DePINの簡単な紹介

DePINとは？

DePINは、ノードのネットワークを利用する物理インフラの集合です。誰でもネットワークを立ち上げ、その対価として報酬を受け取れます。この概念は従来型ビジネスに新しいアプローチをもたらし、組織が初期資本に依存したり大企業に支配されたりすることなく、自ら事業を開始、拡大し、ユーザーにインセンティブを提供できるようにします。

DePINは主に次の2種類に分類されます。

1. 物理リソースネットワーク（PRN）
2. デジタルリソースネットワーク（DRN）

物理リソースネットワーク

物理リソースネットワークは、接続性、モビリティ、エネルギーに関連するハードウェアなど、物理リソースで構成される分散型ネットワークです。これらのリソースは特定の場所に依存し、簡単には移動できません。

デジタルリソースネットワーク

デジタルリソースネットワークでは、プロバイダーがコンピューティング能力、共有帯域幅、ストレージ設備などのデジタルリソースを提供します。これらのリソースは特定の場所に依存しません。

要約すると、PRNは接続性やエネルギー供給のためのハードウェアシステムを提供する物理リソースネットワークであり、DRNはコンピューティング、帯域幅、クラウドストレージなどのネットワークリソースを提供します。

DePINの例

トレントを例にすると、DePINをよりよく理解できます。

トレントとは、BitTorrentネットワークを使ってファイルをアップロード、ダウンロードすることです。2010年代に広く普及し、映画、ゲーム、さらにはソフトウェアのダウンロードにも使われました。利点は、ダウンロード速度が速いことです。現在も利用されていますが、音楽や映画などを手軽にダウンロードできる別の選択肢も登場しています。では、トレントはなぜ高速なダウンロードを実現できたのでしょうか。その答えがDePINです。

BitTorrentは、初期の分散型ファイル共有プロトコルです。このプロトコルでは、コンピュータのネットワークがデータを提供します。近くにいる別の人のコンピュータからデータをダウンロードできるため、低レイテンシを実現できます。

4GBの映画をダウンロードするとします。ネットワーク上には、その映画をすでにコンピュータに保存している人がいます。このような人をseedまたはseederと呼びます。まず、名前、サイズ、場所、サブファイルなどの関連情報を含む映画のtorrentファイルを作成し、ウェブにアップロードします。ここで、近くにいる4人のユーザーが同じ映画をダウンロードするとします。seederは映画を1GBずつ4つに分割し、各ユーザーに1つずつ送信します。

そのユーザーたちもseederとなり、所有している1GBのデータを互いに送信します。これにより、各ユーザーはファイル全体を分割して受信し、元の形に再構成できます。

これはまさにDecentralized Physical Network（DePIN）の考え方に通じます。つまり、互いに助け合うノード（デバイスやコンピュータ）のネットワークです。ただし、DePINには「インセンティブ」という重要な要素があります。次のセクションで詳しく見ていきます。

DePINにおけるブロックチェーンの役割とは？

DePINを機能させるには、分散配置されたノードやネットワークが必要です。分散システムでは、ノードが異なる物理的な場所に配置されています。主な違いは、意思決定がどこで行われ、システム内の複数のノードにどのように分散されるかです。意思決定を中央集権的に行うシステムもあれば、ブロックチェーンのように分散型で行うシステムもあります。ブロックチェーンは分散型システムの一種であり、一般的に意思決定にはコンセンサスメカニズムを使用します。ブロックチェーンを利用すれば、分散ネットワークに対して、分散型、パーミッションレス、かつインセンティブを備えたモデルを実装できます。

トークン化によって、ユーザーへの報酬をさらに充実させられます。これまで見てきたように、トレントは複数のseederにデータを分割する分散型ネットワークのアプローチを採用し、ダウンロードのレイテンシを改善します。しかし、先ほど意図的に触れなかった欠点が1つあります。それがleecherです。leecherとは、目的のファイルを完全に取得するとすぐにトレントから切断するユーザーです。先ほどの映画をダウンロードする例で考えてみましょう。各ユーザーが1GBを受け取った段階で、そのうちの1人がトレントを閉じてネットワークから離脱すると、レイテンシが増加し、ダウンロード時間が長くなります。トレントは動的に機能するためダウンロード自体は止まりませんが、レイテンシは増加します。これをleechingと呼びます。leechingとは、アップロードするよりも多くのデータをダウンロードすること、つまり共有せずに取得することであり、最終的にはトレントを機能不全にします。

