は 64 台の Nvidia RTX 5090 消費者向けゲーム GPU を使用し、9 月のテストで 12 秒未満で 99.6% の即時証明を実現し、従来の高価なスーパーコンピュータを必要とするソリューションを置き換えました。

Brevis ゼロ知識イーサリアム仮想マシンのロードマップは、今後数ヶ月以内に16個未満のRTX 5090 GPUを使用して99%の即時検証を実現することを示しています。このブレークスルーにより、計算コストの高い証明がブロック生成速度に追いつくことが可能になり、軽量検証が初めて実現可能となり、イーサリアムが毎秒10,000件の取引（10K TPS）を達成する目標の基礎を築き、スマートフォンをノード検証として活用する未来を切り開きます。

スパコンからゲームGPUへの技術革命

! Pico Prismはリアルタイム認証を強化します

(出典:ブレビス)

Brevis ゼロ知識イーサリアム仮想マシンの核心的な突破は、ハードウェアの要求が劇的に低下したことにあります。従来、ブロックを生成して正しく実行するための暗号証明は、高価なスパコンと専門のデータセンターを必要としました。Pico Prism はこの状況を変え、64枚のNvidia RTX 5090 グラフィックスカードを使用して即時証明を実現します。RTX 5090 はNvidiaの現在のゲームフラッグシップモデルで、単体の価格は約2,000ドル、64枚の総コストは約128,000ドルで、専門のスーパーコンピュータの数百万ドルの投資に比べてはるかに低いです。

即時証明（Real-Time Proving，RTP）とは、ブロックが正しく実行されるための暗号証明の生成速度が新しいブロックの生成速度よりも速いことを指します。イーサリアムのブロック時間は約12秒であり、証明生成時間がこの閾値を超えると、証明者はブロックチェーンの最新の状態に追いつくことができなくなります。Pico Prismは9月のテストで12秒未満で99.6%の即時証明を実現し、これは大多数のブロックが次のブロックが生成される前に証明を完了できることを意味します。

さらに興奮させるのは、Brevis のロードマップです。同社は今後数ヶ月以内に、16 台未満の RTX 5090 GPU を使用して 99% の即時検証を実現する計画です。64 台から 16 台に減らすことで、ハードウェアコストは 128,000 米ドルから 32,000 米ドルに下がり、この価格帯は中小規模の検証者や開発者でも手が届くものとなります。16 GPU クラスターの総消費電力は 10kW 未満で、一般家庭の電力の 3-5 倍に相当し、従来のデータセンターのエネルギー消費量よりもはるかに低いです。

このようなハードウェアの民主化は深い意義を持っています。検証が安価でアクセスしやすくなると、より多くのノードがネットワークの検証に参加でき、分散化の程度が強化されます。現在、イーサリアムの検証者はブロックを検証するために各取引を再実行する必要があり、これには高価なハードウェアが必要で、根本的なボトルネックを引き起こしています。Brevis ゼロ知識イーサリアム仮想マシンはこのモデルを打破しました：ある証明者が証明を生成し、他の人が数ミリ秒以内にそれを検証し、検証コストはほとんど無視できるほどです。

イーサリアム 10,000 TPS ロードマップの技術的な道筋

イーサリアムのロードマップに従い、バリデーターはトランザクションの再実行からゼロ知識証明を単純に検証することに変わり、基盤層は毎秒10,000トランザクションに達する。Banklessのライアン・ショーン・アダムスは「もし年間3倍の速度で拡張すれば、2029年4月までにイーサリアムL1のTPSは10,000TPSに達するだろう。」と述べた。この予測は現在の技術進展の速度と今後のプロトコルアップグレードに基づいている。

イーサリアム財団の研究員ジャスティン・ドレイクは、イーサリアムのFusakaアップグレードが12月に行われる予定であり、これにより即時証明が簡素化されると説明しました。EIP-7825は、各トランザクションのガス使用量を制限し、サブブロックを通じてより多くの並行証明が可能になります。この並行化は、高いTPSを実現するための鍵であり、複数の証明者が同時に同じブロックの異なる部分を処理できるため、全体的な証明速度が大幅に向上します。

