拓海さん、最近社内で「DTVMってすごいらしい」と聞いたのですが、要するに何が変わるんでしょうか。うちみたいな製造業にとって、投資対効果はどう見ればいいですか。
素晴らしい着眼点ですね！大丈夫、整理してお伝えしますよ。結論を先に言うと、DTVMはスマートコントラクト実行を「速く」「必ず同じ結果にする（決定性）」「既存のEVMとの互換性を保つ」という三つを同時に実現できる仕組みです。投資対効果の観点では、運用の信頼性向上とノード間差異による合意失敗リスク低減でコスト削減が期待できますよ。
なるほど。「決定性」という言葉が肝ですね。とはいえ、うちの現場は既存のEVM（Ethereum Virtual Machine、EVM、イーサリアム仮想マシン）ベースの仕組みを使っていません。互換性というのは、具体的にどういう意味でしょうか。
いい質問です。端的に言うと、DTVMはWebAssembly (Wasm)（Wasm、WebAssemblyの日本語訳）を基盤にしつつ、EVMのABI（Application Binary Interface、EVM ABI、EVMの呼び出し仕様）互換を保つので、既存のEVM向けに書かれた資産やツールを無理なく取り込めるんです。要点は三つ、互換性を壊さずに移行できること、既存ツールが使えること、将来的な拡張がしやすいこと、です。
それはありがたい。ところで技術面で「決定性」を保証するって、どこが一番難しいんですか。要するに、何を直せば同じ結果になるんですか？
素晴らしい着眼点ですね！技術的には、Wasmランタイムにおける「非決定的な挙動」を洗い出して潰すことが肝です。具体的には三つのカテゴリー、読み込み時の非決定性、実行時の非決定性、例外やトラップに関する非決定性を特定し、それぞれに対して決定性を保つ仕組みを入れることで同じ結果を出せるんです。要点を三つにまとめると、事前検証（静的検証）で問題を弾くこと、実行時の数値処理や例外処理を規格化すること、コンパイルの振る舞いを制御すること、です。
コンパイルの振る舞いですか。うちのIT部長は「JIT」って言っていましたが、あれは速度のための仕組みですよね。DTVMはJITをどう扱うんですか。
素晴らしい着眼点ですね！JIT（Just-In-Time コンパイル、JIT、実行時コンパイル）は速度向上の要ですが、従来はコンパイルの最適化具合でノード間に差が出ることがありました。DTVMは関数単位の遅延JIT（function-level lazy JIT）と、実行時にO0とO2といった最適化レベルを動的に切り替えるハイブリッド戦略を導入します。これにより、初回のレスポンスを確保しつつ、安定して高速化できるように設計されているのです。
これって要するに、最初は速く動かしておいて、裏で良い感じに最適化して本番で速くなる、ということですか？
その通りです！例えるなら、試作品は簡易ラインで早く作って市場の反応を見る。需要が確定したら、本ラインで効率的に量産する、という流れです。要点は三つ、初動を速くすること、実運用で効率を上げること、最終的にノード間で同じ結果を保証すること、です。
なるほど。現場への導入で気になるのはハードウェア面です。特殊なセキュアハードウェアが必要になるのでしょうか。
いい視点ですね。DTVMは多様なセキュリティハードウェアとの統合を想定していますが、必須ではありません。既存ノード構成を活かしつつ、必要に応じてTEE（Trusted Execution Environment、TEE、信頼実行環境）等を追加することでセキュリティ強化ができる設計になっています。投資判断では、現状の脅威モデルと比較して段階的に導入するのが現実的です。
分かりました。ありがとうございます、拓海さん。では最後に、私の言葉で整理してもよろしいですか。DTVMはEVM互換を保ちながらWasm基盤で動き、決定性を担保してノード間の差を無くしつつ、JITで実行を速くする。導入は段階的でセキュリティは既存設備を活かしつつ強化できる、ということですね。
完璧です！素晴らしい要約ですよ。大丈夫、一緒に検討すれば導入は必ずできますよ。
1.概要と位置づけ
DTVMは、スマートコントラクト実行基盤における「決定性（determinism）」と「互換性（compatibility）」という二つの根本課題を同時に解決しようとする新世代の仮想マシンスタックである。結論を先に言えば、本研究はWasm（WebAssembly）を基盤に据えつつ、Ethereum Virtual Machine（EVM）ABI互換を維持し、かつ実行結果が必ず一致するようにランタイムとコンパイル戦略を再設計した点で従来を一変させる。このアプローチにより、既存EVM資産の活用と将来的な多言語エコシステムの共存を同時に可能にしている。企業が評価すべきインパクトは三つある。第一に、ノード間で結果が食い違うリスクを根本から低減できること。第二に、実行パフォーマンスを犠牲にせずに決定性を担保できること。第三に、既存資産を再利用しつつモダンな拡張を受け入れられることだ。これにより、実運用での合意不成立によるコストや、互換性移行の障壁が大幅に下がるため、ROIの正当化がしやすくなる。
