ゲストポスト：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の王普裕と邹伝威、翻訳者: 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にある類似のデバイスと通信・ネットワークを形成し、異なる国や地域で購入されたものとも連携できるとしたら、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）が構築されることになります。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か？標準化された小型デバイスがあれば、誰でもネットワークの共同構築者になり、ネットワークの利益権やガバナンスを所有できるようになります。そして、ユーザーはこれらのネットワークやデータサービスをいつでも、どこでも、許可なしに利用でき、極めて低コストでアクセスできるのです。ユーザーによるネットワークやデータサービスの高頻度利用は、ネットワーク構築者に持続的な受動的収入をもたらすこともできます。中央集権的な機関による組織や調整、複雑な承認プロセスがない中で、大規模な人々が所有するインフラネットワークが構築されるのです。これは実現が難しいように思えますが、私たちの周りで急速に進行しています。この新しいタイプの経済活動には新しい用語があります - 分散型物理インフラネットワーク（DePIN）です。

I. DePINとは何ですか？

DePINは、PoPW（Proof of Physical Work）、MachineFiなどを基にした新しいWeb3用語です。DePIN（分散型物理インフラネットワーク）とは、トークン経済を利用してコミュニティメンバーを奨励し調整し、さまざまな物理インフラネットワークを初期構築することを指し、「貢献が多いほど報酬も多い」という原則に従います。

詳細を学ぶ: 分散型物理インフラネットワーク（DePIN）とは何ですか？

Messariは、DePINセクターを以下の二つの主要セクションに分類します： 1) ワイヤレス、地理空間、モビリティ、エネルギーのネットワークからなる物理リソースネットワーク； 2) ストレージ、コンピュート、帯域幅のネットワークを含むデジタルリソースネットワーク。

II. なぜDePINなのか？

デジタルインフラの構築において、DePINは分散型組織における暗号通貨の利点を十分に活用し、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、迅速なネットワーク拡張を実現し、高コストと低効率に関連するトップダウンアプローチに伴う問題を克服しています。

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年末までに、中国は累計142.5万の5G基地局を建設し、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ヶ月で、Heliumは833,000の小型基地局（ホットスポット）を分散型で展開し、175か国をカバーし、月間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かどうかを判断せずとも、過去3年間の月間30,000のホットスポットの持続的な成長率とほぼ無視できる運用コストがDePINの枠組みの実現可能性を証明しています。

III. DePINをどのように展開しますか？

DePINの展開方法を、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さらに探ります。

DePIN経済の重要な要素

DePINエコシステムの6つの重要な要素には、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、貢献者、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）として定義でき、通常はDePINネットワークにおいて物理世界をデジタル世界に接続する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、分散街路地図作成のDU、つまり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、つまり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、つまり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、およびコンセンサスを持つ貢献者がDePINを分散型組織のもとで構築するために摩擦のない参加を確保するために、DUはできるだけ次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が必要ないこと。
DUコストはネットワークスケールに対して反比例するため、DUコストはできるだけ減少すべきです。現在、異なるプロジェクトのDU価格は200ドルから500ドルの間で管理されています。

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プロジェクトの急速な成長の鍵です。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整合させ、スケーラブルなインフラストラクチャネットワークの開発を達成する必要があります。さらに、プロジェクトはインフラストラクチャのタイプに基づいて、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の報酬はカバレッジ密度の低いエリアで高く、密度の高いエリアでは低くなります。不正行為を防ぐために、極端にカバレッジ密度の低いエリアでは報酬も利用不可です。その結果、高いリターンを得るためには、合理的なマイナーは通常、適度な密度のエリアにHeliumマイナーを展開することを選択します。同様に、Arkreenは発電能力に基づいて貢献者にインセンティブを与えるため、合理的な貢献者は理想的な日光の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これらの原則に従う必要があります：

