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JAM Chain: Polkadotの分散型グローバルコンピュータへのパラダイムシフト

· 約 67 分
Dora Noda
Dora Noda
Software Engineer

PolkadotのJAM (Join-Accumulate Machine) Chainは、Ethereumのローンチ以来最も重要なブロックチェーンアーキテクチャの革新であり、分散型コンピューティングの動作方法を根本的に再考するものです。2024年4月にGavin Wood博士によってJAM Gray Paperで発表されたJAMは、Polkadotをパラチェーンに特化したリレーチェーンから、42倍のデータ可用性（850 MB/秒）と理論上340万TPS以上の容量を持つ、汎用かつパーミッションレスな「ほぼコヒーレントなトラストレススーパーコンピュータ」へと変革します。このプロトコルは、350以上のコアにわたる並列実行を維持しつつ、動的なシャード境界内での同期的なコンポーザビリティを可能にすることで、現在のブロックチェーンシステムを悩ませる永続的なパーティショニング問題を解決します。EthereumのL2中心のロールアップ戦略やCosmosのソブリンゾーンモデルとは異なり、JAMは、新しいRISC-VベースのPolkadot Virtual Machine (PVM)と、すべての計算がRefine→Accumulateパイプラインを通じて流れるトランザクションレスアーキテクチャを使用して、コヒーレントな状態を持つシャーディングされた実行をコンセンサス層に直接組み込みます。43の実装チームが1,000万DOTの賞金を競い、複数のクライアントが2025年8月までに100%の適合性を達成し、2026年初頭のメインネット展開を目標としているJAMは、Ethereum 2.0の当初のビジョンが約束した、コンポーザビリティやセキュリティを犠牲にしないネイティブなスケーラブル実行を実現する位置にあります。

計算モデル: JAMプロセスが大規模にどのように機能するか​

JAMは、CoreJAM (Collect, Refine, Join, Accumulate) と呼ばれる根本的に新しい計算パラダイムを導入します。これは、ブロックチェーンの実行を並列化と効率のために最適化された明確なフェーズに分割します。JAMという名前は、オンチェーン部分であるJoinとAccumulateに由来し、CollectとRefineはオフチェーンで発生します。このアーキテクチャは、連携して機能する2つの主要な実行環境を確立します。重い並列計算のためのインコア実行と、状態統合のためのオンチェーン実行です。

Refineステージ（インコア実行）では、ワークアイテムは複数のバリデータコアにわたってステートレスな並列処理を受け、各コアは6秒のタイムスロットあたり最大15 MBの入力データを処理し、最大90 KBの圧縮出力を生成します。これは驚くべき166倍の圧縮率です。このステージは、コアあたり6秒のPVM実行時間を提供し、現在のPolkadotパラチェーン検証機能（PVF）の2秒制限を3倍にします。Refine関数は、計算量の多い処理を完全にオフチェーンで実行し、プリイメージルックアップのみをステートフルな操作として、状態競合のない大規模な並列化を可能にします。

Refineの後、Accumulateステージ（オンチェーン実行）は、出力あたり約10ミリ秒に制限されたステートフルな操作を通じて、ワーク結果をチェーンの状態に統合します。この関数はすべてのバリデータで実行され、任意のサービスからストレージを読み取り、自身のキーバリューストアに書き込み、サービス間で資金を転送し、新しいサービスを作成し、コードをアップグレードし、プリイメージの可用性を要求できます。実行予算のシャープな対比 — オフチェーンで6秒、オンチェーンで10ミリ秒 — は、JAMの根本的な洞察を反映しています。高価な計算をオフチェーンにプッシュして並列化することで、システムは貴重なオンチェーン時間を重要な状態遷移のためだけに確保します。

JAMのサービスは、非同期のサービス間通信を処理するonTransferと呼ばれる3番目のエントリーポイントを定義します。このメッセージングシステムにより、サービスはブロッキングなしで相互作用でき、メッセージは即座の戻り値なしで送信されます。この設計は、複雑なクロスサービスインタラクションのためにセカンダリコアを介して追加のガスを割り当てるなどの将来の機能強化を想定しています。

この二元的な実行モデルは、Woodが半コヒーレンスと表現するものを達成します。同じブロックの同じコアにスケジュールされたサービスは同期的に相互作用し（コヒーレントなサブセット）、異なるコア上のサービスは非同期的に通信します（全体として非コヒーレント）。コヒーレントな実行と非コヒーレントな実行の境界は、プロトコルによって強制されるのではなく、流動的かつ経済的に駆動されるままであり、頻繁に通信するサービスが同期的な動作のためにコアに共存することを可能にしつつ、システム全体のスケーラビリティを維持します。これは、以前のブロックチェーンアーキテクチャを制約してきたサイズと同期のアンタゴニズムを解決する画期的な進歩を表しています。

リレーチェーンからサービスベースのコンピューティングへのアーキテクチャ変革​

JAMは、Polkadotのアーキテクチャを根本的に再考し、非常に意見が強く、パラチェーンに特化した設計から、ミニマリストで汎用的な計算基盤へと移行します。現在のPolkadotリレーチェーンは、約50スロットという厳格な制限でパラチェーンをプロトコルに直接組み込み、数百万DOTを要するオークションベースのアクセスを必要とし、固定された検証パスを通じてすべてのパラチェーンロジックを実行します。JAMはこれを、ガバナンスの承認やオークションなしで誰でもデプロイできる、暗号経済的要因（DOTデポジット）によってのみ制限される、パーミッションレスでカプセル化された実行環境であるサービスに置き換えます。

アーキテクチャ哲学の転換は深遠です。アップグレード可能なリレーチェーンから、アップグレード可能なサービスを持つ固定プロトコルへ。Polkadot 1.0が時間とともに複雑さを蓄積する高度にアップグレード可能なリレーチェーンを維持していたのに対し、JAMはコアプロトコルパラメータ（ブロックヘッダーエンコーディング、ハッシュスキーム、QUICネットワークプロトコル、タイミングパラメータ）を固定して、積極的な最適化を可能にし、複数の実装を簡素化します。ステーキング、ガバナンス、コアタイム割り当てを含むアプリケーションレベルの機能は、コアプロトコルに触れることなく独立してアップグレードできるサービス内に存在します。このアップグレード不可能なチェーンアーキテクチャは、最も重要なアプリケーション層での柔軟性を維持しつつ、複雑さを劇的に軽減します。

JAMのモデルでは、パラチェーンは多くのサービスタイプの一つとなります。すべてのPolkadot 1.1パラチェーン機能は、単一の「パラチェーン」または「コアチェーン」サービスに統合され、ハードコードされた保証による完全な後方互換性を確保します。既存のパラチェーンは、リレーチェーンがアップグレードされると、コード変更なしで自動的にJAM上で実行されるように移行します。サービスモデルは、パラチェーンが実行できることを任意の実行パターンに一般化します。コアに直接デプロイされるスマートコントラクト、CorePlayのようなアクターベースのフレームワーク、ZKロールアップ、データ可用性サービス、およびまだ考案されていない全く新しい実行モデルなどです。

状態管理モデルも大きく変革されます。現在のPolkadotは、ブロックヘッダーに後方状態ルートを使用します。これは、ブロックが配布される前に完全な計算が完了するのを待つことを意味します。JAMは、1ブロック遅延する前方状態ルートを採用し、パイプライン処理を可能にします。軽量な計算（ワークロードの約5%）は即座に実行され、重いアキュムレーションタスクが完了する前にブロックが配布され、現在のブロックの実行が完了する前に次のブロックの処理が開始されます。このアーキテクチャ上の選択は、JAMが計算に6秒のブロック時間をフル活用し、現在のPolkadotの2秒未満に対し、ブロックあたり3〜3.5秒の実効計算時間を達成することを意味します。

JAMがWebAssemblyからRISC-VベースのPolkadot Virtual Machine (PVM)に移行することは、もう一つの根本的な転換を表しています。RISC-Vは、わずか47のベースライン命令で、優れた決定性、従来のハードウェアでの優れた実行速度、x86/x64/ARMへの容易なトランスパイル、公式LLVMツールチェーンサポート、およびメモリ内のスタックによる自然な継続処理を提供します。決定的に重要なのは、PVMがWebAssemblyのメータリングオーバーヘッドと比較して「フリーメータリング」を提供することです。また、レジスタベースのアーキテクチャ（WASMのスタックベース設計と比較して）は、NP完全なレジスタ割り当て問題を回避します。これにより、スケーラブルなマルチコアコーディングの新しい標準を確立するRISC-V対応の継続が可能になり、プログラムがブロック境界を越えて一時停止および再開できるようになります。これはJAMの非同期で並列化されたアーキテクチャにとって不可欠です。

