はじめに
これまでの回では、ブロックチェーンの基本情報、仕組み、暗号技術、スマートコントラクトと応用事例について解説してきました。
今回は、ブロックチェーンの普及に向けた課題と展望について説明し、未来を見据えることが目的です。
ブロックチェーン技術は、多くの業界で活用が期待されていますが、普及に向けてさまざまな課題が存在します。
ブロックチェーンの課題
ブロックチェーンの課題の中から「スケーラビリティ」「エネルギー消費」「セキュリティ」「プライバシー」「規制や法整備」の５つを分かり易い例えを使って解説していきます。
スケーラビリティ
現在のブロックチェーン技術では、取引の処理速度や容量が限られており、大規模なシステムに対応するのが難しいことが課題だとされています。
「スケーラビリティ」は、システムやネットワーク、プロセスが成長したり、より多くの要求がされたときに適応できる能力を指します。
「スケーラビリティ」を理解するために、レゴブロックを使って考えてみましょう。
あなたがレゴブロックで小さな家を作ったとしましょう。
でも、あなたのレゴのキャラクターが増えて、その家では手狭になってきたらどうでしょう。
レゴブロックはスケーラブルです、つまり、新しい部屋や階を追加して大きな家にすることができます。
もしくは、複数の小さな家を並べて、一つの大きな「町」を作ることもできます。
これがスケーラビリティの一例です。
システムやネットワークが新しいユーザーを追加したり、より多くのデータを処理したり、より大きな作業負荷を扱えるように、必要に応じて拡大または縮小する能力があります。
ブロックチェーンのスケーラビリティの課題を理解するために、交通渋滞の例を使ってみましょう。
あなたがバスに乗って学校に通っていると想像してみてください。
バスは一度にたくさんの生徒を運ぶことができますが、それでもある一定の人数以上は乗せることができません。
さらに、バスは定時に出発しますので、もし出発時間に間に合わなかった生徒がいたら、次のバスを待つ必要があります。
これがブロックチェーンのスケーラビリティの課題に似ています。
ブロックチェーン（バス）は一度に一定量のトランザクション（生徒）しか処理（運ぶ）できません。
そして、新たなブロック（バス）は一定の時間間隔（出発時間）でしか追加（出発）できません。
もしトランザクション（生徒）が多すぎて一度に処理（運ぶ）できない場合、それらは次のブロック（バス）を待つ必要があります。
これがブロックチェーンが大量のトランザクションを迅速に処理するのに苦労する理由です。
この問題を解決するためには、ブロックチェーンの「バス」をより大きくするか、より頻繁に「バス」を出発させるか、あるいは全く新しい解決策を見つける必要があります。
スケーラビリティの向上
ブロックチェーンの進歩として期待されているスケーラビリティの向上は、ブロックチェーンネットワークが大きくなっても速く、効率的に動くようにすることです。
ブロックチェーンにおいても、トランザクションをもっと早く、もっと多く処理できるような新しい技術やアルゴリズムが開発されています。
これが成功すれば、ブロックチェーンはより大きな規模で、より多くの人々に利用される可能性があります。
トランザクションは、取引や交換の行為を指します。
ブロックチェーンの世界では、データの移動または変更を指すことが多いです。
例えば、銀行の世界では、あなたが銀行口座からお金を別の口座に送金するとき、それはトランザクションと呼ばれます。
エネルギー消費
ブロックチェーン、特にビットコインのような暗号通貨のネットワークは、エネルギー消費が大きいという課題があります。
特に、「マイニング」と呼ばれるプロセスが大量のエネルギーを必要とします。
このエネルギー消費の問題を理解するために財宝を探す探検隊の例を使って説明します。
想像してみてください、あなたが大きな山の中に隠された財宝を見つけるための探検隊の一員だとします。
探検隊が財宝を見つけるためには、地図を読んだり、ヒントを探したり、穴を掘ったり、障害物を乗り越えたりしなければなりません。
