ゲスト投稿：分散型物理インフラネットワーク（DePIN）について

DePIN captures the value of physical infrastructure in the form of real world assets (RWA) through tokens. In a bottom-up self-organized way, it attracts users through economic mechanisms and gives full play to the economies of scale of the distributed economy.

IoTeX Team

27 Sep 2023 • 12 min read

著者：Hashkey Tokenisationの王普玉と鄒伝煒、翻訳：IoTeXのアンドリュー・ロー

もし、極めて低コストで標準化された小型デバイス（ワイヤレスルーターのような）を購入でき、これらのデバイスが近くの類似デバイスと通信・ネットワークを形成し、異なる国や地域で購入されたデバイスともつながることができれば、巨大な物理インフラネットワーク（ストレージ、通信、データネットワークなど）を形成することができるとしたら？これによって業界にどのような変化がもたらされるでしょう？標準化された小型デバイスを使用することで、誰でもネットワークの共同構築者になることができ、ネットワークの利益権とガバナンスを所有することができます。そして、ユーザーはどこでもいつでもこれらのネットワークやデータサービスを利用でき、許可なく極めて低コストで利用することができます。ユーザーによるネットワークまたはデータサービスの高頻度の使用は、ネットワーク構築者に継続的な受動的収入をもたらすこともできます。中央集権的な組織や調整機関、複雑な承認プロセスがなくても、大規模な人々所有のインフラネットワークを構築することが可能です。これは達成が難しそうですが、私たちの周囲で急速に起こっています。この新しい形の経済活動は「分散型物理インフラネットワーク（DePIN）」という新しい用語がつけられました。

I. DePINとは何か？

DePINは、PoPW（Proof of Physical Work）、MachineFiなどを基にした新しいWeb3の用語です。DePIN（分散型物理インフラネットワーク）とは、トークン経済を使用してコミュニティメンバーを奨励し、協調させてさまざまな物理インフラネットワークを立ち上げることを指します。これは「貢献が多いほど、報酬も多い」という原則に従っています。

さらに詳しく知る: 分散型物理インフラネットワーク（DePIN）とは？

MessariはDePINセクターを2つの主なセクションに分類しています：1）ワイヤレス、地理空間、移動性、エネルギーのネットワークから成る物理資源ネットワーク；2）ストレージ、計算、帯域幅のネットワークを含むデジタル資源ネットワーク。

II. DePINの理由

デジタルインフラを構築する際、DePINは分散型組織における暗号通貨の利点を最大限に活用し、ボトムアップの低コストで効率的な組織アプローチを使用して急速なネットワーク拡張を達成し、高費用と低効率を伴うトップダウンアプローチの固有の問題を克服します。

従来の中央集権型物理インフラネットワーク（CePIN）

インフラネットワークの構築には通常、高いコストと多くの年数がかかります。例えば、2017年から2021年末までの間に、中国は累計142.5万の5G基地局を建設・開設し、1849億元の費用がかかりました。

分散型物理インフラネットワーク（DePIN）

わずか31か月で、Heliumは分散方式で833,000の小型基地局（ホットスポット）を展開し、175か国をカバーし、毎月30,000のホットスポットの成長率を維持しています。CePINと比較して、DePINの初期構築コストは無視できます。

Heliumのビジネスモデルが成功しているか否かを判断することなく、運営コストがほとんど無視できる中で、過去3年間に毎月30,000のホットスポットの持続的成長率を維持していることは、DePINパラダイムの実現可能性を証明しています。

III. DePINを展開するには？

DePINを展開する方法を、DePINエコシステムの構成要素と経済モデルの二つの側面から探ります。

DePIN経済の不可欠な要素

DePINエコシステムの6つの不可欠な要素には、物理ハードウェア、インセンティブメカニズム、コンセンサスプロトコル、寄与者、トークン、DAOコミュニティが含まれます。

