この記事では、ZK-Rollups がイーサリアムでパラダイムシフトをどのように達成できるかを探ります。

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スケーラブル」トリレンマトリレンマ」はすべてのブロックチェーンネットワークに存在します。ブロックチェーン L1 (メインネット) がスケーラビリティを高めるのが難しくなるほど、そのネットワーク上でフル ノードを実行するための最小ハードウェア要件が高くなります。フルノードを実行することがそれほど簡単ではない場合、ブロックチェーンネットワークはより集中化されます。明らかなことは、イーサリアムは長い間、スケーラビリティよりも L1 セキュリティと分散化を優先してきたということです。しかし、イーサリアムがロールアップ中心のロードマップ, イーサリアムは、L1ベースレイヤー（特に大規模なフルノードネットワーク）を活用しています。写真

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上: ブロックチェーンの「トリレンマ」、出典: Vitalik Buterinイーサリアムがこのロードマップに移行する意図は、現在イーサリアム ブロックチェーン上にあるものは、ほとんどの取引が実行されました(DeFi、NFT、その他のアクティビティを含む)ロールアップに転送されます、イーサリアム L1 ではなく。これは、（分散化ではなく）速度とセキュリティを重視する業界の多くの L1 チェーンの哲学に反していますが、「トリレンマ」はロールアップには当てはまりません。ロールアップはイーサリアム L1 メインネットのセキュリティを継承します。イーサリアム L1 がハード部分を処理するため、

聞いたことがあるかもしれませんOptimismそしてArbitrumそしてOptimistic Rollups両方のネットワーク、どちらもベースZK-Rollupsテクノロジー ロールアップ ネットワーク。別のタイプのロールアップ ネットワークに基づいています。このテクノロジーを利用して、オンラインにはすでに ZK-Rollups ベースのネットワークがいくつかあります (現在の Loopring や zkSync 1.0 など)。一般的なコンピューティング EVM 互換性 (つまり、zkEVM) を提供する ZK-Rollup ネットワークはまだありません

しかし、zkSync 2.0、Scroll、StarkNet、その他のネットワークが急速に進歩しているため、これは長くは続かないでしょう。では、なぜこれが重要なのでしょうか?イーサリアムが「モノリシックなブロックチェーン」から「モジュラーシステム"時間、ポリニャとして記事記事で指摘された他の L1 スマート コントラクト ブロックチェーンは、イーサリアムと直接競合するのではなく、ロールアップと競合するようになります。

実際、これらの競合するロールアップ実装と実行効率の向上に焦点を当てているため、ロールアップは最適なバージョンを非常に高速に反復します。これらはすべて急速な変更を受ける可能性があるため、この記事では特定の ZK ロールアップ スキームについては説明しません。代わりに、この記事では新旧イーサリアム チェーンの統合とシャーディングの実装後の ZK ロールアップに重点を置きます。イーサリアムの世界における機能と可能性。

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ロールアップのセキュリティ保証により、興味深いダイナミクスを実現できます。

副題

脱出ハッチ資金が Polygon PoS (イーサリアム サイドチェーン) または Solana ブロックチェーン上にあり、ネットワークが数時間オフラインになった場合、その間閉じ込められた資金については何もできません。これらの「サイド チェーン」や他の L1 スマート コントラクト チェーンの使用とは異なり、イーサリアム L1 メイン ネットワークのロールアップ チェーンに基づくコントラクトには「エスケープ ハッチ」が含まれています。写真

理想的には、ロールアップから L1 への資金の出金は、あまり「快適な」プロセスであってはなりません。出典: Google

副題

集中型シーケンサーと証明者 (そしてそれらがそれほど怖くない理由)上の冒頭で、この記事はロールアップが提供する「最大の利点」について述べたものであると述べましたが、これに失望する人がいる前に、明白な事実を 1 つ明確にする必要があります。理想的なシナリオは、Rollups が完全に分散化されたシーケンサーと証明者を実装することです。; しかし、これは最初は当てはまりません:ほとんどのロールアップは、さまざまな程度の集中化から始まり、徐々に分散化されます。しかし、そうは言っても、