プロジェクトは明確な全体目標とサブゴールを持つべきです。全体目標は1つだけですが、複数のサブゴールが存在することがあります。しかし、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を得る）を持つべきです。貢献者のタイプはあまり多くあるべきでなく、各追加のXを得ることはシステムの複雑さを増加させます。
配布量は総市場流通に基づいたルールで設計されるべきで、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は中央集中型機関の絶対的なコントロールの下で展開・開発されます。しかし、DePINは分散型で信頼性がなく匿名であり、組織や調整のための中央機関がないため、すべての参加者がコンセンサスに達するのを助け、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を持っています。第一層は、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ストラクチャネットワークのセキュリティと持続可能性、つまりデバイスがインフラストラクチャネットワークを形成し、その安全で正常な運用を確保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問題に属します。第二層はブロックチェーン経済活動層におけるネットワークのセキュリティと持続可能性を指し、物理世界のDUの真実性とオンチェーンDUデータの信頼性を検証することを含みます。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、オンチェーン後の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、オンチェーン後のデータは再度改ざんされないことは保証できますが、データが真実であることは保証できません。したがって、私たちはデバイスデータをチェーン前に検証する役割を持つ検証者が必要です。すべての貢献者によって認識されたデータのみがチェーンに載せられ、エコシステムの持続可能性を保証します。

ここでのコンセンサスメカニズムに関する議論は、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セキュリティと持続可能性に関するものであり、二つの側面から成り立っています。第一に、オンチェーンの簿記の公平性と正確性で、これは分散型コラボレーションの基礎およびライフラインです。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実性で、これは悪意のある行為者がノードの位置を変更したり、虚偽のデータを送信してエコロジーリワードを詐取するのを防ぐためのものです。前者は、プロジェクト側が自分自身のブロックチェーンを構築する準備をする際に考慮すべき問題であり、PoWやPoSコンセンサスなどが含まれます。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的な観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事項です。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（PoGG）コンセンサスメカニズムを採用しており、概ね以下のプロセスに従います。第一に、すべてのDUは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の記録を報告します。第二に、前回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別します。次に、ArkreenネットワークはPoGGデータの信頼性を検証し、データを改ざんしたと判断された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のウエイトに基づいて配分されます。上記のPoGGメソッドによって、Arkreenはネットワークデータの真実性と信頼性を確保します。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、物理的作業の証明の原則に従う
証明がコンセンサス手法であり、物理的作業がコンセンサス対象であります。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や時空です。
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は、DePINプロジェクトに必要な物理的作業が繰り返し示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的なレベルから設計する必要があり、物理的作業を検証するための方法は長期的な反復と検証を必要とします。
すべてのコンセンサスルールはDUチップに埋め込まれており、コンセンサスプロセスはDU所有者の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実性と信頼性は誰でも検証できます。

D. 寄稿者

寄稿者は通常、以下の6つのカテゴリに分けられます：

DePINプロジェクトの発起人：DePINには通常、1つの機関または数人の人々がプロジェクトの発起人として存在します。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ます。トークン配布において、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はコミュニティの指定されたチャネルを通じて購入される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。共通の目標に応じて、DU所有者は現在高い収益が見込まれる場所にデバイスを設置し、ネットワーク構築に参加します。このプロセスはDePINマイニングと呼ばれます。
DUの真実性検証者：信頼できない環境では、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することを保証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与えます。デバイスデータを単純にチェーン化するだけでは、オンチェーン後のデータの不変性を保証するだけであり、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。したがって、特別なルールに従ってデバイスデータの真実性を検証する役割として検証者が必要です。すべての寄稿者によって認識されたデータのみがオンチェーンされエコシステムの持続可能な発展を保証します。
コミュニティのガバナー：分散型コラボレーションの下でのガバナンスには、公平性、オープン性、および透明性が非常に重要です。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として提供する必要があります。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、ガバナーの利害とエコシステムの間に強い結びつきを実現します。
プロジェクト投資家：伝統的なビジネスと同様に、プロジェクトはトークン発行の前の初期段階において、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で報酬を受けます。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り、プロジェクト側は将来の収入または株式トークン化を通じてSTOオファリングで退出します。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年にわたって線形にアンロックされます。
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を報酬するため、またはシステム技術的脆弱性を発見した機関や個人に報酬をするために、トークンの3〜5％を確保します。寄稿者の種類はプロジェクトの種類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生命線です。Web3プロジェクトのアイデア、技術開発から後の運営、生態系開発、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。肖峰博士の「トークンの三世代」モデルを使用して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を表します（設立機関、DU製造者など）。通常、DePINプロジェクトでは生態系の価値を取り込むために1つまたは2つのユーティリティトークンが使用され、以下の特徴があります：

