Cellulaを解読する：PoWマイニングに敬意を表するゲーム化アセット発行プロトコル
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Cellulaを解読する：PoWマイニングに敬意を表するゲーム化アセット発行プロトコル
BTCマイニング産業チェーンと比べると、Cellulaのソリューションはより興味深い社会実験である。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察著者：Nickaqiao & Faust、Geek web3
2017年にERC-20資産がブロックチェーン業界で流行して以来、Web3は資産発行の低门槛時代に入った。各プロジェクトはIDOやICOなどの方式により、自由にカスタムトークンやNFTを発行しており、多くが強いコントロール性や情報非透明性を抱えている。RugPullが頻発し、多くの「かまぼこ刃」たちがICOやIDOを「野菜を刈り取る」ための最適な手段として利用している。
今日に至っても、従来のIDOおよびICOは公平性における欠陥を完全に露呈しており、人々はより公平で信頼できる資産発行プロトコルを常に求めている。新規プロジェクトのTGE時における諸問題を解決するものだ。いくつかの創造的なプロジェクトが独自に「公平な経済モデル」を提案しているが、これらは一般化されず、結局「具体的な事例」となり、「抽象化されたプロトコル」とはならなかった。
では、どのようなモードがより公平かつ信頼できる資産分配方法なのか？ また、何が汎用プロトコルとして機能しうるのか？本稿で紹介するCellulaは、これらの問題に対する新たな視点を提供している。彼らはPOWを模倣した資産配布レイヤーを実現し、仮想的作業証明（vPOW）によって資産配布プロセスを「マイニング化」することで、BTCのようなより公平な資産分配パラダイムを再現している。
多くの人々がこれをGameFiと見なしているが、ゲーム内報酬は任意のタイプのトークンに設定できるため、理論上、CellulaはPOW効果を持つ資産配布プラットフォームとなり得る。これにより、Web3の資産発行にさらなる可能性と想像空間をもたらしており、「BTCマイニングへのオマージュとしての社会実験」と呼んでも過言ではない。
POWとvPOW：結果が予測不可能な宝くじ抽選
正統なPOWであろうとPOSであろうと、あるいは今回取り上げるvPOWであれ、本質的には出力結果が予測不可能／困難なアルゴリズムを設計し、その出力結果を使って「宝くじ抽選」を行うことにある。BTCのマイナーは、制限条件を満たすブロックをローカルで構築し、ネットワーク内の全ノードに提出してコンセンサスを得ることで、ブロック生成報酬を得ることができる。この制限条件とは、例えばハッシュ値の先頭が6つの0になるようにすることなどである。
ブロックハッシュの生成結果は予測不可能／困難であるため、条件を満たすブロックを構築するには、与えられたアルゴリズムの入力パラメータを繰り返し変更するしかない。この過程ではブルートフォースによる総当たりが必要であり、マイナーのハードウェア性能に高い要求が生じる。
要するに、BTCのマイニングはSHA-256ハッシュアルゴリズムの予測不可能性を利用して、世界中のマイナーが参加する「宝くじ抽選システム」を実現している。この設計は電力を代償として、参加の形式的パーミッションレス性を確保している。
さらに、POWはより公平な資産分配方法であり、主流のPOWパブリックチェーンでは、プロジェクト側が市場を支配するのはPOSチェーンよりもはるかに難しい。一方、多くのPOSチェーンやICO、IDOスキームでは、プロジェクト側による強力なコントロール事例が後を絶たない。
（FTXの操作下でSolanaは2020～2021年にかけて約500倍に暴騰し、これは後のバリデータ運営者にとって極めて不公正であった）
例えば、FTXおよびSBFの操作下でSolanaの価格は2019年から2021年にかけて約1000倍に急騰したが、多くのSolanaバリデータ運営者は初期投資家であり、彼らが取得したコストはほぼゼロだった。これは資産配布の公平性を大きく損なっている。確かにPOWにおいてもプロジェクト側が市場を支配する余地はあるが、その程度はPOSに比べてはるかに軽微である。
