Auteur original : Tim Roughgarden, responsable de la recherche chez a16z crypto

Compilation originale : 0x xz, Golden Finance

Une étude approfondie d’un domaine vous apprendra à réaliser que les problèmes du monde réel ne sont rien de plus qu’un mauvais déguisement pour des problèmes qui ont été correctement résolus. Par exemple, lorsque j’enseignais les bases de l’algorithme, les étudiants apprenaient à identifier des problèmes qui se résumaient à des calculs de chemin le plus court ou à de la programmation linéaire.

Ce matching de modèle est également valable dans la conception de mécanismes, qui est une « théorie des jeux inverses » qui utilise des incitations pour obtenir des résultats souhaitables. Les outils et les leçons tirés de la conception des mécanismes sont particulièrement utiles dans la théorie des enchères, la conception du marché et la théorie du choix social.

Crypto et web3 sont criblés de problèmes de conception de mécanismes. On pourrait penser que la nostalgie des problèmes pourrait être résolue en appliquant le contenu des manuels et en réajustant les vieilles idées. Cependant, les défis et les limites uniques des Blockchain protocole sans permission obligent souvent à repenser les principes sous-jacents des problèmes apparemment résolus. Cela complique la conception des mécanismes dans le web3. Mais ce sont ces défis qui rendent la conception des mécanismes web3 fascinante.

Dans cet article, je vais explorer certains des défis de la conception de mécanismes web3. Ces défis peuvent être familiers aux utilisateurs natifs du chiffrement, mais une compréhension plus approfondie de la conception des mécanismes devrait fournir à tous les constructeurs une nouvelle perspective sur les raisons pour lesquelles la résolution de ces problèmes est si difficile. Pour les concepteurs de mécanismes, si vous envisagez une nouvelle application, vous pourriez être intéressé par les défis liés à un environnement sans autorisation.

Mais d’abord, ce que nous devons savoir, c’est ce qu’est la conception mécanique.

La formation dans le domaine de la conception de mécanismes remonte au moins à 1961, lorsque l’économiste de l’Université Columbia et plus tard lauréat du prix Nobel, William Vickrey, a officiellement proposé une vente aux enchères scellée au deuxième prix. Dès 1797, cette méthode de vente aux enchères a été utilisée lorsque l’auteur Johann Wolfgang von Goethe a vendu le manuscrit de son poème épique Hermann et Longing Rothea, et était couramment utilisée par les collectionneurs de timbres au 19ème siècle, mais n’a été officiellement proposée par Vickrey qu’en 1961, et est maintenant souvent appelée la « vente aux enchères Vickrey ». Dans le mode d’enchères Vickery, le plus offrant gagne, mais paie la deuxième enchère la plus élevée. Ce type de vente aux enchères stimule la préférence réelle de l’enchérisseur et livre le lot à la personne ayant l’évaluation la plus élevée.

Vickery Auction est un design élégant et efficace qui a été appliqué au monde réel, en s’adaptant et en se mettant à jour en fonction de nouvelles situations, et la pratique informe la théorie et vice versa. À l’instar de Vickery Auctions, l’histoire de la conception de mécanismes en tant que discipline formelle est une histoire d’entrelacement de la théorie et de la pratique, qui est à la fois profonde et belle.

Contrairement à la théorie des jeux, qui établit une dimension d’interaction stratégique et explore les résultats les plus plausibles du comportement, le domaine de la conception des mécanismes ne commence pas avec le jeu, mais avec le résultat souhaité. Le but de la conception mécanique est de faire de l’ingénierie inverse d’une certaine forme de jeu afin que le résultat souhaité (qui peut être caractérisé par l’efficacité, l’équité ou certains comportements) soit équilibré. Dans le cas de Vickery Auctions, l’objectif ultime est d’inciter les participants à payer le montant maximum qu’ils sont prêts à payer sans les pénaliser.

C’est dans le Web3 qu’il existe les plus longues possibilités d’applications de conception de mécanismes. Par exemple, Blockchain protocole pouvez vouloir obtenir le résultat du comportement honnête d’protocole participant sans s’écarter du comportement attendu. Alternativement, protocole voudrez peut-être obtenir des informations précises sur la valeur d’une transaction dans ordre d’allouer efficacement le Bloc short aux transactions les plus intéressantes.

