私がギャビンの庭理論に賛成し、マクスウェルのロケット理論に反対する理由

第0章はじめに

Redditでは、グレッグ・マクスウェルとギャビン・アンドレセンがビットコインのスケーリングパスについて議論した。マクスウェル氏は、月に行くには多段式ロケットを使う必要があるのと同じように、ビットコインも多層構造であるべきだと例え話した。ギャビン氏はまた、ビットコインは庭園のようなもので、そこにはあらゆる種類の花や植物が植えられ、あるものは枯れ、あるものは生き、自由に競争できるはずだと例えました。そして、ロケットのような階層構造では、1つの層が間違っていると、システム全体が危険にさらされるだろうと彼は言いました。

投稿ポータルはこちらです https://www.reddit.com/r/Bitcoin/comments/438hx0/a_trip_to_the_moon_requires_a_rocket_with/
特に長いので、議論がいかに激しかったかがわかります。

この記事では、私がギャビンの「ガーデン理論」を支持する理由について説明します。

第1章まずは「ロケット理論」と「ガーデン理論」について詳しく説明します

マクスウェルは、ビットコインのユーザー数が増加しており、ブロックが取引量の増加をサポートするのに十分ではなくなったことに気づきました。そのため、ビットコインを拡張する必要があると考える人々は、まず孤立した証人を通じて幹線道路を拡張し、次に幹線道路上にハイテク道路、つまりライトニングネットワークを構築するという拡張案を提案しました。さらに、サイドチェーン要素を備えた派手なレースを行えるレーストラックをいくつか構築する必要があります。

ビットコインネットワーク全体はこのアイデアに従って進化し、ビットコインの基盤となるプロトコルを第 1 層、ライトニングネットワークとサイドチェーンを第 2 層とするネットワークになりました。ユーザーは第 2 層で取引を行い、取引を評価します。一方、第 1 層は信頼を強化するためのコンピューティングパワーサポートを提供します。

ギャビンは、ビットコインのユーザー数が増加しており、ブロックが取引量の増加をサポートするのに十分ではなくなったことに気づきました。したがって、ビットコインは拡張する必要があると考えられており、提案されている拡張のアイデアは、ビットコインのブロックのサイズを直接増やすことです。ビットコインネットワークは庭園のようなものです。もともとお客さんが少なかったので、みんなが自由に遊び、好きな花や植物を植えることができました。今ではお客様も増え、庭園も拡張し、制限なく皆様に自由に木や花を植えていただけるようにしております。花や植物、木々を自由に成長させてください。最終的に何が巨大な木に成長するかは誰にもわかりません。一方で、花や植物の種子の一部が枯れても、庭が危険にさらされることはありません。

マクスウェルは、階層化拡張構造の方が効率的だと考えています。彼は、ビットコインは Visa などの決済機関と競争する必要があると考えています。それは、既存の考え方の限界を変えることを意味します。ビットコインネットワークは分散型の信頼を提供しますが、効率性と容量が失われます。したがって、ビットコインネットワークに基づいて、より効率的な支払いシステムであるライトニングネットワークを確立することができ、分散型の信頼を維持し、支払いの効率と容量を向上させることができます。

ギャビンは、マクスウェルの階層化設計では各層が安全である必要があり、いずれかの層に問題があればシステム全体が危険にさらされると考えています。まず基盤となるインフラストラクチャのセキュリティと可用性を確保し、次にこの安全な土壌の上でさまざまなイノベーションが自由に発展できるようにするために、より安全で保守的なアプローチを採用する必要があります。このようなイノベーションが成功するか失敗するかにかかわらず、基盤となるインフラストラクチャのセキュリティには影響しません。

この二人の巨匠の言ったことは非常に理にかなっています。

第2章安定したシステムはピラミッド構造であるべき

今日の社会構造は、私たちが最もよく知っている概念であるピラミッド構造のように、階層的に発展するのが非常に一般的です。階層構造の特徴は、下に行くほど適応性が高まり、より多くの人（または活動）が存在するようになることです。

たとえば、私たちの社会における人間の階級は階層構造を形成しています。最下層は肉体労働に従事する人々が大多数を占めます。この層は自然環境への適応力がより強いです。彼らはエアコンやクレジットカード、ハイテク機器がなくても生活できます。中流階級まで上がると、エアコン、洗濯機、銀行、乳母など、より多くの外部リソースと分業が必要になります。この階層構造の安定性は、ピラミッド構造のように、階層が下に行くほど人々の数が増えるという事実に基づいています。近年の科学技術の発展により、底辺層の人数は減り、これまではそれしかできなかったことも多くの科学技術の技術で解決できるようになりましたが、社会階層全体は依然としてスピンドル構造と呼ばれるおおよそのピラミッド構造を維持する必要があります。このピラミッド型の社会階層は安定しています。逆に、下の層に人が少なすぎると、問題が起きます。社会構造全体が崩壊するでしょう。