トークンは通常、報酬やエアドロップを通じて貢献者に無償で発行されます。
トークンの発行率は、全体の経済活動の成長率と一致する必要があります。
トークンは生態系内での支払い手段またはガバナンスの資格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れ戻ります。一部のバックフロートークンはルールに従って焼却されるため、供給総量は徐々に減少し、経済システムがデフレ状態になることを実現します。
トークンが取り込む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って変動します。参加者が経済活動自体に集中できるように、トークンの資産機能と通貨機能は通常分離され、市場側のアプリケーションに対する価格変動の影響が特定されます。一般的なアプローチは、支払いのためにドルのステーブルコインを基準にし、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しか取得できないようにすることです。

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に関するさまざまな提案をいつでも開始したり、さまざまな事項に対する意思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結びついています。つまり、損失をもたらす否定的なガバナンスはガバナーが負担する必要があります。一般的なアプローチは、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コミュニティは通常、以下のことをガバナンスする必要があります：

資格のあるDU供給者のリストに関する投票
DePINの技術実装提案と投票
DePINの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議論することには慣れていますが、経済モデルについて議論することはめったにありません。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プロジェクトには独自の通貨システムがあるため、これら二つの概念の本質的な違いを観察できます。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どのように創出、提供、獲得するかを説明し、経済モデルはトークン自体の供給と需要モデル、および貨幣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いません。なぜなら、経済モデルはビジネスモデルに依存しており、ビジネスモデルは経済モデルをどのように調整するかを決定するからです。Ontologyのチーフエコノミストである鄒川偉博士は、経済モデルの設計を以下のステップに分けています：

経済的ストーリーについて考える
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、支払い手段を決定する
公共財のための資金調達メカニズムを決定する
分散した信頼のない環境での各参加者へ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定し、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、以下の9つの質問がプロジェクトや専門家が経済モデルを設計する方法を考えるのに役立ちます：
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？彼らの利益を最大化するための目標は何ですか？
商品の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？物理的な作業の証明原則をどのように反映しますか？
トークンの使用方法は何ですか？そして、どのように流れ戻りますか？
初期の貢献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存在しますか？

IV. まとめ

DePINは、トークンを通じて物理インフラの価値を実世界の資産（RWA）の形で取り込んでいます。ボトムアップの自己組織化方式で、経済メカニズムを通じてユーザーを惹きつけ、分散経済の規模の経済を十分に発揮します。それに比べると、DePINはまだ非常に初期の段階にあり、そのビジネスモデルと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ための課題がまだ存在し、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は単一のインフラストラクチャ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ができます。すなわち、「両方を得ること」を避けることです。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と参加ルールはできるだけ簡素化して理解のしやすさを高め、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状況を避けるべきです。
物理インフラストラクチャネットワークの構築にヒューマンマネジメントとオペレーションが関与する場合、DePINモデルは適用できません。サプライチェーンの4つのフロー（取引フロー、物流フロー、資本フロー、情報フロー）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、分散型物理インフラストラクチャ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一つ追加されるごとに、DePINの経済活動における摩擦を集中型で解決する必要があることを意味し、分散型ビジネスの規模の経済を弱め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。ネットワークが特定の閾値（「クリティカルマス」と呼ばれる）を超えると、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、クリティカルマス（2つのラインの2回目の交点）に達するまで、規模の拡大と価値創造における分散型組織の利点は実現できません。そのため、クリティカルマスに達する前は、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、弱い集中型でネットワークを促進します。クリティカルマスに達した後、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、分散型で成長することでネットワーク効果を高めます。

さらに、現在のDePINの開発はネットワーク構築段階に限定されており、需要側での普遍的な適用はまだできていません。今後、DePINエコシステムのビジネスと経済のループが真に接続される前に、DePINプロジェクトが需要側を進める際にどのような問題やボトルネックに遭遇するかが見ものとなります。

出典: Foresight News

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