De tels problèmes de conception de mécanismes sont toujours difficiles, et les défis dans un environnement Blockchain sont encore plus uniques.

1. Manque de confiance

Sans une partie de confiance pour appliquer le mécanisme, la conception de l’espace Blockchain devient plus difficile.

Tout l’intérêt de l’utilisation d’Blockchain protocole sans permission est que vous n’avez pas à faire confiance à une entité ou à un individu, juste à l’hypothèse de confiance « moyenne » selon laquelle suffisamment de long Nœud dans le Nœud qui exécutent le protocole sont honnêtes.

Mais l’ironie de l’architecture du long Blockchain Xu est que chaque lot de transactions ajoutées à l’historique de la chaîne pour être exécutées dans un Machine virtuelle maintenu par le protocole est le produit d’une décision unilatérale Nœud unique.

Vous ne savez pas si vous pouvez faire confiance à ce nœud.

C’est pourquoi les enchères Vickery sont rarement vues dans l’espace Blockchain. Une mise en œuvre naïve des enchères Vickery se heurtera bientôt à des problèmes de ne pas être manipulée par des producteurs de blocs de confiance. Le problème est qu’un producteur de blocs peut créer une fausse « offre de shill » légèrement inférieure à celle du futur gagnant, obligeant le gagnant à payer la quasi-totalité de son offre (au lieu de l’enchère la plus élevée suivante).

Les fausses offres de producteurs de blocs peu fiables ont effectivement fait chuter les enchères Vickery vers le modèle d’enchères au premier prix, ce qui est l’une des raisons pour lesquelles les enchères au premier prix sont si courantes dans le web3. (La dernière branche de la littérature traditionnelle sur la conception de mécanismes sur les « mécanismes de confiance » examine également la conception d’enchères pour les commissaires-priseurs non fiables, mais d’un point de vue différent.) ）

2. Il y a collusion de temps en temps

Une autre raison pour laquelle le mécanisme Blockchain est difficile à concevoir est la collusion entre les participants à la Blockchain. Par exemple, les enchères au second prix peuvent facilement être de connivence avec les paiements de compensation. Le raisonnement est simple : puisque l’enchérisseur gagnant paie la deuxième enchère la plus élevée, l’enchérisseur peut soudoyer le deuxième enchérisseur le plus bas pour qu’il enchérisse le plus bas.

La littérature académique sur la conception des mécanismes ne s’inquiète pas de cette question. L’une des raisons à cela peut être que la collusion, en particulier avec les paiements d’indemnisation, est difficile à réaliser dans le monde réel. Après collusion, le gagnant peut refuser de payer le pot-de-vin, il est donc difficile d’obtenir des paiements d’indemnisation crédibles. (Comme le dit le proverbe, « Il n’y a pas de chemin parmi les voleurs. ») ）

Cependant, dans le contexte de la Blockchain, les collusions potentielles peuvent souvent utiliser smart contracts pour fournir des engagements fiables afin que la collusion fonctionne réellement. La deuxième raison est l’absence d’un mécanisme pour décourager la collusion avec les paiements d’indemnisation – le mécanisme de « divulgation des prix », qui ne fournit que des cotations et rien d’autre.

Pour aggraver les choses, les utilisateurs de protocoles peuvent être de connivence non seulement entre eux, mais aussi avec des producteurs de blocs (non fiables) (équivalent à la collusion enchérisseur-commissaire-priseur dans les enchères réelles).

Se défendre contre cette dernière collusion est l’une des principales motivations de la partie brûlée du mécanisme de frais de transaction EIP-1559 d’Ethereum. Sans « brûler » (ou autrement retenir ces revenus des producteurs de blocs), les producteurs de blocs et les utilisateurs finaux peuvent s’entendre avec les paiements de compensation et éluder les prix de réserve que le mécanisme tente d’imposer.

