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IBMクラウドから提供するブロックチェーンと量⼦コンピューティングの仕組み
2016 年 10月 15日IBM コンサルティングアーキテクト 平山 毅
© 2016 IBM Corporation
自己紹介 名前︓平⼭ 毅(ひらやま つよし)Twitter : t3hirayamaFacebook : tsuyoshi.hirayama
2016年2月からIBMクラウド事業統括でアーキテクトとしてWatson、IoT、Blockchain等の最新技術から構成されるデジタルでオープンなクラウドプラットフォーム技術を担当。Watson、Blockchainの公演多数。
【前職】・Amazon Web Services (AWS)
Professional Services Consultant , Enterprise Solutions Architect・Tokyo Stock Exchange (TSE)
IT Service Manager , Enterprise Architect , Derivative Master・Nomura Research Institute (NRI)
Financial Systems Engineer【執筆著書】
© 2016 IBM Corporation
旬なテクノロジー
【出展】http://www.gartner.com/newsroom/id/3412017
Blockchain(ブロックチェーン)は、「Peak of Inflated Expectation(期待のピーク)」に突入。IBMは多くのPoC(実証実験)やプロジェクトを実施中。
Quantum Computing(量⼦コンピューティング)は、「Innovation Trigger(黎明期)」に突入。
話題のCognitive Computing、機械学習の次に来ると言われている根幹技術
Cognitive、Blockchain、QuantumComputingをクラウドで提供しているのは、IBM Cloudのみ︕
© 2016 IBM Corporation
IBM Cloud の特徴
IBM は コグニティブ・ソリューション とクラウド・プラットフォーム の会社です。IBM is now emerging as aCognitive solutions andCloud platform company. Software
as a Service
Platform as a Service
Infrastructure as a Service
Public
Shared
2016年のIBM企業方針
Blockchainも広義な解釈ではコグニティブソリューションであり、クラウド上で実⾏される
Shared
Shared
Shared
Dedicated
Dedicated
Dedicated
Private
Dedicated
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Digital Innovation on IBM Cloud
DCとグローバルシステムの提供基盤
ハイブリッドクラウド、マルチクラウドの提供基盤
API
Economy
Cog
nitive
Data
ScienceIoT
Block
chain
今話題の最新のデジタルソリューション群は全てIBMCloudから提供︕
デジタルイノベーション
連動
Quatum
Computing
Data
Works
オンプレミス環境
↓今回はココ
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Blockchainの細かい内容はこちらの動画を⾒てください︕https://www.youtube.com/watch?v=lUcBxWbgVW8&index
Open Cloud Innovation Festa 2016
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Blockchain = 概念・Bitcoinの仮想通貨を元にして、分散共有台帳を使ってP2P取引を効率化する技術の「概念」です。
<従来> <Blockchain>・個別台帳を各々の参加者で保持する。→管理主体が制御する。
・同じ台帳を参加者間で共有して保持する。→管理主体が不要(Blockchainが主体)
・共有台帳の分散同期技術・P2Pの認証技術(従来のエンタープライズアプリケーションを変える︖)
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ピアで同期されるデータ
Blockchainの構成要素
SmartContractSmart
Contract
Privacy andConfidencial
ity
Privacy andConfidencial
ity
SharedLedgerSharedLedger
ConsensusConsensus
安全性の確保、認証および検証
取引のためのビジネスロジックを記述
(チェーンコード)
スマート・コントラクトを通して⾏われた取引を
システム的に確定
ネットワークで共有される分散台帳
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Blockchainの基本構造
b(4)
承認されたトランザクション
ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値
未承認トランザクション
b(n) b(n+1) b(n+2) b(n+3)n番目のブロック n+1番目のブロック n+2番目のブロック n+3番目のブロック
ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値
承認されたトランザクション
承認されたトランザクション
・ブロックチェーンは追記型・ブロックチェーンには、過去のトランザクション「ハッシュ値(ダイジェスト)」が記録されており、過去の情報を改竄できないようになっている
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IBM Blockchain は Hyperleger
管理主体 なし 複数組織 単一組織
ネットワーク形態 パブリック型 コンソーシアム型 プライベート型
参加者自由 許可制
不特定、悪意のある参加者を含む 参加者の身元が判明しており、信頼できる
コンセンサス方式プルーフ・オブ・ワーク型 PBFT型
• ファイナリティがない• 電⼒消費が多い
• 軽量、⾼速、低消費電⼒• ファイナリティがある
トランザクション処理時間 ⻑い(例︓10分) 短い(例︓数秒)
ユースケース 仮想通貨など 銀⾏間送⾦、証券取引などビジネスネットワークで使用
実装例ビットコイン,
Ethereum(イサリウム)、などRipple(リップル)、
Hyperledger(ハイパーレッジャー)、など
エンタープライズ向け
マルチテナント シングルテナント
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Open Blockchain = 実装・Blockchainの概念を「実装」するOSSプログラム
・IBMが開発し、Hyperledgerプロジェクトに提供(contribute)してOSS化したもの
・Bitcoin技術をベースとしつつも、汎用性、拡張性、セキュリティを多く加えたもの
https://github.com/openblockchainのGit上に仕様書とソースコードが掲載
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IBM Blockchain = 付加価値を提供・Open Blockchainを使いやすくしたもの
・Bluemix Blockchainのベースになっている
具体的には、、・Node.js の SDK提供・MarblesやCP等のサンプルコードを提供等
https://github.com/IBM-BlockchainのGit上に仕様書とソースコードが掲載
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Bluemix Blockchain とは・IBM BlockchainをBluemix PublicでPaaSとして提供・試験サービスを終了し、4ノードまで対応・後述するHigh Security Networkへの拡張を意識した改修
ノードやネットワークを隠ぺいしてサービスとして提供
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IBM Blockchain の実⾏環境
Linux
IBM High Security
Business Network
物理サーバ、物理ネットワーク物理ローカルストレージ、で性能が安定
New!
