ゼロ知識証明とメタバース
Ingonyama和訳
by Elan Neiger
メタバースという言葉は、2022年12月第1週に、オックスフォード英語辞典が主催する「ワード・オブ・ザ・イヤー」で第2位に選ばれました。これは、過去12ヶ月間のエートスやムードを反映し、文化的意義が持続すると考えられる単語や表現に300k人以上が投票したものです。
「ゴブリンモード」が1位になったのは、世界的な技術動向というよりも、パンデミック後の雰囲気や調査に参加したコーホートを物語っているのでしょう。現在、マイクロソフトから ディズニーまでの企業や、 Elton Johnから Snoop Doggまでの著名人は、メタバースをインターネット革命の次のステージとして受け入れ、それに合わせて計画を立てています。
マシュー・ボールの『メタバース』によれば、決定的な説明は、”個々の存在感を持ち、アイデンティティ、履歴、資格、オブジェクト、通信、支払いなどのデータの連続性を持つ、事実上無限の数のユーザーが同期的かつ持続的に体験できる、リアルタイムレンダリングの3D仮想世界の大規模かつ相互運用可能なネットワーク “とあります。
2020年のパンデミックによる閉鎖、強制的な戸締り、社会的な距離感が後押ししたのか、集団的な仮想共有空間への関心は爆発的に高まり、今日では500社以上がメタバースに取り組んでいると主張しています。
メタバースに対するこのような広範な関心は新しいものですが、この概念はもっと以前から想像され、「Snow Crash」や「Ready Player One」といったフィクション作品の中で描写されていました。世界最大のテクノロジー企業の1つであるFacebookが2021年に社名をMetaに変更し、このコンセプトに全面的に取り組むことを表明したことで、メタバースの現実的なビジョンの概念が正式に時代の流れに乗ることになりました。
ボールが言うようなメタバースは、ネットワーク、コンピューティングパワー、相互運用性標準の制限を含む多くの現実的な理由によって、まだ実現されていないことは明らかです。メタバースが完全に実現されれば、データプライバシーが確保され、参加者がデジタル資産や特権を持った3Dアバターで多数のデジタル世界を横断するのに必要なスケーラビリティが得られるようになるでしょう。
現在の制限にもかかわらず、権力者の多くは、このような仮想空間の概念と需要は今後も拡大し続けると考えています。マッキンゼーが2022年半ばに3,400人以上の消費者と経営者を対象に行った調査では、メタバースは2030年までに5兆ドルの市場価値を持つ可能性があると推定されました。多くの未来学者にとって、メタバースは人間のレジャー、労働、存在のための平行平面として想定されています。
ゼロ知識証明
「Zero Knowledge Proof」（ZKP）という言葉も、より広く認知されるようになりました。今後12ヶ月の間にゼロ知識業界が花開けば、「ZKP」という言葉は来年のオックスフォード英語辞典の表現賞を受賞する可能性があります。
ZKPのコンセプトは、1980年代にMITの3人の研究者によって考案され、彼らの論文「The Knowledge Complexity of Interactive Proof-Systems 」で初めて紹介されました。
2010年代半ばまで、ゼロ知識証明は、理論的で高価なため実用に適さないと考えられていた暗号技術の一分野を指す単なる総称でした。これが大きく変わったのは、Web3と総称される暗号資産とブロックチェーン分野の企業やプロトコルのおかげです。
ゼロ知識証明とは、「証明者」と呼ばれる当事者（ウェブに接続された個人またはアプリケーション）が、「検証者」と呼ばれる他の当事者に対して、ある情報を知っていることを証明するためのプロトコルであり、その情報の内容については何も明らかにしない。つまり、情報を知っていることを証明する以外には、検証者に追加の情報は一切公開されないのです。
計算機ハードウェア、アルゴリズム、ソフトウェアの進歩により、ZKPは初期の純粋に理論的な時代よりもアクセスしやすくなっています。
ゼロ知識証明には様々な種類がありますが、その計算はすべて、MSM（Multi-scalar Multiplication）、NTT（Number Theoretic Transform）、ハッシュ関数などの大量の数学プリミティブの組み合わせで処理することに依存しています。