この問題をどう解決すればよいのでしょうか。インセンティブを与えます。使っていないリソースを他の人に提供したユーザーへ、トークンで報酬を支払うのです。そこでDePINが役立ちます。DePINはネットワークへの貢献者に報酬を与え、貢献者が継続して参加する可能性を高めます。貢献の形態には、データやサービスなどがあります。

トークン化に加えて、スマートコントラクトを使えば、権限と管理を1つの組織に集中させず、ネットワーク全体に分散できます。分散型エネルギーグリッドのようなDePINアプリケーションを考えてみましょう。この仕組みでは、太陽光発電を行う各家庭が電力を生成し、余剰エネルギーを電力網や近隣の家庭へ直接販売できるため、中央集権型の電力会社を介する必要がありません。エネルギーの生産、消費、販売に関わるすべてのトランザクションはブロックチェーンに記録され、当事者間の透明性と信頼性を確保します。余剰エネルギーが販売可能になるなど、特定の条件が満たされると、スマートコントラクトがトランザクションを自動的に実行し、エネルギー供給の効率性と信頼性を確保します。

DePINのユースケース

DePINは、安定したインターネット接続を提供する通信、安全で分散型のデータ管理を実現するデータストレージ、未使用リソースを活用するコンピューティングサービスなど、さまざまな分野に広がっています。

通信とワイヤレスネットワーク

通信ネットワークとは、相互接続されたデバイス（コンピュータ、電話、ルーターなど）の集合であり、音声、データ、映像などの情報を離れた場所との間で送受信できるようにします。通信ネットワークを例に考えてみましょう。世界各地には、情報に関連する特定のサービスを提供するアンテナがあります。設置コストは高く、継続的なメンテナンスも必要です。DePINを使えば、誰でもネットワークに参加し、自宅に小型デバイスを設置できます。その地域を通る人々は、提供されるサービスを利用できます。同様に、同じ概念を使って分散型WiFiを構築することもできます。

Helium

Heliumは最大のDePINプロジェクトです。革新的でオープンなプロトコルにより、誰でも実際に商用無線事業者となり、近隣地域にワイヤレス通信エリアを追加し、その対価を得られます。Helium Networkは「Proof-of-Coverage」（PoC）という独自のコンセンサスアルゴリズムを使い、ホットスポットが自身の位置、構成、構築したワイヤレス通信エリアを正確に表していることを検証します。Proof-of-Coverageは、サービスが不足している地域へのホットスポット設置と正確な設置報告を運営者に促し、Helium Networkのユーザーが通信エリアを利用できそうな場所を確認できるようにします。Heliumの特徴は、大量のLoRaWANホットスポットから成るネットワークを利用し、大型アンテナなしでより広い範囲をカバーできることです。

HeliumはSolana上で稼働し、ネイティブトークンのHNTによって支えられています。HNTは、データ転送に必要な「Data Credits」の購入に使われるため、ネットワーク運用に欠かせません。このネットワークは主に次の2つのサービスを提供します。

• Helium IoT Network：LoRaWANホットスポットによってマイニングされる$IOTを通じて、IoTデバイスに接続性を提供します
• Helium 5G Network：大規模事業者とコミュニティベースの5Gホットスポットを統合し、$MOBILEトークンによってインセンティブを提供します

WiFi Dabba

もう1つの例がWiFi Dabbaです。インド国内の消費者向けWiFi需要を対象としています。インド各地のLocal Cable Operator（LCO）と連携し、最初に需要へ重点を置いて有料サービスを提供することで差別化しています。WiFi Dabbaは、住宅など消費者密度が高い地域へのWiFi導入を目指しています。

マッピング

Googleのような大手企業は、従業員、自動運転車、ユーザーからの投稿など、さまざまな手段で収集した膨大な地図データを保有しています。ユーザーはGoogle Mapsにレビューを追加したり、場所を登録したりすることで、包括的なデータベースの構築に貢献できます。しかしGoogleをはじめとする大企業は、企業がこのデータへアクセスして利用する際に高額な料金を請求します。