集中型シーケンサーを備えたロールアップ チェーンは、集中型 L1 チェーンよりも安全であるということは、強調する価値のある事実です。集中型シーケンサーまたはプルーバーを備えたロールアップ ネットワークを使用すると、セキュリティが損なわれるのではなく、信頼性と検閲耐性が損なわれるだけです。Rollups シーケンサーのオペレーターはあなたの資金を盗むことはできません。あなたはいつでも資金をイーサリアムメインネットに引き出すことができます。

私たちは皆、ブロックチェーンが「データセンターのチェーン」であるというジョークを何らかの形で聞いたことがあるでしょう。 ZK-Rollups を使用すると、実証作業専用の超ハイスペック マシンを備えたデータ センターを実際に持つことができます。これはネットワークの存続リスクにはなりません。

副題

分散型シーケンサーおよびプルーバーありがたいことに、ロールアップの開発者は必要に応じて脱出ハッチを作動させることができ、資金を盗むことができないため、壊滅的な結果を恐れることなくさまざまなシナリオを実験することができます。シーケンサーとプルーバーの分散化を実装するための設計分野は非常に幅広いです。その最終形態では、さらに重要なのは、企業、ロールアップ開発者、Provers を実行する愛好家で構成される分散型ロールアップ ネットワークを構築することです。

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02. データの利用可能性

しかし、イーサリアムが実装されると、データシャーディングデータシャーディング(データシャード) になり、「モジュラーシステム"時間、、そしてこれらの容量は時間の経過とともに増加するだけです（イーサリアムは最初の64シャードチェーンから1024シャードチェーンに増加するため）。多数の完全なノードとバリデーターは、イーサリアムが最も大量のデータの可用性を備えていることを意味します。

副題

イーサリアムデータシャーディングシャーディングは、イーサリアムが実装する多段階のアップグレードです。シャードは、ネットワーク データ ストレージ要件のロード バランサーとして機能します。ロールアップ実行層のスケーラビリティが大幅に向上します。

。重要なのは、これにより、イーサリアム ネットワークのフル ノードに過度の要件を課すことも回避され、ネットワークが分散された状態を維持できるようになります。当初、イーサリアムは64個のデータフラグメント1024 個のデータ断片化。データ シャーディングはトランザクションやスマート コントラクトの処理を担当しませんが、ロールアップに追加のデータ容量を提供します。

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イーサリアムシャーディングの概略図、出典: Hsiao-Wei Wangロールアップがパスすることはわかっています圧縮された形式のトランザクションのバッチ、時々イーサリアムメインネットにリリースされます単一状態ルートの更新、ステート ルートの更新には、ロールアップ レイヤーで発生したさまざまなトランザクションの結果が含まれています。ロールアップはこれらのステート ルートをメイン ネットワークに公開する必要があるため、ロールアップが支払う必要があるガス料金もメイン ネットワーク上のブロック スペースの需要によって変動し、このコストは通常​​、ロールアップのユーザーに転送されます。約 20 倍の増加により、ロールアップでの安価かつ高速な操作が可能になります。

Volitions

副題Volitions は、ユーザーが次のことを可能にするハイブリッド拡張ソリューションです。「ZK-Rollup モード」と「Validium モード」のどちらかを選択します。 ZK-Rollups スキームと同様に、Volitions も状態のルートと証明をイーサリアム メインネットに送信する必要があります。

写真zkSyc 2.0：

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上: zkSync 2.0 が実装する Volition ソリューション。出典: Matter LabszkPorter」。このスキームでは、データの可用性は zkPorter バリデーターによって保護されます。 Matter Labs チームは、zkPorter は 20,000 TPS のスループットとガスコストの 100 倍の削減を達成できると主張しています。 zk-Rollup の最終的なトランザクション スループットの上限は、実際には証明者の計算能力とストレージ能力によって制限されることに注意してください。長期的には 20,000 TPS は実際には過大評価かもしれないと思います。