これら全ての活動は、エネルギー（食べ物や水）を必要とします。
ビットコインのマイニングも同じです。
コンピュータは複雑な数学の問題を解くために、大量の計算を行います。
これは、探検隊が財宝を探す活動に似ています。
そして、この計算を行うためには大量のエネルギー（電力）が必要です。
そのため、ビットコインのマイニングは非常にエネルギーを多く消費する活動となります。
このエネルギー消費は環境への影響があり、それがブロックチェーンの大きな課題となっています。
新しい技術や方法が開発されて、この問題を改善するための努力が行われています。
エネルギー効率の改善
ブロックチェーンのエネルギー効率の問題は主に、特定のブロックチェーン（特にビットコイン）の「マイニング」プロセスに関連しています。
ビットコインのマイニングは、大量の計算力（そしてエネルギー）を必要とするため、エネルギー消費が大きな課題となっています。
しかし、これを改善するためのいくつかの方法が考えられています。
その一つが「コンセンサスアルゴリズム」の変更です。
これを何かに例えると「数学の宿題」です。
今、あなたは100問の問題を解かなければならない宿題を持っています。
それぞれの問題を解くのに1分かかるとしたら、全部で100分かかります。
これはとても時間がかかり、エネルギーもたくさん消費します。
でも、もし友達10人と一緒に宿題を解くとしたらどうでしょう？
それぞれが10問ずつ解けば、10分で全ての問題を解くことができます。
これは時間もエネルギーも節約する方法です。
ブロックチェーンの世界でも同じようなことが起こっています。
ビットコインのような一部のブロックチェーンは、「プルーフ・オブ・ワーク（PoW）」というコンセンサスアルゴリズムを使っています。
これは、非常に時間とエネルギーを必要とする「100問全てを解く」方法に似ています。
しかし、「プルーフ・オブ・ステーク（PoS）」や「プルーフ・オブ・オーソリティ（PoA）」のような他のコンセンサスアルゴリズムは、それぞれが一部の問題を解くような「友達と一緒に宿題を解く」方法に似ています。
これらのアルゴリズムは、より少ないエネルギーでブロックを生成し、トランザクションを確認することができます。
このような新しいコンセンサスアルゴリズムの採用は、ブロックチェーンのエネルギー効率を改善するための一つの方法となり得ます。
「プルーフ・オブ・ワーク（PoW）」は、少し難しい概念ですが、簡単に言えば、「難しい問題を解くことで、自分が正しく仕事をした証拠を示す方法」です。
これは、ビットコインのようなブロックチェーンシステムでよく使われます。
これを「宝探しゲーム」に例えて説明します。
このゲームでは、まず難しい問題を解いてヒントを得る必要があります。
そして、そのヒントに従って、宝を見つけ出します。
これがプルーフ・オブ・ワークの働き方に似ています。
コンピュータ（宝探しゲームの参加者）は難しい数学の問題（宝探しゲームの難問）を解き、その解が正しいことを他のコンピュータに示します。
その結果、新しい「ブロック」（これが「宝」にあたります）をブロックチェーンに追加する権利を得ます。
そして、その報酬として仮想通貨（ビットコインなど）を得ることができます。
これが、プルーフ・オブ・ワークと呼ばれる理由です。
それは、難しい問題を解く「作業」を行い、その「証拠」を示すからです。
プルーフ・オブ・ステーク（PoS）をポケモンカードを使ったゲームに例えてせつめいします。
ルールを決めるために、皆で話し合うことになります。
しかし、このゲームでは、ポケモンカードを持っている人だけがルールを決めることができます。
さらに、多くのポケモンカードを持っている人ほど、ルールを決める力が強くなります。プルーフ・オブ・ステークも同じようなものです。
ブロックチェーンの世界で「ゲームのルール」を決める（新しいブロックを作る）のは、たくさんのコイン（ポケモンカード）を持っている人です。
その人は、そのコインを「賭け」（ステーク）にして、ブロックを作ります。
