DePINエコシステムを解明：AI計算能力の変革力
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DePINエコシステムを解明：AI計算能力の変革力
DePINは新しい「シェアリングエコノミー」であり、物理世界とデジタル世界をつなぐ橋渡しの役割を果たす。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆：@0xFourStones、@cryptoyzr
指導者：@CryptoScott_ETH、@artoriatech
はじめに
DePINという概念は、Messariが2022年11月に正式に提唱したものである。実際にはまったく新しい概念ではなく、従来のIoT（Internet of Things、モノのインターネット）と類似している。筆者は、DePINとは新たな「シェアリングエコノミー」であると考えている。
過去のDePINブームとは異なり、今回のサイクルではAIの三要素（データ、アルゴリズム、計算能力）を中心に展開されており、特に「計算能力」を扱うプロジェクトが注目されている。たとえばio.net、Aethir、Heuristなどがそれに該当する。本稿では、こうした「計算能力」に関連するプロジェクトに焦点を当てて分析を行う。
本稿では、DePINプロジェクトの基本的な枠組みを整理し、「WHAT-WHY-HOW」という構造でDePIN分野の概要を総括的に振り返る。さらに筆者の経験に基づき、DePINプロジェクトを分析するための基本的な思考プロセスを明確に提示し、そのフレームワークに従って具体的な「計算能力」プロジェクトを詳細に分析する。
1. DePINとは何か
1.1 DePINの定義
DePINはDecentralized Physical Infrastructure Networksの略称であり、日本語では「非中央集権型物理インフラネットワーク」と訳される。DePINとは、ブロックチェーン技術を活用して物理ハードウェアインフラを非中央集権的に接続するネットワークであり、ユーザーは許可を得ることなく、安価にネットワークリソースを利用できる。多くのDePINプロジェクトでは、トークン報酬システムを導入しており、参加者がネットワーク構築に積極的に貢献するようインセンティブを与える。「貢献すればするほど、報酬も増える」という原則に基づいている。
DePINプロジェクトの応用分野は非常に広く、データ収集、計算処理、データストレージなど多岐にわたる。CePINが関与する領域の多くに、DePINの姿を見ることができる。
DePINプロジェクトの運営方法およびその経済モデルから見ると、本質的には新たな「シェアリングエコノミー」であると言える。そのため、DePINプロジェクトを初期段階で分析する際には、まずそのプロジェクトのコアビジネスが何であるかを特定することが有効なアプローチとなる。
もしプロジェクトが主に計算能力やストレージサービスに関わっている場合、それを単純に「共有計算能力」「共有ストレージ」を提供するプラットフォームと定義することができる。このような分類により、プロジェクトの価値提案と市場におけるポジショニングをより明確に理解できる。
出典: @IoTeX
上記のシェアリングエコノミーモデル図には、主に3種類の参加者がいる。需要側、供給側、プラットフォーム側である。このモデルでは、まず需要側がプラットフォームに対してニーズ（例：タクシー利用、宿泊など）を送信する。次にプラットフォームがそのニーズを供給側に伝達し、最後に供給側がニーズに応じたサービスを提供することで、業務の流れが完結する。
資金の流れは、まず需要側からプラットフォーム側へ移動し、需要側が注文を確定した後に、プラットフォームから供給側へ支払われる。プラットフォームは安定した取引環境と良好な決済体験を提供することで手数料を稼ぐ。例えばあなたがUberのようなライドシェアアプリを使ったときの流れが、まさにこのモデルの具体例である。
従来の「シェアリングエコノミー」モデルでは、プラットフォーム側は大規模な中央集権企業であり、ネットワーク、ドライバー、事業の支配権はすべて「Uber」自身が握っている。また、一部のケースでは供給側自体がプラットフォームによって所有されていることもあり、たとえば「共有充電器」や「共有電動スクーター」などが該当する。これにより、企業による独占化が容易になり、悪意ある行動のコストが下がり、過剰な手数料が課されることで供給側の利益が損なわれるという問題が生じる。つまり、価格決定権は中央集権的な企業が持つ一方で、生産手段を持つ人々は価格決定権を持たない。これは共産主義とは言えない状況である。
しかし、Web3の「シェアリングエコノミー」モデルでは、取引仲介を行うプラットフォームは非中央集権的なプロトコルであり、中間業者（Uber）が排除され、価格決定権が「供給側」に委ねられる。これにより、乗客にはより安価な移動手段が提供され、ドライバーにはより高い収入が保証され、かつドライバー自身が日々構築しているネットワークに影響力を行使できるようになる。これはマルチウインの好循環である。