問題は、POWのモデルは通常、DAppの資産発行層ではなく基礎となるパブリックチェーンに適用されるということだ。我々は、ブロックチェーン上で実現可能な仕組みによってPOWの効果を模倣できるだろうか？もし可能であれば、ICOやIDOといった強力なコントロール方式よりも、より公平で信頼できる資産配布プロトコルを実現できる。いくつかのゲームシナリオと組み合わせれば、興味深いGamefiを作ることも可能だ（もちろん実際の用途はゲームに限定されず、他のプロジェクトに公平な資産配布ソリューションを提供できる）。
そこで重要なのは、ブロックチェーン上の資産発行層でPOWの効果を模倣するには、どのようにすればよいのか？本稿で紹介するGamefiプロジェクトCellulaは、「コンウェイのライフゲーム」アルゴリズムを導入し、仮想的なデジタルエンティティ（「BitLife」と称する）に計算能力を割り当てている。つまり、各人が自分のペトリ皿で細胞クラスターを育て、時間が進むにつれて、誰のペトリ皿に生き残る細胞が多いかによって、換算されたマイニング算力が高くなり、報酬を得やすくなるという仕組みだ。
要するに、Cellulaは従来のPOWにおけるハッシュ計算を、別の結果が予測不可能／困難な計算方式に置き換え、「Proof of Work」における「Work」の形態を変更している。Cellulaの発想では、いかにしてより多くの生存細胞を持つペトリ皿（BitLife）を手に入れるかが鍵となる。BitLifeの状態変化を推定するには計算リソースが必要であり、本質的にはBTCマイニングのハッシュアルゴリズムを「コンウェイのライフゲーム」の特定アルゴリズムに置き換えたものであり、これをvPOW（Virtual POW）と呼ぶ。
以下ではvPOWのメカニズム設計についてさらに深く解析していく。ここで扱われる多くの詳細は非常に興味深く、Cellulaが行っていることの一つは、NFTのオンチェーン取引チェーンを通じてBTCのマイニングマシン産業チェーンモデルを模倣していると言える。
vPOWの核心：コンウェイのライフゲームとBitLife
Cellulaのメカニズム設計を解説する前に、まずvPOWの最も重要な核――「コンウェイのライフゲーム」について見てみよう。これは1950年にフォン・ノイマンが提唱した「セル・オートマトン」の概念にさかのぼり、その後1970年に数学者ジョン・コンウェイが正式に「コンウェイのライフゲーム」として提唱したもので、自然界の生命進化の法則をアルゴリズムで模倣している。
ペトリ皿を二次元座標に分割された多数の小さなグリッドと仮定し、「初期設定」を行い、一部のグリッドに生存中の細胞を配置する。その後、これらの細胞の生死状態は時間とともに変化し、複雑な形状の細胞クラスターが形成されていく（カビの繁殖をイメージするとよい）。これは本質的に二次元グリッドゲームであり、ルールは非常にシンプルだ：
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各細胞は生存／死亡の二つの状態を持ち、マインスイーパーのように、自分自身と周囲8つのグリッド上の細胞と相互作用する（図中、黒が生存、白が死亡）；
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ある細胞が生存しているが、周囲8グリッド内の生存細胞が2未満（0または1）の場合、その細胞は死亡状態に入る；
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ある細胞が生存しており、周囲に2または3つの生存細胞がある場合、その細胞は生存を維持する；
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細胞が生存状態で、周囲に4つ以上の生存細胞がある場合、その細胞は死亡する（生命体過多による資源争奪を模倣）；
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現在の細胞が死亡状態だが、周囲にちょうど3つの生存細胞がある場合、その細胞は生存状態に変わる（細胞増殖を模倣）
つまり、二次元のペトリ皿内で細胞状態の初期パターンを与え、上記ルールに従って、細胞の状態は時間の経過とともに反復的に進化し、千変万化の結果を生み出すのである。コンウェイのライフゲームを使ってコンピュータを模倣することさえ可能だ。