数学の話はさておき、ZKPは、自分が何かを知っている、何かを所有している、何かをしたことがある、ということを、その何かに関する情報を一切公開せずに証明する方法です。これは、多くの業界、特にウェブ上で個人情報を共有する必要がある業界に革命をもたらす力があります。また、個人情報に関わる複雑な質問にも「イエス・ノー」で答えられるようになります。
現在、ゼロ知識証明(ZKP)業界は、Web3領域の企業によって支配されており、ZKPは多くのユースケースで開発・活用されています。ブロックチェーンやメタバースにとって、ZKPはスケーラビリティとプライバシーという2つの必須用途があります。
Web3、メタバース、ZKP
ウェブの歴史を簡単にまとめると、次のようになります：
- Web1- “読み取り専用 “のインターネット
- Web2 — インターネットを「読む・書く」
- Web3 -あなたの インターネットを「分散化し、所有する」
Web2は現在、インターネットの中で最も広く使われているイテレーションです。アクセスやコンテンツを中央集権的な当事者に依存することで、Web2のユーザーは自分のデータを所有しておらず、ほぼすべてのオンライン上のやり取りは、コンテンツのホスト、サービスの提供、ユーザー情報、資産、価値の保存を別の当事者に依存しています。
Web3は、デジタル資産とデータのセルフカストディを重視するブロックチェーンベースのインターネットです。ユーザーは自分のコンテンツを所有し、インターネットの利用をコントロールできます。Web3の欠点は、ほぼすべてのブロックチェーンが透明で、その台帳が公開データであることです。ユーザーに透明性を提供する同じメカニズムが、プライバシーをほぼ存在しないものにしています。
メタバースもWeb3もWeb2の後継と言えます。メタバースはブロックチェーンを中核としないが、デジタル資産の所有を含む多くの関連技術がメタバースで使われることが予想され、その経済は暗号資産とNFT（Non Fungible Token）によってほぼ確実に実現されます。
ゼロ知識証明は、メタバースとブロックチェーンの両方でプライベートな取引を可能にするために使用でき、Web3の特徴であるオープンで透明な台帳の問題を解決し、メタバースでのデータプライバシーを可能にします。例えば、ユーザーはZKPを提供することで、口座残高や取引履歴を明らかにすることなく、他のエンティティへの取引を完了するために必要な資金があることを証明できます。
ゼロ知識証明は、ブロックチェーンとやりとりする際や、メタバースでアバターを使用する際に、匿名アカウントの作成も可能します。ZKPを使えば、ユーザーは自分の身元やその他の個人情報を明らかにすることなく、自分がアカウントの所有者であることを証明できます。
さらに、ゼロ知識証明は、プライベートな通信を可能にします。2つの当事者は、ZKPを使用して、メッセージの内容そのものを明らかにすることなく、自分たちがメッセージの意図する受信者であることを互いに証明することができます。
ブロックチェーンとメタバースは、どちらもスケーラビリティの進歩に依存しています。ブロックチェーンは、データを分散・分散して保存するように設計されており、各ネットワーク参加者がブロックチェーン全体のコピーを保存するため、容量に制限があります。したがって、ブロックチェーンに保存できるデータ量は、ネットワーク参加者のコンピュータで利用可能なストレージ容量によって制限されます。同様に、メタバースでは、統一されたメタバースを構成する多くの世界やメタガラクシーを接続するためのスケーリングソリューションが必要となります。
ゼロ知識証明は、ブロックチェーンのルールに従って計算が行われたことを証明するZKPとともに、その解決策だけをオンチェーンに載せて、信頼されていない環境で計算が行われることを可能にすることによって、ブロックチェーンのスケーリングの問題を解決します。ZKPは、メタバースの処理をホストするシステムが、その計算を委任された環境にオフロードし、戻ってきたときにその正確な結果を証明することを可能にすることによって、メタバース上でも同じことをすることができます。
Web3の一部は、すでにメタバースに似ています。スマートコントラクトによって実現される分散型自律組織（DAO）などの概念や構造は、透明性のある投票、分有化された所有権、デジタル主権、共同事業への参加を希望する同じ考えを持つ人々のグループの自己決定を可能にします。
