「三体問題」におけるビットコインのアイデアについて語る

第0章はじめに

『三体』でヒューゴー賞最優秀小説賞を受賞した劉慈欣氏に祝意を表します。ファンとして、作品への感謝の気持ちを必ず書き込んでください。

フィクション文学作品、特に小説は、一度読めば十分だと思います。今後のストーリーを考えると、脳波が少し揺れるだけで、本を手に取ってもう一度読みたいという気持ちはほとんど湧きません。しかし、『三体問題』は例外です。それを思い出すととてもワクワクして、また読むのが待ちきれません。『三体』三部作はハードSFです。技術的な描写や論理的思考は非常に緻密かつ高度で、文系の学生には怖気付くかもしれないが、これがSF作品の核心的な魅力である。クレイジーで非現実的な想像力と超越的な思考には、確かな詳細と強力な論理が必要です。

この記事では、「三体問題」における技術の 2 つの説明について説明します。このテクノロジーは、私たちが愛するビットコインの原理に非常に近いものです。

第 1 章: ウォールフェイサーレイディアスの「ゆりかご」

レイ・ディアスはこのようにして三体の侵略と戦います。もし水星に100万個の恒星級水素爆弾が設置され、トリソラ文明が地球を侵略しようとしたら、遍在するソフォンに「人類は彼らとともに滅びる」という宣言を発し、核爆弾を爆発させて太陽系全体を吹き飛ばすだろう。これは三体文明にとって脅威です。

ウォールフェイサー計画の一環として、トリソラ文明がこの情報を知ると、トリソラ文明は核爆弾を爆発させることができる人物、つまりレイ・ディアスを殺害して爆発を防ぐことができます。ディアスは殺害を回避するために、核爆弾を「ゆりかご」の中で爆発させるように設計した。

「ゆりかご」とは、ゆりかごの揺れが止まると赤ちゃんが目を覚ますという意味です。ディアスは時計のような装置を使って水星に継続的に信号を送信した。水星の水素爆弾システムは継続的に信号を受信しました。信号が中断されると、システムは直ちに水素爆弾を爆発させる。これを「アンチトリガーシステム」と呼びます。

「クレードル」信号源はディアスの心拍、血圧、体温などを収集し、これらのパラメータの総合的な分析を行います。異常が発見された場合、直ちに起爆防止信号の発信を停止し、水素爆弾を爆発させます。

しかし、アンチトリガーシステムは破られる可能性があります。信号は複雑な通信リンクを介して地球上のレディアスから水星に送信されます（ビットコイン愛好家の皆さん、ご覧ください、「チェーン」が現れました）。リンク上の任意のノードを破壊またはシールドし、偽の信号ソースを使用してアンチトリガー信号を次のレベルのリンクに送信し続けると、「Cradle」システムが無効になる可能性があります。

しかし問題は、すべてのシグナルノードが暗号化可能であり、すべてのノードが同じ暗号化アルゴリズムを使用していることです。送信される各信号はこのアルゴリズムによって生成されます。外部の世界では、各信号はランダムで毎回異なりますが、「クレードル」の送信者と受信者はまったく同じまたは規則的なシーケンス値を生成します（プログラマーの皆さん、「ハッシュ関数」の真髄をご覧になったことがありますか？受信者は、自分のシーケンスに対応する信号値を受信した場合にのみ、信号を有効と見なします。暗号化アルゴリズムが解読されなければ、偽の信号は無効です。

暗号アルゴリズムを解読することは、11次元世界の技術を運用し、次元削減を使用して粒子を拡張し、それを集積回路に刻み込んでスーパーコンピューターを作ることができる文明である三体世界は言うまでもなく、人類文明においては難しいことではありません。この暗号化アルゴリズムを解読するのは間違いなく数分の問題です。

ではどうすればいいでしょうか?解読を回避できる暗号化システムを設計するにはどうすればよいでしょうか?

クライマックス予告、クライマックスが近づいていますので、驚く準備をしてください。

まず原文を引用します

「それは愚かなやり方だ。私には粗野で愚かなやり方しか思いつかない。」レイ・ディアスは独り言を言いながら、「各ノードの自身の状態監視の感度を高める」と言った。具体的な方法は、各通信ノードが複数のユニットで構成されている。これらのユニットは離れているが、連続通信によって互いに接続されている。いずれかのユニットに障害が発生すると、ノード全体がコマンドを発行してアンチトリガーを終了します。その後、疑似信号源が次のノードに信号を送信しても認識されません。ユニット間の監視精度は現在、マイクロ秒レベルに達します。つまり、先ほどの紳士の方法によれば、ノードを構成するすべてのユニットを1マイクロ秒以内に同時に破壊し、その後、疑似信号源を使用して信号接続を行う必要があります。各ノードは少なくとも3つのユニットで構成され、最大で数十のユニットがある場合があります。これらのユニット間の距離は約300キロメートルで、それぞれが非常に堅牢に作られています。外部からのトリガーが発生すると、警告が送信されます。トリソラランはこれらのユニットを 1 マイクロ秒以内に同時に故障させることが可能かもしれないが、現時点では人間には絶対にできない。" (「三体 II: 暗い森」クライシスクロニクルからの抜粋 20 年目、トリソララン艦隊は太陽系から 4.15 光年離れている)