DePINは別のアプローチを提供します。世界中のユーザーに地図データの提供を促すインセンティブを与えることで、各ユーザーの情報提供に報酬を支払うシステムを構築します。このモデルには、次のような利点があります。

1. 企業が世界全体を現地で測量しなくても地図を継続的に更新でき、常に最新の視点を提供できます
2. 地域住民や頻繁に利用するユーザーが、工事、事故、通行止め、新しい道路に関する更新情報をすばやく提供できます
3. 貢献に対する報酬を得られるため、ユーザーがDePINアプリへ情報を追加する動機になります

この分散型アプローチにより、貢献者へ経済的インセンティブを提供しながら、より動的で最新の、民主化されたマッピングシステムを構築できる可能性があります。

Hivemapper

Hivemapperは、車載カメラを活用して高解像度（4Kの道路レベル）の画像を収集し、パーミッションレスな方法で最新の地図を作成するグローバルマッピングネットワークを先駆けて構築しています。$HONEYトークンによって運営されるこの活発なネットワークには、ライドシェアや配達のドライバーから愛好家まで、50,000人以上の貢献者が参加しています。すでに世界の25%以上をマッピングしています。Hivemapperは300〜650ドルの車載カメラを提供し、映像やメタデータを共有する貢献者へ$HONEYトークンで報酬を支払います。

Proto

もう1つの新興プロジェクトがProtoです。特にインドのムンバイとベンガルールに重点を置いてデータベースを構築しています。使いやすいアプリを通じてデータを投稿した貢献者にトークンで報酬を提供します。

センサー

センサーとは、温度、圧力、光、音、動きなど、周囲の環境から物理的な入力を検出、測定し、機械や人間が解釈できる信号へ変換するデバイスです。センサーデータは、異なる場所に配置されたセンサーのネットワークを考える際に役立ちます。情報の信頼性を高められるためです。さらに、これらのセンサーは互いに通信し、気候予測などにも役立てられます。

気象データの共有には、さまざまなセンサーネットワークの運用、気象モデルの開発、予報の提供を行う組織など、公共部門と民間部門の高度なネットワークが関わっています。WiHiは、これらすべての組織をつなぐ統合プラットフォームとして、データ共有の効率化、予報精度の向上、気候監視の改善を目指しています。つまり、気象センサーを運用するあらゆる組織が、WiHiへのデータ提供を申請できます。

Onocoy

Onocoyは、リアルタイムキネマティック（RTK）技術を使ってGPSデータの精度向上に取り組んでいます。GPS衛星は位置の特定に有効ですが、高い精度はありません。精度を高めるには、地上の受信機を使ってGPSの精度をメートル単位からミリメートル単位へ改善するRTKなどの追加センサーが必要です。Onocoyは、比較的高価であるにもかかわらず、堅牢な通信範囲を確保するためにRTK受信機の設置を促進しています。高品質な測位データは、変形監視、農業、鉱業、自然災害の警報（津波や地震）、ドローンやロボットの測位、自動運転車などの用途で価値があります。同社は二重報酬システムを運用しています。顧客はサービス料金を現金で支払い、貢献者は$ONOトークンで報酬を受け取ります。これにより、インセンティブが一致したネットワークを構築しています。

コンピューティング

現在、クラウドコンピューティングは非常に重要です。これはインターネットベースのコンピューティング形態であり、共有リソース、ソフトウェア、情報をコンピュータやその他のデバイスへ提供します。クラウドサーバーへ作業をアウトソーシングすると、利用しやすくなります。しかし、コストもかかります。その多くは中央集権的な事業者が所有しています。最近、Google Cloudが顧客であるUniSuperのデータを誤って削除しました。幸い、UniSuperは別のプロバイダーにバックアップを保存していました。しかし、常にそうとは限りません。

さらに、膨大という言葉でも足りないほどのコンピューティング能力が無駄になっています。中流階級の4人家族を考えると、携帯電話、ノートPC、デスクトップPC、タブレット、スマート冷蔵庫など、少なくとも5〜8台のデバイスがあるでしょう。これらのデバイスで休眠しているコンピューティング能力を他の人に利用してもらい、収益を得ることを想像してみてください。それがDePINの力です。