A. 物理ハードウェア

物理ハードウェアはDePINユニット（DU）として定義され、通常は物理世界とデジタル世界をDePINネットワークに接続するIoTデバイスです。市場で急速に成長しているプロジェクトの例として、分散型ストリートビュー地図作成のDU、すなわちHivemapperは標準化されたダッシュカムであり、LoraWANネットワークのDU、すなわちHeliumはネットワークマイナー（ホットスポット）、再生可能エネルギーネットワークのDU、すなわちArkreenは太陽光発電パネルです。異なる地域、バックグラウンド、合意の貢献者が摩擦なくDePINを構築するためには、DUはできるだけ以下の条件を満たす必要があります：

DUは標準化され、プラグアンドプレイであるべきです。
貢献者はDUの頻繁なメンテナンスを必要としないべきです。
DUのコストはネットワークの規模に反比例するため、DUのコストはできるだけ削減されるべきです。現在、異なるプロジェクトのDUの価格は$200-500の間でコントロールされています。

B. インセンティブメカニズム

インセンティブメカニズムはDePINプロジェクトの急成長にとって重要です。プロジェクトは、貢献者の行動目標にインセンティブメカニズムを合わせる必要があります。これにより、スケーラブルなインフラネットワークの開発を達成できます。さらに、プロジェクトはまず、インフラの種類に基づいて、インフラのスケーラブルな開発のための適切な報酬基準を策定する必要があります。例えば、ネットワークのカバレッジエリアを拡大するために、Heliumのカバレッジ密度が低い地域での報酬は、カバレッジ密度が高い地域よりも高くなります。不正行為を防ぐために、カバレッジ密度が極端に低い地域では報酬が出ないこともあります。その結果、より高いリターンを得るために、合理的なマイナーは通常、適度に密度のある地域にHeliumマイナーを展開することを選びます。同様に、Arkreenは発電能力に基づいて貢献者をインセンティブします。したがって、合理的な貢献者は理想的な日照場所にマイナーを設置します。一般的に、インセンティブメカニズムの設計は以下の原則に従う必要があります：

プロジェクトは全体的な目標とサブゴールを明確に持つべきです。全体の目標は1つですが、複数のサブゴールが存在する可能性があります。ただし、各追加のサブゴールはプロジェクトの理解の難易度を指数関数的に増加させます。
異なる貢献者は明確な行動報酬基準（X to Earn）を持つべきです。貢献者の種類が多すぎないこと、そして追加のX to Earnはシステムの複雑性を増加させるべきではありません。
配布量は総市場流通に基づいてルールを設計する必要があり、トークンの過剰発行による価格下落を避けるべきです。

C. コンセンサスメカニズム

CePINは中央集権的な機関の絶対的な支配の下で展開され、発展します。しかし、DePINは分散型で、信頼を必要とせず、匿名であり、組織や調整のための中央集権的な機関がないため、すべての参加者が合意に達し、ネットワークのセキュリティと持続可能性を確保するためのコンセンサスメカニズムが必要です。私たちが言及するネットワークのセキュリティと持続可能性は、二重の層があります。最初の層は、異なるデバイスの相互接続によって形成されるインフラネットワークのセキュリティと持続可能性です。つまり、デバイスがインフラネットワークを形成し、その安全で正常な運用を保証できるかどうかです。これは、プロジェクト側がDePINプロジェクトを開始する前に十分に評価する必要がある技術的な問題です。2層目は、ブロックチェーン経済活動層におけるネットワークセキュリティおよび持続可能性を指し、物理世界のDUの真実性およびオンチェーンDUデータの信頼性の検証を含みます。図3に示すように、ブロックチェーン上の経済活動データは、一度オンチェーンされると不変性を保証できますが、オンチェーンデータの真実性を保証することはできません。例えば、デバイス側のデータがオンチェーンされる前に改ざんされ、偽造された場合、そのデータはオンチェーンされた後に再度改ざんされることは保証できますが、そのデータが本物であることは保証できません。したがって、デバイスデータをチェーン上に連結する前にデータの真実性を検証するための検証者の役割が必要です。すべての貢献者に認められたデータのみがオンチェーンにすることができ、エコシステムの持続可能性を確保できます。