ジャスティン・ドレイクは補足しました：「今年の年末までに、いくつかのチームが16-GPUクラスターで各L1 EVMブロックを証明し、総消費電力は10kW未満になります。」これは、Brevisゼロ知識イーサリアム仮想マシンがこの方向で努力している唯一のチームではないことを意味しており、競争が技術の進歩とコスト削減をさらに促進するでしょう。複数のチームによる並行開発は、単一障害点のリスクを低減し、イーサリアムのスケーリングロードマップの信頼性を確保します。

技術的なアーキテクチャから見ると、10,000 TPSの実現には三つのレベルの協調が必要です。第一層はBrevisゼロ知識イーサリアム仮想マシンなどの即時証明技術で、証明生成がボトルネックにならないことを保証します。第二層はプロトコルレベルの最適化、例えばEIP-7825の並列処理サポートです。第三層はハードウェアとネットワークインフラの継続的な改善で、証明の生成、伝播、検証が効率的に行えることを保証します。この三つは欠かせず、Pico Prismの突破口が第一層の重要な課題を解決しました。

ノードとしての未来のビジョン

イーサリアム財団は、これは「イーサリアムの未来に向けた大きな一歩」であると述べ、「Pico PrismのようなZK技術は、イーサリアムがグローバルな需要を満たすためにスケールアップできるようにし、同時に信頼性と分散化を維持するだろう」と付け加えました。テクノロジー企業家のマイク・ワーナーは、「ノードとしての携帯電話の未来が現実になろうとしている」と述べました。このビジョンはSF小説のように聞こえますが、技術的な道筋はすでに明確に見えています。

検証がゼロ知識証明のみをチェックする必要があり、すべての取引を再実行する必要がない場合、計算の要求が大幅に削減されます。現代のスマートフォンは強力なプロセッサと十分なストレージ容量を持っており、理論的にはゼロ知識証明を検証するのに十分です。このビジョンが実現すれば、誰でもポケットの中のスマートフォンを使ってイーサリアムネットワークの検証に参加できるようになり、これは分散型の究極の形態となるでしょう。

ライアン・ショーン・アダムズは、イーサリアムがzkチェーンに変わっていると述べ、レイヤー1は全世界のDeFiを運営し、その大ブロックのTPSは10,000で、ノードはスマートフォンで動作し、レイヤー2は他のすべてを運営すると説明しました。このアーキテクチャは、イーサリアムをグローバル決済レイヤーとして位置付け、最も重要な金融取引を処理し、レイヤー2ソリューションはゲーム、ソーシャルメディアなどのアプリケーションのような高頻度・低価値の取引を処理します。

モバイルノードの実現には、いくつかの課題を克服する必要があります。まずは帯域幅の問題で、携帯電話は通常、モバイルネットワークに依存しており、帯域幅と安定性は固定ブロードバンドほどではありません。次にバッテリーの持続時間で、継続的な検証は大量の電力を消費します。第三にストレージの容量で、検証には完全なブロックチェーンの履歴は必要ありませんが、一定の状態データは必要です。これらの課題は克服できないものではなく、ライトクライアントプロトコルや状態期限機構が開発中であり、ノードの運用のハードルをさらに下げることが期待されています。

ブロックチェーンのスケーリングの聖杯と挑戦

これは本質的にブロックチェーンの聖杯です：非中央集権性や安全性を犠牲にすることなく、大規模なスケーラビリティを実現することです。従来のブロックチェーンは「不可能な三角形」に直面しています：非中央集権性、安全性、スケーラビリティは二つしか選べません。ビットコインとイーサリアムは非中央集権性と安全性を選び、スケーラビリティを犠牲にしました。多くの高TPSパブリックチェーンはスケーラビリティを選びましたが、非中央集権性と安全性で妥協しています。

Brevis ゼロ知識イーサリアム仮想マシンと Pico Prism は「不可能三角」を突破する道筋を提供します。ゼロ知識証明技術は、検証者が取引を再実行することなくブロックの正確性を確認できることを可能にし、これは検証の計算経済学を根本的に変えます。検証コストがほぼゼロにまで低下すると、より多くの検証者が参加でき（分散化の向上）、同時により多くの取引を処理できるようになり（スケーラビリティの向上）、ゼロ知識証明の暗号学的保証が安全性を確保します。

しかし、挑戦は依然として存在します。まず、証明生成の中央集権的リスクです。検証が容易になる一方で、証明生成には専門的なハードウェアが必要です。もしごく少数の実体しか証明を生成できない場合、新たな中央集権的なボトルネックが形成される可能性があります。Brevis の 16 GPU 目標はこの問題を緩和するための重要なステップですが、さらなるハードルの引き下げが必要です。次に、証明データの保存と伝播について、ゼロ知識証明自体がブロックスペースを占有する必要があり、新たなスケーリングのボトルネックとなる可能性があります。