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現在、ロールアップの取引コストはかなり低いですが、十分に低いわけではありません。幸いなことに、ガスコストの大幅な削減をもたらす最適化方法は他にもあります。さらに、ロールアップのトランザクション スループットを向上させるために、多くのテクノロジーが導入される予定です。

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ロールアップ軍団メインネット上のロールアップの軽量な性質を考慮すると、ロールアップが飽和状態になった場合 (たとえば、シーケンサーが圧倒されているなどの理由で)、別のロールアップにジャンプしてトランザクションを開始するのは簡単です。必要に応じて、ロールアップをフォークし、そのロールアップのコピーを展開することもできます。

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有効性証明による償却

有効性証明の償却とは、イーサリアム L1 にステート ルート更新を送信するときに ZK-Rollups の各トランザクション バッチに対して支払う必要があるガスコストが、トランザクション バッチに含まれるすべてのトランザクションに割り当てられることを意味します。この記事では、減価償却の概念をすぐに理解できるように例を示します。わかりやすくするために、この例は数学的に不正確であることに注意してください。私が提供する式は説明のみを目的としています。実際には、ロールアップ取引コストの分割はそれほど単純ではありません。

• 私たちが想像したシナリオは次のとおりです。

• 状態ルートをイーサリアム L1 に更新するロールアップ ネットワークのコストが 5,000,000 ガスであると仮定します。

• メイン ネットワークと同様に、ロールアップ ユーザーもトランザクションを開始するときにガス料金を支払う必要があります。

このように、各トランザクションに支払う必要があるコストの式は x = 5000000/y です。ここで、x は各トランザクションに支払う必要があるガス料金を表し、y は特定のロールアップ トランザクションに含まれるトランザクションの数を表します。バッチ。

• このことから、次のことが推測できます。

• トランザクション バッチに 200 のトランザクションが含まれている場合、1 つのトランザクションのコストは 25,000 ガスです。

トランザクション バッチに 100,000 件のトランザクションが含まれている場合、1 つのトランザクションのコストは 50 ガスで、基本的に無視できます。

償却の例は次のとおりです。 StarkEx は、すべての StarkEx 展開間でコストを共有する SHARP (Shared Prover の略) と呼ばれるメカニズムを提供します。

Volitions

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Volitions に関する関連情報のほとんどはすでに上で説明されています。それでも、このシナリオはロールアップ スループットに関連しているため、Volitions についてもう一度言及する価値があります。要約すると:

Volitions を使用すると、開発者とユーザーは、Validium モードでオフチェーン データの可用性を使用できるようになります。このオフチェーン データ可用性のセキュリティはオンチェーン データ可用性ほど良くありませんが、；

取引コストの大幅な削減追加のトランザクション スループットを大幅に解放します。

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04. プライバシー“ZK”誰もが知っているように、プライバシーはイーサリアムのパブリック チェーンに固有の特性ではありません。 ZK-Rollups スキームもデフォルトではプライベートではありません。 ZK ロールアップで（知識ゼロ、知識ゼロ）これは、「あなたの取引活動が覗き見から隠される」という意味ではありません。しかし、それはそれほど悪いことではありません。現在、ZK-Rollups をパーミッションレスかつ非公開にするために多くの作業が行われています。

副題

再帰的証明Vitalik 氏は、自身の記事「ロールアップの不完全なガイド」の中で、オプティミスティック ロールアップと ZK ロールアップのいくつかの重要な違いについて述べています。その 1 つは、2 つのロールアップ スキームがプライバシー問題をどのように処理するかです。ヴィタリック氏は特にこう言及する「再帰的証明」(再帰的証明)。引き渡す返却証明とは、プルーフ内の別のプルーフを検証する行為を指します。

PLONKの証明PLONKの証明そしてTurbo-PLONKそして

取引のプライバシーを提供するため。

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上: Turbo-PLONK 多項式論理ユニット、出典: Zero Knowledge Summit。