ここでのコンセンサスメカニズムの議論は、第二レベル、すなわちブロックチェーン経済活動層におけるネットワークの安全性と持続可能性に関するものであり、2つの側面があります。第一に、オンチェーンの帳簿の公正性と正確性であり、これは分散型コラボレーションの基盤とライフラインです。第二に、ネットワーク上のさまざまなノードやデータの真正性を確保し、不正行為者がノードの場所を変更したり、偽のデータを送信してエコロジー報酬を詐取するのを防ぎます。前者は、プロジェクト側が独自のブロックチェーンを構築する際に考慮すべき問題であり、PoWまたはPoSコンセンサスなどがあります。後者は、すべてのDePINプロジェクト関係者が技術的およびアルゴリズムの視点からコンセンサスメカニズムを設計する際に考慮すべきことです。例えば、Arkreenプロジェクトは、グリーンエネルギー生成の証明(Proof of Green Energy Generation, PoGG)コンセンサスメカニズムを採用しており、概ね次のプロセスがあります。第一に、すべてのDUが5分ごとにPoGGデータをサンプリングし、ローカルにキャッシュし、1時間ごとにArkreenネットワークに12件の記録を報告します。第二に、前の報酬サイクルの終了後、ArkreenネットワークはVRF（検証可能なランダム関数）メソッドを使用してランダム値を生成し、現在のサイクルのDU属性と組み合わせて、現在のサイクルで報酬を得る機会のあるマイナーを選抜します。次に、ArkreenネットワークはPoGGデータの信頼性を確認し、偽造データが判断されたDUを排除します。最後に、現在のサイクルの報酬は、適格なDUの重みに応じて配分されます。このPoGGメソッドを通じて、Arkreenはネットワークデータの真正性と信頼性を保証します。一般に、DePINコンセンサスメカニズムの設計は以下の原則に従う必要があります：

DePINコンセンサスメカニズムの設計は、物理的作業の証明(Proof of Physical Work)の原則に従います。
証明はコンセンサス方法であり、物理的作業はコンセンサスの対象であり、例えばヘリウムの物理的作業はカバレッジ、ファイルコインの物理的作業は複製と時空です。
システムの自己組織化を実現し、システムの持続可能性を維持するために、DePINプロジェクトに必要な物理的作業は繰り返し実証される必要があります。
証明設計に最適な解決策はなく、技術的およびアルゴリズムのレベルから設計する必要があり、物理的作業を検証する方法は長期的な反復と検証が必要です。
すべてのコンセンサスルールはDUチップに埋め込まれ、コンセンサスプロセスはDU所有者による操作なしに自動的に完了しますが、コンセンサスプロセスの真正性と信頼性は誰でも検証できます。

D. 貢献者

貢献者は通常、以下の6つのカテゴリーに分けられます：

DePINプロジェクトの発起人：DePINには通常、プロジェクトの発起人としての機関または数人が存在します。彼らは初期のDU技術開発、システム開発、オンチェーン契約の展開、DePINコミュニティの発展などを担当しています。トークンの配布において、DePINプロジェクトの発起人は報酬として一定の割合のトークンを確保します。
DU所有者：DUはコミュニティ内の指定されたチャンネルを通じて購入された標準化された小型デバイスです。DU所有者はマイナーとも呼ばれます。共通の目標に基づいて、DU所有者は現在のリターンが高い場所にデバイスを設置してネットワークの構築に参加します。このプロセスはDePINマイニングと呼ばれます。
DUの真正性確認者：信頼のない環境では、異なるマイナーが保有するデバイスがシステムルールに従って正常に動作していることを確認することが非常に重要です。これは物理インフラネットワークの安定性に非常に重要な影響を及ぼします。単にデバイスデータをチェーンにつなげるだけでは、オンチェーンされたデータの不変性を確保できますが、オンチェーンデータの真正性を保証することはできません。したがって、確認者の役割が必要であり、特定のルールに従ってデバイスデータの真正性を確認するために参加する必要があります。すべての貢献者によって認識されたデータのみがオンチェーンされ、生態系の持続可能な発展が保証されます。
コミュニティガバナー：分散型コラボレーションの下でのガバナンスにおいて、公平性、開放性、透明性は非常に重要です。ガバナンスの不正行為を防ぐために、ガバナーは通常、一定数のトークンを担保に入れる必要があります。ガバナンス権は、ステーキングされたトークンの数量とステーキング期間に関連しており、ガバナーの利益とエコシステムの間に強い結びつきを確立します。
プロジェクト投資家：従来のビジネスと同様、プロジェクトはトークン発行前の初期段階におけるプロジェクト発起人の技術およびビジネスの支出に対する外部投資機関の支援に依存しています。投資機関は通常、プロジェクト発起人の株式またはプロジェクトトークンの配分によって報われます。株式の場合、投資機関はプロジェクト発起人のIPO後に退出する必要があるか、プロジェクト側が将来の収益や株式のトークン化を通じてSTOオファリングを通じて退出します。プロジェクトトークンの配分に関しては、トークンは通常2〜4年の間に徐々に解除されます。
その他：プロジェクト側は通常、エコシステムアドバイザーへの報酬やシステム技術的脆弱性を発見した機関や個人への報酬として3〜5％のトークンを確保します。貢献者の種類はプロジェクトのタイプによって異なる場合があります。