1.2 DePINの歴史
ビットコインの登場以来、ピアツーピアネットワークと物理インフラを統合する試みが行われてきた。つまり、さまざまなデバイス間でオープンで、経済的インセンティブ付きの非中央集権ネットワークを構築することである。Web3におけるDeFi、GameFiといった用語の影響を受け、MachineFiが最初に提唱された概念の一つとなった。
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2021年12月、IoTeXがこの新興分野に初めて名前をつけ、「MachineFi」と命名した。「Machine」（機械）と「DeFi」（非中央集権型金融）を組み合わせたもので、機械とその生成するデータの金融化を意味する。
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2022年4月、Multicoinが「Physical Proof of Work」（PoPW）という概念を提唱した。これは、誰でも許可なく共有目標に向かって貢献できるインセンティブ構造を指す。このメカニズムの導入により、DePINの発展スピードが大きく加速した。
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2022年9月、Borderless Capitalが「EdgeFi」という概念を提唱。
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2022年11月、MessariがTwitter上で投票を行い、この分野の名称を統一しようとした。候補にはPoPW、TIPIN、EdgeFi、DePINがあり、最終的にDePINが31.6%の票を獲得し、正式名称となった。
出典: @MessariCrypto
2. なぜDePINが必要なのか
従来の物理インフラネットワーク（通信網、クラウドサービス、エネルギー網など）では、巨額の資本投資と運用維持コストがかかるため、市場は大企業または巨人企業によって支配されがちである。このような中央集権的な産業特性は、以下の幾つかの困難と課題を引き起こしている。
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政官民の利害が緊密に結びつき、新規参入者のハードルが高い：アメリカの通信業界を例に挙げると、連邦通信委員会（FCC）は無線周波数帯を最高入札者にオークション形式で割り当てている。これにより、資本力のある企業が有利となり、市場の寡占状態が強まり、いわゆるマーケットの「マシュー効果」（富める者はさらに富む）が顕著になる。
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競争構造が安定し、革新性と活力が不足：少数の免許取得企業が市場の価格決定権を持ち、安定した高収益を得ているため、さらなる発展へのモチベーションが低くなる。結果として、ネットワークの最適化が遅れ、設備の再投資・アップグレードが不十分になり、技術革新や人材更新の意欲も低下する。
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技術サービスの外部委託化により、サービス品質にばらつき：従来の産業は専門的なアウトソーシングに向かっているが、異なるアウトソーシング業者のサービス理念や技術レベルに差があるため、納品品質の管理が難しく、効果的な協働メカニズムが欠如している。
2.1 CePINの欠点
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中央集権的制御：CePINは中央集権機関によって制御されており、単一障害点（Single Point of Failure）のリスクがあり、攻撃を受けやすく、透明性が低いため、ユーザーはデータや操作に対して制御権を持たない。
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参入ハードルが高い：新規参入者は巨額の資本投入と複雑な規制対応を克服しなければならず、市場競争とイノベーションが制限される。
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リソースの浪費：中央集権的な管理により、リソースの空きや無駄が発生し、利用率が低い。
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非効率な設備再投資：意思決定が少数の機関に集中しているため、設備更新や投資の効率が悪い。
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サービス品質のばらつき：アウトソーシングサービスの品質が保証されず、基準が統一されていない。
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情報の非対称性：中央機関がすべてのデータと操作記録を掌握しており、ユーザーはシステム内部の動作状況を完全に把握できないため、情報の非対称性のリスクが高まる。