技術的には、DTVMは決定性を保証するための中間表現としてdMIR（deterministic Middle Intermediate Representation、dMIR、決定性中間表現）を導入する点が特徴である。dMIRはWasmの曖昧な挙動を明確化し、実行前後で同一の意味を持つ命令セットに変換する役割を果たす。これにより、ノードごとに異なるランタイム実装や最適化レベルが存在しても、dMIRを経由することで挙動の一貫性が保たれる。ビジネス上は、これは「ある契約がどのノードでも同じ結果を返す」という保証につながり、障害追跡や監査、法的検証の負担を軽減する。
また、DTVMは関数レベルの遅延JIT（function-level lazy JIT）とハイブリッドな最適化戦略を組み合わせ、初動の応答性と長期的な高速化を両立させる。実務者にとって重要なのは、これが単なる学術的最適化ではなく、運用コストとユーザー体験の改善に直結する点である。初期トランザクションは軽量なコンパイルで即時応答を得つつ、裏で重点関数を高最適化(O2)に切り替えることで、トラフィックの増大に応じたスケールを確保する。この設計は、既存のスマートコントラクト運用で見られる「初回が遅い」「ノード差で結果が変わる」といった実務上の痛点に的を射ている。
最後に位置づけとして、DTVMは単独で完結する製品というよりは、既存EVMエコシステムと新しいWasmエコシステムを橋渡しするインフラ層である。企業はこれを使って段階的に移行を進められるため、短期的に既存資産を守りつつ、中長期的にパフォーマンスと拡張性を高める戦略が可能だ。導入判断のポイントは、既存の合意失敗や運用コスト、将来の拡張計画を踏まえた総合的評価である。
2.先行研究との差別化ポイント
先行研究の多くは「パフォーマンス最適化」と「決定性保証」のいずれかに焦点を当ててきた。従来のJIT最適化研究は速度を追求するが、異なる最適化やランタイム実装がノード間の振る舞い差を生むリスクを十分には排除できなかった。一方、決定性を重視する研究は実行の一貫性を高めるために表現力や互換性を犠牲にしがちであり、既存のEVM資産との摩擦が生じていた。DTVMはこれら二つの線を同時に追い、両立させる点で従来と明確に差別化される。
差別化の核は、dMIRと呼ばれるブロックチェーン特化の中間表現にある。dMIRは単に命令を変換するだけでなく、数値演算、スタック使用、トラップ（例外）処理といった非決定的要素を明示的に扱い、プログラムの意味論を一意に定義する。これにより、後段のJITや最適化がどのように変化しても、最終的な挙動が一致するよう設計されている。先行実装では、このような包括的な中間層を持たないため、互換性と決定性の両立が困難であった。
もう一つの違いは、実行時の最適化戦略の柔軟性である。従来は固定の最適化レベルを前提とすることが多かったが、DTVMはO0（最適化なし）からO2（高最適化）までを動的に切り替え、関数単位で遅延コンパイルを行う。これにより初動と定常運用の双方を最適化できるため、実運用におけるトレードオフを小さくできる。先行研究の延長線上では得にくい、実務に即した柔軟性を提供する。
さらに、EVM ABI互換を保つ点も実務的に重要である。多くの新規プラットフォームは独自のABIやツールチェーンを採用し、既存資産を使えなくすることで移行のハードルを高めてきた。DTVMはこの摩擦を最小化することで、企業が段階的に新技術を導入できる道筋を開いている点で差別化される。以上が先行研究との差分であり、実務的価値を生む理由である。
3.中核となる技術的要素
DTVMの中核は大きく分けて四つある。第一にdMIR（deterministic Middle Intermediate Representation、dMIR、決定性中間表現）による意味論の一元化。第二に関数単位の遅延JITとハイブリッド最適化戦略で、初動応答と長期性能を両立する設計。第三にランタイムレベルでの非決定性除去機構、具体的にはNumerical Computation Determinism（数値演算の決定性）、Deterministic Error Handling（決定的エラー処理）、Deterministic Format Validation（決定的フォーマット検証）などの導入である。第四にEVM ABI互換性を保ちながら多言語エコシステムを支えるインターフェースである。
dMIRは、Wasmランタイムで問題になりやすい非決定的挙動を明示化して取り除くためのフィルタ層として機能する。たとえば浮動小数点の演算やスタックの境界処理、外部リソースの読み込み順など、ノード実装差で結果が変わる要素をdMIRの規約に合わせて正規化する。これにより、JITや異なるハードウェアが介在しても意味がぶれないことを保証できる。
関数レベルの遅延JITは、呼ばれた関数のみをその場でコンパイルすることで初期応答を早め、頻繁に実行されるホットパスに対してのみ高最適化を適用することで効率を確保する。ハイブリッド戦略は負荷や呼び出しパターンに応じてO0とO2を切り替えるため、無駄なコンパイルコストを抑えつつ性能を確保することが可能だ。この柔軟性が実運用で効いてくる。
最後にセキュリティやハードウェア統合面では、DTVMは多様なセキュアハードウェアと連携できる拡張仕様を持つ一方で、必須とはしていない。企業はまずソフトウェアレイヤで決定性と互換性を確かめ、段階的にTEEなどを追加することで強度を高められる。これが現場での実装計画を現実的なものにしている。