技術仕様: パフォーマンス目標とバリデータ要件​

JAMは、ブロックチェーンの計算容量における世代的飛躍として位置付けられる並外れたパフォーマンス指標を目標としています。システムは、850 MB/秒のデータ可用性を目指しています。これは、非同期バッキング改善前のバニラPolkadotと比較して42倍の改善であり、Ethereumの1.3 MB/秒を桁違いに上回ります。これは、すべてのコアで合計約2.3 Gbpsのスループットに相当し、各コアは6秒のスロットあたり5 MBの入力を処理します。

トランザクションスループット容量は劇的にスケールします。850 MB/秒のデータ可用性目標に基づくと、理論上340万TPS以上の最大値です。実世界のストレステストはこれらの予測を検証しています。Kusamaは2025年8月にわずか23%の負荷容量で143,000 TPSを達成し、Polkadotの「Spammening」ストレステストは2024年に623,000 TPSに達しました。JAMの追加の最適化と拡張されたコア数（弾力的なスケーリングで350コアを目標）により、本番環境で100万TPS以上のしきい値が達成可能になります。

計算容量は、Gray Paperの推定によると、完全に稼働した場合、全コアにわたるPVM実行の合計を反映して、1秒あたり1,500億ガスと測定されます。コンセンサスメカニズムは、6秒のブロック時間を維持し、GRANDPAを介して約18秒（約3ブロック）で決定論的ファイナリティを実現します。JAMのSNARKベースのブロック生成アルゴリズムであるSAFROLEは、zkSNARKsとRingVRFを使用した匿名バリデータ選択を通じて、ほぼフォークフリーな操作を提供し、チケットは2エポック前にブロック生成への匿名エントリーとして機能します。

バリデータのハードウェア要件は、プロのオペレーターがアクセス可能でありながら、かなりのリソースを要求します。

  • CPU: 最小8物理コア @ 3.4 GHz（シングルスレッド性能を優先）
  • RAM: 最小128 GB
  • ストレージ: 最小2 TB NVMe SSD（スループットよりもレイテンシを優先）、月間50 GBの継続的な増加を推定
  • ネットワーク: 最小500 Mbit/s対称接続（1 Gbit/s推奨）、多数のサービスを処理し、輻輳制御を確保するため
  • オペレーティングシステム: Linuxベース（カーネル5.16以降）
  • アップタイム: スラッシングペナルティを避けるため99%以上が必要

バリデータセットは1,023のバリデータで構成されます。これは現在のPolkadotと同じ数であり、ステークの裏付けに関わらず、すべてのバリデータが均等なブロック報酬を受け取ります。この均等な報酬分配は、ステークが少数の大規模オペレーターに集中するのではなく、バリデータ全体に分散する経済的インセンティブを生み出し、分散化を促進します。最小ステーク要件は動的です。歴史的に、アクティブなバリデータセットに入るには、合計約175万DOTのステーク（自己ステークとノミネーションを含む）が必要でしたが、最小ノミネーション意図は250 DOTです。28日間のアンボンディング期間は、現在のPolkadotから変更ありません。

JAMのネットワーク層は、1,000以上のすべてのバリデータ間の直接的なポイントツーポイント接続のためにQUICプロトコルに移行し、従来のネットワークスタックのソケット枯渇問題を回避します。JAMは根本的にトランザクションレスであるため（mempoolやゴシップなし）、システムはブロードキャストのためにグリッド拡散を採用します。バリデータは論理的なグリッドに配置され、メッセージは行ごとに、次に列ごとに伝播し、フルゴシッププロトコルと比較して帯域幅要件を劇的に削減します。

JAM Toasterテスト環境は、開発をサポートするインフラストラクチャの規模を示しています。リスボンのPolkadot Palace施設に設置された1,023ノード、12,276コア、16 TB RAMは、世界のスーパーコンピュータ上位500〜1000位にランクインします。このフルスケールテストインフラストラクチャは、小規模なテストネットワークでは大規模なネットワークダイナミクスをシミュレートできなかったという歴史的な制限や、本番ネットワークには包括的な監視機能が不足していたという問題を解決します。

経済モデル: DOTトークノミクスとコアタイムベースの価格設定​

JAMは、DOTを唯一のネイティブトークンとして維持し、新しいトークン作成は行わず、Polkadotの経済モデルとの継続性を保ちつつ、重要な構造的変更を導入します。経済アーキテクチャは、パーミッションレスなサービス展開を中心に据え、誰でも利用されたリソースに見合った料金でコードをアップロードおよび実行できます。サービスには、コード、データ、または状態に事前定義された制限はありません。容量は暗号経済的要因、具体的には経済的担保としてデポジットされたDOTの量によって決定されます。

トークノミクスは2025年に大きな変革を遂げ、レファレンダム1710が21億DOTの供給上限と段階的なインフレスケジュールを導入しました。年間トークン排出量は2026年3月から2年ごとに半減し、ビットコインのような希少性モデルを生み出します。現在の年間インフレ率は7.56%（当初の10%から減少）であり、以前のモデルでは34億だったのに対し、2040年までに合計供給量が約19.1億DOTに達すると予測されています。このデフレ圧力は、長期的な価値蓄積をサポートしつつ、ネットワークセキュリティのための十分な報酬を維持することを目指します。

手数料構造は、パラチェーンオークションからコアタイムベースの価格設定に移行し、Polkadot 1.0の複雑なスロットオークションメカニズムを柔軟なオプションに置き換えます。

バルクコアタイムは、計算コアへの安定したアクセスを月額サブスクリプションで提供し、保証されたスループットを必要とするプロジェクトの予算を予測可能にします。オンデマンドコアタイムは、散発的な使用に対して従量課金制のアクセスを提供し、数百万ドル規模のパラチェーンスロットオークションと比較して参入障壁を劇的に下げるものです。このアジャイルコアタイムモデルは、計算リソースを数秒から数年までの期間で購入することを可能にし、資本効率を最適化します。

JAMは、計算量の多いタスクとデータ量の多い操作を組み合わせることができる混合リソース消費モデルを導入します。例えば、ゼロ知識証明検証（計算量が多い）とデータ可用性（ストレージ量が多い）のように、多様なリソース要件を持つサービスを組み合わせることで、システムはバリデータのハードウェア利用率を最適化し、全体的なコストを削減します。経済的インセンティブは、シーケンサーが関連するワークアイテムをバッチ処理し、頻繁に通信するサービスを同じコアに共存させるように自然に調整します。

トランザクションレスアーキテクチャは、従来のトランザクション手数料構造を完全に排除します。ユーザーがガス料金を伴うトランザクションをmempoolに送信する代わりに、すべての行動は、結果がオンチェーンに統合される前にオフチェーンのRefineステージを経ます。この根本的に異なる経済モデルは、トランザクションごとのガスではなく、コアタイムの調達とワークパッケージの処理に対して課金し、料金はRefineおよびAccumulateステージで消費された計算リソースとデータリソースによって決定されます。

バリデータ経済はPolkadotのNominated Proof-of-Stake (NPoS)を継続し、ステークサイズに関わらず、各エラで全てのアクティブなバリデータに均等なブロック報酬が分配されます。バリデータは、ノミネーターへの分配前に総報酬から差し引かれる自身のコミッション率を設定します。収益源には、ブロック報酬（主要）、積極的な参加に対するエラポイントボーナス、ユーザーからのチップ（100%バリデータへ）、およびノミネーターからのコミッション手数料が含まれます。現在のステーキング統計によると、600のアクティブなバリデータに8億2504万5000 DOTがステークされ、**参加率は58%**です。

サービスはトークン残高をコードと状態に直接関連付け、純粋にアップグレード可能なチェーンでは容易に達成できない経済モデルの調整を可能にします。この革新により、サービスはDOTを保有および管理できるようになり、自身の運用費用を支払い、新しいトークノミクスメカニズムを実装し、またはユーザー資金の保管者として機能できる経済主体を作成します。これらすべてを信頼できる仲介者なしで実現します。

経済セキュリティモデルは、ランダムに選択されたバリデータが作業を再実行して正確性を検証するシニカルなロールアップメカニズムであるEconomic Validators (ELV)に依存します。このアプローチは、計算の正確性を確保するためにZK証明よりも約4,000倍費用対効果が高いと主張されており、Polkadotの実証済みの暗号経済セキュリティモデルを活用しています。作業結果が異議を唱えられた場合、バリデータが合意に達するまで判断メカニズムがファイナリティを最大1時間一時停止でき、敵対的な条件下でもセキュリティ保証を維持します。