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インセンティブの不足：CePINには効果的なインセンティブメカニズムが欠如しており、ユーザーのネットワーク資源への貢献意欲が低い。
2.2 DePINの利点
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非中央集権化：単一障害点がないため、システムの信頼性と弾力性が向上し、攻撃リスクが減少し、全体の安全性が高まる。
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透明性：すべての取引と操作記録が公開され監査可能であり、ユーザーはデータを完全に制御でき、意思決定プロセスにも参加できるため、システムの透明性と民主性が高まる。
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インセンティブメカニズム：トークンエコノミクスを通じて、ユーザーはネットワークリソースへの貢献に対しトークン報酬を得られ、ネットワークへの積極的な参加と維持が促進される。
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検閲耐性：中央集権的な制御ポイントがないため、ネットワークは検閲や制御されにくく、情報が自由に流通する。
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効率的なリソース活用：分散型ネットワークを利用して潜在的なアイドルリソースを活性化し、リソース利用率を高める。
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開放性とグローバル展開：許可不要、プロトコルがオープンソースであり、世界中どこでも展開可能。これにより、従来のCePINが抱える地域的・規制的制約を打破する。
DePINは、非中央集権化、透明性、ユーザー主権、インセンティブメカニズム、検閲耐性などの利点により、CePINが抱える中央集権的制御、データプライバシー問題、リソースの浪費、サービス品質のばらつきといった問題を解決する。これにより、現実世界の生産関係の変革を推進し、より効率的で持続可能な物理インフラネットワークを実現する。したがって、高い安全性、透明性、ユーザー参加度が求められる物理インフラネットワークにおいて、DePINはより優れた選択肢となる。
3. DePINネットワークの実現方法
3.1 異なるコンセンサスメカニズムの比較
DePINネットワークの実現方法について議論する前に、まずDePINネットワークでよく使われるPoPWメカニズムについて説明する。
DePINネットワークの要件としては、ネットワークの迅速な拡張、ノード参加コストの低さ、多数の供給ノード、高度な非中央集権化が挙げられる。
PoWは、事前に高価なマイニングマシンを購入しなければネットワークに参加できないため、DePINネットワークへの参入ハードルが大幅に高まり、DePINのコンセンサスメカニズムとしては不適切である。同様に、PoSも事前に関連トークンをステーキングする必要があり、ユーザーのネットワークノード運営への参加意欲を低下させるため、DePINネットワークのコンセンサスメカニズムとしては不向きである。一方、PoPWはまさにDePINネットワークの特性に合致しており、このメカニズムのおかげで、物理デバイスがネットワークに簡単に接続できるようになり、DePINネットワークの発展スピードが大きく加速した。
同時に、PoPWと組み合わされた経済モデルは、「卵が先か鶏が先か」というジレンマを根本的に解決する。トークン報酬を用いることで、プロトコルは供給側を構築し、ユーザーにとって魅力的なレベルまでネットワークを育てることができる。
3.2 DePINネットワークの主要参加者
一般的に、完全なDePINネットワークには以下の参加者が含まれる。
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Founder（創設者）：DePINネットワークの発起人、いわゆる「プロジェクトチーム」。ネットワークの初期段階では最も重要な存在であり、ネットワークの構築と冷启动（Cold Start）を担う。
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Owner（所有者）：DePINネットワークリソースの供給者。計算マイナー、ストレージマイナーなどが該当。彼らはソフトウェア・ハードウェアリソースを提供することでプロトコルトークンを獲得する。ネットワークの冷启动期において、供給者は極めて重要な役割を果たす。