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05. 柔軟性

ZK-Rollups は、他の L1 チェーンのような壊滅的な障害のリスクなしに、複数の面で自由に革新できます。イーサリアムのロールアップ中心のロードマップの重要な原則は、ロールアップを構築するための最良の方法をすべて自由市場が見つけ出しており、コア開発者の少数のグループにその方法が最善であると思い込みさせるのではなく、ということです。ロールアップ ネットワークの開発と展開は許可のない作業であるため、ユーザーを引き付けるために競合するさまざまな方法を備えた多くのロールアップが登場するでしょう。

これには、さまざまなスタイルのガバナンス、トークンエコノミクス、流動性インセンティブ、分散化の範囲におけるさまざまなトレードオフ、イデオロギーのさまざまな表現の採用、さらにはさまざまな VM (仮想マシン) 環境 (LLVM、自動定義された VM など) の選択も含まれます。 ）。ただし、この章で説明されているすべてが ZK-Rollups に固有であるわけではありません。オプティミスティック ロールアップには ZK ロールアップが提供するいくつかの機能がありませんが、オプティミスティック ロールアップにはかなりの柔軟性もあります。ただし、他の L1 スマート コントラクト チェーンは、これらの機能をロールアップほど高速に反復することはできません。思い出してください：

今こそ、ロールアップが他の L1 スマート コントラクト プラットフォームに対抗するときです。

L1 チェーンが適切なテストやセキュリティ対策を無視して迅速に反復しようとすると、ユーザーに高いリスクが生じます。 L1 ネットワーク上のすべての資金は常に一種の「報奨金」であり、L1 チェーンに障害が発生すると、その損失は壊滅的なものになる可能性があります。ダウンタイムは、その L1 上のスケーラブルな実行環境 (ロールアップ、状態チャネルなど) にも影響します。 L1 ネットワークがセキュリティと分散化を優先するのは理にかなっています。最悪の場合、ロールアップがクラッシュすると、問題が解決されるまで手動での対処が必要になります。 Etherscan Web サイト上のスマート コントラクトを操作しているかのように、ロールアップ開発者と dApp 開発者は、を使用すると、ユーザーは必要に応じてロールアップを手動で迅速かつ簡単に操作できます。ありがたいことに、このような迅速な反復は早い段階で対処される可能性が高く、関連する開発作業には十分な注意が払われると思います。

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計算をアウトソーシングする (つまり、L2 レイヤーで計算を実行する) ことにより、現在のイーサリアム メイン チェーンやその他のスマート コントラクト プラットフォームでは不可能な多数の新しいオンチェーン アプリケーションが可能になります。この新しいパラダイムにより、既存のオンチェーン製品の高度なバージョンを構築することもできます。

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アプリケーション固有の ZK ロールアップこの文書では主に汎用コンピューティング ZK-Rollups の利点に焦点を当てていますが、アプリケーション固有の ZK ロールアップ

• 説明しなければならない効果もたくさんあります。

dYdX エクスチェンジdYdX無期限契約取引、信用取引、現物取引をサポートし、資産貸付もサポートする分散型取引所です。 dYdX が L2 ネットワークに導入されて以来、取引所の ETH-USD 取引ペアによって生成される流動性は、FTX 取引所の流動性に匹敵するようになりました。この流動性は、プラットフォームのDYDXトークン報酬プログラムに参加するために流入する「傭兵流動性」かもしれませんが、私はdYdXやその他のZK-RollupネイティブDEX（分散型取引所）が、いつか常にすべての永久契約取引所を上回る日が来ると信じています。取引量と流動性。

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上: dYdX の ETH 流動性と FTX、2021 年 9 月 26 日時点のデータ。出典: ハサカ