開発状況: 実装、テストネット、メインネットへのロードマップ​

2025年10月現在、JAMの開発は43のアクティブな実装チームが5つの言語カテゴリにわたって1,000万DOT + 10万KSMの賞金プール（6,000万〜1億米ドル相当）を競い、クリティカルマスに達しています。この前例のない実装者の多様性は、単一チームを超えて専門知識を広め、クライアントの多様性を通じてプロトコルの回復力を確保し、独立した実装を通じて仕様の曖昧さを特定することを目指しています。

複数の実装が2025年8月までに100%のJAM適合性を達成しました。これには、JAM DUNA (Go)、JamZig (Zig)、Jamzilla (Go)、JavaJAM (Java)、SpaceJam (Rust)、Vinwolf (Rust)、Jamixir (Elixir)、Boka (Swift)が含まれます。JAM適合性ダッシュボードは、リアルタイムのパフォーマンスベンチマーク、ファズテスト結果、および実装比較を提供し、各クライアントの成熟度を透明に評価することを可能にします。ParityのRustによるPolkaJAM実装は現在、パフォーマンス指標でリードしています。

JAM Gray Paperは複数の改訂を経て進展しています。2025年6月25日にリリースされたv0.7.0では、PVM実行とAggregating Schedulerの詳細な擬似コードが追加され、2025年7月26日のv0.7.1ではコミュニティからのフィードバックが組み込まれました。Gray PaperはEthereumのYellow Paperのアプローチを模倣し、単一のリファレンスクライアントに依存するのではなく、複数の独立した実装を可能にする正式な数学的仕様を提供します。

テストネット活動は2025年を通じて加速し、リスボンでのJAM Experience Event（5月9-11日）は、国際的な開発者が参加する主要な公開テストネットローンチパーティーとなりました。Minimum Viable Rollupテストネットは2025年6月にローンチされ、開発者がライブネットワーク環境で基本的なJAM機能をテストできるようにしました。複数の実装チームがプライベートテストネットを継続的に実行しており、Parityは開発者が独自のJAMテストネットを作成して実験できるようにする実験的なPolkaJAMバイナリをリリースしました。

JAM実装者賞は、実装パス（バリデートノード、非PVMバリデートノード、またはライトノード）ごとに5つのマイルストーンにわたって報酬を構成します。

マイルストーン1（IMPORTER）: 状態遷移適合性テストに合格し、ブロックをインポートするために100,000 DOT + 1,000 KSM。提出は2025年6月に開始され、Polkadot Fellowshipが提出物をレビューしています。 マイルストーン2（AUTHORER）: ブロック生成、ネットワーキング、オフチェーンコンポーネントを含む完全な適合性のために追加の100,000 DOT + 1,000 KSM。 マイルストーン3（HALF-SPEED）: Kusamaレベルのパフォーマンスを達成し、フルスケールテストのためにJAM Toasterへのアクセスを許可するために100,000 DOT + 1,000 KSM。 マイルストーン4（FULL-SPEED）: 無料の専門的な外部セキュリティ監査付きでPolkadotメインネットレベルのパフォーマンスのために100,000 DOT + 1,000 KSM。 マイルストーン5（SECURE）: 重大な脆弱性なしに完全なセキュリティ監査に合格するために最後の100,000 DOT + 1,000 KSM。

言語の多様性は、従来のエンタープライズ言語（セットAのJava、Kotlin、C#、Go）、ネイティブパフォーマンス言語（セットBのC、C++、Rust、Swift、Zig）、簡潔なスクリプト言語（セットCのPython、JavaScript、TypeScript）、および正確性重視の言語（セットDのOCaml、Elixir、Julia、Haskell）に及びます。セットZは、BrainfuckやWhitespaceのような難解な言語での実装に対して最大5,000 KSMを提供し、コミュニティの遊び心を示しつつ、仕様の明確さを証明しています。

メインネット展開へのタイムラインは野心的なスケジュールに従います。

  • 2025年後半: Gray Paperの最終改訂（v0.8.0、v0.9.0、v1.0に近づく）、マイルストーンの提出とレビューの継続、テストネット参加の拡大
  • 2026年第1四半期: OpenGovレファレンダムによるガバナンス承認後、PolkadotネットワークでのJAMメインネットアップグレードを目標
  • 2026年: CoreChainフェーズ1展開、公式公開JAMテストネット、Polkadotネットワーク全体のJAMアーキテクチャへの移行

展開戦略は、反復的な増分変更ではなく、単一の包括的なアップグレードを伴い、アップグレード後のアクションの正確な制限を可能にし、絶え間ない破壊的変更による開発者のオーバーヘッドを最小限に抑えます。このアプローチは、すべての破壊的変更を1つの移行に統合し、Polkadot 1.0の進化を悩ませた複雑さの蓄積を回避します。ただし、ガバナンスの承認は必須のままであり、JAMはDOTトークンホルダーの投票によるPolkadotの分散型オンチェーンガバナンスを通過する必要があります。2024年5月のレファレンダム682のほぼ満場一致の承認（3,100万DOT以上の支持）は、強力なコミュニティサポートを示唆していますが、最終的なメインネット展開には別途ガバナンス承認が必要です。

実世界での実装はすでに現れています。Acala Networkは2025年8月にJAMVerseを発表し、SwiftベースのBクラスJAMクライアント（Boka）で最初のJAMネイティブdAppチェーンを構築しています。彼らのロードマップには、サブブロックレイテンシ操作のためにコアDeFiサービス（Swap、Staking、LDOT）をJAMに移行すること、Substrateパラチェーンとの相互運用性を維持するためのJAM-XCMアダプターを開発すること、および同期的なコンポーザビリティによって可能になるクロスチェーンフラッシュローンを実証することが含まれます。Unique NetworkのQuartzは、JAMアーキテクチャのための内部テスト環境に移行しており、2025年10月までに計画が完了する予定です。

エコシステムへの影響: 後方互換性と移行戦略​

JAMの設計は、既存のPolkadotパラチェーンとの完全な後方互換性を優先し、移行がエコシステムを破壊するのではなく強化することを保証します。公式ドキュメントは「提案の一部には、ツールとハードコードされた互換性保証が含まれる」ことを確認しており、Web3 Foundationは「JAM後もパラチェーンはファーストクラスの市民であり続ける」と保証しています。JAMがローンチすると、リレーチェーンがアップグレードされ、パラチェーンはコード変更なしで自動的にJAM上で実行されるサービスとなります。

パラチェーンサービス（別名CoreChainsまたはChainService）は、Polkadot 1.1のすべてのパラチェーン機能を単一のJAMサービスに統合します。既存のSubstrateベースのパラチェーンは、この互換性レイヤーを通じて機能的に変更のない動作で運用を継続します — 「現在Polkadot上で稼働しているどのパラチェーンの機能も影響を受けません。」パラチェーンチームの視点からは、「技術スタックはそれほど変わらないように見えます。彼らは引き続きバリデータによって検証されます」と、同様の開発ワークフローで。

3つの移行パスにより、チームは自身のペースでJAMの機能を導入できます。

オプションA：移行なし。パラチェーンチームは、一切の労力なしにこれまで通り運用を継続できます。パラチェーンサービスがすべての互換性に関する懸念を処理し、現在のパフォーマンス特性と開発ワークフローを維持します。このデフォルトパスは、既存の機能に満足しているチームや、技術が成熟するまでJAM固有の機能を延期したいチームに適しています。

オプションB：部分移行。チームが従来のパラチェーンとして運用を継続しつつ、特定の機能をJAMネイティブサービスとしてデプロイするハイブリッドアプローチを可能にします。例えば、DeFiパラチェーンは、メインチェーンの運用をそのまま継続しつつ、プライバシー機能のためのZKロールアップサービスや、価格フィードのためのオラクルサービスをJAMコアに直接デプロイする可能性があります。この段階的な移行により、完全なコミットメントなしに新しい機能をテストでき、後方互換性を維持しつつ、高度な機能を選択的に利用できます。