コンピューターの別の階層化設計原則を見てみましょう。

コンピュータは、最終的にはユーザーが使用するために設計されており、多層構造になっています。最下層はハードウェア層、次にオペレーティングシステム層、そして非常にユーザーフレンドリーなユーザーインターフェイスを備えたアプリケーション層です。このコンピュータ階層にも明らかな特徴があります。 CPU の驚くほど高い計算効率など、最下層の効率が高くなります。階層が上がれば上がるほど、効率性よりも人間性を優先する必要性が高まります。たとえば、計算には効率的な 2 進数ではなく、 10 進数しか使用できません。

ビットコインが成功する階層型システムとして設計されるためには、強固な基盤構造がなければなりません。現在の基盤となる構造はビットコインブロックチェーンです。では、このブロックチェーンの堅牢性をどのように評価するのでしょうか?計算能力、ユーザー数、トランザクション数で測定されるべきだと思います。計算能力が高ければ高いほど、ビットコインブロックチェーンはより安全になります。ユーザーが増えれば増えるほど、ビットコインの価値は高まります。取引が増えるほどビットコインは注目され、より多くのマイニング手数料を獲得できるため、高い計算能力を維持できます。

たとえば、システムを現在のブロックサイズと分離監視後の最大トランザクション量に維持することで、トランザクション数を比較的一定に保つことができると示唆する人もいます。ただし、計算能力の向上を維持するためには、取引手数料を増やす必要があります。個人的には、それは全く実現不可能だと思います。先週の私の記事「ビットコインのマイニング手数料が今後も低いままであると私が望む理由」を参照してください。

マクスウェルがビットコインシステムを階層構造に発展させたいのであれば、まず最初にすべきことはビットコインの基盤となる構造を強化することです。今私たちがすべきことは、ライトニングネットワークを急いで立ち上げるのではなく、容量を拡大することです。

第3章階層構造は互換性を考慮しすぎる必要があり、整然とした構造が失われる

まず、Windows におけるファイル管理の 2 つの方法、つまりフォルダーの階層構造とライブラリを分析します。

Windows ユーザーであれば、よく注意してみると、Windows がユーザーの新しいファイル管理習慣を育んでいることに気づくでしょう。

Windows の一般的なファイルパスは、C:\ProgramData\Microsoft\User Account Pictures\Default Pictures です。 Windows ウィンドウの左側でフォルダーを 1 つずつ開くことができます。コンピュータを長年使用している場合、ファイルが乱雑になり、ファイルの場所がわからなくなることがよくあります。この複雑なファイル階層管理に対処するために、私は Total Commander ソフトウェアを使用して Windows ファイルを管理しました。私はかつて、Windows のエンジニアたちは頭がおかしいと思っていた。デスクトップの写真を数枚保存するためだけに 10 層以上のフォルダーを作成するなんて、バカだけがやる行為でしょう。

ただし、次に示すように、Windows ウィンドウの左側に「ライブラリ」と呼ばれる追加の構造があります。

Windows は、ユーザーが類似のものを分類してファイルを管理できるようにすることを目的としています。 Mac OS ユーザーであれば、これは Mac では Finder と呼ばれていることをご存知でしょう。 Mac にはハードディスクの概念はありません。すべてのファイルは Finder によって分類され、管理されます。

Mac OS と Windows の両方を使用したことがあるなら、Finder でファイルを分類して管理する方が、Windows のパス階層でファイルを管理するよりもすっきりしていることにきっと同意するでしょう。現在、Windows はライブラリを使用して、ユーザーがライブラリを使用してファイルを管理できるようにトレーニングおよびガイドするようになりました。

さて、セクションのタイトルに戻りましょう。階層構造によってシステムが複雑かつ単純化されるのはなぜでしょうか?これは互換性のコストのためです。既存のプログラムを革新するには、下位互換性が必要です。たとえば、古いアプリケーションとの互換性を保つには、プログラムは以前のプログラムのユーザーの使用習慣を考慮する必要があります。階層的に開発されるプログラムは、新規ユーザーと既存ユーザーの間で共通の使用習慣の問題に直面する必要があります。