3. Vous ne pouvez pas compter uniquement sur l’État de droit

Le problème de la collusion n’est évidemment pas nouveau. Il a tourmenté diverses mécaniques de la vie réelle pendant des siècles, mais si vous regardez la littérature sur la conception mécanique, vous serez peut-être surpris de voir qu’il résout à peine ce problème. Bien que la littérature discute positivement des motivations des acteurs individuels pour la manipulation unilatérale des mécanismes, elle laisse souvent la question à des notions non documentées de « l’État de droit ». Par exemple, les participants au mécanisme peuvent signer un contrat juridique qui stipule qu’ils ne seront pas de connivence. S’il y a collusion, elle sera portée devant les tribunaux. Les concepteurs de mécanismes peuvent aider en créant un mécanisme qui est relativement facile à détecter la collusion.

Il y a un secret tacite dans une grande partie de la littérature sur la conception institutionnelle longue : le recours à la primauté du droit. Bien que nous ne puissions pas dire qu’il n’y a pas d’état de droit dans Blockchain protocole domaines où il n’y a pas de licence – nous voyons souvent les forces de l’ordre poursuivre avec succès des crimes sur Blockchain sans licence – le degré d’état de droit est long que dans les applications traditionnelles de conception de mécanismes.

Si vous ne pouvez pas vous fier à la primauté du droit en dehors du mécanisme, alors le concepteur a la responsabilité de résoudre le problème à l’intérieur du mécanisme. Cette approche est omniprésente dans les décisions de conception de mécanismes dans l’espace Blockchain. Dans Ethereum protocole en particulier, les exemples abondent, qu’il s’agisse de EIP-1559 de brûler les avantages des frais de base ou de validateurs slashing inconduite dans le cadre de ses Consensus protocole.

4. Le design plus court est plus grand

Les shorts de conception du Web3 sont plus grands que ce à quoi les concepteurs de mécanismes sont habitués. En conséquence, les concepteurs doivent repenser tous les problèmes donnés. Par exemple, le mécanisme long implique des paiements, et dans les applications traditionnelles de conception de mécanisme, ces paiements seront effectués en fiat jeton tels que les dollars américains. Les long Blockchain protocole Xu ont leur propre jeton native, et ce mécanisme au sein du protocole est capable de manipuler ces jeton.

Imaginez que vous écriviez un article sur la conception mécanique traditionnelle, et qu’une partie de votre description de mécanique était : « Imprimez un tas de nouvelles pièces et distribuez-les à un groupe de participants. » En dehors du contexte de la Blockchain, c’est ridicule. Mais lorsque vous parlez de conception mécanique dans le contexte de la Blockchain protocole, vous pouvez le faire. protocole contrôlent jeton, de sorte que certains des mécanismes protocole peuvent minting Jeton ou brûler Jeton.

Cela signifie que des conceptions qui n’auraient pas été possibles sans les pièces indigènes sont devenues possibles. Par exemple, comment motivez-vous Bitcoin Mineur à effectuer protocole comme prévu ? Ces producteurs de blocs sont incités par des récompenses liées à l’inflation : l’impression de nouvelles pièces (Bitcoin). Une telle conception n’aurait pas été possible sans un jeton natif.

5. Les pièces natives peuvent causer d’autres problèmes

La raison précédente souligne la puissance des pièces natives. Il y a deux choses que vous pouvez faire avec les jeton natifs : « jeton minting » (Bitcoin protocole minting de nouvelles Bitcoin d’une manière qui incite Mineur) et « Jeton burning » (Ethereum EIP-1559 mécanisme de frais de transaction pour brûler ETH un moyen de se défendre contre la collusion). Les pièces natives cachent des dangers qui n’existent pas dans la conception de mécanismes traditionnels : les décisions de conception microéconomique peuvent avoir des conséquences macroéconomiques.

Dans la conception traditionnelle des mécanismes, il n’y a aucune raison de s’inquiéter des forces macroéconomiques. Les méthodes traditionnelles d’enchères n’ont pas eu d’impact significatif sur l’offre de jetons ou les taux d’inflation aux États-Unis. Il s’agit d’un nouveau défi pour le paysage du design web3. Qu’est-ce qui peut mal tourner ? Je vais vous donner deux exemples, l’un sur la monting de Bitcoin et l’autre sur la combustion d’ETH.

À la suite de l’utilisation de Blocs Rewards – incitant les mineurs en imprimant de nouvelles pièces – Bitcoin a été forcé à l’inflation. Par conséquent, il doit également avoir une politique monétaire correspondante pour déterminer le taux d’inflation et comment il évoluera au fil du temps. Satoshi Nakamoto a également fixé un plafond d’approvisionnement de 21 millions de Bitcoin. Puisqu’il existe un hard cap sur la quantité de Bitcoin, l’inflation doit être proche de zéro.