オプションC：完全移行。JAMのサービスモデルを使用して、Refine、Accumulate、onTransferという明確なエントリーポイントを持つ再構築を伴います。このパスは最大限の柔軟性を提供します — パーミッションレスなデプロイ、Accordsを介した同期的なコンポーザビリティ、CorePlayアクターベースのフレームワーク、およびJAMの新しい実行モデルへの直接アクセスです。AcalaのJAMVerseはこのアプローチを例示しています。移行中にレガシーパラチェーンの運用を維持しつつ、完全なJAMネイティブ実装を構築するものです。完全移行にはかなりの開発努力が必要ですが、JAMの可能性を最大限に引き出します。

移行サポートインフラストラクチャには、Acalaのドキュメントで「ランタイムロジックを変更する必要なくJAMへのスムーズな移行」を可能にすると述べられているOmicode移行ツールが含まれます。これは既存のSubstrateパラチェーンのための互換性レイヤーであると思われます。Polkadot SDKはJAMと互換性を維持しますが、パラチェーン検証機能（PVF）はWebAssemblyからPVMにリターゲットされます。PVMはRISC-Vのわずかな変更（すでに公式LLVMターゲット）を表すため、WASMにコンパイルされた既存のコードベースは、通常、最小限の変更でPVMに再コンパイルできます。

WASMからPVMへの移行はいくつかの利点を提供します。フリーメータリングは実行中のガスオーバーヘッドを排除し、レジスタベースのアーキテクチャはWASMのスタックベース設計に固有のNP完全なレジスタ割り当て問題を回避し、自然な継続サポートにより、プログラムはブロック境界を越えて一時停止および再開でき、従来のハードウェアでの優れた実行速度は、インフラストラクチャの変更なしにパフォーマンス向上を提供します。Substrate FRAMEパレットはパラチェーンサービス内で引き続き機能しますが、JAMのメータリングシステムは、Substrate開発を負担していた頻繁なベンチマーク要件をしばしば不要にします。

XCM (Cross-Consensus Message format) の進化は、移行全体での相互運用性を保証します。JAMでは完全なXCMP (Cross-Chain Message Passing) が必須となります。現在のHRMP (Horizontal Relay-routed Message Passing) は、すべてのメッセージデータをリレーチェーンに4 KBのペイロード制限で保存するのに対し、JAMのXCMPは、メッセージヘッダーのみをオンチェーンに配置し、オフチェーンデータ送信は無制限です。このアーキテクチャ要件は、RefineとAccumulateステージ間の厳格なデータ送信制限に起因し、リレーチェーンのボトルネックなしに現実的なデータペイロードを可能にします。

JAM-XCMアダプターは、移行期間中にJAMサービスとSubstrateパラチェーン間の相互運用性を維持します。2025年にリリースされるXCM v5の改善には、マルチホップトランザクション、マルチチェーン手数料支払い、必要な署名の削減、およびより良いエラー防止が含まれ、これらはすべてPolkadotからJAMへの移行全体でシームレスに機能するように設計されています。Accordsは同期XCM機能を導入し、準備金ベースの仲介者なしでチェーン間で直接トークンテレポートのような信頼最小化されたインタラクションを可能にします。

ステーキング、トレジャリー、プロトコルアップグレードのためのガバナンスメカニズムは、コアプロトコルに組み込むのではなく、サービスに移行します。この関心の分離はJAMチェーン自体を簡素化しつつ、アップグレード可能なサービスコードに必要なすべての機能を保持します。ステーキング報酬の分配、コアタイム市場、ガバナンス投票を含むアプリケーションレベルの機能はすべてサービス内に存在し、プロトコルレベルの変更を必要とせずに、独自のアップグレードメカニズムを通じて独立して進化できます。

バリデータの移行は引き続き簡単です。オペレーターは現在のPolkadotクライアントではなくJAM互換クライアントを実行する必要がありますが、ブロックの生成、トランザクション（現在はワークパッケージ）の検証、コンセンサスの維持というバリデータの責任は変わりません。コンセンサスのBABE+GRANDPAからSAFROLE+GRANDPAへの移行は、主に運用手順ではなくクライアント実装の内部に影響します。99%以上のアップタイムを維持し、検証リクエストに迅速に応答し、コンセンサスに参加するバリデータは、現在のPolkadotと同様に各エラで均等な報酬を受け取り続けます。

開発者体験: スマートコントラクトからサービス、そしてその先へ​

JAMは、参入障壁を取り除きつつ、機能オプションを拡大することで、開発者体験を根本的に変革します。Polkadot 1.0が、チームにスマートコントラクト（機能が限定的でデプロイが容易）かパラチェーン（フル機能でオークションベースのアクセス）のいずれかを選択することを強制したのに対し、JAMは、両方と新しい実行モデルのための柔軟で豊かな環境を提供します。

パーミッションレスなサービスデプロイモデルは、Ethereum上のスマートコントラクトデプロイに似ています。開発者は、ガバナンスの承認やスロットオークションなしで、コードをサービスとしてデプロイでき、コアタイム調達を通じて利用したリソースに対してのみ支払います。これにより、財政的障壁が劇的に下がります。数百万ドル規模のオークション入札、2年間のスロットコミットメント、複雑なクラウドローンメカニズムは不要です。サービスは、暗号経済的にリソース消費を制限するDOTデポジットを通じて経済的にスケールし、政治的または財政的なゲートキーピングを通じてではありません。

ink!スマートコントラクトはJAMのエコシステムで引き続き繁栄し、専用サービスを介してJAMコアに直接デプロイされる可能性があります。これにより、中間的なパラチェーンホスティングの必要性が排除されます。ツールは成熟したままである：コンパイル用のcargo-contract、実験用のink! playground、開発用のrustfmtとrust-analyzer、コントラクト検証用のChainlensエクスプローラー、および統合テストフレームワーク。概念実証から本番への卒業パスは明確なままです。迅速なイテレーションのためにink!コントラクトから始め、プロダクトマーケットフィットを検証し、パフォーマンス要件がそれを要求するときにJAMサービスまたはパラチェーンに移行します。このプロセス全体でRustコード、テスト、フロントエンドコンポーネントを再利用できます。

3つのサービスエントリーポイントがJAMプログラミングモデルを定義し、開発者に計算について異なる考え方を要求します。

Refine関数は、ロールアップ入力を出力に変換するステートレスな計算を処理します。6秒のスロットあたり最大15 MBのワークアイテムを受け入れ、最大6秒のPVMガスで実行され、最大90 KBの圧縮結果を生成します。Refineはバリデータサブセット間でオフチェーンで並列実行され、データアクセスにはプリイメージルックアップのみが利用可能です。この関数は、グローバル状態から完全に隔離された状態で、計算量の多い処理（トランザクション処理、証明検証、データ変換）を実行します。

Accumulate関数は、Refineの出力を、出力あたり約10ミリ秒に制限されたステートフルな操作を通じてサービス状態に統合します。任意のサービスからストレージを読み取り（クロスサービスクエリを可能にする）、自身のキーバリューストアに書き込み、サービス間で資金を転送し、新しいサービスを作成し、自身のコードをアップグレードし、プリイメージの可用性を要求できます。Accumulateはすべてのバリデータで同期的に実行され、高価ですがデフォルトで安全性が確保されています。Refineに6秒、Accumulateに10ミリ秒という非対称性は、アーキテクチャ上の規律を強制します。計算をオフチェーンにプッシュし、状態更新を最小限に抑えることです。

onTransfer関数は、非同期メッセージングを通じてサービス間通信を処理します。サービスは応答を待たずにメッセージを送信でき、ブロッキングを回避しつつ疎結合を可能にします。将来の機能強化により、複雑なクロスサービスインタラクションに追加のガスを割り当てたり、Accordsを通じて同期パターンを処理したりできるようになる可能性があります。

CorePlayは、JAMのユニークな機能を示す実験的なアクターベースのフレームワークです。コアに直接デプロイされたアクターは、async/await構文を持つ標準的なfn main()スタイルのコードなど、通常の同期プログラミングパターンを使用できます。同じコア上のアクターが互いに呼び出すと、実行は同期的に進行します。異なるコア上のアクターを呼び出す場合、PVMの継続は自動的に実行を一時停止し、状態をシリアライズし、結果が到着した後のブロックで再開します。この抽象化により、マルチブロックの非同期実行が開発者には同期的に見えるようになり、分散アプリケーションロジックを劇的に簡素化します。