E. トークン

コンセンサスがオンチェーンプロジェクトの基盤であるなら、トークンは経済システムの命脈です。Web3プロジェクトのアイデア、技術開発、後の運営、エコシステムの発展、コミュニティなど、すべての価値はトークンに反映されます。Dr. Xiao Fengの「三世代のトークン」モデルを使ってDePINプロジェクトを理解すると、NFTはDUのデジタル証明、ユーティリティトークンはDePINの使用権を表し、セキュリティトークンは実体の株式（設立機関、DUメーカーなど）を表します。DePINプロジェクトでは通常、エコシステムの価値を捉えるために1つまたは2つのユーティリティトークンが使用され、以下の特徴を持っています：

トークンは通常、報酬やエアドロップを通じて寄付者に無料で発行されます。
トークンの発行率は、総経済活動の成長率と一致する必要があります。
トークンはエコシステム内での支払いツールまたはガバナンスの証明書として使用されます。
トークンは取引手数料、設立チームによる再購入などを通じて流入します。バックフローするトークンの一部はルールに従って焼却され、総供給量が減少し続けることで、経済システムがデフレ状態になることを実現します。
トークンが捉える価値は実世界の資産（RWA）から来ます。価格は高頻度の二次市場取引により変動します。参加者が経済活動自体に集中できるようにするため、トークンの資産と通貨機能は通常分離され、価格変動が市場のアプリケーション側に与える影響を排除します。典型的なアプローチは、支払いのためにドルのステーブルコインをアンカーにすることですが、そのようなステーブルコインは資産機能のユーティリティトークンを焼却することでのみ取得できます。

F. DAOコミュニティ

分散型自己組織化DAOモデルでは、誰でもDePINプロジェクトの開発のためにさまざまな提案を行ったり、さまざまな事項についての決定投票に参加したりできます。ガバナンス攻撃を防ぐために、提案や投票に参加するガバナーは通常、DePINプロジェクトに強く束縛されています。つまり、損失をもたらすようなネガティブなガバナンスはガバナーが負担する必要があります。典型的なアプローチは、ステークされたユーティリティトークンの量と期間に基づいてガバナーの権利を決定することです。DePIN DAOコミュニティでは通常、以下のガバナンスを行う必要があります：

資格のあるDU供給者のリストに対する投票
DePIN技術実装提案と投票
DePIN経済モデルに影響を与えるパラメータに関する提案と投票
経済モデルの反復提案と投票

経済モデル

インターネットプラットフォーム経済では、人々はビジネスモデルについての議論をすることに慣れていますが、経済モデルについてはほとんど議論されません。中にはビジネスモデルと経済モデルの概念を混同する人もいます。しかし、Web3経済システムでは、各Web3プロジェクトが独自の通貨制度を持っているため、この2つの概念の本質的な違いを認識できます。Web3プロジェクトにおいて、ビジネスモデルはプロジェクトが価値を創出、提供、捕捉する方法を説明し、経済モデルはトークン自体の需要供給モデルと金融政策モデルを説明します。Web3の経済モデルとビジネスモデルは独立しておらず、経済モデルはビジネスモデルに依存し、ビジネスモデルは経済モデルを規制する方法を決定します。Ontologyのチーフエコノミスト、Dr. Zou Chuanweiは経済モデルの設計を以下のステップに分けています：

