専用ZKと汎用ZK、どちらが未来を拓くのか？
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専用ZKと汎用ZK、どちらが未来を拓くのか？
専用のZKインフラはますます汎用的になりつつあり、一方で汎用ZKVMはますます専門化されている。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆：mo
編集・翻訳：Luffy、Foresight News
専用化と汎用化、ZKの未来はどちらなのか？ 一言で答えるのは難しいが、次の図を使って説明してみよう。
この図のように、将来、我々はトレードオフ軸上で「魔法のような最適点」に収束するだろうか？
答えはノーだ。オンチェーン検証可能な計算の未来は、専用ZKと汎用ZKの境界を曖昧にする連続的な曲線である。以下で、これらの用語の歴史的変遷と今後の融合について説明しよう。
2年前、「専用」ZKインフラとはcircom、Halo2、arkworksといった低レベルな回路フレームワークを指していた。これらを使って構築されたZKアプリケーションは、本質的に手書きのZK回路であり、特定タスクに対しては高速かつ低コストだが、開発・保守が困難だった。これは現在のIC（集積回路）業界におけるNANDチップやコントローラーチップなど、さまざまなASIC（特定用途向け集積回路）に似ている。
しかし、ここ2年間で、専用ZKインフラは徐々に「汎用化」へと進化している。
現在では、ZKML、ZKコプロセッサ、ZKSQLなどのフレームワークが登場し、ZK回路コードを一行も書かずに、さまざまな種類のZKアプリケーションを構築できる使いやすく高度にプログラマブルなSDKを提供している。たとえば、ZKコプロセッサを使えば、スマートコントラクトが信頼不要な形でブロックチェーンの履歴状態、イベント、トランザクションにアクセスし、そのデータ上で任意の計算を実行できる。ZKMLは、スマートコントラクトがAI推論結果を信頼不要な方法で活用し、幅広い機械学習モデルを処理することを可能にする。
こうした進化したフレームワークは、抽象層（SDK/API）が薄く、裸の回路に近いため、依然として高性能・低コストを維持しつつ、対象分野内でのプログラマビリティを大幅に向上させている。
これらはIC市場におけるGPU、TPU、FPGAに似ており、プログラマブルなドメインエキスパートと言える。
ここ2年間でZKVMも大きく進歩した。注目すべきは、すべての汎用ZKVMが、低レベルで専用のZKフレームワーク上に構築されていることだ。その理念は、高級言語（SDK/APIよりもさらに使いやすい）でZKアプリケーションを記述でき、それが専用回路と命令セット（RISC-VやWASM相当）の組み合わせにコンパイルされるというものだ。これはIC業界のCPUチップに相当する。
ZKVMもまた、低レベルZKフレームワークの上に設けられた抽象層であり、ZKコプロセッサなどと同じ位置づけにある。
ある賢者の言葉にあるように、「抽象化はあらゆるコンピュータ科学の問題を解決できるが、同時に新たな問題を生む」。つまりトレードオフこそが鍵なのだ。根本的には、ZKVMにおいては性能と汎用性の間にトレードオフが存在する。
2年前、ZKVMの「裸の」性能は確かに非常に悪かった。しかし、わずか2年の間に、ZKVMの性能は劇的に向上した。
なぜだろうか？
理由は、「汎用的」なZKVMがますます「専用化」しているからだ。性能向上の大きな要因の一つが「プリコンパイル」である。プリコンパイルとは、SHA2や各種署名検証など、よく使われる高レベルプログラムを計算するための特別なZK回路であり、これを通常の命令回路に分解するプロセスよりもはるかに高速に処理できる。
したがって、現在の傾向は明らかである。
専用ZKインフラはますます汎用化し、一方で汎用ZKVMはますます専用化している。
ここ数年、両方のアプローチの最適化により、従来よりも優れたトレードオフ点が達成されてきた。つまり、一方を犠牲にせずに他方の性能を向上させることが可能になったのだ。だからこそ、それぞれの陣営が「我々こそが未来だ」と信じている。
しかし、コンピュータ科学の知見によれば、いずれ「パレート最適壁」（緑の破線）にぶつかる。すなわち、ある性能を改善しようとすると、別の性能が犠牲になるという限界点だ。
そこで、価値数百億円の問いが浮かび上がる：いずれかの技術が最終的に他方を完全に置き換えるのだろうか？
ここでIC業界の例を見てみよう。CPU市場規模は1260億ドルだが、IC全産業（すべての「専用」ICを含む）の規模は5150億ドルに達する。私は確信している。ミクロの視点から見れば、歴史はここで繰り返され、互いに完全に置き換えることはない。
とはいえ、誰も今日、「ねえ、俺のコンピュータは完全に汎用CPUだけで動いてるんだ」とは言わないし、「このカッコいいロボットは専用ICだけで動いてる」とも言わない。
そう、我々はこれをマクロの視点で捉えるべきなのだ。将来的には、開発者がニーズに応じて柔軟に選択できる、トレードオフの曲線が存在するはずだ。
将来、専用ZKインフラと汎用ZKVMは協調動作できるだろう。その実現形は多様である。最もシンプルな方法はすでに可能だ。たとえば、ZKコプロセッサを使ってブロックチェーンの取引履歴から何らかの計算結果を得たとする。しかし、そのデータ上で実行するビジネスロジックが非常に複雑で、SDK/APIでは簡単に表現できない場合がある。
その場合、データと中間計算結果の高パフォーマンス・低コストなZK証明を取得し、証明の再帰（proof recursion）によってそれらを汎用VMに統合すればよい。
このような議論は興味深いが、私は皆が共通の目標を持っていることを知っている――チェーン外で検証可能な計算によって支えられる非同期処理の未来を、ブロックチェーンのために築いているのだ。今後数年で大規模ユーザー採用につながるユースケースが登場するにつれ、この議論にも自然と結論が出ると信じている。
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