開発者ツール改善には、パーミッションレスなサービス作成によるよりシンプルなデプロイ、JAMのメータリングされたPVM実行によるベンチマーク要件の削減、透明で予測可能なコアタイム価格設定（Ethereumのような手数料の変動を回避）、および現実的なパフォーマンステストのために完全な1,023ノードネットワークシミュレーションを提供するマイルストーン3以上の実装者向けのJAM Toasterアクセスが含まれます。Rust、Go、Swift、Zig、Elixir、OCamlなどで作業するチームによる複数の言語サポートは、仕様の明確さを示し、開発者が使い慣れたツールチェーンを選択できるようにします。

同期的なコンポーザビリティは、マルチチェーンアプリケーションで可能なことを変革します。現在のPolkadotパラチェーンはXCMを介して非同期的に通信し、アプリケーションが遅延応答、タイムアウト、ロールバックシナリオを処理する必要があります。JAMのAccordsは、同期実行保証付きでサービス間のインタラクションプロトコルを管理するマルチインスタンススマートコントラクトを可能にします。例えば、Acalaのロードマップは、「Ethereumでフラッシュローンを開始し、単一の同期呼び出しを通じて複数のチェーン間でアービトラージを実行する」ことを示しています。これは、断片化されたブロックチェーンエコシステムではこれまで不可能だったアトミック性です。

SubstrateパレットからJAMサービスへの移行は、ガバナンスの摩擦を軽減します。Substrateパレットは、デプロイと更新のためにオンチェーンガバナンスの承認を必要とするのに対し、JAMサービスはスマートコントラクトのようにパーミッションレスにデプロイされます。開発者はSubstrate SDKの互換性を維持し、パラチェーンサービスにFRAMEを使い続けることができますが、JAMネイティブサービスは、パレットアップグレード調整のオーバーヘッドなしに簡素化された開発モデルにアクセスできます。

ドキュメントと教育リソースは2025年を通じて大幅に拡大しました。JAM 2025ワールドツアーは2大陸9都市を巡り、1,300人以上の開発者と交流しました。技術ドキュメントには、包括的なGray Paper、Polkadot WikiのJAMセクション、公式開発者ガイド、およびコミュニティ作成のチュートリアルが含まれます。Web3 FoundationのDecentralized Futuresプログラムは、JAM教育イニシアチブに資金を提供しており、実装者賞は、高品質のドキュメントと開発ツールを制作するための経済的インセンティブを生み出します。

戦略的ビジョン: アーキテクチャ革新によるブロックチェーンのトリレンマの解決​

Gavin WoodのJAMに対するビジョンは、彼がブロックチェーンの根本的な限界と認識しているもの、すなわちシステムがスケールとコヒーレンスの間で選択しなければならないサイズと同期のアンタゴニズムに対処します。BitcoinやEthereum L1のようなモノリシックチェーンは、高い同期性とコンポーザビリティを達成するが、単一ノードの計算限界を超えてスケールすることはできません。Ethereum L2、Polkadotパラチェーン、Cosmosゾーンのようなシャーディングされたシステムは、パーティショニングを通じてスケールを達成するが、コヒーレンスを犠牲にし、アプリケーションを非同期のクロスシャード通信のみを持つ孤立したサイロに閉じ込めます。

JAMは、部分的なコヒーレンスを通じてこの誤った二分法を超越しようと試みます。これは、並列化を通じてスケーラビリティを維持しつつ、「重要な期間にコヒーレンスを保証する」システムです。同じブロックの同じコアにスケジュールされたサービスは同期的に相互作用し、コヒーレントなサブセットを作成します。異なるコア上のサービスは非同期的に通信し、並列実行を可能にします。決定的に重要なのは、シャード境界がプロトコルによって強制されるのではなく、流動的かつ経済的に駆動されるままであることです。シーケンサーは、頻繁に通信するサービスを共存させるインセンティブを持ち、開発者は、グローバルなシステム同期なしで、必要に応じて同期的な相互作用を最適化できます。

戦略的目標は、歴史的に互換性のない3つの特性を組み合わせた**「ほぼコヒーレントなトラストレススーパーコンピュータ」**の作成を中心に据えます。

Ethereumに似たパーミッションレスなスマートコントラクト環境は、誰でも権限の承認や経済的ゲートキーピングなしにコードをデプロイできるようにします。サービスは、ガバナンス投票、オークションでの勝利、スロットコミットメントなしで作成およびアップグレードされます。この開放性は、制度的障壁を取り除き、迅速な実験を可能にし、政治的に割り当てられたリソースではなく、競争力のあるサービス市場を育成することでイノベーションを推進します。

Polkadotが先駆けたスケーラブルなノードネットワーク上で並列化されたセキュアなサイドバンド計算は、完全な1,023バリデータセットを通じてすべてのサービスに共有セキュリティを提供します。独立したセキュリティを持つCosmosゾーンや、信頼仮定が異なるEthereum L2とは異なり、すべてのJAMサービスは初日から同一のセキュリティ保証を継承します。コアにわたる並列実行は、セキュリティを断片化することなく計算スケーリングを可能にします。サービスを追加してもセキュリティは希薄化せず、システム全体の処理能力が増加します。

コヒーレントな実行境界内での同期的なコンポーザビリティは、ネットワーク効果を解き放ちます。DeFiプロトコルは、フラッシュローン、アービトラージ、清算のためにサービス間でアトミックに構成できます。NFTマーケットプレイスは、複数のチェーンからのアセットをアトミックにバンドルできます。ゲームアプリケーションは、ゲーム内経済のためにDeFiプリミティブと同期的に相互作用できます。このコンポーザビリティは、歴史的にモノリシックチェーンに限定されていたが、スケールされた並列環境で利用可能になります。

WoodのJAMに対する長期的な位置付けは、ブロックチェーンを超えて汎用計算にまで及びます。「分散型グローバルコンピュータ」というタグラインは、Ethereumの初期の記述を意図的に踏襲しているが、そのメタファーを大規模にサポートするアーキテクチャ基盤を備えています。Ethereumの「ワールドコンピュータ」がすぐにスケーラビリティの限界に達し、L2のプラグマティズムを必要としたのに対し、JAMはRefine-AccumulateパラダイムとPVMの継続サポートを通じて、計算スケーリングをその基盤に組み込んでいます。

Polkadot 1.0からJAMへの進化は、「より少ない意見」という哲学を反映しています。ドメイン固有から汎用へ、組み込まれたパラチェーンから任意のサービスへ、アップグレード可能なプロトコル複雑性からアップグレード可能なアプリケーションを持つ固定されたシンプルさへ。このアーキテクチャのミニマリズムは、常に進化するシステムでは不可能な最適化の機会を可能にします。固定されたパラメータは積極的なネットワークトポロジー最適化を可能にし、既知のタイミングは正確なスケジューリングアルゴリズムを可能にし、不変の仕様は陳腐化のリスクなしにハードウェアアクセラレーションを可能にします。

5つの推進要因がJAMの設計を動機付けています。

分散化による回復力は、すべてのサービスにわたってセキュリティを維持する1,000以上の独立したバリデータオペレーターを必要とします。JAMの設計は、Polkadotの先駆的なNPoSを均等なバリデータ報酬で維持し、ステークの集中を防ぎつつ、堅牢なビザンチンフォールトトレランスを維持します。

任意の計算を可能にする汎用性は、ブロックチェーン固有のユースケースを超えて拡大します。PVMは任意のRISC-Vコードを受け入れ、RustやC++からよりエキゾチックな実装まで幅広い言語をサポートします。サービスは、ブロックチェーン、スマートコントラクトプラットフォーム、ZKロールアップ、データ可用性レイヤー、オラクル、ストレージネットワーク、または全く新しい計算パターンを実装できます。

「多かれ少なかれ無限のスケーリング」を達成するパフォーマンスは、水平並列化から生まれます。コアを追加することで、アーキテクチャ上の制限なしにスループットがスケールします。850 MB/秒の目標はローンチ容量を表します。弾力的なスケーリングと経済的なコアタイム市場は、プロトコル変更なしに需要の増加に応じて容量を増やすことを可能にします。

必要に応じて同期的な相互作用を提供するコヒーレンスは、シャーディングされたシステムを悩ませるコンポーザビリティの問題を解決します。Accordsは、サービス間の信頼最小化されたプロトコル強制、同期的なクロスチェーントークン転送、および断片化されたエコシステムではこれまで不可能だったアトミックなマルチサービス操作を可能にします。

障壁を下げるアクセシビリティは、インフラストラクチャを民主化します。数百万ドル規模のパラチェーンオークションを、従量課金制のコアタイム、パーミッションレスなサービス展開、柔軟なリソース割り当てに置き換えることで、ソロ開発者からエンタープライズチームまで、あらゆる規模のプロジェクトが世界クラスのインフラストラクチャにアクセスできるようになります。