有名なテクノロジー系シットコム「Silicon Valley」のあるエピソードで、登場人物たちはAnton（彼らのサーバー）が負荷に耐えられず停止したと考えました。しかし後に、ネットワークがまだ稼働していることに気づきます。調べたところ、Antonを作ったGilfoyleは、自分がソフトウェア（Pied Piper）をインストールしたスマート冷蔵庫が、以前に別の冷蔵庫と通信していたことを発見しました。失われ、永久に消えたと思われていたデータは、30,000台のスマート冷蔵庫に保存されていました。IoTデバイスであるスマート冷蔵庫はインターネットに接続し、データを保存できます。この描写には技術的に不正確な部分もありますが、あらゆるデバイスのコンピューティング能力を活用できることを示しています。同様に、ゾンビコンピュータも存在します。ゾンビコンピュータとは、マルウェアやハッカーによって侵害され、権限のない人物に制御を奪われたコンピュータです。攻撃者は、所有者に知られることも同意を得ることもなく、侵害したデバイスを悪意のある目的に利用できます。どちらの例も、アイドル状態のデバイスにあるコンピューティング能力を活用できることを正しく示しています。

コンピューティング能力への需要は過去最高に達しています。しかし、その分布が偏っているため、コンピューティング能力を求めるユーザーはマシンの確保に苦労しています。DePINは、ハードウェア所有者が、その能力を活用したいユーザーへコンピューティング能力を貸し出せるマーケットプレイスとして機能します。

Render

Renderは、ゲームや映画のグラフィックレンダリングに3Dアーティストが利用する、確立されたコンピューティングネットワークです。このネットワークはレンダリング向けのGPUコンピューティング能力を提供し、アーティストはファイルをアップロードしてレンダリングプランを選ぶことで利用できます。マイナーは使用していないGPUコンピューティング能力を貸し出し、ネットワーク上のレンダリングノードになれます。また、アーティストがレンダリング作業をGPUネットワークへアウトソーシングできるOctaneというソフトウェアスイートも提供しています。当初はEthereum上に構築されていましたが、Renderは最近Solanaへ移行しました。さらに現在では、AI/MLと空間コンピューティングのサービスも提供しています。

Akash

Cosmos上に構築されたAkashは、この分野をリードしています。CPUとGPUに対応する汎用コンピューティングネットワークとして機能します。Kubernetes上に構築されており、アプリケーションをホストするための信頼性の高いプラットフォームを提供し、高いパフォーマンスと低コストを実現します。

Aethir

Aethirは、Arbitrum上に構築された分散型クラウドインフラです。十分に活用されていないGPUを貸し出したい人と、ゲーム業界向けAIモデルの学習にGPUを必要とする個人や企業との仲介役を果たします。

Shaga

ゲームには高い処理能力が必要です。「ラグ」という言葉はよく知られています。インターネット接続が悪いとき、デバイスの性能が足りないとき、あるいは単にゲームが下手なときにも、ゲーマーはこの言葉を使いたがります。ラグはゲームにおける問題です。さらに、クラウドゲーミングは高額なサービス料金やサーバー接続時のレイテンシ問題により、期待を下回ってきました。クラウドゲーミングとは、リモートサーバー上でビデオゲームを実行し、その出力（映像や音声など）をユーザーのデバイスへ直接ストリーミングするオンラインゲームの一種です。

Shagaは、クラウドゲーミングの高レイテンシ問題を解決します。スマートデバイス上で超低レイテンシかつ高性能なゲームプレイを実現すると同時に、ピアツーピアアーキテクチャによってデータ転送を保護します。個人のゲーミングPCを、ゲーマーにより近いノードへ変えます。

ストレージ

クラウドストレージを使うと、ユーザーは別の場所にデータを保存し、パブリックインターネットや専用のプライベートネットワーク接続を介してアクセスできます。通常、Dropbox、Sync、Google Driveなどのクラウドストレージサービスは、Amazon Web ServicesやAzureのような中央集権型クラウドプロバイダーを使ってデータを保存します。しかし、中央集権型ストレージには大きな欠点があります。データを一元的な場所に保存すると、ホスト側に大きな権限が与えられます。同意なく第三者へデータを開示できること、ハードウェアやネットワークの障害によるデータ消失のリスク、サイバー攻撃への脆弱性などが挙げられます。

