Что такое теория игр и как она применяется в криптовалютах

Что такое теория игр и как она применяется в криптовалютах

Теория игр очень важна для криптовалют, хотя часто платформы упускают этот момент, несмотря на то, что это крайне необходимо для безопасности.

Теория игр — это исследование логического принятия решений игроками в рамках определенных параметров системы (игра, сценарий и т. д.). Она использует математические модели и может применяться к экономике, психологии, логике, информатике, распределенным системам и прочему. Теорию игр можно рассматривать как обособленное человеческое поведение в условиях, когда определенные структуры и механизмы могут приводить к предсказуемому и честному поведению игроков.

В типичном сценарии теории игр есть три основных компонента:

  • игроки — пользователи, которые принимают решения,
  • стратегии — действия, которые совершают игроки, учитывая действия других игроков,
  • результаты — собственно результат действий игроков в рамках системы, которые неоднократно повторяются: действия приводят к тем же результатам.

Дилемма заключенного

Классическая проблема теории игр — дилемма бандита, или заключенного. Ее суть в том, что игроки не будут сотрудничать друг с другом на 100%, потому что заботятся в первую очередь о себе, а не об общих интересах. Сотрудничество меньше личной выгоды: игрок выигрывает больше, когда предает других.

Условие: Известно, что наказание за организованное группой преступление выше, чем за одиночное. Преступники Алиса и Боб попадаются почти одновременно, вменяются одинаковые преступления. Правоохранительные органы предполагают, что имел место сговор. Тогда полицейские сажают преступников в отдельные камеры и предлагают сотрудничать на следующих условиях: если А свидетельствует против Б, а второй не свидетельствует, то первый освобождается, так как сотрудничает со следствием. Соответственно, второй садится в тюрьму на полный срок в 10 лет. При этом, если молчат оба, их сговор не установлен, так что это одиночные преступления и караются они менее сильно, 1 год каждый. Если каждый обвиняет друг друга, то каждый получает по два года. Заключенные вольны выбирать: молчать или давать показания против другого. Естественно, так как заключенные изолированы, они не могут договориться.

Часто условие представляется на таблице:

Боб молчитБоб свидетельствует
Алиса молчитАлиса и Боб получают год лишения свободыАлиса садится на 10 лет, Боб избегает тюрьмы
Алиса свидетельствуетАлиса избегает тюрьмы, Боб садится на 10 летАлиса и Боб получают два года лишения свободы

 

Дилемма: каждый по отдельности рационален — он выбирает предать (свидетельствовать против). Все вместе (два предательства) дает проигрыш всей группе. Победа (большая выгода) была бы в случае сотрудничества: каждый промолчал и получил бы по году. Но они не уверены, что второй тоже промолчит, из-за риска сесть на 10 лет, каждый выбирает свидетельствовать против другого.

В теории игр решение в игре, в которой каждый игрок выбирает оптимальную стратегию, учитывая только собственное решение, и от него не зависит выигрыш (т. к. есть вторая сторона), называется равновесие Нэша. В случае с дилеммой заключенных — это обоюдные свидетельствования против друг друга. В этом случае Алиса и Боб оба принимают самые лучшие решения, которые могут принять, учитывая решение другого игрока.

Это классический пример игры с ненулевой суммой — ситуации, когда общая прибыль и убытки взаимодействующих сторон могут быть больше или меньше нуля.

Пример дилеммы заключенного можно использовать во множестве реальных ситуаций, чтобы продемонстрировать совместное поведение игроков. В децентрализованных системах эта концепция имеет первостепенное значение для поддержания моделей консенсуса и имеет важные последствия в криптоэкономике.

В контексте криптоэкономики

Криптоэкономика может быть определена как сочетание криптографии, экономики и моделей мотивации из теории игр — все в децентрализованных протоколах блокчейна, что создает безопасную, стабильную и устойчивую систему. Нужно снижать вероятность мошенничества, «злого сценария», злоумышленнику должно быть невыгодно осуществлять худший для системы сценарий.

Лучшим примером теории игр в криптовалютах является биткоин. Для того чтобы децентрализованная сеть биткоина, оставалась в безопасности и имела возможность достичь консенсуса, она должна учитывать «ошибку византийских генералов (подробнее по ссылке)«. Ноды должны прийти к соглашению с большинством голосов о текущем состоянии цепи, не доверяя друг другу. Это сложно выполнить и выходит за рамки используемой криптографии (она используется для связывания каждого блока, а не для определения верных транзакций и главной цепи).

Биткоин решает эту проблему через «доказательство работы». Модель работает тогда, когда майнерам приходится вычислять решение, чтобы выиграть награду за блок. Это решение должно быть проверено другими, а стоимость процесса — это электроэнергия, реальный актив, за который уже заплачено. Чем больше и децентрализованнее сеть, тем сложнее выполнить внутреннюю или внешнюю атаку на нее.

Стимулы расставлены так, чтобы заставить игроков действовать честно, в интересах системы. Они опираются на теорию игр.

У майнера стимул добыть блок — награда в BTC. В интересах майнеров повысить ценность биткоина, чтобы увеличить заработок. Они активно тратят ресурсы (электричество), чтобы иметь шанс добыть блок, и, таким образом, их усилия будут напрасными, если они действуют против сети и ставят под угрозу ценность вознаграждения. Становится все более дорогостоящим действовать нечестно, атака 51%, например, уже трудно осуществима.

Шахтеры могут действовать злонамеренно несколькими способами, включая добавление недействительных транзакций в блоки или майнинг поверх недопустимых блоков, чтобы получить больше BTC. Однако именно здесь механики теории игр приходят на помощь. Недействительные блоки будут отклонены большинством шахтеров в формате координационной игры, где финансовым интересам майнеров будет оставаться большинство, а не пытаться создавать недопустимые блоки из-за присущих и увеличивающих затрат, связанных с этим.

Блокчейн постоянно находится в самоподкрепляющемся состоянии равновесия Нэша. Эта система является отказоустойчивой из-за того, что большинство работают вместе для достижения и поддержания самого стабильного состояния сети. Что касается пользователей, то их выбор самой длинной цепи (и самой безопасной) является результатом концепции, известной как ограниченная рациональность. Большинство пользователей считают, что механизмы стимулирования работают правильно, чтобы держать власть майнеров под контролем.

В целом стоит заметить, что есть проблемы с теорией теории игр в распределенных системах. Это как раз связано с атакой 51%. Также системная логика часто очень сложна. На практике теоретические предположения могут быть рискованны, недостаточно проверок и универсальных действий, так как системы новые.

Динамика теории игр в криптовалютах будет развиваться и должна стать одной из самых увлекательных концепций в отрасли. Ее роль в безопасности и жизнеспособности велика, и возможный успех или крах децентрализованных сетей будет происходить на наших глазах, по мере развития новых платформ.