Epoch 197
このセクションでは、安全で分散化された効率的なネットワーク運用をサポートするように設計された、Qubicの経済的メカニズムとコンセンサスプロトコルについて説明します。
Qubicの有用なプルーフ・オブ・ワーク（uPoW）、経済学、インセンティブ構造、およびガバナンスモデルについて議論します。
QUBICコインは、Qubicネットワーク経済におけるエネルギー単位として機能し、エコシステムの保護と拡大のために参加者間のインセンティブを調整します。主要な交換媒体として、QUBICコインは取引を促進し、参加を動機付け、ネットワークの成長と安定性を維持します。また、ネットワークを運営し、そのセキュリティに貢献するComputor（コンピューター）に対して報酬を提供します。この設計は、分散型ネットワークにおける効果的なコイン設計とインセンティブメカニズムに関する確立された知見（Narayanan et al., 2016）に基づき、プラットフォームのAI目標をサポートしながらネットワークリソースが効率的に活用されることを保証します。
放出構造とデフレメカニズム QUBICコインの放出構造は、長期的な経済的安定性を維持しながら、計算および検証の努力に報いることを目的とした、慎重に管理されたスケジュールに従います。総供給量には上限が設定されており、ネットワークはインフレ圧力を緩和するために、毎年の半減期や特定のスマートコントラクト操作などの定期的なコインバーン（焼却）メカニズムを採用しています。このアプローチは、コインの価値を高め長期保有を促すために放出制限とデフレを強調する経済学の確立された原則（Yli-Huumo et al., 2016）と一致しています。
管理された放出スケジュールとコインバーンメカニズム（セクション6.1で詳述）は、ネットワーク内での長期的な安定性と価値を維持するための基盤となります。これらのメカニズムは流通供給量を規制し、継続的な参加を促すことで、Qubicの広範な経済モデルと整合し、持続可能でバランスの取れたエコシステムを育みます。
Computorおよびマイナーへの報酬分配 各エポックにおいて、高いパフォーマンス基準を示したComputorには、予定された放出分からQUBICコインが報酬として与えられます。このインセンティブメカニズムは継続的な関与を促進し、ネットワークのセキュリティとガバナンスへの貢献を強化します。この報酬分配戦略は、活動的な参加がネットワーク報酬に直接結びつく他のブロックチェーンシステムで見られるモデルを反映しており、経済的インセンティブを通じて安定性を強化します。
マイナー（UPoWフレームワーク内で計算ソリューションを提供する者）は、Computorと結ばれた個別の合意に基づいて報酬を受け取ります。これらの合意はQubicプロトコル自体によって強制されるものではなく、各Computorとその関連マイナーの間で設定された相互の条件に依存します。経済学の研究によれば、コインの分配をネットワークの健全性や参加者のパフォーマンスに直接結びつけるモデルは、強固で熱心なコミュニティを育成し、ネットワークの長期的な存続可能性を高めることが示されています（Beiko, 2021）。Qubicネットワークにおける価値の主要単位としてのQUBICコインは、エコシステム全体のインセンティブを効果的に調整し、ネットワークの成長、セキュリティ、および計算生産性をサポートします。
Qubicの経済システムは、ネットワークという「体」に栄養を運び、不要なものを排出して健康を保つ「循環器系」のようなものです。Computorやマイナーという細胞にエネルギー（コイン）を供給し、バーンという代謝を通じて全体のバランスを維持することで、システムが過度に肥大化（インフレ）することなく、持続的に活動を続けられるよう設計されています。
Qubicのインセンティブ構造は、Computorに直接報酬を与え、マイナーを間接的にインセンティブ付けすることで、ネットワークへの参加を望ましい行動と一致させるよう戦略的に設計されています。このシステムは計算リソースの効率的な活用を保証し、マイナーとComputorの両方がネットワークの全体的な目標に貢献します（Gabuthy, 2023）。個人およびネットワーク全体への報酬を組み合わせることで、これらのインセンティブメカニズムは、マイナーがパフォーマンスを最大化し、様々なComputorにわたって効果的に貢献することを奨励します。これらのメカニズムは分散型AGIの開発をサポートし、ネットワークを強化します。