UX (ユーザーエクスペリエンス) の点では、dYdX にログインして取引を開始するために必要なのは、イーサリアムウォレットといくらかの ETH だけです。一般的な集中型取引所とは異なり、KYCの必要がなく、個人情報を第三者に保管する必要もなく、もちろんDEXは非保管です。この DEX を使用するには資金を Rollup に転送する必要がありますが、資金はあなたが管理しており、必要に応じてイーサリアム メインネットに資金を引き出すことができます。 dYdX の一部のユーザーは、集中型取引所を使用しているのと同じくらい応答性が高いと述べています。

• Immutable X

一部のブロックチェーンはすでに高頻度取引の注目を集めています。高頻度取引会社が合理的で利益志向の企業であると仮定すると、時間が経つにつれて、この活動は主に ZK ロールアップに依存することになると思います。Immutable Xすぐに注目を集めたもう 1 つの例は、

、Volition ソリューション (StarkEx も利用) であるこのプラットフォームは、特に NFT (非代替トークン) の鋳造と取引に大きな拡張性の利点を提供します。最近、TikTokはTikTok Top Moments NFTにImmutable Xプラットフォームを選択しました。 Immutable X プラットフォームを使用すると、ユーザーはガス料金に 100 ドル、さらには 1,000 ドルを費やすことなく、非常に低額の料金を支払うことも、無料で NFT を鋳造することもできます。同プラットフォームは声明で次のように述べた。

1 秒あたり最大 9000 以上のトランザクションと言われているのを見ましたか?

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他のアイデア

同様に、ユーザーが投稿した短いビデオ（6秒以下）がNFTに鋳造される、オープンソースのVine（現在は廃止されているショートビデオアプリ）の復活を想像できます。 TikTokとその「Top Moments」NFTイニシアチブはこのアイデアに非常に似ていますが、TikTokは結局のところクローズドソースのエンティティであり、小さなブレークスルーは決して悪いことではありません。

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ZK-Rollups は多くのことをもたらします。イーサリアムは間もなく ZK-Rollups をその能力を最大限に発揮できるようにするでしょう。しかし、他の競合する L1 チェーンはどうなのでしょうか?あらゆる点で ZK-Rollups に勝った場合、これらの L1 チェーンはどうなるのでしょうか?これは良い質問ですが、多くの複雑な答えが得られるはずです。彼らの運命についていくつか思うことがあります。

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イーサリアムの実用的なブラックホールこの1年、私たちは「安くて早い」をたくさん見てきました。EVM 互換のチェーンも登場しています。また、ベースレイヤーで「ブロックチェーンのトリレンマを克服する」と主張するブロックチェーンもいくつか見られました。

汎用コンピューティング ZK-Rollups が、他のどの L1 スマート コントラクト チェーンよりも安全で、より分散化され、より適応性と柔軟性があり、より軽量であることは明らかです。これらの事実は重要であり、独立して動作する各 L1 チェーンは不必要なセキュリティ コストとリスクを負うことになると同時に、「悪い製品」でもあります。

私の意見では、私の意見では、これらのブロックチェーンの将来の実用的な解決策は、冗長なコンセンサスメカニズムとデータの可用性を放棄し、ZK-Rollup または Volition に変えることです。

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つまり、冗長なコンセンサスメカニズムとセキュリティコストを放棄してイーサリアムベースのロールアップになったからといって、トークンが消滅するわけではありません。代わりに、シーケンサーや証明者のインセンティブに合わせてトークンを再利用したり、オンチェーンの流動性インセンティブを提供したりできます。これらのチェーンは、危険な荷物を犠牲にするだけで、アイデンティティを犠牲にする必要はありません。彼らにとって、この影響はプラスです。

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現実

副題

時間

たとえこれらの L1 チェーンがロールアップ ネットワークになるという最も現実的な道を選択したとしても、このような劇的な変更を加えるには多くの調査、準備、注意が必要になります。どの L1 チェーンでもこのアプローチを採用するには長い時間がかかります。おそらく直観に反するかもしれませんが、私の予感では、Solana はこのアプローチを採用する最初のブロックチェーンの 1 つになるでしょう。

