今年3月、スケーラブルなL1ブロックチェーンネットワークアルテラEVM++を発表しました。これは、次世代のEVM実行レイヤーテクノロジーをターゲットとしたアップグレードです。「EVM++」の最初の「+」は、「拡張性」を意味し、アスペクト技術を通じてWebAssembly（WASM）環境でのオンチェーンカスタムプログラムの作成をサポートします。これらのプログラムは、EVMと連携して、dApps向けの高性能なカスタムアプリケーション固有の拡張機能を提供できます。2番目の「+」は、「スケーラビリティ」を表し、並列実行技術と弾力性ブロックスペースの設計を通じて、ネットワーク処理能力と効率を大幅に向上させます。

WebAssembly (WASM)は、ウェブブラウザーでほぼネイティブの実行速度を実現できる効率的なバイナリコード形式であり、AIやビッグデータ処理などの計算集約型のタスクを特に適しています。

昨日、Artelaはリリースしたホワイトペーパー並列実行スタックの開発と、弾性コンピューティング原則に基づく弾性ブロックスペースの導入により、ブロックチェーンの拡張性が向上する方法について詳しく説明しています。

並列処理の重要性

従来のEthereum Virtual Machine（EVM）では、すべてのスマートコントラクトの操作と状態遷移はネットワーク全体でグローバルに一貫している必要があります。これにより、いくつかのトランザクションに実際の依存関係がない場合でも、すべてのノードが同じ順序で同じトランザクションを実行する必要があります。これにより、直列処理が発生し、不必要な遅延と効率の低下が引き起こされます。

並列処理は、複数のプロセッサまたはコンピューティングコアが複数のコンピューティングタスクまたはデータ処理を同時に実行することを可能にし、処理効率を大幅に向上させ、実行時間を短縮します。特に、独立したタスクに分割できる複雑なまたは大規模な計算問題に対して効果的です。Parallel EVMは、複数のスマートコントラクトまたはコントラクト関数呼び出しの並行実行を可能にすることにより、全体のネットワークスループットと効率を向上させることで、従来のEVMを拡張または強化します。さらに、シングルスレッドの実行と比較して効率が最適化されます。Parallel EVMの主な利点は、分散型アプリケーションがインターネットと同等のパフォーマンスを実現することです。

Artela NetworkとEVM++

ArtelaはEVMを拡張し、EVM++を導入することで拡張性とパフォーマンスを高めています。EVM++は、EVMの実行レイヤーをアップグレードし、EVMの柔軟性とWASMの高いパフォーマンスを統合しています。この強化された仮想マシンは、並列処理と効率的なストレージをサポートし、より複雑でパフォーマンスを要求されるアプリケーションをArtela上で実行することができます。EVM++は従来のスマートコントラクトだけでなく、AIエージェントなどの高性能モジュールのオンチェーンへの動的な追加と実行もサポートしており、オンチェーンの共同処理装置として独立して稼働するか、または直接オンチェーンのゲームに参加することができます。これにより、真にプログラム可能なNPCの作成が可能となります。

Artelaは、並列実行設計により、ネットワークノードの計算能力を需要に応じて柔軟にスケーリングできるようにしています。さらに、バリデーターノードは水平スケーリングをサポートしており、ネットワークは現在の負荷や需要に基づいて自動的に計算ノードのスケールを調整できます。このスケーリングプロセスは、コンセンサスネットワーク内の十分な計算リソースを確保するために弾性プロトコルによって調整されます。Artelaは、弾性計算によりスケーラブルな計算能力を保証することで、独自のブロックスペースを特定のニーズに基づいて大規模なdAppsに適用できる弾性ブロックスペースを実現します。これは、公共ブロックスペースの拡大ニーズを満たすだけでなく、大規模なアプリケーションの性能と安定性を確保します。

Artelaの並列実行アーキテクチャの詳細な説明

1. 予測的な楽観的実行

予測オプティミスティック実行はArtelaのコアテクノロジーの1つであり、SeiやMonadなどの他の並列EVMとは一線を画しています。オプティミスティック実行とは、最初にトランザクション間に競合がないことを前提とする並列実行戦略を指します。このメカニズムでは、各トランザクションは状態のプライベートバージョンを維持し、変更をすぐにファイナライズせずに記録します。トランザクションの実行後、検証フェーズでは、同じ期間の同時実行トランザクションによるグローバル状態の変化によって引き起こされる競合がチェックされます。競合が検出されると、トランザクションが再実行されます。予測性には、特定の AI モデルを使用して過去のトランザクション データを分析し、実行しようとしているトランザクション間の依存関係を予測し、どのトランザクションが同じデータにアクセスする可能性があるかを特定することが含まれます。この分析に基づいて、トランザクションはグループ化され、その実行順序は、競合と冗長な実行を減らすために配置されます。

