チェーン外の非同期並列モデルは、エージェント/アクターモデル（Agent / Actor Model）を代表とし、別の並列計算のパラダイムに属します。クロスチェーン/非同期メッセージシステム（非ブロック同期モデル）として、各エージェントは独立して実行される「スマートエージェントプロセス」として機能し、非同期メッセージ、イベント駆動、同期スケジューリングを必要としません。代表的なプロジェクトには、AO、ICP、Cartesiなどがあります。
デュアルVM並列実行（Dual VM Parallel Execution）：PharosはEVMとWASMの2つの仮想マシン環境をサポートしており、開発者はニーズに応じて適切な実行環境を選択できます。このデュアルVMアーキテクチャは、システムの柔軟性を向上させるだけでなく、並列実行を通じて取引処理能力を向上させます。
Web3の並列計算トラックの全景：EVM系チェーンのネイティブスケーリングの道
Web3パラレルコンピューティングトラックの全景図：ネイティブスケーリングの最適なソリューションは？
I. 並列計算の概要
ブロックチェーンの「不可能三角」（Blockchain Trilemma）「セキュリティ」、「分散化」、「スケーラビリティ」は、ブロックチェーンシステム設計における本質的なトレードオフを明らかにしており、ブロックチェーンプロジェクトは「極限のセキュリティ、誰もが参加できる、高速処理」を同時に実現することが難しいことを示しています。「スケーラビリティ」という永遠のテーマに関して、現在市場に出ている主流のブロックチェーン拡張ソリューションは、パラダイムに基づいて区別されています。
ブロックチェーンのスケーリングソリューションには、チェーン内の並列計算、Rollup、シャーディング、DAモジュール、モジュール化構造、アクターシステム、zk証明圧縮、Statelessアーキテクチャなどが含まれ、実行、状態、データ、構造の複数のレイヤーをカバーしており、「マルチレイヤー協調、モジュール統合」の完全なスケーリングシステムです。本稿では、並列計算を主流とするスケーリング方法に重点を置いて紹介します。
チェーン内並列計算(intra-chain parallelism)は、ブロック内部の取引/命令の並列実行に焦点を当てています。並列機構に基づいて、スケーラビリティの方法は五つの大きなカテゴリに分けられ、それぞれが異なる性能の追求、開発モデル、アーキテクチャ哲学を表しています。並列粒度は徐々に細かくなり、並列強度は高くなり、スケジューリングの複雑さも増し、プログラミングの複雑さと実装の難易度も高くなります。
チェーン外の非同期並列モデルは、エージェント/アクターモデル（Agent / Actor Model）を代表とし、別の並列計算のパラダイムに属します。クロスチェーン/非同期メッセージシステム（非ブロック同期モデル）として、各エージェントは独立して実行される「スマートエージェントプロセス」として機能し、非同期メッセージ、イベント駆動、同期スケジューリングを必要としません。代表的なプロジェクトには、AO、ICP、Cartesiなどがあります。
私たちがよく知っているRollupやシャーディングのスケーリングソリューションは、システムレベルの並行処理メカニズムに属し、チェーン内の並列計算には属しません。これらは「複数のチェーン/実行ドメインを並行して実行する」ことでスケーリングを実現しており、単一のブロック/仮想マシン内部の並行性を向上させるのではありません。このようなスケーリングソリューションは本記事の重点ではありませんが、アーキテクチャの理念の異同を比較するために依然として使用します。
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次に、EVM は並列拡張チェーンであり、互換性の性能境界を突破します
イーサリアムのシリアル処理アーキテクチャは、分割、ロールアップ、モジュラーアーキテクチャなどの多くの拡張試行を経てきたが、実行層のスループットボトルネックは依然として根本的な突破を果たしていない。しかし同時に、EVMとSolidityは現在、最も開発者の基盤とエコシステムの勢力を持つスマートコントラクトプラットフォームである。そのため、EVM系の並行強化チェーンは、エコシステムの互換性と実行性能の向上を両立させる重要な道筋として、新たな拡張進化の重要な方向性となりつつある。MonadとMegaETHは、この方向性において最も代表的なプロジェクトであり、それぞれ遅延実行と状態分解から出発し、高い同時実行性と高スループットのシナリオに向けたEVM並行処理アーキテクチャを構築している。
