Теория игр в криптовалюте

Подпишитесь на мой Telegram канал, там я рассказываю, как зарабатывать на криптовалюте.

Говоря простыми словами, теория игр - это математический метод. И используется он для изучения человеческого поведения, основанного на рациональном принятии решений в разных “игровых” ситуациях. Благодаря этому методу был разработан основной принцип организации децентрализованных криптовалютных сетей.

В блокчейне криптография используется для доказательства прошлых событий, а теория игр — для поощрения желаемого поведения "игроков" в будущем. Это сочетание техник и позволило создать надежный децентрализованный протокол, открывающий новые способы организации и управления сообществом.

Главная цель использования теории игр для криптовалют - это возможность моделировать человеческое мышление при создании сетей с заданными характеристиками, которые не нуждаются в надзоре со стороны и приносят пользу сообществу. Такой метод стимулирует игроков вести себя в этих сетях нужным или же правильным образом.

В теории игр можно выделить три основных компонента:

Игроки – это лица, которые берут на себя все решения в каком-либо сценарии.

Стратегии – это действия, совершаемые игроками с упором на поведение других игроков.

Результат – это итог действия игроков в рамках всей системы.

Основы теории игр зародились еще в 18 веке. А математические аспекты и положения теории были изложены впервые в книге Джона фон Неймана и Оскара Моргенштерна "Теория игр и экономическое поведение" 1944 года.

В начале 50-х годов Джон Нэш разрабатывает методы анализа, которые впоследствии получили название "равновесие Нэша".

Чтобы понять саму модель теории игр, разберем классический пример “Дилеммы заключенного”, где есть два преступника, которые никак не могут взаимодействовать друг с другом. И им предлагают "сдать" напарника, чтобы облегчить свое наказание.

Разберем возможные сценарии развития этой ситуации:

• Сценарий 1: Первый заключенный дает показания, а второй молчит. Тогда первый заключенный выходит на свободу, тогда как второй получает 5 лет заключения.
• Сценарий 2: Первый заключенный молчит, а второй дает показания против первого. В этом случае первый получает 5 лет, а второй выходит на свободу.
• Сценарий 3: Оба заключенных дают показания против друг друга и получают по 3 года заключения.
• Сценарий 4: Оба заключенных молчат и получают всего по 1 году заключения.

Конечно, лучший сценарий развития для обоих - это сдать напарника и выйти на свободу. Но при этом нужно быть уверенным, что один из них должен будет молчать. Если они оба будут давать показания, то получат по 3 года заключения, это не самый лучший вариант. Остается самый рациональный: если заключенные будут молчать, то получат всего по 1 году заключения.

Существуют также различные типы игр, например:

• Кооперативные и некооперативные. В кооперативных играх игроки могут взаимодействовать друг с другом и объединяться в группы для достижения наилучшего результата. В некооперативных каждый игрок должен играть сам за себя.
• Симметричные и несимметричные. Симметричная игра - это та, в которой стратегии игроков будут равными. То есть, игроки могут поменяться местами, а их выигрыши за одни и те же ходы не изменятся. В несимметричных выигрыши будут изменяться.
• С нулевой и с ненулевой суммой. В играх с нулевой суммой каждый выигрыш одного игрока равняется проигрышу другого. С ненулевой суммой выигрыш одного не обязательно равняется проигрышу второго.

• Параллельные и последовательные. В параллельных играх игроки совершают ход одновременно. Либо ход одного игрока неизвестен другому до тех пор, пока не завершится цикл или же круг. В последовательных участники могут делать ходы в заранее установленном либо в случайном порядке. При этом они получают некоторую информацию о прошлых действиях других игроков. Эта информация может быть даже не совсем полной. Например, игрок может узнать, что его противник из десяти своих стратегий точно не выбрал пятую, ничего не узнав о других.
• С совершенной, полной или неполной информацией. В играх с совершенной информацией игроки знают все прошлые ходы и возможные будущие стратегии. Игры с полной информацией обходятся только знанием возможных стратегий. Соответственно, в играх с неполной информацией игроки не знают какую стратегию выбрал другой игрок.