もし、その人が何か悪いことをしたら、賭けたコインを失うことになります。
だから、みんなは正直に行動しようとします。
この方法「プルーフ・オブ・ワーク」という他の方法よりも、コンピュータの力（エネルギー）をあまり使わないので、エコフレンドリーな方法と言えます。
「プルーフ・オブ・オーソリティ（Proof of Authority, PoA）」は、ブロックチェーンシステムにおいて、特定の人々（権威者）がブロックを生成し、トランザクションを検証する方法を指します。
これらの権威者は、ネットワークの参加者によって信頼され、認識されています。
これを小学校の「クラス委員選挙」に例えて説明します。
クラスの中で選挙が行われ、クラス委員が選ばれました。
クラス委員は、先生から特定の権限を与えられ、クラスの決定を行います。
たとえば、遠足の場所を決めるとか、クラスの掃除の順番を決めるなどです。
この場合、クラス委員が「権威者」で、クラス全体がその決定を信頼します。
これがプルーフ・オブ・オーソリティのようなものです。
ネットワークにおいて、信頼されている一部の人々（この例でいうクラス委員）が、ブロックの生成やトランザクションの検証（遠足の場所を決めるや掃除の順番を決めるなどの決定）を行います。
しかし、これには欠点もあります。
たとえば、権威者が不正をする可能性があります。
それを防ぐためには、全員が信頼できる権威者を選ぶ必要があります。
セキュリティ
ブロックチェーンはその設計上、非常にセキュア（安全）な技術です。
それは分散化されたネットワーク上でデータを公開し、それぞれのトランザクションを確認し、承認するためです。
しかし、それでも完全に無敵というわけではありません。
ブロックチェーンのセキュリティの課題を説明するために、博物館を例に取るとわかりやすいかもしれません。
まず、ブロックチェーンを博物館と想像してみてください。
この博物館は大きくて、たくさんの価値ある絵画（データや情報）が展示されています。
51%攻撃
この攻撃は、博物館のスタッフの半分以上が一緒になって絵画を盗むようなものです。
普通は、スタッフは絵画を守るために働いていますが、もし半数以上のスタッフが悪いことを企てたら、それを止めるのは難しくなります。
スマートコントラクトの脆弱性
これは、博物館の防犯システムに欠陥があるようなものです。
例えば、防犯カメラが一部のエリアを見逃していたり、ドアのロックが簡単に解除できたりすると、泥棒がそれを利用して絵画を盗むことができます。
秘密鍵の盗難
これは、絵画のケースの鍵を失くす、あるいは盗まれるようなことです。
鍵がなければ、誰も絵画に触れることはできません。
しかし、もし鍵を盗まれたら、その絵画は危険にさらされます。
これらの課題は、ブロックチェーンのを守るために注意深く対策を立てる必要があることを示しています。
セキュリティの強化
ブロックチェーン技術はその透明性と改ざんの困難さからセキュリティ面で高く評価されていますが、完全に防げるわけではない課題もあります。
そのため、ブロックチェーンのセキュリティは常に進化し続ける必要があります。
以下は、今後期待されているいくつかのセキュリティ強化の方向性です。
量子耐性ブロックチェーン
まず、量子耐性という言葉が何を意味するか理解するために、量子コンピューティングが現在のコンピューターシステムにどのような影響を及ぼすかを考えてみましょう。
量子コンピュータは非常に強力な計算能力を持っており、それは現在の暗号技術を脅かす可能性があります。これは、量子コンピュータが一部の暗号を「破る」ことができるからです。
したがって、「量子耐性」あるいは「量子耐久性」は、量子コンピュータの強大な計算力にも耐えうるようなシステムやアルゴリズムを指します。
つまり、それらは量子コンピュータによって破られることがないです。
それでは、量子耐性ブロックチェーンとは何でしょう。
ブロックチェーンは、暗号技術を使用してデータの安全性と不変性を保証しています。
現在のブロックチェーンの多くは、量子コンピュータが一般的になると、その安全性が脅かされる可能性があります。