ビットコインの拡張設計に戻ると、階層的なアプローチを使用してライトニングネットワークを開発し、メインチェーンに取り付ける場合、ライトニングネットワークは、ビットコインメインチェーンのユーザー習慣と互換性を持つように、下位互換性のある方法を使用する必要があります。これにより、ライトニングネットワークの設計に制約が生じます。

オフチェーンウォレットを使用したことがある場合、ほぼすべてのオフチェーンウォレットのユーザーエクスペリエンスが QT ウォレットとは異なり、より優れ、より効率的であることがわかります。オフチェーンウォレットはビットコインメインチェーン上のユーザーとの互換性を考慮する必要がないため、まったく新しいユーザーエクスペリエンスを生み出します。

しかし、ライトニングネットワークは、オフチェーンウォレットのような QT ウォレットユーザーの気持ちを完全に無視できるのでしょうか?ライトニングネットワークが階層化拡張の考え方に基づいて設計されている場合は機能しないと思います。設計者は、ライトニングネットワークをビットコインメインチェーンの進化形として設計し、ユーザーが両者を同じものとして感じられるようにする必要があります。このような設計では、ライトニングネットワークは非常に複雑になり、単純ではなくなります。

Windows が現在、win7 から現在の win10 まで、階層的なフォルダー管理を置き換えるためにライブラリを使用するようにユーザーをトレーニングしているのと同様に、Windows は古いユーザーや古いプログラムとの互換性を保つ必要があるため、フォルダー管理を完全にキャンセルすることは敢えてしません。なぜ Windows は変更せず、OS からファイル管理システムを学ばないのかと不思議に思っていました。今では、Windows は元々階層的なフォルダーで設計され、その後、世代を重ねるごとに前の世代のユーザーとプログラムを考慮して設計され、フォルダー階層がますます複雑になっていることがわかっています。

Mac OS の Finder は、「ドキュメント」、「ダウンロード」、「ムービー」などの単純な概念を使用してファイルを管理します。これらの概念は誰もが理解しているものであり、名前を見ればそれが何であるかがわかります。この設計アプローチは、すべてのユーザーが理解できる強固な文化的基盤の上に構築されています。 Windows のフォルダー管理モードでは、ユーザーは各フォルダーの意味を覚えておく必要があります。このデザインは以前の古いバージョンの習慣に基づいています。

この時点ではロジックが少し複雑なので、簡単にまとめておきます。システムを階層的に構築すると、前の層のユーザーやプログラムの動作と互換性を持たせる必要があるため、次の層のソフトウェアの設計が制約され、次の層のソフトウェアが非常に複雑になります。

しっかりとした基盤があり、それに基づいて革新を行うと、その基盤の上でユーザーの習慣を考慮せずに完全に革新的な革新を行うことができます。これは別の世界です。

十分な計算能力、より多くのユーザー、より多くのトランザクションを備えたビットコインブロックチェーンをしっかりと構築できれば、この基盤はますます強固なものになるでしょう。この強固な基盤の上で、メインチェーンからユーザーを奪うのではなく、新しいアプリケーションを設計し、新しいユーザーのニーズを開発することができます。そうすれば、新しいデザインはより自由で、より革新的で、よりシンプルなものになります。

逆にメインチェーンのブロック容量が足りない場合は階層的に拡張していくのですが、これはアンダーグラウンド層が最下層とユーザーを共有しているのと似ています（取引手数料の観点から見ればユーザーを奪っていることになります）。これには、次のレイヤーの設計が最下層のユーザー習慣やプログラム習慣と完全に互換性を持つ必要があり、そのような設計はますます複雑になります。複雑になればなるほど、危険も増します。

第4章: 単一の目標を解決するには階層構造を使用するのが適している

私は機械設計者です。ユーザーのニーズを正確に理解していれば、ニーズを満たすために階層構造を使用することが多いです。しかし、前提条件は、要件が拡張可能ではなく、明確であることです。例えば、水をろ過する浄水器など、環境保護機器を数多く設計してきました。階層構造を採用しています。最初のレベルのろ過ではミリメートルサイズの粒子の破片のみをろ過し、2 番目のレベルでは 0.1 mm サイズの破片をろ過し、3 番目のレベルではさらに小さな粒子の破片をろ過します。この設計の利点は、コストをかけずに徐々に需要に対応できることです。 1 段階のろ過設計のみを使用する場合は、最も密度の高いフィルターの層が必要になります。このように、大きな粒子と小さな粒子を一緒に濾過すると、このフィルター層がより早く消耗し、フィルターの交換コストが高くなります。多段濾過を使用する場合は、3 層のフィルターが使用され、第 1 段のフィルターで大きな粒子がブロックされ、後続のフィルターの圧力が低くなります。フィルターが粗いほど安くなります。これにより、全体的な設計コストが削減されます。