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Consumer（消費者）：DePINネットワークリソースの需要者。通常、DePINプロジェクトの需要の大半はBtoBユーザー、特にWeb2からのものであり、Web3ユーザーからの需要は比較的小さい。FilecoinやBittensorなどが代表的な例である。
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Builder（構築者）：DePINネットワークの維持およびエコシステム拡張に携わる人々。ネットワークの発展期になると、ますます多くのBuilderがエコシステム建設に加わる。ネットワークの初期段階では、主にFounderがこの役割を担う。
3.3 DePINネットワークの基本構成要素
DePINネットワークが正常に機能するには、オンチェーンおよびオフチェーンデータとの相互作用が不可欠であり、安定かつ強力なインフラと通信プロトコルが必須である。総じて、DePINネットワークは以下の部分から構成される。
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物理デバイスインフラ：通常、OwnerがGPU、CPUなどのネットワークリソースとなる物理デバイスを提供する。
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オフチェーン計算インフラ：物理デバイスが生成したデータは、オフチェーン計算施設を通じてオンチェーンで検証される。いわゆるPoPW（Physical Proof of Work）証明メカニズムであり、通常はオラクルを使ってデータをオンチェーンにアップロードする。
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オンチェーン計算インフラ：データが検証された後、当該デバイスのOwnerのオンチェーンアカウントアドレスを確認し、トークン報酬をそのアドレスに送金する。
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トークンインセンティブメカニズム：いわゆるトークンエコノミクス。DePINネットワークにとって極めて重要であり、ネットワークの発展段階ごとに異なる役割を果たす。後述する。
3.4 DePINネットワークの基本動作モード
DePINネットワークの動作モードは、上記のアーキテクチャ図の実行順序と類似しており、基本的にオフチェーンでのデータ生成→オンチェーンでのデータ確認という流れである。オフチェーンデータは「下から上へ」、オンチェーンデータは「上から下へ」というルールに従う。
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インセンティブを得るためにサービスを提供：DePINプロジェクトのハードウェアデバイスは、Heliumでの信号カバレッジ提供のように、サービスを提供することで報酬（例：$HNT）を得る。
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証拠の提出：インセンティブを得る前に、デバイスは所定の作業を行ったことを証明する「証拠」を提示しなければならない。これが「Physical Proof of Work（PoPW）」と呼ばれる。
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公開鍵・秘密鍵による身元検証：従来のパブリックチェーンと同様に、DePINデバイスの身元検証プロセスでも公開鍵・秘密鍵が使用される。秘密鍵はPoPWの生成と署名に使用され、公開鍵は第三者による証明の検証やデバイスIDとして使用される。
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報酬の配布：DePINプロジェクトはスマートコントラクトを配置する。このコントラクトは各デバイス所有者のオンチェーンアドレスを記録しており、オフチェーンの物理デバイスが得たトークン報酬を自動的に所有者のウォレットに送金する機能を持つ。
簡単な例を用いて、このプロセスをさらに簡略化する。DePINネットワークの動作モードを「試験」と例えることができる。
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先生：トークンの発行元。学生の「成績」の真偽を確認する責任を持つ。
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生徒：トークンの獲得者。試験問題を解くことでトークン報酬を得る。
まず、先生が問題用紙を生徒に配布し、生徒は指示通りに試験を受ける。その後、生徒は解答済みの答案を先生に提出し、先生が採点を行う。成績の良い順に並べ替え、上位の生徒に大きな赤い花の報酬を与える。
ここで「配布された問題用紙」はDePINネットワークの需要側からの「ニーズ注文」に相当し、問題の解法には一定のルール（PoPW）に従う必要がある。先生が「A君の答案」が本当にA君が書いたものかどうか確認するために、答案上の「A君の筆跡（秘密鍵）」と「名前（公開鍵）」を照合する。その後、先生は答案の完成度を評価し、降順に並べ替える。この「降順」のルールこそが、DePINプロジェクトのトークン分配原則「貢献すればするほど、報酬も増える」と一致している。