セキュリティや信頼性の考慮が必要。開発環境としては最適
Blockchainの運用管理やバージョンアップをユーザーやパートナーにて⾏う必要がある。
本番環境用として、IBMが完全にマネージドに提供するクラウドサービス
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一般的な⾒解に対するアプローチ
性能
セキュリティ
信頼性
・サーバ性能に関しては、スケールアウトが可能・スマートコントラクトのブロック書き込みは、限界性能がある。➡スマートコントラクトの単位を分割する
・Hyperledger の占有構成によって担保はできるが、パブリッククラウド固有のセキュリティ設計が必要
・Hyperledger は分散アーキテクチャーだが、IAサーバのノード障害は発生し、振り分け時にオーバーヘッドは発生する。
IBM High Security Business Networkを利用する
IBM High Security Business Networkを利用する
IBM High Security Business Networkを利用する
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IBM High Security Business Network の違い種類 Bluemix Starter High Security
Business NetworkRequires IBM approval: No Yes
目的 開発テスト 本番(性能、セキュリティの担保)
ノード: 4 nodes + Certificate Authority
4 nodes + Certificate Authority
モニターダッシュボード Yes Yesトランザクションの機密性 Yes Yesコンセンサスモード PBFT PBFT環境 Shared multi-tenant Isolated single tenantIBM Secure Service Container: No Yes
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IBM Blockchain on IBM Cloudデモタイム
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非構造ビックデータの増大
BigInsights on Cloud• インメモリーで高速なSparkとHadoopの連携• ベアメタルのクラスターによるパフォーマンス• 多様な⼤量のデータを集計、分析
Cloudant• 世界規模でクラウドにデータを貯め、アプリケー
ションを迅速に開発するためのNoSQL型DBaaS• モバイルアプリにおけるデータストアとして最適• JSON形式データをRDBMS形式のデータに自動変換
• BLUのカラムナーおよびインメモリーによる高いパフォーマンス
• Netezza In-DB アナリティクスによる高度な分析
• Cloudant NoSQLからの自動変換・同期、および、Watson Analyticsとの連携
分析用 トランザクション用
非構造化データ
構造化データ
Watson Analytics直観的ビジュアル分析ツール
DataWorksETL
DB2 on Cloud• SoftLayerのプライベート仮想化ノードでの汎
用DBMSを、Bluemix経由でプロビジョニング• データの処理中、使用中、保存中のいずれでも
ネイティブに暗号化• DB2の高度な機能をクラウドの柔軟な
課⾦体系で
dashDB
膨大なデータ量を処理する必要がある。
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コグニティブシステムの延⻑としての量⼦コンピューティング
WEBプログラム可能なシステムの時代
メインフレームの時代
学習するシステムの時代(コグニティブ・システム)
・COBOL / C・ISAM・⼊出⼒装置
・Java・SQL・PCキーボード
・API・Watson・モバイル、IoT
・言語・データストア・⼊出⼒インターフェース
Intel CPU主流の時代
⼤量データを扱う量⼦コンピューティングが主流の時代に(︖)
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量⼦コンピューティングのニーズ
0or1
10という数字を表すためには、2進数で表すと、以下となる。1010
非構造化データを構造化データに変換すると、膨大なビットのデータ量になる。
現在のコンピュータ 量⼦コンピュータ
2進数
量⼦⼒学を活用。量⼦ビットが0,1を重ねて保持することで、2n (nは量⼦ビット数)の状態を並列計算可能。
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量⼦コンピューティングへの進化IBMは量⼦コンピューティングを実現するために、専用のチップを開発。これをサーバーとして提供するのではなく、IBMクラウドで試験的に提供開始。
【引用】詳細は以下を参照http://www.kurzweilai.net/ibm-demonstrates-superconducting-quantum-computer
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量⼦コンピュータの実用場⾯
暗号化機能 新薬&新素材 機械学習 ビックデータ検索解析
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Quantum Computing on IBM CloudQuantum Computing のサイトからIBM IDでログインして利用可能。
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Quantum Compting 管理コンソール
5つの量⼦ビット
恒等変換
ビット反転
位相反転
位相ビット反転
アムダール変換
制御NOTゲート
π/2 位相シフト変換
π/4 位相シフト4換
標準基底測定
ブロッホ測定
ここをクリック
プロセッサを予め選択
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実⾏環境の選択
架空の量⼦コンピューティング
実際の量⼦コンピューティング
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量⼦の実態とシュミレーション
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計算結果 x q[0];id q[1];measure q[0];y q[1];measure q[1];
Shots Value Probability Qubits Measured1 0 0 0,11 1 0 0,11 10 0 0,1
1 11 1 0,1
100%ここ
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IBM Quantum Computingon IBM Cloud
デモタイム
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