最初のレベルのタイトル

ZK-Rollups の将来は魔法のような技術的ソリューションのように見えるかもしれませんが、心に留めておく必要があることがいくつかあります。

副題

総括

• 以下は包括的ではないリストです。

• ロールアップの実装によっては、集中型シーケンサーが MEV (マイナー抽出可能値) の実行に有利な場合があります。

• Volitions の Validium のデータ可用性委員会の実装によっては、データ委員会のバリデーターが悪意を持って Validium のステータスを凍結したり、更新を拒否したりする可能性があります。ただし、この状況は Volitions の ZK-Rollups モードには当てはまりません。

多くのロールアップの出現は、トークン取引であろうとNFT取引であろうと、より流動的な場が存在することを意味します。 ZK ロールアップでは、ロールアップとメインネットの間、さらにはロールアップからロールアップへの迅速な転送が可能ですが、流動性の断片化により初期に混乱が生じる可能性があります。幸いなことに、dAMM (さまざまな L2s ネットワーク間での流動性の共有をサポートする自動マーケット メーカー プロトコル) などの取り組みは、この問題の解決を目指しています。

• ロールアップ証明者の実行には計算コストがかかるため、証明者の効率を高めながら、潜在的な kW/h の消費量を削減する方法を見つける必要があります。

そうは言っても、MEV (Miner Extractable Value) を除いて、市場はほとんどの問題に対する解決策を比較的迅速に提供すると予想します。 MEV に関する限り、これは残念ながら厄介な問題であり、1 つの魔法の解決策や合意によって解決することはできません。しかし、MEV を最小限に抑え、民主化するさまざまな方法は、その影響を軽減するのに役立ちます。

Optimistic Rollups

副題

Optimism私はオプティミスティック ロールアップに長期的な存続可能性があるとは信じていませんが、現時点ではオプティミスティック ロールアップがイーサリアムにとって最適な EVM 互換スケーラビリティ ソリューションであることに変わりはありません。ジェネラル コンピューティングの EVM 互換 ZK ロールアップはまだ存在せず、この記事で紹介したスキームの利点がすべて実現されるまでにはしばらく時間がかかるでしょう。Arbitrumその実行環境に対するエキサイティングな変更が最近発表され、ユーザーと開発者に大きな利益をもたらします。またすぐにニトロアップグレード

これにより、ネットワークの EVM 互換性が強化され、ユーザーにより高速な速度が提供されます。

• 興味深いことに、これらのロールアップ ネットワークには、新規および既存の DeFi アプリケーションがますます導入されています。これら 2 つの L2 ネットワークはすでに数十億ドルの流動性を吸い取っています。数分でイーサリアム L1 から Optimism または Arbitrum ネットワークにブリッジできます。

  https://gateway.optimism.io/welcome

• このリンクから Optimism にブリッジできます。

  https://bridge.arbitrum.io/

または、このリンクを使用して Arbitrum にブリッジします。

これらのネットワークのいずれかと対話する前に、各リンクの有効性を確認することをお勧めします。 OptimismおよびArbitrumの公式Twitterアカウントのプロフィールに掲載されているリンクから再確認できます。Optimismこの記事を書いている時点では、Arbitrumデプロイできるスマート コントラクト用のホワイトリストがありますが、一般ユーザーはホワイトリスト内の任意のスマート コントラクト アプリケーションを自由に使用できます。ホワイトリストはすぐに削除されると思います。

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09. 概要

09. 概要私たちは、仮想通貨のエコシステムを永久に変える大規模なパラダイムシフトの瀬戸際にいます。

ZK-Rollups はイーサリアムを拡張し、それを最もよく行います。このパラダイムシフトは非常に強力であるため、他のすべての L1 スマート コントラクト チェーン (今日私たちが知っているイーサリアムも含めて) の終わりの始まりを明らかに示しています。

この記事が、この業界の将来について考える際の考え方を形作るのに役立つことを願っています。これから何が起こるのか、これ以上に興奮することはありません。