経済ストーリーを考える
経済モデルの「足場」を洗練させる
トークン化の対象とユースケースを決定する（支払いツールを含む）
公共財のための資金調達メカニズムを決定する
分散型で信頼を必要としない環境で各参加者のインセンティブを策定する
価値捕捉の効果を決定する
トークンの二次市場を選択し、その影響を評価する
経済モデルの詳細を洗練し、ユーザーのニーズとリスク管理に基づいて継続的に反復するDePIN経済モデルを設計する際に、以下の9つの質問がプロジェクトや専門家に経済モデルの設計を考える手助けをします：
プロジェクトのロードマップは何ですか？
ネットワーク上で流通を支援する商品は何ですか？
関連商品の供給者と需要者は誰ですか？彼らの利益最大化の目標は何ですか？
商品流通におけるトークンの役割は何ですか？
トークンはどのように発行されますか？物理的作業の証明原則をどのように反映しますか？
トークンの用途は何ですか？また、どのように流入しますか？
初期寄付者をどのようにインセンティブしますか？
DAOを通じて達成が期待される目的は何ですか？
ネットワーク内にどのような不安定要因がありますか？

IV. まとめ

DePINはトークンを通じて実世界の資産（RWA）として物理的インフラの価値を捉えます。ボトムアップの自己組織化の方法で、経済メカニズムを通じてユーザーを引き付け、分散型経済の規模の経済を最大限に発揮します。それに対して、DePINはまだ非常に初期段階にあり、ビジネスモデルや経済モデルは急速に進化することが期待されています。DePINは多くの可能性を示していますが、万能ではありません。HeliumやFilecoinのような初期プロジェクトを研究することで、既存のビジネスモデルや技術的障壁を克服する必要がある課題がまだ存在し、すべてのシナリオに適用できるわけではないことがわかります。要約すると：

DePINは単一のインフラシナリオに適しており、複数のシナリオの反復を避けること、すなわち「両方を持つこと」を避けます。DePINは物理デバイス間の相互作用を含むため、プロジェクトの目標や参加ルールは理解のしやすさを減らすべくできるだけ簡素化するべきであり、複雑なルールによる理解のずれを避け、貢献者の行動が全体のプロジェクト目標に反する事態を避ける必要があります。
物理インフラネットワークの構築において人間の管理や運営に関わるリンクがある場合、DePINモデルは適用できません。サプライチェーンの4つの流れ（貿易の流れ、物流の流れ、資本の流れ、情報の流れ）の観点から見ると、DUの売買リンクの物流部分のみがチェーン上で完了でき、分散した物理インフラネットワークの構築における摩擦を減らすことができます。オフチェーンの活動が1つ追加されるごとに、DePINの経済活動における摩擦を集中管理で解決する必要があるため、分散型ビジネスの規模の経済が弱まる可能性があります。
プロジェクト開発の初期段階では、分散型経済の規模の経済を示すことが難しいです。ネットワークが一定の閾値（「臨界質量」と呼ばれる）を超えたときにのみ、規模の拡大と価値創造における分散型組織の利点を示すことができます。図4に示されるように、臨界質量（2つの線の2番目の交点）に達した後のみ、規模の拡大と価値創造の面での分散型組織の利点が実現できます。したがって、臨界質量に達する前は、DePINプロジェクトは依然としてコアチームに依存してDePINノードを展開し、弱い中央集権的な形でネットワークを推進しています。臨界質量に達した後は、コアチームは通常、コミュニティに移行し、ネットワークガバナンスはコミュニティガバナンスに引き渡されます。これにより、分散的に成長を遂げ、ネットワーク効果が高まります。

さらに、現在のDePINの発展はネットワーク構築段階にまだ限定されており、需要側の普遍的な適用は実現されていません。今後、DePINプロジェクトが需要側を進める中でどのような問題やボトルネックに直面するかは注目されます。これは、DePINエコシステムのビジネスおよび経済のループが真に接続される前に重要です。

出典: Foresight News

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