量子耐性ブロックチェーンは、この問題を解決するためのものです。
これは、量子コンピュータに対しても安全性を保つことができる暗号技術を使用したブロックチェーンのことを指します。
例えを使って説明すると以下のようになります
みんなが手に入れられる超パワフルなマジックツールが出てきたと想像してみてください。
それは、どんな錠前でも開けてしまうほど強力です。
でも、それは困りますよね。
だって、みんなの大切な宝箱（これがブロックチェーン）が開けられてしまうかもしれません。
そこで、新しいタイプの錠前が作られました。
それはこのマジックツールでも開けることができない特別な錠前です。
これが「量子耐性」という考え方です。
そして、この特別な錠前を使って宝箱を守ることが、量子耐性ブロックチェーンです。
ゼロ知識証明
ゼロ知識証明（Zero-Knowledge Proof, ZKP）は、ある情報の真実性を証明することができる暗号技術で、その情報自体や詳細を明かさずに証明することができます。
これはブロックチェーンのセキュリティとプライバシーの問題を解決するための有力な手段として注目されています。
ブロックチェーンとゼロ知識証明を組み合わせることで、ブロックチェーンの透明性とセキュリティを保ったまま、個々のトランザクションの詳細を秘匿することが可能になります。
これにより、例えば、ある人がある特定の条件を満たしている（例：年齢が18歳以上である、所定の金額を所有している、など）ことを、その詳細（具体的な年齢や具体的な金額）を明かさずに証明できます。
Zcashは、ゼロ知識証明を導入した暗号資産の一つで、ブロックチェーン上のトランザクションの詳細を完全に秘匿し、それでもなおその正当性を保証することができます。
これにより、ユーザーのプライバシーを強固に保護しつつ、トランザクションの安全性と透明性を確保しています。
しかし、ゼロ知識証明は複雑な計算が必要で、その実装や検証には専門的な知識が求められます。
また、誤った設計や実装はセキュリティの脆弱性を生む可能性があります。
これらの問題を解決するための研究や開発が現在も進行中です。
マルチシグネチャー（複数署名）
マルチシグネチャー（マルチシグ）は、トランザクションを承認するために必要な複数の署名のことを指します。
これはブロックチェーン、特に暗号資産のセキュリティを高めるために使用されるテクノロジーの一つです。
一般的に、暗号資産のトランザクションは、関連する秘密鍵（プライベートキー）の署名があれば承認されます。
しかし、秘密鍵が一つだけだと、もしそれが紛失したり盗まれたりすると、全ての資産を失うリスクがあります。
それに対して、マルチシグネチャーは、複数の秘密鍵が必要となるように設定します。
例えば、「2-of-3」のマルチシグネチャーは、設定された3つの秘密鍵のうち、少なくとも2つの署名が必要となります。
これにより、1つの秘密鍵が盗まれたとしても、他の2つが無ければトランザクションは承認されません。
このようなマルチシグネチャーは、暗号資産の保管や管理におけるセキュリティを大いに高めることができます。
また、企業や組織においては、重要な決定を複数人で共同で行うための手段としても有用です。
たとえば、3人の取締役がそれぞれ異なる秘密鍵を持ち、「2-of-3」のマルチシグネチャーが設定されている場合、重要なトランザクションを承認するには少なくとも2人の取締役が同意しなければなりません。
しかし、マルチシグネチャーはその設定や管理が複雑であり、正しく使用しないと新たなセキュリティリスクを生む可能性もあります。
そのため、マルチシグネチャーを導入する際には、その動作原理をしっかりと理解し、適切に管理することが重要です。
分散型識別子 (Decentralized Identifiers, DIDs)
分散型識別子（Decentralized Identifier、通常 DIDと呼ばれる）は、デジタル世界で自己主張型のアイデンティティ（ユーザー名、パスワード、メールアドレスなど）を作成および管理するための新しいタイプの識別子です。