競合状況: JAMと代替のレイヤー0およびレイヤー1アプローチ​

JAMのEthereumのロードマップに対する位置付けは、根本的に異なるスケーリング哲学を明らかにしています。EthereumはL2中心のモジュール性を追求しており、L1はデータ可用性と決済を提供し、実行はArbitrum、Optimism、Base、zkSyncのようなオプティミスティックおよびZKロールアップに移行します。Proto-danksharding (EIP-4844)は、一時的なデータ可用性を提供するブロブトランザクションを追加し、完全なdankshardingは容量を100倍に増やす計画です。Proposer-Builder Separation (PBS)と発表されたBeam Chainコンセンサス層の再設計は、L1の役割を狭めるための最適化を継続しています。

この戦略は永続的なパーティショニングを生み出します。L2は、流動性の断片化、多様な信頼仮定、オプティミスティックロールアップの7日間の引き出し期間、シーケンサーの集中化リスク、およびすべてのL2に波及するL1混雑時の手数料の変動を伴う孤立したエコシステムのままであるためです。コンポーザビリティは各L2内でスムーズに機能するが、L2間の相互作用はブリッジリスクを伴う非同期メッセージングに戻ります。Ethereumコミュニティは、Ethereum 2.0の当初のシャーディングビジョンが複雑すぎると判明した後、L2のプラグマティズムを受け入れましたが、このプラグマティズムは、固有のトレードオフとして根本的な制限を受け入れています。

JAMは、Ethereum 2.0が当初約束したこと、すなわちコンセンサス層に組み込まれたコヒーレントな状態を持つネイティブなシャーディングされた実行を追求します。Ethereumが実行をオフチェーンのL2に移動させたのに対し、JAMはRefine-Accumulateモデルを通じて並列実行をL1コンセンサスに組み込みます。Ethereumが断片化されたL2エコシステムを受け入れたのに対し、JAMはサービスとAccordsを通じて統一されたセキュリティとプロトコルレベルのコンポーザビリティを提供します。アーキテクチャ上の賭けは根本的に異なります。Ethereumは専門化されたL2イノベーションに賭け、JAMは汎用化されたL1スケーラビリティに賭けます。

パフォーマンス目標は野心を示しています。EthereumはL1で1秒あたり約15トランザクションを処理し、ブロックあたり1.3 MBのデータ可用性を持つ一方、L2は多様なセキュリティ仮定の下で、合計で数千TPSを処理します。JAMは、統一されたセキュリティで850 MB/秒のデータ可用性（Ethereum L1の約650倍）と理論上340万TPS以上の容量を目標とします。計算モデルも分岐します。EthereumのシーケンシャルなEVM実行とJAMの並列350コア処理は、スケーリング問題に対する根本的に異なるアプローチを表しています。

Inter-Blockchain Communication (IBC) プロトコルを持つCosmosは、共有セキュリティよりも主権を優先する代替のレイヤー0ビジョンを表しています。Cosmosゾーンは、独自のバリデータセット、ガバナンス、セキュリティモデルを持つ独立したソブリンブロックチェーンです。IBCは、ライトクライアント検証を通じてトラストレスな通信を可能にします。チェーンは、共有バリデータやセキュリティプールに依存することなく、相手方の状態を独立して検証します。

この主権第一の哲学は、各ゾーンに完全な自律性を与えます。カスタムコンセンサスメカニズム、専門化された経済モデル、および調整オーバーヘッドなしの独立したガバナンス決定。しかし、主権にはコストが伴います。新しいゾーンはバリデータセットとセキュリティを独立してブートストラップする必要があり、断片化されたセキュリティに直面し（1つのゾーンへの攻撃は他のゾーンを危険にさらさないが、ゾーン間でセキュリティレベルが異なることも意味する）、同期的なコンポーザビリティオプションなしで真に非同期的な通信を経験します。

JAMは逆のアプローチを取ります。共有検証によるセキュリティ第一です。1,023のすべてのバリデータがローンチからすべてのサービスを保護し、ブートストラップの課題を排除し、均一なセキュリティ保証を提供します。サービスは主権を犠牲にします。JAMの実行モデル内で動作し、共有バリデータセットに依存しますが、即座のセキュリティ、プロトコルレベルのコンポーザビリティ、および低い運用オーバーヘッドを得ます。哲学的な違いは深く、Cosmosは主権的独立性を最適化し、JAMはコヒーレントな統合を最適化します。

Avalancheサブネットは、バリデータが検証を選択するソブリンなレイヤー1ブロックチェーンであるサブネットを提供する別の比較アーキテクチャです。プライマリネットワークバリデータ（2,000 AVAXのステークが必要）は、選択した任意のサブネットを追加で検証でき、サブネットごとにカスタマイズされたバリデータセットを可能にします。この水平セキュリティモデル（サブネットが多いほどバリデータセットが多い）は、JAMの垂直セキュリティモデル（すべてのサービスが完全なバリデータセットを共有する）とは対照的です。

サブネットアーキテクチャはアプリケーション固有の最適化を可能にします。ゲームサブネットは高スループットと低ファイナリティを持つことができ、DeFiサブネットはセキュリティと分散化を優先でき、エンタープライズサブネットはパーミッション付きバリデータを実装できます。AvalancheのSnowmanコンセンサスは、サブネット内でサブ秒のファイナリティを提供します。しかし、サブネットは大部分が孤立したままであり、Avalanche Warp Messaging (AWM)は基本的なクロスサブネット通信を提供するが、JAMのAccordsが実現するプロトコルレベルのコンポーザビリティや同期実行はありません。

パフォーマンスの位置付けは、Avalancheがサブ秒のファイナリティ（約1秒対JAMの18秒）を強調していることを示していますが、JAMのサービスごとの統一された1,023バリデータではなく、サブネット全体でより断片化されたセキュリティを持ちます。状態アーキテクチャも根本的に異なります。Avalancheサブネットは完全に隔離された状態マシンを維持するのに対し、JAMサービスはアキュムレーション層を共有し、同じコアにスケジュールされた場合にクロスサービス読み取りと同期的な相互作用を可能にします。

LayerZero、Wormhole、Chainlink CCIP、Axelarのような外部相互運用性プロトコルは、JAMのネイティブXCMPとは異なる目的を果たします。これらのプロトコルは、EthereumからSolana、BitcoinからCosmosへと、完全に異なるブロックチェーンエコシステム間を橋渡しし、セキュリティのために外部バリデータ、オラクル、またはリレーヤーネットワークに依存します。LayerZeroは、50以上のチェーンで60億ドル以上の総ロック価値を保護するOracle + Relayerモデルを使用しています。Wormholeは、19のガーディアンが10億以上のメッセージを検証し、完全希薄化評価額は107億ドルです。

JAMのXCMPは異なるレイヤーで動作します。外部セキュリティ仮定ではなく、ネイティブプロトコルバリデータとのエコシステム内通信です。JAMのサービスは、相互作用するために外部ブリッジを必要としません。それらは同じバリデータセット、コンセンサスメカニズム、およびセキュリティ保証を共有します。これにより、外部ブリッジでは不可能なトラストレスな相互作用が可能になります。同期呼び出し、アトミックなマルチサービス操作、保証されたメッセージ配信、およびプロトコルレベルのファイナリティです。

戦略的な位置付けは、競争ではなく共存を示唆しています。JAMは内部通信にXCMPを使用しつつ、外部チェーン接続のためにLayerZero、Wormhole、または同様のプロトコルを統合する可能性があります。JAMサービスは、Ethereum、Solana、Bitcoin、またはCosmosへのブリッジングのために外部プロトコルをラップでき、トラストレスな内部操作と実用的な外部ブリッジという、両方の長所を兼ね備えた接続性を提供します。

研究基盤: 学術的厳密性と新しいコンピュータサイエンスへの貢献​

JAM Gray Paperは、プロトコルの学術的基盤を確立し、複数の独立した実装を可能にする正式な数学的仕様を提供することで、EthereumのYellow Paperを模倣しています。2024年4月にバージョン0.1でリリースされたこのドキュメントは、継続的な改良を経て進展しており、2025年6月のv0.7.0では詳細なPVM擬似コードが追加され、7月のv0.7.1ではコミュニティからのフィードバックが組み込まれ、2026年初頭に予定されているv1.0に近づいています。このコミュニティの精査を伴う反復的な仕様開発は、学術的なピアレビューに類似しており、明確性を向上させ、曖昧さを捉えます。