マクスウェルのロケット理論についても同様です。地球の重力を克服するためには、動力としてロケットが必要ですが、ロケット自体にも重さがあり、上昇の過程でもエネルギーを消費します。そこで多段ロケット方式が採用される。まず、第1段ロケットが衛星を一定の高さまで押し上げ、その後、第1段ロケットの荷降ろしを行い、第2段ロケットに点火して衛星を押し上げます。こうすれば、単段ロケットを使用するよりもコストが低くなります。第一段ロケットを取り外した後は、システム全体が第一段ロケット自体の重量を支える必要がなくなるためです。

ただし、この階層構造は明確な設計目標を念頭に置いて設計されています。たとえば、水中の一定数ミリメートルより大きい粒子をすべて除去するという明確な要件があったり、衛星を地球の軌道に乗せるという明確な目標があったりします。明確な目標があれば、デザイナーはそれを一つずつ小さな目標に分解し、さらにその小さな目標をデザインのレイヤーに分割して解決することができます。目標が明確でなく、それを改善する方法を決定するためにその後の観察と開発が必要な場合は、設計アプローチを変更する必要があります。さらに、ユーザーのニーズが最初に誤解されていた場合、設計された階層構造を覆して再設計する必要があります。これは非常に危険です。

この複雑で曖昧な課題を解決する最善の方法は、進化的な方法です。

第5章生物学的成長法を用いた複雑な課題の解決

人工知能の研究には遺伝的アルゴリズムと呼ばれる研究手法があります。簡単に言うと、自分で色々な解法を試し、返ってきた結果を解析して独自のアルゴリズムを変え、さらに答えを探り、さらに解析する…というように、対象を無限に再帰的に探索していく解析手法です。

解決すべきタスクが複雑すぎるため、遺伝的アルゴリズムが提案されました。私たち人間自身は目標が何であるかを知りません。そのため、アルゴリズムに自分で試させて、その結果を私たち人間に示さなければなりません。この種のアルゴリズムでは、人間が制御できる強固な基盤を構築する必要があります。私たち人間は、最終結果がどうなるか、あるいは問題を解決するための各ステップが何であるかさえ知りませんが、それぞれの答えが前の答えよりも優れていることは知っています。少しずつ、より良い結果に向かって進んでいます。このようなより良い方向への進化を達成するには、各進行の前にプログラムに優れたコンピューティングリソースを提供する必要があり、アルゴリズムを決して惜しんではなりません。アルゴリズムには、継続的に探索するための条件が整うように、提供できるものを十分に提供しました。

ビットコインのエコシステムの将来については、私たち全員が知らないことを認めなければなりません。当時のインターネットの設計者たちと同じように、彼らは私たちがインターネットを使ってタクシーを呼んだり人と出会ったりしていることを知らなかったのです…

マクスウェルの現在のアイデアに従えば、階層構造を使用してビットコインの拡張を設計し、ビットコインのメインチェーンを100万で固定し、ライトニングネットワークとサイドチェーンの要素を通じて拡張を実現することになります。このアプローチがビットコインの普及に成功するかどうかに関わらず、ビットコインブロックチェーンにおけるイノベーションは本質的に制限されます。ビットコインの1秒あたり7件のトランザクションがすべてサイドチェーンとライトニングネットワークで占有されると、ビットコインを使用する場合、より高いトランザクション手数料が必要になり、ビットコインがより高い方向に進化する可能性が制限されます。

そして、ビットコインネットワークを階層的に構築した後で、マクスウェルの理解が間違っていたことが発覚した場合、すべてが終わってしまい、ビットコインを再開できなくなるでしょう。

理想的には、私たちは謙虚になって、ビットコインの将来は分からないと認めるべきです。私たちにできることは、遺伝的アルゴリズムのように、ビットコインに十分な栄養を与えてブロック容量を拡大し、人々がビットコインをより自由に使用できるようにすることです（高額な取引手数料や非常に長いキュー確認時間を必要とする代わりに）。世界のイノベーターがこのブロックチェーン上で自由に革新し、競争し、進化してビットコインのより優れたアプリケーションを発見できるようにします。

ギャビンと同じように理解すれば、庭に十分な土があれば、雑草や枯れ木が生えていても問題はありません。重要なのは、土壌に新しい優れた用途をサポートするのに十分な栄養素がまだ残っていることです。