分散型ストレージはデータを複数のノードへ分散するため、単一障害点、サイバー攻撃、データ侵害に対する耐性が高まります。さらにDePINを使えば、ユーザーは使用していないリソースをストレージとして提供し、トークンを獲得できます。

最初に、初期のファイル共有システムとしてBitTorrentを取り上げました。その後、BitTorrentは分散型ファイル配信の先駆者となりました。さらに、ブロックチェーン技術の導入とBTTトークンの実用性を組み合わせました。ネイティブのBTTトークンは、このエコシステム内で複数の役割を担います。ユーザーに帯域幅の共有を促し、ネットワーク性能を向上させます。また、より高速なダウンロードやプレミアムコンテンツを購入するための決済通貨としても機能し、dAppsとの連携を可能にします。

Filecoin

Filecoinは、ユーザーが使用していないストレージを活用し、FILトークンを獲得できる分散型ストレージネットワークです。Filecoinネットワークの参加者は、余っているストレージ容量を貸し出し、その対価としてFILトークンを受け取れます。このトークンは、ネットワークのストレージサービスやデータ取得サービスの支払いに使われます。

ShdwDrive

GenesysGoのShdwDriveは、Solana上に構築された別のアプローチです。Filecoinに似たプラットフォームを求めるユーザー向けに設計されていますが、高性能な従来型コンピューティングとモバイルコンピューティングを活用し、エンタープライズ級データセンターストレージのコストを削減します。トランザクションにはネイティブトークンの$SHDWを使用します。ShdwDriveは、ウェブホスティング、ソーシャルメディアの過去データ保存、アーカイブストレージ、アクセス可能なデータセット、Google Driveに似た個人向けストレージなどのサービスを提供します。Synxは、ShdwDriveと連携し、モバイルアプリとデスクトップアプリに対応するプライベートクラウドストレージソリューションです。

Arweave

Arweave（AR）は、永続的かつ低コストなデータ保存向けに設計されたBlockweaveプロトコルを導入し、分散型ストレージ分野に革新的なソリューションを提供します。データ消失や検閲の影響を受けやすい従来の保存方法とは異なり、Arweaveのアプローチは将来世代にわたるデータの可用性を確保します。ユーザーはARトークンで一度だけ料金を支払い、データの無期限保存を保証できます。Instagramの親会社であるMetaは、NFTを含むデジタルコレクティブルをInstagram上で永続的に保存するため、Arweaveの技術を統合しています。

Storj

Storjは、セキュリティとプライバシーを重視している点で際立っています。データを暗号化してノードのネットワーク全体へ分散し、高度なデータ保護を実現します。STORJトークンは、このエコシステム内で2つの役割を担います。ストレージサービスの支払いと、使用していないストレージ容量をネットワークへ提供するノード運営者への報酬です。

まとめ

DePINは、デジタル技術を使って物理ネットワークを改善する新しいアプローチです。ブロックチェーン技術を通じて分散化の原則を活用することで、トレントのleecher問題など従来型システムに内在する制約へ対処するだけでなく、さまざまな分野で、より効率的で透明性が高く、参加者に報酬を与える仕組みへの道を切り開きます。通信やデータストレージの改善からエネルギー供給の変革まで、DePINは複雑な課題に対する革新的ソリューションの最前線にあります。多様な分野で650以上のプロジェクトが生まれ、エコシステムが成長するなか、DePINの歩みは始まったばかりです。より分散化され、安全で効率的な世界への移行は、実現可能なだけでなく、すでに進行しています。テクノロジーによって、誰もが集合的かつ相互接続されたネットワークへ貢献し、その恩恵を受けられる未来が期待されています。

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参考資料

• Superteamによる2024年のSolana DePIN動向
• Messariによる2023年のDePIN動向
• 分散型物理インフラネットワーク — DePINを解説
• uTorrentの仕組み‍