例えば、ペトリ皿内の各細胞の生存／死亡は二進数の0／1に対応し、細胞の初期状態を「入力パラメータ」と見なすことができる。各細胞の生死（0または1）が入力データとなり、その後の状態は初期パターンに基づいて変化し、毎回の状態変化が計算プロセスの一ステップに相当し、一定時間後に得られる状態が「出力」と見なせる。
適切な初期パターンを配置すれば、コンウェイのライフゲームは一定世代の進化後に特定の結果を出力できる。初期パターンは無数に存在するため、その特性を利用して宝くじ抽選のような効果を模倣できる。制限条件を設け、各プレイヤーがランダムに初期パターンを選択し、100世代進化後に特定の特徴を持つ出力結果を出したペトリ皿の所有者が報酬を得る資格を得るとする。これはBTCマイニングの発想に近い：
「システムがまずどの種類の出力結果が条件を満たすかを定め、参加者がランダムな初期値をアルゴリズムに入力し、条件を満たす出力結果を得ようとする」。試行可能な初期入力パラメータの数は膨大（ほぼ天文学的数字）であり、当選するには大きな努力が必要となる。まさにこれが作業量証明の論理であり、マイナーは一定の作業量を払わなければ報酬を得られない。
Cellulaとコンウェイのライフゲームの基本思想を理解したところで、具体的な設計を見てみよう。Cellulaは前述の「ペトリ皿」を9×9＝81個のグリッドに分け、各グリッド上の細胞は生存／死亡の二つの状態を持つ（二進数の0／1に対応）。このため、並べ替えの組み合わせにより、ペトリ皿内の細胞の初期状態は2^81通り存在する。この数値は1兆の平方に等しく、ほぼ天文学的数字である。
そして、プレイヤーが行うべきことは、ペトリ皿の初期パターン（入力パラメータ）を選択することである。BitLifeはペトリ皿の実体（実際にはNFT）を担い、81個のグリッドを含み、各グリッドには細胞が置かれている（生存／死亡のいずれかの状態、空欄は死亡細胞と同等）。さらに、BitLife内の3×3＝9個の隣接グリッドがBitCellを構成し、各BitLifeは2〜9個のBitCellで構成される（BitLifeを9個未満のBitCellで構成した場合、空欄部分はデフォルトで死亡細胞となる）。
並べ替えの組み合わせにより、BitCell（3×3グリッド）は2^9通りの初期パターンを持つ。プレイヤーが行うべきことは、異なるパターンの複数のBitCellをランダムに選び、それらを組み合わせてBitLifeを構築することである。簡単に言えば、自分のペトリ皿にランダムな初期パターンを与えることだ。前述のように、異なる初期パターンは合計で2^81通り存在し、天文学的数字である。そのため、参加者の選択肢は非常に広く、これはBTCマイニングにおけるSHA-256の使用場面と似ている。
BitLifeの細胞状態はブロック高の増加とともに変化する。Cellulaは、異なるブロック高におけるBitLifeの状態に基づいて計算能力を割り当てる。あるブロック高において、生存細胞が多いBitLifeほど高い計算能力を持つ。これは一種の仮想マイニングマシンを創出したことに相当する。
具体的な例を挙げよう。Cellulaの参加者は、BitLifeの2^81通りの初期パターンをオフチェーンで総当たりし、それぞれのパターンが進化後にどのような状態になるかを予測し、報酬システムの要件を満たせるかどうかを確認する。現在のブロック高が800であり、システムが「ブロック高1000の時点で、最も多くの生存細胞を持つBitLifeが最大の報酬を得る」と要求しているとしよう。この場合、参加者の目標は明確になる：
ブロック高800の時点で、ある特定のパターンのBitLifeを入手し、それがブロック高1000の時点で他のBitLifeよりも多くの生存細胞を持つようにすること。
これがまさにCellulaの核心的なゲームプレイであり、目的は自ら構築する／他人から購入する最もマイニング報酬を得やすいBitLifeを手に入れることである。この仕組みは、個人投資家／上級投資家が自らマイニングマシンを開発できることを意味しており、開発したマシンを他人に販売したり、他人のマシンを購入してマイニングを行ったりできる。自分でマシンを作る場合は、オフチェーンで異なるパターンのBitLifeの状態推移を推定する必要があり、計算リソースを消費する。他人のマシンを買う場合も、異なる初期パターンのBitLifeを購入することになり、将来の状態変化を判断するためにやはりオフチェーンでの計算が必要となる。これはCellulaのゲーム設計の中で非常に興味深いポイントである。
