Введение в дизайн механизмов для криптоэкономических приложений

Базовые понятия «криптоэкономики»: Если в 2017 г. вы соприкасались с миром криптовалют, вы, вероятно, встречали термин «криптоэкономика». Если нет, то, наверное, вас можно простить за то, что упустили его среди более увлекательных лингвистических изобретений в криптовалютном пространстве. Этот пост Ника Томаино и это видео Виталика Бутерина могут ввести вас в тему.

Если кратко, то криптоэкономика – это комбинация криптографии и экономических стимулов с целью разработки надёжных децентрализованных протоколов и приложений. Согласно данной линии мышления, Биткойн преуспел там, где потерпели неудачу другие децентрализованные протоколы, не из-за доказательства выполнения работы, идеи децентрализованных денег или даже отказоустойчивого консенсуса, но благодаря криптоэкономике, заложенной в его протокол консенсуса. Таким образом, грандиозный план криптоэкономики сводится к экстраполяции этого успеха и внедрению криптоэкономических стимулов везде – в транзакции, вычисления, хранение, прогнозы, управление.

Блокчейны позволяют обеспечить дефицит и способствуют передаче стоимости там, где иначе это было бы невозможно, этим самым радикально расширяя спектр проблем, к которым можно успешно приложить экономические стимулы. С такой точки зрения криптоэкономические системы – это принципиально новые способы мотивирования человеческого поведения. И их потенциал огромен.

Хотя в теории это может казаться простым, проектирование экономических стимулов – сложная задача. Существует даже целая экономическая поддисциплина, посвящённая изучению подходов к разработке протоколов, мотивирующих рациональных участников действовать социально желательными способами. Она носит название дизайн механизмов. Хотя в последнее время теме криптоэкономики было посвящено немало текстов, практически отсутствуют свидетельства внедрения формальных методов дизайна механизмов в разработку большинства новых блокчейн-протоколов (за несколькими примечательными исключениями, которые мы обсудим).

Мягко говоря, это упущенная возможность. Другие формулировали это более жёстко:

«Создавать токены без изучения дизайна механизмов – всё равно что разрабатывать новые криптосистемы, не читая статей о криптовалютах»

Цель настоящей статьи – представить базовые понятия дизайна механизмов и обрисовать их применение в криптовалютном мире. Если вы работаете над блокчейн-протоколом или приложением, здесь вы сможете найти отсылки к вводным ресурсам по дизайну механизмов. Я надеюсь, что после прочтения статьи вы будете:

убеждены, что дизайн механизмов крайне важен для разработки надёжных децентрализованных систем;
вооружены базовыми ресурсами для начала обучения применению инструментов дизайна механизмов в вашей работе. Заметьте, пожалуйста, что я не эксперт ни по криптовалютам, ни по дизайну механизмов, так что буду рад отзывам тех, кто таковыми является.

Для начала я кратко опишу ключевые понятия и определения дизайна механизмов. Цель – максимально доступно представить базовый жаргон дизайна механизмов, чтобы было понятно дальнейшее обсуждение криптовалютных приложений. Задача предоставить формальное введение в дизайн механизмов не ставилась. Для этого лучше ознакомиться с чем-нибудь из следующего:

Эта глава из работы Винсента Коницера; эта статья Мэттью Джексона и его курс в двух частях в сотрудничестве с коллегами; Глава 7 этого вводного текста по теории игр авторства Фанденберга и Тироля.

Заметьте, что это лишь некоторые ресурсы, которые я нашёл полезными для знакомства с темой. Поскольку дизайн механизмов – основательная область экономических исследований, я уверен, что есть много других.

Что такое дизайн механизмов?

В качестве полезной карикатуры можно представить дизайн механизмов как теорию игр наоборот. В теории игр мы принимаем игру как данность и анализируем её результаты согласно выгоде игроков. В дизайне механизмов мы начинаем с определения желательных результатов и движемся в обратном направлении, чтобы создать игру, мотивирующую игроков на достижение этих результатов. Ещё один (также карикатурный) подход – представить теорию игр и дизайн механизмов как две стороны одной монеты.

Допустим, нужно разработать аукцион, где цель – предоставить благо участнику, которому оно будет наиболее полезно. Если благо так или иначе полезно каждому, у участников есть мотивация лгать. Как же создать такую игру, которая будет мотивировать всех правдиво сообщать о своей выгоде? Следует ли использовать открытые или закрытые, понижающиеся или повышающиеся ставки? Должен ли победитель заплатить самую высокую объявленную цену или какую-то другую? Аналогично при проектировании процесса голосования, где всегда избирается кандидат, которого избиратели предпочитают всем другим, следует ли выбирать победителей на основании абсолютного или относительного большинства? Сколько должно быть туров голосования? Должны ли избиратели отдавать один голос или упорядочивать кандидатов по предпочтению? Это типичные вопросы дизайна механизмов.

Некоторые определения

Формально механизм включает конечное множество игроков и множество потенциальных социальных решений. Представьте множество избирателей и группу потенциальных кандидатов, которых может избрать сообщество. Игроки обладают частной информацией, также называемой сигналами или типами. Тип каждого индивида может представлять его предпочтения – такие как предпочтение кандидата А или Б или оценка им товара, выставленного на аукцион, – но также тип может обозначать другие виды частной информации – например, только данный человек знает, высокого или низкого качества продаваемый товар. Также используется понятие общего априорного распределения, т. е. распределения вероятностей между типами. Можно представить это в контексте покера: вы можете не знать расклады игроков, но вы знаете вероятность выпадения каждого расклада в колоде из 52 карт. Поскольку «оптимальное» решение неизбежно зависит от типов индивидов, мы также обычно определяем правило решений, которое сопоставляет типы с социальными решениями.

Таким образом, выгода индивидов будет функцией их сообщаемого типа (т. е. того, что они говорят о своём типе/предпочтениях, что может быть неправдой), их реального типа и результата правила решения. Кроме того, часто применяются трансфертные функции, где используется трансферабельное благо (такое как токен) для мотивации игроков, обычно отображая влияние их действий на других. Таким образом, можно представить функцию социального выбора, которая сопоставляет сообщаемые типы с результатами, как имеющую денежные и неденежные составляющие. Именно это имеется в виду, когда говорят о «квазилинейной полезности», т. е. в денежной/трансфертной составляющей предпочтения линейны.

На практике нужно контролировать выбор механизма, но не игроков или их типы. Такие исходные элементы могут называть условиями. С добавлением механизма такие байесовские условия превращаются в игру (или «игровую форму»). Формально механизм – это пара пространств сообщений/стратегий и функция, сопоставляющая сообщения/стратегии с результирующими социальными решениями и трансфертами. Механизм может быть детерминированным, всегда дающим одинаковое решение и вознаграждение, или вероятностным/рандомизированным согласно какому-нибудь правилу.

Центральная задача дизайна механизмов – определить механизм, мотивирующий рациональных агентов действовать определённым образом, исходя из их частной информации, что ведёт к социально желательным результатам.

Обычно говорят, что механизм «реализует» функцию социального выбора, если, при равновесии, соответствие типов и результатов такое же, какое даёт функция социального выбора (поэтому дизайн механизмов иногда называют «теорией реализации»). Может требоваться, чтобы это была реализация при доминирующих стратегиях (когда это справедливо для агента независимо от стратегий других агентов) или просто реализация при равновесии Байеса – Нэша (когда ни один игрок не имеет выгодных отклонений на основании своих убеждений о типах и стратегиях других игроков). Первый вариант – очевидно намного более сильное (и, следовательно, более ограничивающее) допущение.