絵を描いてみましょう。

図中の各「ユニット」は、前のユニットの情報を検出できます。途中の「ユニット」が置き換えられたり、追加情報が追加されたりすると、後続のユニットによって拒否されます。

通信ユニットで構成されたこの通信ノードを偽造する場合は、通信ノード全体で送信された通信ユニットを完全にコンパイルし、同じ暗号化アルゴリズムを使用して同じ次の通信ユニットを生成する必要があります。この作業はすべてマイクロ秒単位で実行され、元の信号伝送システムよりも高速に実行される必要があります。

通信ノードが同じユニット間コンタクト監視方法を使用すれば、地球と水星間の通信チェーンは破壊不可能になります。

実際、これがビットコインの核となる概念です。

第2章：壁面職人羅季の「ゆりかご」

『三体』で通信リンクが二度目に登場するのは、『暗い森』の終わりです。

羅基は太陽軌道上に3,614個の核爆弾を配備した。核爆弾が爆発すると、核爆発によって生じた太陽光と星間塵の複合効果により、三体世界が位置するケンタウルス座銀河と宇宙の太陽系の座標地図が宇宙に放送されることになる。これにより、トリソラ文明と人間文明の両方に対して、他の文明からのダークフォレスト攻撃が引き起こされることになります。

3,000発以上の核爆弾の爆発を引き起こしたシステムは信号リンクだった。元の説明は次のとおりです。

「これはバイタルサインモニターで、送信機を介してクレードルシステムに接続されています。2世紀前にウォールライト・レイ・ディアスに何が起こったかを覚えているはずです。また、クレードルシステムが何であるかも知っておく必要があります。このモニターから送信された信号は、クレードルシステムのリンクを通過し、スノープロジェクトによって太陽軌道上に配備された3,614個の核爆弾に到達します。この信号は、これらの核爆弾の非起爆状態を維持するために1秒に1回送信されます。私が死んだ場合、クレードルシステムのメンテナンス信号は消えてしまいます...」

元のテキストでは、このリンクシステムについて、Luo Ji が後から追加した次の文を除いて、これ以上の説明はありませんでした。

「いいえ、この装置はレイ・ディアスの装置よりはるかに先進的です。私が生きている限り、信号は途切れません。」

第3章ビットコインブロックチェーン

Bitcoin を完全に理解するには、少なくとも以下の概念を理解する必要があります。1. 公開鍵と秘密鍵のデジタル署名。 2. ブロックチェーン3. タイムスタンプ4. 作業の証明。ここでブロックチェーンについて簡単に説明し、「三体問題」の「ゆりかご」システムと比較します。

「ブロック」はデータパケットです。データを記録したノートブックが入ったパッケージを想像してみてください。これらのデータは会計帳簿として考えることができます。

「ブロックチェーン」とは、端から端まで接続されたブロックによって形成されるチェーンを指します。

下の図は、ビットコインを運ぶブロックチェーンの 2 つのブロックとして見ることができます。

下の写真はブロックのモデルとして見ることができます。

ここでブロックチェーンについてもっと簡単に説明しましょう。

会計士は複式簿記を使用して個人、会社、またはその他の組織の会計を管理し、ページごとに記録して完全な会計帳簿を作成します。しかし、誰かが真ん中のページを破ったり、帳簿の山から1枚を燃やしたりすれば、痕跡を残さずにそれを実行できる。そのため、簿記は信頼できる人々のグループによって行われる必要があり、会計士は職業倫理を持たなければなりません。

コンピュータを使用して帳簿を管理する場合、帳簿の各ページの先頭に「ページヘッダー」が記録されます。これには、ページの順序を含む、前のすべてのページの情報が含まれます。つまり、以前のすべてのページの情報は、暗号化アルゴリズムを通じて記録可能なデータに変換されます。前のページが何らかの方法で変更された場合、同じ暗号化アルゴリズムで異なる結果が生成されます。

ページを記録すると、このページはチェーンの最後に配置されます。帳簿の各ページは、チェーンを 1 セクションずつ拡張し、最後に配置されます。

ここでの「ページ」はブロックです。

ここでの「ページヘッダー」は、ブロックヘッダー情報を指します。

ここでの「暗号化アルゴリズム」はハッシュ関数です。

ここでの「ページチェーン」はブロックチェーンです。

このように形成されたブロックチェーンを偽造する場合は、すでに形成されている既存のチェーンをすべてコピーし、現在の会計コンピューターよりも高速な計算能力を使用して次のブロックを生成する必要があります。

さらに、現在（2015年8月29日時点）、ビットコインシステムを支えるブロックチェーンには合計372,016個のブロックがあり、総データ容量は40Gであり、このビットコインシステムを担うコンピュータの計算能力は400P、つまり400京回の浮動小数点演算に達しています。わが国の天河2号スーパーコンピューターの計算能力は33Pです。

ビットコインのブロックチェーンは破壊不可能です。