Теорія ігор та криптовалюти

Теорія ігор є основоположною для розвитку криптовалют і є однією з причин успіху протягом більш ніж десятиліття, незважаючи на численні спроби дестабілізувати мережу.

Що таке теорія ігор?

В основному, теорія ігор - це метод прикладної математики, який використовується для вивчення людської поведінки на основі раціонального прийняття рішень. Гра створена у вигляді інтерактивного середовища, де гравці схильні діяти раціонально у відповідь на правила гри або впливати на інших гравців.

Спочатку цей підхід було розроблено в економіці для вивчення поведінки бізнесу, ринків і споживачів, але зараз його широко застосовують у різних сферах досліджень. Тому моделі теорії ігор можна використати як інструмент для аналізу можливої поведінки взаємодіючих суб’єктів і потенційних результатів їхніх дій за умов, які заздалегідь визначені. Моделі також можна застосовувати для вивчення політики, соціології, психології та філософії.

Дилема в’язня

Дилема в’язня — один із найвідоміших прикладів моделі теорії ігор. Вона показує сценарій, за якого допитують двох злочинців (A і B) після того, як їх затримали. Кожного допитують в окремій кімнаті, і вони не можуть спілкуватися між собою.

Прокурор намагається переконати злочинців дати свідчення один проти одного як спосіб полегшити їхні звинувачення. Якщо A дає свідчення проти B, його звільняють, а B ув’язнюють на 3 роки (і навпаки). Проте якщо кожен із них зраджує і свідчить проти іншого, їх обох ув’язнюють на два роки. І нарешті, якщо і A, і B вирішують не зраджувати та залишатися спокійними, їх засудять лише на один рік через недостатність достатніх доказів.

Отже, ми матимемо такі можливі результати (залежно від їхніх індивідуальних рішень):

Очевидно, що найкращий сценарій для A (або B) — зрадити іншого, щоб його звільнили, але це вимагає, щоб інший залишався спокійним, і немає способу передбачити рішення, яке ухвалить інший. І коли йдеться про винагороду (пом’якшення вироку), багато раціональних в’язнів можуть вирішити діяти, виходячи з власної вигоди, і зрадити іншого. Але якщо і A, і B зрадять одне одного

то їм призначать по два роки ув’язнення, і це не найкращий результат. Тому їхній найкращий вибір як пари — залишатися спокійними та отримати лише один рік замість двох.

Дилема в’язнів може мати багато змінних, але ця проста історія пояснює ідею використання моделей теорії ігор для дослідження людської поведінки та можливих результатів на основі раціонального/логічного процесу ухвалення рішень.

Теорія ігор і криптовалюти

Теорія ігор відіграє важливу роль, коли її застосовують до криптовалют для проєктування безпечної та надійної економічної системи, як, наприклад, система біткоїна. Створення біткоїна як системи з толерантністю до візантійських відмов (Byzantine Fault Tolerance — BTF) є результатом гармонійного поєднання криптографії та теорії ігор.

Використання теорії ігор у контексті криптовалют створило поняття криптоекономіки, яке, простіше кажучи, є вивченням економіки протоколів блокчейну та можливих наслідків, які може породжувати дизайн цих протоколів як результат поведінки їхніх учасників. Вона також враховує поведінку зовнішніх чинників, які не є частиною екосистеми, але врешті можуть приєднатися до мережі лише для того, щоб спробувати зірвати її зсередини.

Іншими словами, криптоекономіка вивчає поведінку вузлів мережі на основі стимулів, запропонованих протоколом, беручи до уваги найбільш раціональні та ймовірні рішення.

Оскільки блокчейн було створено як розподілену систему з багатьма розподіленими вузлами в різних місцях, йому потрібно узгоджувати ці вузли щодо перевірки транзакцій і блоків. Однак ці вузли не здатні довіряти одне одному. Як тоді така система може уникнути зловмисної активності? Як блокчейн може запобігти зупинці через підступні (шахрайські) вузли?

Однією з найважливіших переваг мережі біткоїна, яка захищає її від зловмисної активності, є алгоритм консенсусу Proof of Work (доказ роботи). Він застосовує методи/прийоми криптографії, які роблять майнінг дорогим і таким, що потребує великих ресурсів, формуючи високомонополізоване конкурентне середовище для майнінгу. Тому така структура криптовалют на основі Proof of Work стимулює майнінгові вузли працювати чесно (тобто не ризикувати втратою вкладених ресурсів). Натомість будь-яка шкідлива активність виявляється та швидко карається. Ймовірно, майнінгові вузли, що демонструють недобросовісну поведінку, втратять багато грошей і їх буде виключено з мережі. Отже, найбільш імовірне та раціональне рішення, яке приймає майнер, — працювати чесно й підтримувати цілісність блокчейну.

Висновок

Загальне застосування теорії ігор — розглядати її як модель і досліджувати спосіб поведінки людей та спосіб ухвалення рішень, виходячи з їхнього раціонального/логічного мислення. Тому моделі теорії ігор слід враховувати під час проєктування розподілених систем, таких як системи криптовалют.

Завдяки збалансованому поєднанню теорії ігор і криптографії алгоритм консенсусу Proof of Work зміг створити блокчейн біткоїна як високостійку децентралізовану економічну систему проти атак. Те саме стосується й інших криптовалют: концепції теорії ігор застосовуються також до блокчейнів на основі Proof of Stake (доказу частки). Але головна відмінність тут полягає в тому, як такі блокчейни на основі Proof of Stake обробляють транзакції та процес верифікації блоків.

Однак слід врахувати, що рівень безпеки блокчейну залежить від його протоколу та напряму пов’язаний із кількістю учасників у мережі. Більші розподілені мережі є надійнішими, ніж менші.