対照的に、Seiは開発者が事前にファイルを通じてトランザクションの依存関係を定義することに頼っている一方、Monadはコンパイラレベルの静的解析を使用してトランザクションの依存ファイルを生成します。SeiもMonadもEVMの同等性を達成せず、ArtelaのAIに基づく動的予測モデルに基づく適応能力を欠いています。

2. 非同期プリローディング

非同期プリローディング技術は、状態アクセスによって引き起こされる入出力（I/O）のボトルネックに対処し、データの取得速度を向上させ、トランザクションの実行待ち時間を短縮することを目指しています。Artelaでは、トランザクションを実行する前に、予測モデルに基づいて遅いストレージ（ハードディスクなど）から必要な状態データを高速なストレージ（メモリなど）に事前にロードします。必要なデータの予防的なロードにより、実行中のI/O待ち時間を最小限に抑えます。データがプリロードされキャッシュされることで、複数のプロセッサや実行スレッドが同時にこのデータにアクセスでき、実行の並列性がさらに向上します。

3. パラレルストレージ

並列実行技術の導入により、トランザクション処理を並列化することができますが、データの読み取り、書き込み、更新の速度が同期されていないと、全体的なシステムのパフォーマンスを制限する重要な要因となります。その結果、ボトルネックは徐々にストレージ層に移行します。MonadDBやSeiDBのようなソリューションは、ストレージ層の最適化に注力し始めています。Artelaは、様々な成熟した伝統的なデータ処理技術を活用し、並列ストレージを開発し、さらなる並列処理の効率化を図っています。

並列ストレージシステムは、主に2つの主要な問題に対処するために設計されています。それはストレージの並列処理を実現することと、データの状態を効率的にデータベースに記録することです。データストレージにおける一般的な課題には、書き込み操作中のデータの膨張とデータベース処理への圧力の増加が含まれています。これらの問題に効果的に対処するために、ArtelaはState Commitment（SC）とState Storage（SS）の間に分離戦略を採用しています。この戦略では、ストレージタスクを2つの部分に分割しています。1つの部分は、複雑なデータ構造を保持せずに高速処理が必要な操作を処理し、スペースを節約しデータの冗長性を減らします。もう1つの部分は、詳細なデータ情報を包括的に記録する責任を負っています。

また、大量のデータを処理しながらパフォーマンスを維持するために、アルテラは小さなデータブロックを大きなブロックに集約する方法を使用してデータストレージ操作の複雑さを減らしています。

4. Elastic Block Space (EBS)

Artela’s Elastic Block Space (EBS)は、弾性コンピューティングのコンセプトに基づいて設計されており、ネットワークの混雑レベルに応じてブロックが収容できる取引の数を自動的に調整することができます。

エラスティックコンピューティングは、システムが自動的に計算リソースの構成を調整して、さまざまなワークロードの需要に対応できるようにするクラウドコンピューティングサービスモデルです。その主な目標は、リソース利用効率を最適化し、需要が増加した際に追加の計算パワーを迅速に提供することです。

EBSは、dAppsの特定のニーズに応じてブロックリソースを動的に調整し、需要の高いdAppsに独立したスケーリングブロックスペースを提供します。これは、さまざまなアプリケーション間でのブロックチェーンのパフォーマンス要件の大きな違いに対処することを目的としています。EBSの主な利点は、dAppsが予測可能なトランザクション/秒(TPS)を確実に受け取る「予測可能なパフォーマンス」にあります。したがって、パブリックブロックスペースの輻輳に関係なく、独立したブロックスペースを持つdAppsは安定したTPSを享受します。さらに、dAppsのコントラクトが並列処理をサポートしている場合、さらに高いTPSを達成できます。本質的に、EBSは、NFTブームやDeFiピークなどのネットワーク混雑時にパフォーマンスの低下を経験することが多いイーサリアムやソラナなどの従来のブロックチェーンプラットフォームと比較して、より安定した環境を提供します。Artelaは、カスタマイズおよび最適化されたリソース管理を通じて、このような問題を効果的に解決します。

Artelaは、並列実行スタックとElastic Block Space（EBS）を通じて高いスケーラビリティと予測可能なネットワークパフォーマンスを実現しています。この並列実行アーキテクチャは、AIモデルを使用してトランザクションの依存関係を正確に予測し、衝突と冗長な実行を減らすことができます。さらに、大規模なアプリケーションは必要に応じて専用の処理能力とリソースにアクセスできるため、高いネットワーク負荷下でも安定したパフォーマンスを確保することができます。この能力により、Artelaネットワークはリアルタイムのビッグデータ処理や洗練された金融取引など、より複雑なユースケースをサポートすることができます。

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