第三に経済的インセンティブ設計です。検証が容易になると、どのようにして十分な数のノードが検証に参加するようにインセンティブを与えることができますか？検証報酬は、新しいコスト構造を反映するために調整が必要かもしれません。第四に移行期間の互換性問題があり、現在のアーキテクチャからzk駆動のアーキテクチャに移行するには、アップグレードの調整が必要です。いかなるミスもネットワークの分裂を引き起こす可能性があります。これらの課題は克服できないものではありませんが、慎重なエンジニアリング設計とコミュニティの調整が必要です。

よくある質問 Q&A

Q1：Brevis ゼロ知識イーサリアム仮想マシンはどのようにして12秒以内に99.6%の即時証明を実現するのか？

A：コア技術はPico Prism zkEVMで、64台のNvidia RTX 5090ゲームGPUを使用してスーパーコンピュータを代替します。最適化されたゼロ知識証明アルゴリズムと並列処理により、12秒以内にブロックの正確な実行に必要な暗号証明を生成します。リアルタイム証明は、証明生成速度がブロック生産速度（12秒）よりも速いことを意味し、99.6％はほとんどすべてのブロックがリアルタイムで完了できることを示します。今後数ヶ月で16 GPUに減少し、99％の証明を実現し、ハードウェアのハードルを大幅に下げます。

Q2：64 GPU から 16 GPU へはどのように実現しますか？技術的なボトルネックはどこですか？

A：主に三つの方向で最適化しています：アルゴリズムの改善による計算複雑度の削減、並列化戦略による単一GPUの効率向上、EIP-7825のようなプロトコルアップグレードによって、単一トランザクションのガスを制限し、並行証明を容易にします。現在、64 GPUは保守的な構成で99.6%の成功率を確保しており、ソフトウェアの最適化とFusakaのアップグレード（12月）により、16 GPUで99%に達することができます。ボトルネックは証明回路の複雑度とメモリ帯域幅にあり、Nvidia RTX 5090の高帯域幅メモリが鍵となります。

Q3：イーサリアム 2029 年に 10,000 TPS に達する可能性はどのくらい高いですか？

A：毎年3倍の成長速度に基づく予測により、技術的な道筋は明確であるが、実行リスクが存在する。重要なマイルストーンには、2025年末までに複数のチームが16-GPUクラスタのリアルタイム証明を実現し、Fusakaのアップグレードによる並列化、バリデーターが再実行からZK証明の検証に移行することが含まれる。これらが順調に実現すれば、10,000 TPSが可能になる。リスクは、プロトコルのアップグレード調整、経済的インセンティブ設計、予期しない技術的障害にある。Layer-2のスケーリングはバッファを提供し、L1が10Kに達しなくても、全体のエコシステムのスループットは大幅に向上する可能性がある。

Q4：モバイルがノードとしていつ実現されますか？一般ユーザーはどのように参加できますか？

A：技術基盤は整っていますが、完全な実現には2〜3年かかります。現在のスマートフォンのハードウェアはZK証明を検証するのに十分ですが、課題は帯域幅、バッテリー、ストレージの最適化です。軽量クライアントプロトコルと状態期限メカニズムが開発中で、さらなる敷居の低下が見込まれています。一般ユーザーは軽量ノードアプリを実行することで検証に参加でき、完全なブロックチェーンデータは必要ありません。イーサリアム財団の軽量クライアントの開発進捗とBrevisのモバイル端末適応計画に注目することをお勧めします。

Q5：ゼロ知識証明は新しい中央集権リスクをもたらすか？

A：証明生成は確かに中央集権的リスクが存在します。なぜなら、専門的なハードウェアが必要だからです。しかし、Brevisの16 GPU目標（コスト約32,000ドル）は中小型参加者にも手が届くものであり、スーパーコンピュータのソリューションよりも遥かに優れています。重要なのは、証明者エコシステムの多様化であり、単一の実体による独占を避けることです。イーサリアムコミュニティは、証明の集約と分散型証明生成プロトコルを開発しており、さらに敷居を下げています。検証は依然として非常に分散化されており（どのデバイスでも検証可能）、これが最も重要なセキュリティ保証です。