Gray Paperの要約は、JAMの理論的貢献を明確にしています。「我々は、PolkadotとEthereumの両方の要素を組み合わせたプロトコルであるJamの包括的かつ形式的な定義を提示します。単一のコヒーレントなモデルにおいて、JamはEthereumが先駆けたスマートコントラクト環境と非常によく似た、グローバルなシングルトンパーミッションレスオブジェクト環境を、Polkadotが先駆けたスケーラブルなノードネットワーク上で並列化されたセキュアなサイドバンド計算と組み合わせて提供します。」一見すると互換性のない特性 — EthereumのパーミッションレスなコンポーザビリティとPolkadotの並列化された共有セキュリティ — の統合は、JAMが対処する中核的な理論的課題を表しています。

PVM基盤のためのRISC-Vの選択は、厳密なコンピュータアーキテクチャ分析を反映しています。RISC-Vは、UC Berkeleyの研究から、シンプルさと拡張性を優先するオープンソースの命令セットアーキテクチャとして登場しました。x86やARMの数百の命令と比較してわずか47のベースライン命令を持つRISC-Vは、計算の完全性を維持しつつ実装の複雑さを最小限に抑えます。レジスタベースのアーキテクチャは、WebAssemblyのようなスタックベースの仮想マシンに固有のNP完全なレジスタ割り当て問題を回避し、より高速なコンパイルとより予測可能なパフォーマンスを可能にします。

JAMのPVMは、標準RISC-Vに最小限の変更を加え、主に決定論的なメモリ管理とガス計測を追加しつつ、既存のRISC-Vツールチェーンとの互換性を維持します。この設計の保守性は、カスタムコンパイラインフラストラクチャを構築するのではなく、数十年にわたるコンピュータアーキテクチャ研究とプロダクショングレードのコンパイラ（LLVM）を活用することを可能にします。RISC-Vにコンパイルされる言語 — Rust、C、C++、Go、その他多数 — は、ブロックチェーン固有のコンパイラ変更なしに自動的にJAM互換となります。

PVMにおける継続サポートは、重要な理論的貢献を表しています。継続 — 実行を一時停止し、状態をシリアライズし、後で再開する能力 — は、複雑な手動状態管理なしにマルチブロックの非同期計算を可能にします。従来のブロックチェーンVMは継続サポートを欠いており、開発者は手動で計算をチャンク化し、中間状態を永続化し、トランザクション間でコンテキストを再構築する必要があるためです。PVMのスタックインメモリ設計と決定論的実行は、ファーストクラスの継続サポートを可能にし、長時間実行される計算やクロスブロック計算を劇的に簡素化します。

Refine-Accumulateの二元論は、Googleが分散計算のために先駆けたMapReduceプログラミングモデルに概念的にマッピングされます。RefineはMapフェーズとして機能します。これは、分散ワーカー（バリデータコア）間で入力から出力への並列でステートレスな変換です。AccumulateはReduceフェーズとして機能します。これは、変換された結果を統合された状態にシーケンシャルに統合するものです。従来の分散システムで大規模に効果的であることが証明されたこのコンピュータサイエンスパターンは、集中型調整を暗号学的検証に置き換えるブロックチェーンの信頼最小化環境にエレガントに適応します。

SAFROLEコンセンサスメカニズムは、数十年にわたる分散システム研究に基づいています。このアルゴリズムはSASSAFRAS（固定時間のリズミカルなスロット割り当てのためのステークされた割り当て者の半匿名ソート）から進化しており、JAMの特定の要件に合わせて簡素化されつつ、主要な特性を保持しています。匿名バリデータ選択によるフォークフリーなブロック生成、ブロック生成までのzkSNARKベースの匿名性による標的型DoS攻撃への耐性、および正確なリソーススケジューリングを可能にする決定論的タイミングです。

暗号学的基盤は、バリデータセットメンバーシップを匿名で証明するためのRing Verifiable Random Functions (RingVRF)と、効率的な検証のためのzkSNARKsを組み合わせています。2エポック先行チケットシステム — バリデータはブロック生成の2エポック前にチケットを提出する — は、匿名性保証を維持しつつ様々な攻撃を防ぎます。これは、現代の暗号プリミティブの実用的なコンセンサス課題解決へのエレガントな応用を表しています。

ZK証明検証の代替としてのEconomic Validators (ELV)は、セキュリティ対コストの新しいトレードオフ分析を提供します。JAMのドキュメントは、ELVが計算の正確性を確保するためにゼロ知識証明よりも約4,000倍費用対効果が高いと主張しています。このモデルは暗号経済的セキュリティに依存します。ランダムに選択されたバリデータが作業を再実行して正確性を検証し、誤った結果は紛争と潜在的なスラッシングを引き起こします。正確性が異議を唱えられない限り仮定されるこの「楽観的」アプローチは、オプティミスティックロールアップを反映しているが、バリデータ監査後に即座のファイナリティを伴うプロトコルレベルで動作します。

将来は、ELVとZK証明をハイブリッドセキュリティモデルで組み合わせる可能性があります。暗号経済的保証で十分な有界セキュリティにはELV、数学的確実性が必要な無界セキュリティにはZK証明です。この柔軟性により、アプリケーションは、画一的なアプローチを強制されるのではなく、要件と経済的制約に合ったセキュリティモデルを選択できます。

JAMからの新しい理論的貢献には以下が含まれます。

トランザクションレスブロックチェーンパラダイムは、ブロックチェーンアーキテクチャの根本的な仮定に挑戦します。Bitcoin、Ethereum、およびほぼすべての後続ブロックチェーンは、ブロックへの包含を競うmempool内の署名されたユーザーアクションであるトランザクションを中心に組織されています。JAMはトランザクションを完全に排除します。すべての状態変更は、RefineおよびAccumulateステージを経るワークアイテムを含むワークパッケージを通じて流れます。この根本的に異なるモデルは、MEV（Maximal Extractable Value）、検閲耐性、およびユーザーエクスペリエンスに関する興味深い研究課題を提起しており、学術研究はまだ完全に探求していません。

部分的にコヒーレントなコンセンサスは、完全にコヒーレントな（モノリシックチェーン）システムと完全に非コヒーレントな（孤立したシャード）システムの中間の新しい位置を表しています。JAMは、サービスがコアに共存する重要な6秒間ウィンドウでコヒーレンスを保証しつつ、コア間の非同期性を受け入れます。コヒーレンスパターンを駆動する経済メカニズム — スループットを最大化しレイテンシを最小化するためにワークパッケージ構成を最適化するシーケンサー — は、興味深いゲーム理論の問題を生み出します。合理的な経済主体はどのようにコア間でサービスを組織するのか？どのような均衡が出現するのか？これらの疑問は経験的検証を待っています。

Accordsは、独立したサービス間のインタラクションプロトコルを管理するマルチインスタンススマートコントラクトとして、新しい信頼最小化プリミティブを導入します。クロスサービス通信のためにブリッジやリレーヤーを信頼するのではなく、AccordsはJAMコンセンサスレベルでプロトコルを強制しつつ、サービス境界を越えて実行を分散します。この抽象化により、直接トークンテレポート、アトミックなマルチサービス操作、同期的なクロスサービス呼び出しといった信頼最小化パターンが可能になります。これらはセキュリティ特性と経済的実現可能性について経験的検証を必要とする理論的能力です。

混合リソース消費の最適化は、興味深いスケジューリングと経済学の問題を生み出します。サービスは多様なリソースプロファイルを持ちます。計算量に制約されるもの（ZK証明検証）、データ量に制約されるもの（可用性サービス）、その他バランスの取れたものなどです。最適なバリデータリソース利用には、ワークパッケージ内で補完的なサービスをペアリングする必要があります。このペアリングを調整するためのどのようなメカニズムが出現するのか？補完的なサービスバンドリングの市場はどのように発展するのか？これはブロックチェーン経済学研究における未開拓の領域です。

後方状態ルートではなく前方状態ルートを介したパイプライン処理は、ブロック処理の重複を可能にするが、紛争処理に複雑さを導入します。ブロックNの重いAccumulateワークロードがブロックN+1の処理開始後に発生した場合、バリデータは不一致をどのように処理するのか？紛争解決のために最大1時間のファイナリティ一時停止を可能にする判断メカニズムは答えを提供しますが、この設計選択のセキュリティ上の影響は正式な分析を必要とします。