ゲームの核心メカニズムを理解した上で、他の詳細を見てみよう。実はBitLifeの生存細胞は初期の9×9グリッド外へも溢れ出ることができ、生存細胞数は9×9をはるかに超えることが可能で、境界の制限はない。図のように、あるBitLifeに含まれる活性細胞数が増えるほど、割り当てられるマイニング算力も高くなる。逆にBitLifeの初期パターンが不適切であれば、生存細胞数が減少し、算力も低下していく。
そして、システムは5分ごとに一定のマイニング報酬（ゲーム内では「エネルギーポイント」と呼ぶ）を分配し、各BitLifeのネットワーク内における算力シェアに応じて配分される。
Cellulaにおいて、プレイヤーがBitLifeを合成するプロセスは新しいマイニングマシンを「製造」するプロセスである。前述の通り、BitLifeの実体はNFTであり、BitLifeがオンチェーンでミントされた後は「充電」操作を行うことでマイニングを開始できる。単回の充電有効期間は1日、3日、7日のいずれかで、少額の手数料を支払い、期限切れ後は再度充電が必要となる。
なお、ユーザーが積極的にBitLifeの充電を行うことを促すため、Cellulaは「充電抽選」機能を設けており、充電操作を行うたびに選ばれる可能性があり、追加報酬を得られる（つまりこの報酬はマイニング報酬とは別枠）。この設計については、後述のAnalysoorアルゴリズムの部分で簡単に紹介する。
Cellula公式のルールによると、現在3×3のBitCell（つまり81個の小グリッド）を含むBitLifeの鋳造は停止しており、プレイヤーは合計150万以上を鋳造した。今後の新規ユーザーはセカンダリーマーケットでBitLifeを購入し、充電してマイニングを行うことになる。公式の説明によると、限定鋳造はゲームエコの安定を維持し、研究者が無限にBitLife NFTを鋳造してマイニングマシンの価値を下げるのを防ぐためである。
また将来的には、Cellulaはマイニングマシンメーカーに類似した役割を導入する予定であり、この役割は許可制で、トークンをステーキングし、販売チャネルを公開し、一定のコミュニティ規模と影響力を持つ必要がある。これらのメーカーは4×4のBitCellを含むBitLife（つまり16×9=144個の小グリッド）の鋳造と販売を担当する。メーカーが鋳造できるBitLifeの量は、ステーキングしたトークン量に制限される。
ここまでの説明で、vPOWに関連する主要概念を概ね平易に解説した。vPOWの本質は、所定のルールに基づく計算モデルであり、参加者は戦略を最適化することで競争に参加し、ゲーム化された手法で資産の発行と分配を行うことにある。CellulaはBTCマイニングマシン市場の運営形態を模倣し、作業量証明における計算タスクの形式を置き換えたものである。マイニング算力の分配方法は動的に調整可能であり、どんなパターンのBitLifeも必ずしもグローバル最適とはならない。今日最も多くの生存細胞を持つBitLifeも、明日には他のBitLifeに追い抜かれる可能性があり、複雑な出現現象や動的な戦略が生まれる。
Analysoor抽選アルゴリズムとVRGDAs指数価格曲線
これまで主にコンウェイのライフゲームおよびCellulaの核心メカニズムについて解説してきた。次に、ゲームに含まれるその他の設計を見てみよう。前述の通り、Cellulaには充電抽選の仕組みがあり、ここではAnalysoorという乱数出力アルゴリズムが使用されている。このアルゴリズムはブロックハッシュを乱数生成器の入力パラメータとして用い、各ブロック内で充電を行った参加者の中から当選者を抽出し、宝くじ制度を導入している。