DIDは、ブロックチェーン技術や分散型台帳技術（DLT）を利用して実装されます。
一般的には、オンラインのアイデンティティは中央管理型のプラットフォーム（例えば、ソーシャルメディアサイトやメールサービスなど）によって管理されます。
これらのプラットフォームは、あなたが誰であるか（つまり、あなたのアイデンティティ）を確認するための情報を持っています。
しかし、このような中央管理型のシステムは、プライバシーの侵害やデータの盗難といったリスクを伴います。
これに対して、DIDはユーザー自身が直接制御できるアイデンティティを提供します。
DIDを使用すると、ユーザーは自分自身を確認できる一連の情報（つまり、アイデンティティ）を作成し、それを安全に管理できます。
そして、そのアイデンティティは分散型のネットワークに記録されるため、中央の管理者がいなくてもその情報は安全に保たれます。
例えを使うと、以下のようになります
自分のお城を作ることができると想像してみてください。
そして、そのお城に入るための鍵はあなただけが持っています。
その鍵を使えば、あなたのお城に誰でも入れるわけではなく、あなただけが入ることができます。これがDIDの基本的な考え方です。
それはオンラインの世界でのあなた自身のお城（つまり、アイデンティティ）を作ることができ、その鍵を自分だけが持つことができるのです。
そして、それは中央の管理者ではなく、あなた自身が完全にコントロールできます。
ただし、これらの新たな技術も、新たな脅威や攻撃から安全であることを証明するために、しっかりと評価・検証される必要があります。
プライバシー
ブロックチェーンの設計上、トランザクションの内容はネットワーク全体で公開され、誰でもその情報を見ることができます。
これはブロックチェーンの透明性と信頼性を確保するために必要な性質ですが、一方でプライバシーの観点からは課題となります。
この問題を「お誕生日パーティー」の例を使って説明します。
想像してみてください、あなたが友達にお誕生日パーティーに招待されました。
そのパーティーの招待状は、あなたの家の郵便箱に届きます。
しかし、その招待状が透明な封筒で送られてきて、誰でもその内容を見ることができるとします。
それはあなたにとってちょっと困るかもしれませんね。
例えば、あなたがそのパーティーに行くつもりがないと、それを見た誰もがその事実を知ることになってしまいます。
ブロックチェーンも同じような問題を抱えています。
各トランザクションの詳細（誰が誰にどれだけのお金を送ったかなど）はブロックチェーン上で公開され、それを誰でも見ることができます。
これにより、個人のプライバシーが保護されず、トランザクションのパターンを分析されると、個人を特定される可能性もあります。
この問題に対しては、一部の暗号通貨（例えばモネロやゼキャッシュなど）が特別な技術を用いてプライバシーを強化する試みを行っています。
しかし、プライバシーの保護とネットワークの透明性・セキュリティとの間でバランスを取るのは難しい課題です。
プライバシーの保護
零知識証明やプライベートブロックチェーンなどの技術が発展し、プライバシーの保護が向上することが期待されます。
プライベートブロックチェーンは、その名前が示す通り、特定の組織やグループ内だけで使用されるブロックチェーンです。
参加者はあらかじめ承認された者のみとなり、通常は一つの組織や複数のパートナー組織が管理します。
プライベートブロックチェーンは、ビジネス環境でのブロックチェーンの使用において一般的に用いられます。
公開ブロックチェーン（例：ビットコインやイーサリアム）とは異なり、プライベートブロックチェーンは特定のユーザーグループ内でのみアクセス可能であり、ネットワークへの参加や取引の検証には許可が必要です。
規制や法整備
ブロックチェーンとそのアプリケーション（特に暗号通貨）に関する規制や法律は、その発展を阻害する可能性のある大きな課題です。