4.有効性の検証方法と成果
本研究は、設計の妥当性を示すために複数の検証軸を設定している。まず静的検証としてdWasm拡張仕様に基づくモジュール構造チェックを行い、非決定的な構造を事前に弾く。次にランタイム試験では、異なるノード実装やハードウェアで同一コントラクトを走らせて実行結果の一致率を計測した。さらにパフォーマンス評価では、従来のEVM実行とDTVMの遅延JIT＋ハイブリッド最適化を比較し、初動遅延と長期スループットのバランスを示すベンチマークを提示している。
成果の要旨は明快である。dMIRと一連の決定性機構により、標準的なWasm実行と比べてノード間での結果差異が著しく減少し、合意の再現性が向上した。また関数レベルの遅延JITと最適化切替により、初動応答を維持しつつホットパスでのスループットが改善された。これにより、ユーザー体験の低下を招かずに決定性を確保できることが実証されている。
実運用に近い評価では、EVM ABI互換を担保しているため既存ツールチェーンやデプロイ戦略を大きく変えずに移行が可能であることが示された。これは企業の観点で重要で、移行コストと運用リスクを低減する。検証は定量・定性の両面で行われ、数値的な性能改善と運用上の信頼性向上という二つの成果を同時に示している。
しかしながら、評価はまだ限定的なシナリオでの検証が中心であり、大規模な分散環境下での長期安定性や、異常時のリカバリ挙動に関する追加検証が必要である。これらは次節で議論する課題として提示されている。
5.研究を巡る議論と課題
DTVMは多くの利点を示す一方で、現実導入に際して議論すべき点も残す。第一に、dMIRによる正規化が全てのユースケースに対して過剰な制約とならないかという点である。過度な制約は表現力を抑え、既存の高度なコントラクトを動かせなくするリスクを孕む。第二に、JITと最適化の動的切替は理論上有効でも、実運用での運用負荷やデバッグの複雑化を招く可能性がある。第三に、分散環境下でのアップグレード戦略や互換性の秩序だった管理が不可欠であり、ガバナンス面での合意形成が課題となる。
また、セキュリティハードウェアとの統合は選択肢として強力だが、ハードウェア依存を深めると採用の障壁が高くなる。企業はどの程度までハードウェアに投資するかを事前に定める必要がある。さらに、ノード実装の多様性を前提としたdMIRの適用範囲とその検証コストは無視できない。実装ごとの差異を吸収するためのテストベンチ整備が求められる。
学術的には、dMIRの形式的妥当性証明や、最適化と決定性保証のトレードオフに関する理論的解析が今後の課題である。企業視点では、移行時の段階的ROI評価、運用人材の再訓練コスト、既存ツール連携の実務的対応が重要な論点だ。これらを踏まえた実証実験と長期運用のエビデンスが、普及の鍵になる。
6.今後の調査・学習の方向性
今後の研究と実務検討は三方向で進めるべきである。第一に大規模分散環境での長期耐久試験を行い、異常時の再現性とリカバリ能力を検証すること。第二にdMIRの適用範囲を広げつつ、必要最小限の制約で表現力を維持するための設計最適化。第三に実運用での移行テンプレートとガバナンスモデルを整備し、段階的導入のためのベストプラクティスを形成することである。これらは研究コミュニティと企業が協働して進める課題である。
学習者や実務家への実務的な次ステップとしては、まずWasmとEVMの基本概念を押さえ、その上でdMIRや遅延JITの動作原理を具体的なコード例で追うことが有効だ。演習としては、簡単なスマートコントラクトをWasmにコンパイルし、異なる最適化設定での出力差を比較する実験が理解を深める。さらに、実運用を想定したテストネットでの互換性検証を段階的に行うことを推奨する。
検索や追加調査に使える英語キーワードは、DTVMに直接触れた文献を探す際に有効である。試しに検索するなら、”DTVM”, “deterministic virtual machine”, “dMIR”, “WebAssembly deterministic”, “EVM ABI compatibility”, “function-level lazy JIT”, “hybrid JIT optimization” などが適切である。これらのキーワードを起点に、実装事例やベンチマークを掘ると良い。
会議で使えるフレーズ集
「この提案はEVM互換を保ったまま決定性を担保する点が肝です。これによりノード間の合意不成立リスクを下げ、運用コストを削減できます。」
「初動は遅延JITで対応し、ホットパスのみ高最適化に切り替える戦略で、ユーザー体験と効率を両立できます。」
「導入は段階的に行い、まずはソフトウェアレイヤで互換性と決定性を確認した後、必要に応じてセキュアハードウェアを追加するのが現実解です。」
W. Zhou et al., “DTVM: REVOLUTIONIZING SMART CONTRACT EXECUTION WITH DETERMINISM AND COMPATIBILITY,” arXiv preprint arXiv:2504.16552v2, 2025.