例えばAnalysoorの設計では、現在のBNB Chainのブロックハッシュが「6mjv....」という長い文字列であり、数字が4つ含まれる：6、2、1、6。これらの数字が文字列内に出現する順序に基づき、最初の数字は6、最後の数字も6（偶数）であるため、前から数える。抽出された数字は0からカウントされるため、数字6に対応するトランザクション順位は7となり、現在のブロック内の7番目の充電プレイヤーが当選者となる。もちろん実際の設計はより柔軟であり、ここでは一例を示した。このようなランダム性を持つ抽選アルゴリズムは、プレイヤーの充電行動を効果的に促進し、ゲーム内エコの活性化に寄与する。
さらに、Cellulaの全体的な取引モデルでは、ある問題がある。ある種のBitLifeが特定の人物によってミントされると、そのBitCellの組み合わせが公開され、他者も同じ組み合わせでBitLifeをミントすることが可能になり、すぐに多くの「真似者」が現れて、ゲーム結果のランダム性を大きく損なってしまう。これを防ぐため、Cellulaは可变速率漸進オランダ式オークション（VRGDA）を導入している。これはParadigmが開発した価格設定アルゴリズムであり、動的に価格を調整する。― 鋳造量が予想を上回れば価格を引き上げ、予想を下回れば価格を引き下げる。
例えば、当初の予想ではA種NFTを1日10個鋳造し、初期価格は1CKBとする。本来5日目までに累計50個のA種NFTが鋳造される予定だったが、多くの真似者が現れたため、実際の鋳造量は70個に達した。これは元々7日目に達成する予定だった目標に相当する。速度抑制のため、指数関数的な価格曲線により鋳造価格を急速に引き上げ、単価を4CKBまで引き上げて鋳造行動を抑制する。
15日目になっても、120個しか鋳造されていない（当初の予定では累計150個）場合、販売目標に達していないため、価格を引き下げて鋳造量を刺激する。
上記のシナリオでは、ある種のBitLifeが短期間に大量に鋳造されると、そのNFTの鋳造価格は指数関数的に上昇し、この急激な価格上昇が研究者を効果的に防ぐ。
まとめ：プレイヤーの駆け引きの視点から見たCellula
Cellulaのすべての核心設計を解説した後、この独創的なゲームメカニズムをプレイヤー間の駆け引きの視点から考察してみよう。まず、vPOWには多くの関係者がおり、それぞれの戦略は異なる。一次発行市場を例にとると、「科学者」と呼ばれるプレイヤーはコードを書き、異なるBitCellを組み合わせてより高い算力を得るBitLifeを見つけ、より高いマイニング収益を得る。同時にMEVプレイヤーも存在し、彼らはオンチェーンの鋳造イベントを監視し、優れた科学者が特定のBitLifeを鋳造したことを検知すると、同様に大量に鋳造を始める。
しかし、VRGDAの指数価格アルゴリズムの存在により、特定の種類のBitLifeの鋳造価格は指数関数的に上昇するため、科学者（およびシルバーバーニング）を効果的に防げる。また、BitLife／マイニングマシンにも価格が付けられる。ある種のマイニングマシンの算力が高いほど、その鋳造／生産価格も高くなる。その後の二次市場の価格は生産価格を参考にし、サプライチェーン全体に伝播する。
BTCマイニングマシンの発行プロセスに類推すると、科学者が高算力のBitLifeを発見することは、マイニングマシン企業が新しいチップを開発することに似ており、MEVプレイヤーが追随して鋳造することは、一次ディーラーがマイニングマシンの価格を決定することに相当し、その後の二次市場取引は、個人投資家がディーラーから機器を購入することに似ている。
ただし、現実世界のマイニングマシン開発と異なり、科学者が新しいBitLifeを発見する速度ははるかに速く、誰でもBitLifeの状態推移に参加できるため、マイニングマシンの開発権が大幅に分散している。「誰もが科学者になれる」という点は、大多数の人々にとってより親しみやすく、現実のマイニングマシン生産チェーンではありえないことである。
プロジェクト側にとっても、POW式の資産配布方式を採用することは、自らの権力を弱めることになる。したがって、科学者であろうとプロジェクト側であろうと、あるいは一般プレイヤーであろうと、市場を単独で支配することはできない。マイニングマシンの鋳造および発行段階で、この三者の駆け引きが生じ、いずれの側も市場を完全に独占することはできず、動的な均衡が形成される。
総じて、BTCマイニングマシン産業チェーンと比較して、Cellulaの方式はより興味深い社会実験と言える。
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