DePINネットワークの基本的な動作メカニズムは、私たちの日常生活における試験制度と類似している。暗号資産分野では、多くのプロジェクトが現実世界の仕組みをブロックチェーン上に写し取ったものである。理解しにくいプロジェクトに直面したときは、日常の身近な状況に例えて比較することで、プロジェクトの概念を理解しやすくなる。このようなアナロジー的手法は、プロジェクトの背後にある動作原理を明らかにするのに有効である。
4. DePIN分野の分類
前述のWHAT-WHY-HOWという論理順に沿って、DePIN分野の全体像を俯瞰的にレビューしてきた。次に、DePIN分野の具体的なサブカテゴリを整理する。分類方法は大きく物理リソースネットワーク－デジタルリソースネットワークの二つに分けられる。
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物理リソースネットワーク：位置ベースのハードウェア設備の利用または設置を奨励し、現実世界の非標準化商品・サービスを提供する。細分化すると、ワイヤレスネットワーク、地理空間データネットワーク、モバイルデータネットワーク、エネルギーネットワークに分けられる。
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デジタルリソースネットワーク：ハードウェア設備の利用または設置を奨励し、標準化されたデジタルリソースを提供する。細分化すると、ストレージネットワーク、計算ネットワーク、帯域幅ネットワークに分けられる。
以下は、各分野の代表的なプロジェクトの一例である。
4.1 非中央集権型ストレージネットワーク - Filecoin（FIL）
Filecoinは、世界最大の分散型ストレージネットワークであり、全世界で3,800以上のストレージプロバイダーが17M TB以上のストレージ容量を提供している。Filecoinはおそらく最も有名なDePINプロジェクトであり、$FILの価格は2021年4月1日にピークを迎えた。Filecoinのビジョンは、オープンで公開検証可能な特性を、データ経済を支える3つの柱（ストレージ、計算、コンテンツ配信）に持ち込むことにある。
FilecoinのファイルストレージはIPFS（InterPlanetary File System、惑星間ファイルシステム）に基づいており、これにより安全かつ効率的なファイル保存が実現される。
Filecoinの特徴的な点はその経済モデルにある。Filecoinのストレージノードになるには、一定量の$FILトークンをステーキングする必要がある。このため、好景気時には「トークンステーキング → 総ストレージ容量増加 → ノード参加者増加 → ステーキング需要増加 → 価格急騰」という好循環が生まれる。しかし、不況時には価格が螺旋的に下落しやすいという欠点もある。この経済モデルは、好景気時にこそ本来の力を発揮する。
4.2 非中央集権型GPUレンダリングプラットフォーム - Render Network（RNDR）
Render Networkは、OTOY社傘下の非中央集権型GPUレンダリングネットワークプラットフォームであり、アーティストとGPU計算能力提供者から構成され、世界中のユーザーに強力なレンダリング機能を提供できる。$RNDRの価格は2024年3月17日にピークを迎えた。Render Network（$RNDR）もAI分野に属しているため、その価格のピークはAI分野全体のハイシーズンと一致している。
Render Networkの運営方式は次の通り：まず、クリエイターがGPUレンダリングを必要とするタスク（3Dシーン、高解像度画像／動画など）を提出し、それらをネットワーク内のGPUノードに分散して処理させる。その後、ノードオペレーター（Node Operators）がアイドル状態のGPU計算能力をRender Networkに提供し、$RNDRトークン報酬を得る。
Render Networkの価格設定メカニズムも独自の特徴を持っている。タスクの複雑さ、緊急度、利用可能なリソースなどを基にダイナミックな価格モデルを採用しており、クリエイターには競争力のある価格を提供しつつ、GPU計算能力提供者にも公正な報酬を保証している。
Render Networkの最近の好材料は、「iPad版Octane（プロフェッショナルレンダリングアプリ）がRender Networkによってサポートされている」という点である。
4.3 非中央集権型データマーケットプレイス - Ocean（OCEAN）
Ocean Protocolは、非中央集権型データ交換プロトコルであり、主にデータ間の安全な共有とデータの商業的利用を目的としている。他の一般的なDePINプロジェクトと同様に、主な参加者が複数存在する。