Non-Fungible Token（NFT）は、ユニークなデジタルアイテムをブロックチェーン上に記録し、取引できるようにするもので、NFTが存在するアカウントのユーザーが完全に所有・管理できます。このような複合的なプリミティブは、メタバースにおいて、アバターやアバタースキン、武器、衣服などのアイテム、さらにはデジタル入場券のように特別なイベントやエリアへのアクセス権の取引にまもなく使われる可能性があります。
ブロックチェーンゲームは、暗号資産やNFTなどのWeb3技術を利用することで、プレイヤーがゲーム内資産を売買したり、安全で透明性の高い方法でゲーム資産を所有することができるようにします。
最近のレポートでは、ブロックチェーンゲーム市場は、2022年の46億ドルから2027年には657億ドルに達すると予測されています。2021年と2022年のブロックチェーンゲームへの投資と資金調達の増加は、この予測される市場成長の中核的な推進要因として特定されています。
Web3、それを構築する企業、それを可能にするツールは、オープンで接続されたメタバースの実現を可能にするプロトコルの多くを支えることになりそうです。同じように、Web2とWeb3を可能にするインターネット通信プロトコルは、永続的な3D世界間の相互運用可能な接続を管理する標準とプロトコルのグローバルネットワークを可能にするために拡張される可能性があります。
ゼロ・ナレッジ革命
アクセシブルなZKPは、すでに多くの産業に革命をもたらし、その中には自由でオープンなメタバースの実現に関連するものもあります：
身分証明書：人々は、サービスプロバイダーや政府を含む第三者に対して、自分の情報が漏れるリスクなしに、オンラインで本人確認を行えます。
金融：金融取引所は、機密情報や固有情報を漏らすことなく、その支払能力を確認できます。
投票：電子選挙では、有権者のプライバシーを保護し、改ざんできない選挙を実現しながら、投票内容を検証できます。
サイバーセキュリティ：ユーザーは、中央の検証者にパスワードを明かすことなく、プラットフォームにログインできます。
匿名の所有権：デジタル資産、通貨、その他の財産は、所有者の身元を明らかにすることなく所有できます。
機械学習：機械学習アルゴリズムの所有者が、MLモデル自体に関する情報を明らかにすることなく、モデルの結果について他人を説得できるようになります。
データの完全性：ZKPは、偽情報と戦うために、画像、ビデオ、データセットが本物であることを証明できます。
Ready Player Zero：メタバースにおけるZKPの役割
現在、メタバースに最も近い体験ができるのは、Roblox、Minecraft、Fortniteといった統合仮想世界プラットフォーム（IVWP）に存在するマルチプレイヤーゲームです。これらのIVWPは、これまでに存在した3大仮想世界の総称であり、それぞれ数千万人のアクティブプレイヤーが日々活動している。しかし、そのエコシステムの閉鎖的な性質から、これらのゲームはメタバースではなく「メタガラクシス」と考えることができる。
マルチプレイヤーゲームを実行するための一般的な方法は2つあります：
- クライアント・サーバー（Fortnite、Roblox、Minecraftを含む今日のゲームの大半がそうである。）
- ピアツーピア
一般的なクライアントサーバーアーキテクチャでは、サーバーが集中的で権威あるサービスプロバイダーとして機能することが求められます。各プレイヤーはサーバーに情報を送信し、サーバーはこの情報をゲームの他のすべてのプレイヤーと共有します。
ゲームデザインのクライアント・サーバーモデルにはいくつかの欠点があり、これらのモデルをメタバースで使用することには不利に働きます：
- 所有権： サーバーはすべてのゲーム内資産を所有し、維持する
- 費用： 高度なマルチプレイヤーゲームエンジンを動かすために、多くの強力なサーバーが必要
- スケーラビリティ： ゲームに参加するプレイヤーが増えると、サーバーとプレイヤーの間の中継点が1つになるため、スケーラビリティにボトルネックが生じる
- プライバシー：サーバーは、すべてのプレイヤーの行動を知る信頼できない第三者
ピアツーピア・ゲーミング・アーキテクチャは、このような問題をいくつか解決してくれますが、もう一つ、不正行為という問題が発生します。プレイヤーは、ゲーム内のステータスに関する不正な情報を互いに提供し合い、ゲームのルールを覆すことができる。
ゼロ知識証明に入る。