Si l’inflation est vraiment nulle, que devrait-on utiliser pour inciter les mineurs à continuer à exécuter le protocole et à assurer la sécurité de Bitcoin ? Il y a eu l’espoir que les frais de transaction compenseront la récompense de bloc manquante, bien que les chances que cela se produise sont plutôt minces. Comme nous le savons tous, si les frais de transaction sont proches de zéro, Bitcoin protocole souffrirez de problèmes de sécurité majeurs.

Les informaticiens de l’Université de Princeton, Miles Carlston, Harry Kalodner, Matthew Weinberg et Arvind Narayanan, soulignent une autre différence entre les frais de transaction et les récompenses globales dans un article. Bien que la récompense de bloc soit la même pour chaque bloc (au moins entre deux récompenses de bloc « Halving » consécutives), le blanchiment d’argent peut changer de plusieurs ordres de grandeur, ce qui introduit une nouvelle instabilité de la théorie des jeux dans le protocole. En ce sens, les décisions macroéconomiques visant à fixer des plafonds d’offre ont des conséquences microéconomiques négatives pour l’accord et ses participants.

Tout comme Récompense du bloc minting est une force inflationniste pour Bitcoin, l’incendie de Blanchiment de capitaux en EIP-1559 est une force déflationniste pour Ethereum. Dans Ethereum protocole (qui utilise l’inflation validateurs récompenses), il y a un bras de fer entre ces deux forces, la déflation l’emportant souvent. ETH s’agit désormais d’un jeton déflationniste net, qui est une conséquence macroéconomique des décisions de conception motivationnelles microéconomiques dans les mécanismes protocole Blanchiment de capitaux.

La déflation est-elle bonne ou mauvaise pour Ethereum protocole ? Les détenteurs d’ETH adorent la déflation car, toutes choses étant égales par ailleurs, leur jeton prend de la valeur avec le temps. (En fait, ce sous-produit a peut-être finalement conduit l’opinion publique à support le passage au mécanisme de frais de transaction EIP-1559.) Cependant, le terme déflation est intimidant pour les macroéconomistes de formation traditionnelle, rappelant la stagflation économique du Japon dans les années 90.

Qui a raison ? Personnellement, je ne pense pas que les pièces fiat souveraines soient la bonne analogie pour les crypto-actifs comme l’ETH. Alors, quelle est l’analogie correcte ? C’est encore une question ouverte qui doit être explorée plus en profondeur par Blockchain chercheurs : pourquoi les jeton monétaires déflationnistes peuvent-ils être utilisés comme un Cryptoactifs pour support Blockchain protocole, mais pas comme un jeton juridique pour support États souverains ?

6. La pile sous-jacente ne peut pas être ignorée

En informatique, l’une des choses que nous aspirons à atteindre est la modularité et l’abstraction propre, ce qui nous donne la capacité de faire confiance à une partie d’un système. Lors de la conception et de l’analyse d’une partie d’un système, vous devrez peut-être connaître les capacités générées par d’autres parties du système. Mais idéalement, vous n’avez pas besoin de savoir comment cette fonctionnalité est mise en œuvre sous le capot.

En Blockchain protocole, nous n’avons pas encore atteint cet état idéal. Bien que les constructeurs et les concepteurs de mécanismes puissent se concentrer sur la couche d’application, ils ne peuvent pas ignorer le fonctionnement de la couche d’infrastructure et ses détails.

Par exemple, si vous concevez un AMM market maker, vous devez envisager la possibilité qu’un producteur de blocs non approuvé soit responsable de l’ordre des transactions. Ou, lorsque vous envisagez de concevoir un mécanisme de blanchiment de capitaux pour un cumul (L2), vous devez payer non seulement pour la consommation de ressources de L2, mais également pour tous les coûts encourus par le protocole L1 sous-jacent (par exemple, le stockage des données d’appel).

Dans ces deux exemples, la conception efficace du mécanisme d’une couche nécessite une compréhension détaillée des autres couches. Peut-être, à mesure que la technologie Blockchain deviendra de plus en plus mature, nous prendrons clairement les gens pour des idiots de différentes couches. Mais nous n’en sommes certainement pas encore là.

