Теория игр как основа работы блокчейнов
30.10.2018 | mnalilovich
Блокчейны появились сравнительно недавно - всего десять лет назад. Но то, что лежит в их основе, а именно идея взаимодействия между людьми в различных ситуациях, существует с начала 20 века, и называется «теория игр». В ней мы и разберёмся сегодня, потому что любая децентрализованная система основана на ней.
Теория игр была придумана Джоном фон Нейманом в 1928 году. Под игрой в данном случае понимается не какое-то весёлое развлечение, а любое взаимодействие между двумя и более игроками, как людьми, так и другими сущностями. Теория игр изучает принятие стратегическое принятие решений в различных сценариях таких взаимодействий. Каждое решение влечет за собой какое-то последствие, благоприятное или неблагоприятное для решающего, поэтому решающий должен выбирать такое решение, которое всегда принесет ему минимальный ущерб и максимальную выгоду независимо от действий конкурентов, которые он не может предугадать.
Сложновато, да? Простой пример все разъяснит. Допустим, два воришки, Вялый и Сиплый, попались на квартирной краже. На допросе им предлагают три варианта:
- Если оба не сознаются, получат по 2 года.
- Если они дадут друг на друга показания, получат по 5 лет
- Если только один из них заложит второго, его отпустят, а молчуну дадут 10 лет.
Сиплый и Вялый не доверяют друг другу. Конечно, лучше бы им обоим молчать и получить по 2 года. Но у каждого есть в таком случае риск хватануть десятку, если второй расколется. И если для нас это три варианта, на самом деле для них тут всего два варианта:
- молчать
- все рассказать
Как мы уже поняли, “молчать” является в любом случае невыгодным вариантом, потому что сильно зависит от действий другого, можно получить как 2 года, так и десять лет, и в любом случае не выйти на свободу. А вот “рассказать” уже смотрится интереснее - в худшем случае оба получают по 5 лет, но если второй воришка будет молчать, есть шанс даже выйти на свободу!
Кроме того, каждый думает, что второй его заложит, так что рисковать нет смысла. Таким образом, “рассказать” является предпочтительным вариантом, и в теории игр это называется “минимакс”, минимизация самого большого риска для игрока без знаний о действиях других.
Есть много типов игр, среди которых мы можем выделить кооперативные и некооперативные. Кооперативными называются игры, где много игроков могут преследовать какую-то общую цель. Мы видим примеры таких игр в политике и бизнесе. Некооперативные, как в примере с воришками, предполагает, что каждый игрок играет сам за себя. Блокчейн также является разновидностью такой игры, вовлекающей большое количество игроков, и почти все из них играют сами за себя. Некооперативные игры могут рассматриваться как более частный случай кооперативных.
Другая классификация игр - с нулевой суммой и ненулевой суммой. Игры с нулевой суммой - те, где выигрыш одних означает проигрыш других игроков, к примеру, тот же покер или шахматы, любые ставки с общим фондом, торговля фьючерсами, политические выборы среди двух кандидатов. Игры с ненулевой суммой - те, где все игроки могут выиграть или проиграть, и все работающие блокчейны относятся как раз к таким типам игр.
Так как мы переходим к применению этой теории в блокчейне, важно упомянуть еще одно основное понятие теории игр, и оно было введено математиком Джоном Нэшем, про которого снят фильм “Игры Разума”. Это равновесие Нэша, такое состояние игры, где каждый игрок выбрал свою стратегию, знает стратегию других игроков, и не может выиграть от смены своей стратегии. Таким образом, так как все игроки придерживаются своего собственного курса и не меняют его, достигается равновесие. Блокчейн является примером такого равновесия Нэша.
Для простоты возьмем Биткойн, как самый распространенный пример блокчейна. В нем есть пользователи и майнеры. Майнеры обрабатывают транзакции пользователей, включая их в блоки, и создавая эти блоки. Каждый блок включает в себя номер предыдущего, правильной считается самая длинная цепочка с самым старшим номером блока. Вся система находится в равновесии Нэша, ни у кого нет причин нарушать правила.
Почему? Что мешает майнеру поменять 20 Биткойнов на Лайткойны, а затем создать блок, где он не тратил эти Биткойны? Дело в том, что сеть НЕ примет такой блок, потому что на тот момент будет уже существовать другой, с более старшим номером, майнер просто потратит ресурсы впустую, а значит эта ситуация ему невыгодна и он лучше оставит все как есть. То есть, будет майнить как все остальные и сможет получить обычную награду за найденный блок. Минимальная награда в данном случае больше риска.
Что мешает большому количеству майнеров объединиться, получить 51% ресурсов сети и создать свою цепочку, совершив такую же двойную трату, но получив возможность продолжить цепь и сделать ее основной? Этому мешает понятие “вечной кары”. Если что-то произошло один раз, создан прецедент, ничего не мешает повторять это вновь и вновь. Если казнить короля, власть которого считается божественной, все увидят, что он смертен. Ничто не мешает постоянно устраивать революции, хаос, и казнить новых королей. Такой порочный круг очень тяжело разорвать. Поэтому оптимальной стратегией является просто не трогать самого первого. Также и с Биткойном - любая первая успешная атака породит череду других атак и хард форков, ведь ничто не помешает новым группам атаковать его в своих целях. Наступит полная неразбериха, и Биткойн потеряет свою ценность, что ударит по кошелькам атакующих, обесценив их запасы монет и оборудование. Поэтому Биткойн также защищен от такого варианта событий. Эфир идет дальше, и в будущей Proof-of-Stake системе планируется автоматически уничтожать депозиты тех, кто пытается создать невалидные блоки с двойной тратой.
Пользователи, в свою очередь, придерживаются так называемой “ограниченной рациональности”, то есть, того решения, которое ему доступно с минимально возможными затратами сил. Они просто используют тот блокчейн, который всегда использовали. Никто не меняет свою стратегию, ни майнеры, ни пользователи.
Вот так вот мы получили приблизительное представление о теории игр. Теория игр применяется в огромном количестве областей, экономике, политике, даже биологии. Но криптоэкономика - единственный концепт, который был создан уже после появления этой теории. Накамото был не только блестящим криптографом, но и отлично разбирался в психологии и математике, что и подтверждается работой сети Биткойна без сбоев уже на протяжении 8 лет.