• Игры с бесконечным числом шагов. В данном типе игры главная цель - это найти выигрышную стратегию для того, чтобы на длительной дистанции поддерживать положительный результат.
• Дискретные и непрерывные игры. Дискретные или же прерывистые отличаются конечным числом игроков, ходов, событий, исходов и множества всего. Дифференциальные или непрерывные игры тесно связаны с определенной физической шкалой, например со шкалой времени.
• Метаигры. Результатом в таких играх является набор правил для другой игры. Это увеличивает полезность выдаваемого набора правил.

Модель теории игр играет важную роль для разработки безопасной и доверительной экономической системы. Например, биткойн как BFT система (Byzantine Fault Tolerance или Византийская отказоустойчивость) - это результат гармоничного сочетания криптографии и теории игр.

Bitcoin был разработан как распределенная система с множеством узлов, при котором узлы не имеют возможности доверять друг другу. Блокчейн должен полагаться на согласие узлов в отношении проверки транзакций и блоков. Отсюда и возникает логичный вопрос: "как система может избежать и предотвратить негативные для нее действия, если эта система без доверия?"

Одно из главных решений данной проблемы - это алгоритм консенсуса PoW (Proof of Work). PoW делает процесс майнинга дорогостоящим и требовательным к оборудованию. Это создает высококонкурентную среду, в которой ценность добычи постоянно возрастает. Поэтому сама архитектура криптовалюты на основе PoW стимулирует майнеров действовать честно внутри сети. Ведь любая негативная деятельность приводит к потерям ресурсов и строго наказывается (исключением из сети).

Для соблюдения честности игроков также используется концепция “наказания”. В теории игр такая стратегия называется Grim Trigger или “стратегия вечной кары”, и применима эта стратегия в повторяющихся играх или же с бесконечным числом шагов.

Суть Grim Trigger:

Следовательно, наиболее рациональное решение для майнера - это действовать честно и обеспечивать безопасность блокчейна. Майнерам не хочется тратить вычислительные ресурсы впустую. И в соответствии со стратегией Grim Trigger они понимают, что, соблюдая нечестную игру, они провоцируют никому невыгодный хаос. И вследствие таких действий они будут "наказаны".

Благодаря сбалансированному сочетанию криптографии и теории игр, алгоритм консенсуса Proof of Work смог создать блокчейн Bitcoin как децентрализованную экономическую систему без доверия, которая обладает высокой устойчивостью к атакам. То же самое верно и для других криптовалют. А концепции теории игр также применимы и к блокчейнам на основе PoS. Основным отличием здесь является то, как блокчейн на основе Proof of Stake обрабатывает транзакции и проверяет блоки.

Использование теории игр в контексте криптовалют - это то, что породило концепцию криптоэкономики. Она в основном изучает экономику блокчейн протоколов и возможные потенциальные последствия, которые может представлять разработка этих протоколов в результате поведения участников. В такой концепции также рассматривается и поведение "внешних агентов", которые не являются частью экосистемы, но могут в конечном итоге присоединиться к сети только для того, чтобы попытаться разрушить ее изнутри.

Другими словами, криптоэкономика исследует поведение сетевых узлов на основе стимулов, предоставляемых протоколом, с учетом наиболее рациональных и вероятных решений.

Общее применение теории игр состоит в том, чтобы моделировать и исследовать поведение и решения людей, основываясь на их рациональности.

Стоит понимать, что степень безопасности и отказоустойчивости блокчейна зависит от его протокола и напрямую связана с количеством участников сети. Чем больше распределенная сеть, тем она более надежна. Поэтому при разработке распределенных систем, таких как блокчейн, стоит учитывать модель теории игр.
Подпишитесь на мой Telegram канал, там я рассказываю, как зарабатывать на криптовалюте.