形式検証の取り組みが進行中であり、Runtime VerificationがPVM用のK Frameworkセマンティクスを開発しています。K Frameworkは、プログラミング言語と仮想マシンのセマンティクスを定義するための数学的厳密性を提供し、正確性特性の形式的な証明を可能にします。成果物には、参照仕様、デバッガ、およびプロパティテストツールが含まれます。このレベルの数学的厳密性は、航空宇宙および軍事ソフトウェアでは一般的であるものの、ブロックチェーン開発では比較的まれであり、形式手法への分野の成熟を表しています。

統合: ブロックチェーン進化におけるJAMの位置付けとWeb3への影響​

JAMは、10年以上にわたるブロックチェーンスケーラビリティ研究の集大成であり、以前の世代が約束しながらも実現できなかったものを構築しようと試みています。Bitcoinは分散型コンセンサスを導入したが、7 TPSを超えてスケールすることはできませんでした。Ethereumはプログラマビリティを追加したが、同様のスループット制限に達しました。Ethereum 2.0の当初のビジョンは、64のシャードチェーンを持つネイティブシャーディングを提案したが、複雑すぎると判明し、L2中心のプラグマティズムに転換しました。Polkadotはパラチェーンの共有セキュリティを先駆けたが、50チェーンの固定制限とオークションベースのアクセスがありました。

JAMはこれらの試みから得られた教訓を統合します。分散化とセキュリティを維持し（Bitcoinの教訓）、任意の計算を可能にし（Ethereumの教訓）、並列化を通じてスケールし（Ethereum 2.0の試み）、共有セキュリティを提供し（Polkadotの革新）、同期的なコンポーザビリティを追加し（欠けていたピース）、参入障壁を下げる（アクセシビリティ）ことです。

理論的な優雅さと実践的な複雑さのトレードオフは、JAMの中心的なリスクのままである。プロトコルの設計は知的にコヒーレントです。Refine-Accumulateの二元論、PVMの継続、SAFROLEコンセンサス、部分的にコヒーレントな実行はすべて論理的に整合しています。しかし、理論的な健全性は実践的な成功を保証しません。EthereumがネイティブシャーディングからL2に転換したのは、理論的な不可能性のためではなく、実装、テスト、調整における実践的な複雑さのためでした。

JAMの単一の包括的なアップグレード戦略は、メリットとデメリットの両方を増幅させます。成功すれば、42倍のデータ可用性、パーミッションレスサービス、同期的なコンポーザビリティ、RISC-Vパフォーマンスといったすべての改善が、1つの協調されたデプロイで同時に提供されます。失敗または遅延は、増分的な改善を出荷するのではなく、アップグレード全体に影響を与えます。43の独立した実装チーム、広範なテストネットフェーズ、およびJAM Toasterのフルスケールテストは、リスクを軽減することを目指していますが、主要なアーキテクチャ移行を通じて1,023のバリデータを調整することは、ブロックチェーンの歴史において前例がありません。

パラチェーンオークションからコアタイム市場への経済モデル移行は、大規模ではほとんどテストされていないメカニズムです。Polkadotのアジャイルコアタイムは2024年に稼働しましたが、JAMのパーミッションレスデプロイメントを伴うサービスベースモデルは、全く新しい経済ダイナミクスを生み出します。コアタイム市場は異なるサービスタイプをどのように価格設定するのか？流動性は特定のコアに集中するのか？シーケンサーはワークパッケージの構成をどのように最適化するのか？これらの疑問は、メインネット展開まで経験的な答えがありません。

開発者の採用は、JAMの新しいプログラミングモデル — Refine/Accumulate/onTransferエントリーポイント、ステートレスからステートフルへの実行、継続ベースの非同期 — が学習曲線に見合う十分な価値を提供するかどうかにかかっています。Ethereumの成功は、非効率性にもかかわらず、EVMが開発者にとって馴染み深かったことにも一部起因しています。JAMのPVMは優れたパフォーマンスを提供するが、ワークパッケージとサービスを中心にアプリケーションアーキテクチャを再考する必要があるためです。パーミッションレスなデプロイとオークションの排除は、財政的障壁を劇的に下げるが、メンタルモデルの転換は財政的なものよりも困難であると判明する可能性があります。

JAMの展開に伴い、競争ダイナミクスは進化します。Ethereum L2は、重要なネットワーク効果、流動性、および開発者のマインドシェアを持っています。Solanaは、よりシンプルなプログラミングモデルで優れたパフォーマンスを提供します。Cosmosは、一部のプロジェクトが高く評価する主権を提供します。JAMは、技術的な機能を提供するだけでなく、ブロックチェーンネットワークを価値あるものにするエコシステム参加者 — 開発者、ユーザー、資本 — を引き付ける必要があります。Polkadotの既存のエコシステムは基盤を提供しますが、現在の参加者を超えて拡大するには、移行のための説得力のある価値提案が必要です。

JAMが導入する研究貢献は、商業的成功に関わらず価値を提供します。トランザクションレスブロックチェーンアーキテクチャ、部分的にコヒーレントなコンセンサス、信頼最小化クロスサービスプロトコルのためのAccords、混合リソース消費最適化、およびPVMの継続ベース実行モデルはすべて、ブロックチェーンコンピュータサイエンスを進歩させる新しいアプローチを表しています。JAM自体が支配的な市場地位を達成しなくても、これらの革新は将来のプロトコル設計に情報を提供し、ブロックチェーンスケーラビリティのソリューション空間を拡大します。

JAMが成功した場合のWeb3への長期的な影響には、分散型アプリケーションのアーキテクチャ方法における根本的な変化が含まれます。「ブロックチェーンにデプロイする」（Ethereum L1、Solana、Avalanche）または「独自のブロックチェーンを構築する」（Cosmos、Polkadotパラチェーン）という現在のパラダイムに、中間オプションが追加されます。「サービスとしてデプロイする」ことで、即座の共有セキュリティ、柔軟なリソース割り当て、およびより広範なエコシステムとのコンポーザビリティが実現します。これにより、インフラストラクチャの懸念が取り除かれ、イノベーションが加速する可能性があります。チームはアプリケーションロジックに集中し、JAMがコンセンサス、セキュリティ、スケーラビリティを処理するためです。

JAMがパフォーマンス目標を達成すれば、分散型グローバルコンピュータのビジョンはアーキテクチャ的に実現可能になります。850 MB/秒のデータ可用性、1秒あたり1,500億ガス、340万TPS以上の容量により、計算スループットは、重要な従来のアプリケーションが分散型インフラストラクチャに移行できるレベルに近づきます。すべてのユースケースに適用されるわけではありません。レイテンシに敏感なアプリケーションは依然として根本的な光速の制限に直面し、プライバシー要件は透明な実行と衝突する可能性があります。しかし、調整問題、金融インフラストラクチャ、サプライチェーン追跡、デジタルID、その他多数のアプリケーションにとって、分散型コンピューティングは大規模に技術的に実現可能になります。

JAMの今後2〜5年間の成功指標には、レガシーパラチェーンを超えてデプロイされたサービスの数（エコシステムの拡大を測定）、本番環境で達成された実際のスループットとデータ可用性（パフォーマンス主張の検証）、コアタイム市場の経済的持続可能性（経済モデルの機能証明）、開発者採用指標（GitHubアクティビティ、ドキュメントトラフィック、教育プログラムへの参加）、およびセキュリティ実績（主要なエクスプロイトやコンセンサス障害の欠如）が含まれます。

究極の疑問は、JAMがブロックチェーン設計空間における漸進的な改善 — 代替案よりも優れているが、機能的には根本的に異ならない — なのか、それとも現在のインフラストラクチャでは不可能な全く新しいカテゴリのアプリケーションを可能にする世代的飛躍なのか、ということです。アーキテクチャ基盤 — 部分的にコヒーレントな実行、PVMの継続、Refine-Accumulateの二元論、Accords — は後者の可能性を示唆しています。可能性が現実になるかどうかは、純粋な技術的メリットを超えた実行品質、エコシステム構築、市場タイミング要因に依存します。

Web3研究者にとって、JAMは新しいコンセンサスメカニズム、実行アーキテクチャ、経済調整メカニズム、およびセキュリティモデルを研究するための豊かな実験プラットフォームを提供します。今後数年間で、部分的にコヒーレントなコンセンサス、トランザクションレスアーキテクチャ、およびサービスベースのブロックチェーン組織に関する理論的予測をテストする経験的データが生成されるでしょう。商業的成果に関わらず、得られた知識は今後数十年にわたるブロックチェーンプロトコル設計に情報を提供するでしょう。

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