ブロックチェーン技術は新しいものであり、多くの国や地域ではその使用についての法律や規制がまだ整っていないか、または十分に明確ではありません。
これを「小学生が新しい遊び道具を学校に持って行ったときのシチュエーション」を例えとして説明していきます。
あなたが新しいスーパーボールを学校に持って行ったとします。
このボールはとても高く跳ねて、とても楽しいのですが、教室でこれを使うと机や窓を壊す可能性があります。
それで、先生は「教室でスーパーボールを使うことは禁止」とルールを作るかもしれません。しかし、そのルールが出来るまでには時間がかかるかもしれませんし、それが出来たとしても、みんながそれを守るかどうかは分かりません。
また、教室以外であればスーパーボールを使ってもいいのか、それとも校庭でも禁止なのか、といった具体的なルールが明確でないと、どうすればいいのか迷ってしまいます。
ブロックチェーンも同じような状況にあります。
それがどのように規制されるべきか、どのような行為が許されるべきかについてのルールが明確でないと、開発者やユーザーは不確実性を感じ、それがブロックチェーンのさらなる採用や発展を阻害する可能性があります。
そのため、規制や法律の整備はブロックチェーンの大きな課題となっています。
法整備と規制緩和
ブロックチェーンという新しい技術は、その多様な用途により、既存の法律や規制と衝突することがあります。
規制当局は、新技術が消費者保護、プライバシー、セキュリティなどの重要な公共の利益を保護する一方で、革新を妨げないようにするバランスを見つける必要があります。
また、ブロックチェーンは国境を越えて操作できるため、国際的な協調も重要となります。
以下は、ブロックチェーンに関する法整備と規制緩和の例です
規制の明確化
ブロックチェーン技術や仮想通貨がどのような法律や規制に従うべきかは、しばしば曖昧であり、新しい法律や規定を導入することで、ブロックチェーン技術の使用に関する明確なガイドラインを提供できます。
これは、技術開発者や事業者にとっての法的な不確実性を減らし、安心して技術を採用し、新しいビジネスモデルを開発することを可能にします。
規制緩和
一部の規制当局は、ブロックチェーン技術の革新を促進するために、一時的に既存の規制を緩和する「サンドボックス」制度を導入しています。
この制度では、新しいブロックチェーンベースのサービスや製品を試すことができ、それによって規制当局は新技術の実用的な影響を理解し、適切な規制フレームワークを作成するのを助けます。
新しい規制の制定
ブロックチェーン技術がもたらす新たな課題、例えばデジタルアセットの所有権、スマートコントラクトの法的地位、プライバシー問題などに対処するために、新しい法律や規制が必要となる場合があります。
ブロックチェーンはまだ新しい技術であり、それがもたらす革新的な可能性と潜在的なリスクをバランスするための適切な法的フレームワークを構築するのは難しい課題です。
しかし、規制当局がブロックチェーン技術を理解し、適応し、それを効果的に規制することは、ブロックチェーンが社会全体に恩恵をもたらすための重要なステップです。
まとめ
今回は、ブロックチェーンの普及に向けた課題と展望について説明しました。
スケーラビリティ、エネルギー消費、セキュリティ、プライバシー、規制や法整備など、ブロックチェーン技術の普及に向けて解決すべき課題が存在します。
しかし、技術の進歩によってこれらの課題が克服され、ブロックチェーン技術がさらに広がることが期待されています。
今後、ブロックチェーン技術は、多くの業界で活用が進み、新たなビジネスチャンスが生まれることでしょう。
技術の進歩や社会の変化に対応するために、ブロックチェーン技術の理解を深め、その動向に注目しておくことが重要です。
これで、ブロックチェーンに関する基本的な情報や応用事例、課題と展望についての解説を終了します。
今後もブロックチェーン技術を学び続け、未来のビジネスチャンスに備えていきましょう。
⚫️はじめに
⚫️ブロックチェーンの課題
ースケーラビリティ
ーエネルギー消費
ーセキュリティ
ープライバシー
ー規制や法整備
⚫️まとめ