Monadの並列計算メカニズムの解析
Monadは、イーサリアム仮想マシン（EVM）向けに再設計された高性能Layer1ブロックチェーンで、基本的な並列処理の概念であるパイプライン処理（Pipelining）に基づいています。コンセンサス層では非同期実行（Asynchronous Execution）、実行層では楽観的並列実行（Optimistic Parallel Execution）を採用しています。さらに、コンセンサスおよびストレージ層では、それぞれ高性能BFTプロトコル（MonadBFT）と専用データベースシステム（MonadDB）を導入し、エンドツーエンドの最適化を実現しています。
パイプライン：多段階パイプライン並列実行メカニズム
パイプライン処理はモナドの並行実行の基本的な理念であり、その核心的な考え方はブロックチェーンの実行プロセスを複数の独立したステージに分割し、これらのステージを並行処理することで立体的なパイプラインアーキテクチャを形成し、各ステージが独立したスレッドやコアで動作し、ブロックを超えた同時処理を実現し、最終的にスループットを向上させ、レイテンシを低減させることです。これらのステージには、取引提案（Propose）、合意形成（Consensus）、取引実行（Execution）、およびブロックのコミット（Commit）が含まれます。
非同期実行：コンセンサス - 実行の非同期デカップリング
従来のブロックチェーンでは、取引のコンセンサスと実行は通常同期プロセスであり、この直列モデルは性能の拡張を著しく制限しています。Monadは「非同期実行」を通じて、コンセンサス層の非同期、実行層の非同期、ストレージの非同期を実現しました。これにより、ブロック時間（block time）と確認の遅延が大幅に短縮され、システムの弾力性が向上し、処理プロセスがより細分化され、リソースの利用率が高まります。
コアデザイン：
オプティミスティック並列実行
従来のイーサリアムは、状態の競合を避けるために厳格な直列モデルを取っています。一方、Monadは「楽観的並行実行」戦略を採用しており、取引処理速度を大幅に向上させています。
実行メカニズム：
Monadは互換性のあるパスを選択しました：EVMルールをできるだけ変更せず、実行中に状態の書き込みを遅延させ、動的に競合を検出することで並行処理を実現します。これは、性能向上版のイーサリアムのようで、成熟度が高く、EVMエコシステムの移行が容易です。EVMの世界における並行加速器です。
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MegaETHの並列計算メカニズムの解析
Monadとは異なるL1の位置付けとして、MegaETHはEVM互換のモジュール型高性能並列実行層として位置付けられ、独立したL1のパブリックチェーンとしても、Ethereum上の実行強化層（Execution Layer）やモジュール型コンポーネントとしても機能します。その核心的な設計目標は、アカウントロジック、実行環境、状態を隔離して解構し、独立してスケジュール可能な最小単位として、チェーン内での高い同時実行性と低遅延の応答能力を実現することです。MegaETHが提案する重要な革新は、Micro-VMアーキテクチャ + State Dependency DAG（有向非巡回状態依存グラフ）およびモジュール型同期メカニズムであり、これにより「チェーン内のスレッド化」を目指した並列実行システムが構築されます。
マイクロVM（マイクロ仮想マシン）アーキテクチャ：アカウントはスレッドです
MegaETHは「各アカウントに1つのマイクロ仮想マシン（Micro-VM）」の実行モデルを導入し、実行環境を「スレッド化」して、並列スケジューリングに最小隔離単位を提供します。これらのVMは、同期呼び出しではなく非同期メッセージ通信（Asynchronous Messaging）を介して相互に通信し、大量のVMが独立して実行および独立してストレージを持ち、自然に並列化されます。