ZKPは、自分が行ったすべての動きに対して、公に検証可能な証明を提供し、その動きがゲームのルールの中で合法であったことをすべての関係者に示すために使用できます。
ZKPは、ゲーム内のデジタル資産の所有権を証明するためにも使用することができます。これにより、ゲーム関連アイテムの所有権を確認するためのサーバーが不要になります。
最後に、ZKPはゲームのスケーラビリティを解決することができます。多くの手やアクションを1つの証明にまとめることができるので、計算オーバーヘッドを減らし、より多くのプレイヤーがゲームに参加できます。
ゼロ知識証明のピアツーピアゲームへの導入により、このアーキテクチャがメタバースの中核となる可能性があります。この改善により、高価な集中型サーバーが不要となり、コストが劇的に削減されるからです。この強化されたアーキテクチャは、共有された仮想空間において、より多くの参加者が、公開された検証可能なZKPで他のプレイヤーの行動を検証することによって、それぞれがサーバーとして機能することも可能にします。
定義上、メタバースは、多数のユーザーが同じ時間帯に同じ出来事を同じ仮想空間で体験することをサポートできて初めて「メタバース」となります。このメタバースの将来のゲームアーキテクチャのビジョンは、1秒間に多くのZKPの処理を必要としますが、ゼロ知識ハードウェアの強化は、これらの現実を可能にするために近づいています。
出典： https://youtu.be/F-6jtETFkjg
メタバースの形而上学
哲学的には、メタバースは、英国の哲学者ジョン・ロックが1689年に発表した論文「Two Treatises of Government」において、米国憲法をはじめとする西欧諸国の政府の法的基盤となっている3原則「生命、自由、財産」の究極の表現に例えることができるかもしれません。
これらの概念は物理的な世界にも存在しますが、現実の世界の制約によって制限されています。今日、人間は物理的な肉体を持ち、広く物理学と表現される宇宙の法則に制約されて生きています。メタバースでは、物理的な制限はありません。
また、私たち人間が自分の人生を完全に所有し、コントロールすることができるのかどうか、考えることも妥当なことです。私たちが社会のルールを破れば、政府は私たちを逮捕し、特にひどい犯罪には命を奪うことさえできる。デジタル空間では（今のところ）、仮想環境から追い出される以外に、現実世界の自由を失うリスクを犯すことはありません。
自由とは、何かからであれ、何かをすることであれ、自由を意味します。西洋の世界では、人間はある程度の自由を持っています。しかし、宇宙と人間の両方の法則によって、私たちには制限が課せられています。例えば、私たちは自活するための手段を持たずに存在する自由はありません。したがって、ほとんどの人は生活のために働いてお金を稼ぐ必要があるのです。メタバースに入るにも、そこにアクセスするための資金が必要です。
メタバースのデジタル領域では、社会的・物理的な法則に制限されないことが想定されています。デジタル領域では移動時間が必要ないため、無限の空間と時間を体験できます。メタバースの参加者は、望むデジタル領域に瞬時に到達することができます。
財産とは、広義には「物」です。人間は物を手に入れるために、お金を手に入れ、お金を使わなければなりません。私たちは自分のものを「所有」することができますが、実際には、私たちは自分の財産の一部の側面しかコントロールできません。政府や警察は、財産を保護するために法律を制定しています。税金や保険料の支払いを怠ると、自分のものを奪われる可能性がある。同時に、FIATマネーは政府によって管理されているため、その使用は時間の経過とともにさらに不安定な要素になります。
ゼロ知識証明は、デジタルライフのもう一つの基礎構造である「真実」を追加することを可能にします。
ZKPを使えば、人々は自分の秘密鍵を持つことで、アイデンティティ、お金、財産、自由といった真理を確保できます。真理は、宇宙の現実を定義するものであり、究極の主権者です。
ユートピアが存在するとすれば、それは物理的な空間に属するとは考えにくいです。メタバースについて考えるとき、私たちはそれを場所として考える傾向があります。しかし、それは、生命、自由、財産、真実という信条をより完全に実現するために、没入型デジタルワールドが私たちの生活を送る主要な方法となる時代のことかもしれません。
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