7. Il est nécessaire de travailler dans un environnement soumis à des contraintes de calcul

L’implémentation Blockchain protocole de « Computer in Sky » est un environnement soumis à des contraintes de calcul. La conception traditionnelle des mécanismes se concentre uniquement sur les incitations économiques et ignore les problèmes de calcul (par exemple, le mécanisme bien connu de Vickery-Clark-Groves n’est pas réalisable pour des problèmes distributifs très complexes).

Lorsque Nisan et Ronen ont proposé la conception d’un mécanisme d’algorithme en 1999, ils ont souligné que nous avions vraiment besoin d’une sorte de traçabilité informatique pour rendre le mécanisme pratique dans le monde réel. Par conséquent, ils suggèrent de limiter l’attention aux mécanismes de calcul et de communication qui utilisent un certain nombre d’extensions de fonction les plus longues (plutôt qu’exponentielles) comme paramètre du problème.

Étant donné que le Blockchain protocole Machine virtuelle est très gourmand en calcul, le mécanisme de off-chain doit être très léger – long terme le temps et la communication sont nécessaires, mais pas suffisants. Par exemple, la rareté est la principale raison pour laquelle AMM dominent complètement Ethereum Finance Décentralisée, plutôt que des solutions plus traditionnelles comme limiter ordre livres.

8. Il n’en est encore qu’à ses débuts

Souvent, lorsque les gens disent que le web3 n’en est qu’à ses débuts, ils font référence soit à une opportunité d’investissement, soit à une adoption. Mais d’un point de vue scientifique, nous sommes encore plus avancés que cela. Cela ne fera que devenir plus difficile, même si les opportunités sont énormes.

Les avantages de travailler dans un domaine d’études mature sont considérés comme allant de soi par tous. Il existe des modèles et des définitions bien établis. Un consensus a été dégagé sur les questions les plus importantes. Une coordination clé a également été mise en place dans la mesure des progrès. Il existe un vocabulaire public et une vaste base de connaissances publiques. Il existe également des moyens d’accélérer, notamment des manuels scolaires fortement contrôlés, des cours en ligne et d’autres ressources.

Dans le même temps, dans plus long du monde de la Blockchain, nous ne connaissons pas encore les « bons » modèles et définitions pour penser clairement et avancer sur des questions importantes. Par exemple, quel est le concept le plus important d’incitations à la compatibilité dans le contexte de la Blockchain protocole ? Quelles sont les couches de la pile web3 ? Quelles sont les composantes de la valeur maximale extractible (MEV) ? Ce sont toutes des questions ouvertes.

Pour ceux qui s’intéressent à la science de la Blockchain, l’immaturité du domaine est en effet un défi. Mais s’impliquer tôt – dès maintenant – présente également des opportunités uniques.

La conception de mécanismes a toujours été un outil utile pour la couche applicative Internet – comme les enchères publicitaires en temps réel, ou la conception de marché biface, qui est répandue dans les applications grand public en ligne les plus longues d’aujourd’hui, du commerce électronique au regroupement.

Mais dans le Web3, la conception des mécanismes informe également les décisions de conception concernant l’infrastructure elle-même.

Dans les années soixante-dix et quatre-vingt du siècle dernier, lorsque les protocoles de routage Internet en étaient encore au stade de la discussion et de la conception. Pour autant que je sache, il n’y a pas un seul professionnel de la conception d’incitations et de mécanismes qui y ait sa place. Avec le recul, nous nous rendons compte aujourd’hui que de telles personnes auraient pu fournir des informations utiles pour la conception. Pendant ce temps, dans le web3, les incitations ont fait partie de la discussion dès le début avec la sortie de la Bitcoin Livre blanc initiale.

La confusion qui entoure les « bons » modèles, définitions et indicateurs de réussite pour le web3 nous indique en fait que nous sommes dans un âge d’or. Les futures générations d’étudiants et de scientifiques nous envieront d’avoir la possibilité de façonner la trajectoire de cette technologie au bon moment et au bon endroit. Donc, même s’il n’y a peut-être pas de manuels les plus longs dans ce domaine, il y en aura un jour, et ce que ces livres décriront, c’est ce que nous faisons en ce moment.