状態依存DAG：依存グラフ駆動のスケジューリングメカニズム
MegaETHは、アカウントの状態アクセス関係に基づいたDAGスケジューリングシステムを構築しました。このシステムは、グローバル依存グラフ（Dependency Graph）をリアルタイムで維持し、各取引がどのアカウントを変更し、どのアカウントを読み取るかをすべて依存関係としてモデル化します。競合のない取引は直接並行して実行でき、依存関係のある取引はトポロジカル順序に従って直列または後でスケジュールされます。依存グラフは、並行実行プロセス中の状態の一貫性と重複書き込みを保証します。
非同期実行とコールバックメカニズム
MegaETHは非同期プログラミングパラダイムの上に構築されており、Actor Modelに似た非同期メッセージングを使用して、従来のEVMの直列呼び出しの問題を解決します。コントラクト呼び出しは非同期です（再帰実行ではありません）。コントラクトAからB、BからCへの呼び出しの際、各呼び出しは非同期化され、ブロック待機は不要です；呼び出しスタックは非同期呼び出しグラフ（Call Graph）に展開されます；トランザクション処理＝非同期グラフのトラバース + 依存関係の解決 + 並行スケジューリング。
要するに、MegaETHは従来のEVM単スレッド状態機械モデルを打破し、アカウント単位でマイクロバーチャルマシンをカプセル化し、状態依存グラフを通じて取引スケジューリングを行い、非同期メッセージメカニズムで同期呼び出しスタックを置き換えています。これは「アカウント構造→スケジューリングアーキテクチャ→実行フロー」の全次元で再設計された並列計算プラットフォームであり、次世代の高性能チェーン上システムを構築するためのパラダイムレベルの新しいアイデアを提供します。
MegaETHは再構築の道を選択しました：アカウントと契約を完全に独立したVMに抽象化し、非同期実行スケジューリングを通じて極限の並列ポテンシャルを解放します。理論的には、MegaETHの並列上限はより高いですが、複雑さを制御するのが難しく、Ethereumの理念に基づくスーパー分散オペレーティングシステムに近いです。
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MonadとMegaETHのデザイン理念は、シャーディング（Sharding）とは大きく異なります。シャーディングはブロックチェーンを横に切り分け、複数の独立したサブチェーン（シャード）を形成し、各サブチェーンが一部のトランザクションと状態を担当し、ネットワーク層での拡張を実現します。一方、MonadとMegaETHは単一チェーンの完全性を保ちながら、実行層での横方向の拡張を行い、単一チェーン内部での極限の並行実行最適化を通じて性能を突破します。両者はブロックチェーン拡張のパスにおける縦の強化と横の拡張という2つの方向を代表しています。
MonadやMegaETHなどの並列計算プロジェクトは、主にスループット最適化パスに集中しており、チェーン内のTPS向上を核心目標としています。遅延実行（Deferred Execution）やマイクロ仮想マシン（Micro-VM）アーキテクチャを通じて、取引レベルまたはアカウントレベルの並列処理を実現しています。一方、Pharos Networkはモジュール化された全スタックのL1ブロックチェーンネットワークであり、そのコア並列計算メカニズムは「Rollup Mesh」と呼ばれています。このアーキテクチャは、メインネットと特殊処理ネットワーク（SPN）の協調作業を通じて、多仮想マシン環境（EVMとWasm）をサポートし、ゼロ知識証明（ZK）や信頼できる実行環境（TEE）などの先進技術を統合しています。
ロールアップ メッシュ並列計算解析:
また、PharosはマルチバージョンMerkleツリー、差分エンコーディング（Delta Encoding）、バージョンアドレッシング（Versioned Addressing）、およびADSプッシュダウン（ADS Pushdown）技術を使用して、ストレージエンジンの下層から実行モデルを再構築し、ネイティブブロックチェーンの高性能ストレージエンジンPharos Storeを導入しました。これにより、高スループット、低遅延、強い可用性を実現しました。