個人の報酬とネットワークへの貢献 (Individual Rewards and Network Contribution) Computorの報酬と貢献スコアリング: 各エポックにおいて、ComputorおよびComputor候補（以下の式ではIdentityと呼ばれます）は、関連するマイナーから有効なソリューションを蓄積することにより、次のエポックにおける676のComputorの一つに留まるか、またはその一つになるための資格を競います。自身のセットアップを最適化するマイナーは、より高い計算上の貢献を提供し、その後のエポックにおけるComputorの資格獲得の可能性を助けます。
Computorごとの報酬割り当て: エポックの終了時に、そのエポックのComputorは、エポック中に収集された収益スコアポイントに応じて、総放出量の一部を収益として受け取ります。収益スコアポイントは、高いネットワーク接続性や処理速度など、ノードのサービス品質（QoS）の高さをインセンティブ付けるComputorのパフォーマンス指標に基づいて計算されます。Computorの収益には、バーン契約や寄付割り当てなど、クォーラムベースのガバナンス決定に基づいた削減が適用される場合があります。
複数のIdentityにわたる総報酬: マイナーは、一つのエポック内で計算努力を複数のComputorに分散させる柔軟性を持っています。これにより、ソリューションの戦略的な分散が促され、ネットワーク全体におけるマイナーの潜在的な報酬を最大化します。このセクションで個人およびネットワーク報酬の構造の概要を説明したように、Qubicの経済モデルがネットワークのセキュリティと参加をどのように育むかについてのさらなる詳細は、セクション6.3で見ることができます。
Qubicのインセンティブ構造は、豊かな実りをもたらすために、庭師（Computor）が土壌を整え、ミツバチ（マイナー）が受粉を行うことで、庭全体の繁栄という共通の目標に向かって自然と役割を果たす「調和の取れた生態系」のようなものです。
Qubic のコンセンサス・フレームワークは、革新的なコンセンサスメカニズムを通じてネットワークの完全性を保証する、安全で分散化されたシステムを確立します。
クォーラム・コンセンサス・アルゴリズムとビザンチン障害耐性（BFT）の両方を統合することで、Qubic は分散型の障害が発生しやすい環境においても信頼性の高い運用を維持します。
Qubic におけるクォーラム・コンセンサス・アルゴリズムは、Computor（コンピューター）と呼ばれる分散した参加者が、共同で計算タスクを検証することを可能にします。このアプローチはネットワークの有用なプルーフ・オブ・ワーク（uPoW）モデルにとって極めて重要であり、計算効率を確保しながら、誤ったノードや悪意のあるノードに対する回復力を提供します。
クォーラム・コンセンサスの数学的基盤
1. クォーラムの選定 (Quorum Selection):
クォーラムは、計算の検証を実行するのに十分な、ネットワーク全体の Computor のサブセットを表します。Qubicにおいて、Computorは一つ以上の物理ノード上でホストできる論理エンティティです。しかし、ネットワーク内では常に1台の Computor につき1つのアクティブなノードのみが許可されます。一方で、その Computor をホストする追加のノードはスタンバイ状態でネットワークに参加でき、必要に応じてプライマリノードに代わって即座に交替する準備ができています。このアプローチはネットワークの障害耐性を強化し、ネットワークの安定性を維持するとともに、クォーラム参加の高い可用性を保証するのに役立ちます。
さらに、個々のノードは複数の Computor をホストすることが可能です。Computor の数と物理サーバーの数を切り離すことで、Qubic はスケーラビリティと柔軟性を実現しています。
数学的には、N がネットワーク内の Computor の総数を表す場合、f台の故障した Computor を許容するためには、以下の条件を満たす必要があります：
f ≦ (N - 1) / 3
このとき、クォーラムサイズ Q は以下の条件を満たさなければなりません：
Q ≧ 2f + 1
N = 676台の Computor で構成されるQubicのネットワークでは、システムは最大で以下の故障を許容するように設計されています：
f = (676 - 1) / 3 = 225台の故障したComputor
したがって、クォーラムサイズは少なくとも以下である必要があります：
Q ≧ 2 × 225 + 1 = 451
この基準により、ビザンチン障害が存在する場合でも、クォーラムにコンセンサスに達するのに十分な誠実な Computor が含まれることが保証され、ネットワークの混乱や悪意のある活動に関わらず信頼性の高い合意が可能になります。