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データ提供者：プロトコル上でデータを共有する。
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データ消費者：OCEANトークンを使用してデータアクセス権を購入する。
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ノードオペレーター：ネットワークインフラを維持し、OCEANトークン報酬を得る。
データ提供者にとって、データの安全性とプライバシーは極めて重要である。Ocean Protocolは、以下のメカニズムによりデータの流通と保護を両立している。
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データの安全と制御：Ocean Protocolはブロックチェーン技術を用いてデータ取引の安全性と透明性を確保し、データ所有者は自らのデータを完全に制御できる。
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データのトークン化：データをトークン化することで、他の暗号資産と同様に売買・交換が可能になり、データ市場の流動性が向上する。
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プライバシー保護：Compute-to-Data機能により、元のデータを露出させずに計算・分析が可能になる。データ所有者はAIアルゴリズムが自分のデータ上で実行されることを承認できるが、計算プロセスはデータ所有者のローカル環境内でのみ行われ、データが所有者の管理範囲外に出ることはない。
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細粒度アクセス制御：Ocean Protocolは細かいアクセス制御を提供し、データ提供者はどのユーザーまたはユーザーグループが特定のデータ部分に、どのような条件下でアクセスできるかを指定できる。このアクセス制御メカニズムにより、データ間の安全な共有とプライバシーの保護が両立する。
4.4 EVM互換L1 - IoTeX（IOTX）
IoTeXは2017年に設立された、オープンソースでプライバシー重視のプラットフォームであり、ブロックチェーン、セキュアハードウェア、データサービスの革新を融合させ、信頼できるモノのインターネットを支えている。
他のDePINプロジェクトとは異なり、IoTeXのポジショニングはDePIN構築者向けの開発プラットフォームであり、Google Colabのような存在である。IoTeXの最も重要な技術はオフチェーン計算プロトコルW3bStreamであり、これはIoTデバイスをブロックチェーンに接続する機能を持つ。代表的なIoTeX DePINプロジェクトにはEnvirobloq、Drop Wireless、HealthBlocksがある。
4.5 非中央集権型ホットスポットネットワーク - Helium（HNT）
Heliumは2013年に設立され、老舗のDePINプロジェクトである。大規模なユーザーによる新規ハードウェアネットワーク構築の最初のプロジェクトであり、ユーザーはサードパーティメーカー製のHeliumハードウェアホットスポット（Hotspot）を購入し、周辺のIoTデバイスにホットスポット信号を提供する。同時に、Heliumはネットワークの安定維持に対する報酬としてホットスポットに$HNTトークンを付与する。いわば一種のマイニングモードだが、マイニング機器はプロジェクト側が指定している点が特徴である。
DePIN分野のデバイスモードには主に2種類ある。1つはプロジェクト側が指定するカスタム専用ハードウェア（例：Helium）、もう1つは日常的に使われる汎用ハードウェアをネットワークに統合するもの（例：Render Network、io.netはユーザーのアイドルGPUをネットワークに統合している）。
Heliumの最も重要な技術はLoRaWANプロトコルであり、これは低消費電力・長距離の無線通信プロトコルで、IoTデバイスに特に適している。Heliumのハードウェアホットスポット（Hotspot）は、このLoRaWANプロトコルを通じて無線ネットワークを提供している。
Heliumは世界最大のLoRaWANネットワークを構築したが、期待された需要は現れなかった。現在、Heliumは5Gセルラーネットワークの展開に重点を置いている。
2023年4月20日、HeliumはSolanaネットワークに移行し、その後Solana上でHelium Mobile（米国モバイル）プロジェクトをローンチした。このプロジェクトは月額20ドルの5G無制限データプランを提供しており、その安価な価格設定により、北米で急速に人気となった。
過去5年間の「DePIN」に関するグローバル検索指数からわかるように、2023年12月から2024年1
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