2. 投票メカニズム (Voting Mechanism):
N台の Computor（Qubicネットワークでは676台）のそれぞれが、割り当てられた計算を独立して実行し、その結果に投票します。少なくとも Q台の Computor が結果に同意すれば、コンセンサスが達成されます。
ここで：
コンセンサスは以下の時に達成されます：
Σ (i=0 から N-1) vi ≧ Q
ここで、vi はComputor i による個別の投票であり、結果を支持する場合（vi = 1）または反対する場合（vi = 0）のいずれかです。
Q ≧ 2f + 1（fはネットワークが許容できる故障または悪意のある Computor の最大数）であることを踏まえると、この多数決メカニズムはネットワークの安定性と効率的な意思決定を維持するために不可欠です。これにより、合意された結果がクォーラムメンバーの3分の2以上によって承認されることが保証され、ビザンチン障害耐性（BFT）の要件と一致します。
3. コンセンサスの確定 (Finalisation of Consensus):
クォーラムがコンセンサスに達すると、その結果は承認され、ネットワーク上に記録されます。Qubic のコンセンサス・アルゴリズムは、単純なクォーラムベースのアプローチに依存しており、膨大な数の Computor を活用して計算を検証・確認することで、コンセンサスの質を確保しています。このアプローチは、コンセンサスプロセスにおける広範な参加と冗長性を強調することで、ネットワークの堅牢性を強化します。
Qubic のアプローチは、単一の相互に信頼された当事者に依存する従来の中央集権型信頼モデルを回避します。
中央集権型ではその当事者が単一障害点（SPOF）となり、悪意のある行動や失敗に対して脆弱になりますが、Qubicはクォーラムメカニズムを通じて複数のノードに信頼を分散させることで、セキュリティと障害耐性を高めています。これは、各ノードが独立して検証を行う分散型仮想信頼モデルにより密接に整合しており、中央の監視なしで全ネットワーク規模の合意を達成することを可能にします。
Qubicのような分散型ネットワークでは、ノードが故障したり悪意を持って行動したりする可能性があるため、ビザンチン障害耐性（BFT）の達成は不可欠です。BFTの原則とクォーラムベースのコンセンサスを組み合わせることで、Qubicは困難な条件下でもネットワークの回復力を保証します。
QubicのモデルにおけるBFTメカニズム:
台の故障したComputorを許容します（Lamport et al., 1982）。N = 676 であるため、これはネットワークが最大225台の故障したComputorを許容できることを意味します。
台のComputorが結果に同意したときに、コンセンサスが達成されます。この閾値により、最大f台の故障したComputorが存在する場合でも、コンセンサスの結果が信頼できることが保証されます。Qubicで使用されるビザンチン合意プロトコルでは、同意するComputorの数が451以上であることを要求しており、次のように表されます：
同意するComputorの数 ≧ 2N / 3
このメカニズムは、確立されたBFTの原則（Castro & Liskov, 1999）に沿って、部分的なネットワーク障害が発生してもコンセンサスを保証します。
Qubicのガバナンスモデルは定義された役割に依存しており、それぞれがネットワークの分散型運用をサポートするために、独自の責任と専門知識を提供します。
1. Computor（コンピューター）:
Computorは、取引の検証、スマートコントラクトの実行、ネットワークの保護、およびクォーラムコンセンサスへの参加を担当します。各Computorは独立して動作し、コンセンサスメカニズムの一環として計算を実行し、結果を検証します。
Qubicにおける Computor の主要な側面：
2. マイナー (Miners):
マイナーは、有用なプルーフ・オブ・ワーク（uPoW）モデルに必要な計算パワーを提供し、AIモデルのトレーニングや、ネットワークのAGI目標に不可欠なその他の計算集約的なタスクに焦点を当てます。
Qubicにおけるマイナーの主要な側面：
3. アービトレーター（Arbitrator）:
アービトレーター（Arbitrator）は、Qubicエコシステムにおいて極めて重要なガバナンスとセキュリティの役割を果たし、クォーラムベースのコンセンサスメカニズムの安定性と完全性を監視します。
Arbitratorの主な責任：
