原著者:Tim Roughgarden、a16z cryptoのリサーチリード

オリジナルコンピレーション:0x xz、Golden Finance

ある分野を深く研究することで、現実世界の問題は、適切に解決された問題の貧弱な偽装にすぎないことに気づくことができます。 たとえば、私がアルゴリズムの基礎を教えたとき、学生は最短経路計算または線形計画法に要約される問題を特定する方法を学びました。

このパターンマッチングは、望ましい結果を達成するためにインセンティブを使用する「逆ゲーム理論」であるメカニズム設計にも有効です。 メカニズムデザインから学んだツールと教訓は、オークション理論、マーケットデザイン、社会的選択理論において特に有用です。

暗号資産とWeb3は、メカニズム設計の問題に満ちています。 問題への憧れは、教科書的な内容を適用し、古い考えを再調整することで解決できると考える人もいるかもしれません。 しかし、パーミッションレスブロックチェーン プロトコル特有の課題と制限により、一見解決されたように見える問題の根底にある原則の再考を余儀なくされることがよくあります。 これにより、web3のメカニズムの設計が複雑になります。 しかし、これらの課題こそが、Web3のメカニズム設計を魅力的なものにしているのです。

この記事では、Web3の仕組みを設計する際の課題について解説します。 これらの課題は、暗号化されたネイティブユーザーには馴染みがあるかもしれませんが、メカニズム設計をより深く理解することで、すべてのビルダーは、これらの問題の解決が非常に難しい理由について新しい視点を提供するはずです。 メカニズム設計者は、新しいアプリケーションを検討している場合、パーミッションレス環境に伴う課題に関心があるかもしれません。

しかし、その前に知っておく必要があるのは、メカニックデザインとは何かということだ。

機構設計の分野の形成は、少なくとも1961年にコロンビア大学の経済学者であり、後にノーベル賞受賞者となったウィリアム・ヴィックリーがセカンドプライスの封印オークションを正式に提案したことにさかのぼります。 早くも1797年には、作家ヨハン・ヴォルフガング・フォン・ゲーテが叙事詩「ヘルマンと憧れのローテア」の原稿を売却した際にこのオークション方法が使用され、19世紀の切手収集家によって一般的に使用されていましたが、1961年までヴィックリーによって正式に提案されず、現在では「ヴィックリーオークション」と呼ばれることがよくあります。 Vickeryオークションモードでは、最高入札者が落札しますが、2番目に高い入札額を支払います。 この種のオークションは、入札者の本当の好みを刺激し、最も高い評価額の人にロットを届けます。

Vickery Auctionは、現実の世界に適用されたエレガントで効率的なデザインであり、新しい状況に応じて適応および更新され、実践は理論に情報を提供し、その逆も同様です。 ヴィッカリー・オークションのように、形式的な学問としてのメカニズムデザインの歴史は、理論と実践が織り交ぜられた歴史であり、それは深くて美しいものです。

戦略的相互作用の次元を確立し、行動の最も妥当な結果を探求するゲーム理論とは対照的に、メカニズムデザインの分野はゲームではなく、望ましい結果から始まります。 メカニズム設計の目的は、ある種のゲームをリバースエンジニアリングして、望ましい結果(効率、公平性、または特定の動作によって特徴付けられる場合があります)のバランスをとることです。 Vickery Auctionsの場合、最終的な目標は、参加者にペナルティを課すことなく、参加者が支払う意思のある最大額を支払うように誘惑することです。

Web3には、メカニズム設計アプリケーションのための最も長い機会があります。 たとえば、ブロックチェーン プロトコルは、期待される行動から逸脱することなくプロトコル参加者の正直な行動の結果を達成したいと思うかもしれません。 あるいは、プロトコル注文取引の価値に関する正確な情報を取得して、最も価値のある取引にブロック ショートを効果的に割り当てたい場合があります。

このようなメカニズム設計の問題は常に困難であり、ブロックチェーン環境における課題はさらにユニークです。

1. 信頼の欠如

メカニズムを強制する信頼できる当事者がいなければ、ブロックチェーン空間の設計はより困難になります。

パーミッションレスブロックチェーン プロトコルを使用する要点は、特定のエンティティや個人を信頼する必要はなく、プロトコルを運営するノードの十分なロング ノードが誠実であるという「平均的な」信頼の前提にすぎないということです。

しかし、Xu ロング ブロックチェーンアーキテクチャの皮肉なことに、チェーンの履歴に追加され、プロトコルが維持する仮想マシンで実行されるトランザクションのすべてのバッチは、単一のノード一方的な決定の産物です。

このノードを信頼できるかどうかはわかりません。

これが、Vickeryオークションがブロックチェーンスペースでめったに見られない理由です。 Vickeryオークションの素朴な実装は、すぐに信頼できるブロックプロデューサーによって操作されないという問題にぶつかるでしょう。 問題は、ブロックプロデューサーが、まもなく落札者よりもわずかに低い偽の「シリングビッド」を作成し、落札者に(実際の次に高い入札額ではなく)入札額のほぼすべてを支払うように強制できることです。

信頼できないブロックプロデューサーからの偽の入札により、Vickeryオークションは事実上ファーストプライスオークションモデルに下落し、これがWeb3でファーストプライスオークションが非常に一般的である理由の1つです。 (「信頼できるメカニズム」に関する伝統的なメカニズム設計文献の最新のブランチも、信頼できない競売人のためのオークション設計を検討していますが、別の視点から。 ）

##2.時々共謀があります

ブロックチェーンメカニズムの設計が難しいもう一つの理由は、ブロックチェーン参加者間の共謀です。 たとえば、セカンドプライスオークションは、補償金の支払いと簡単に共謀する可能性があります。 理論的根拠は単純で、落札者は2番目に高い入札額を支払うため、入札者は2番目に高い入札者に賄賂を贈り、最も低い入札額で入札させることができるからです。

メカニズムデザインに関する学術文献は、この問題を切望していません。 その理由の1つは、共謀、特に補償金の支払いが現実世界では実現しにくいことにあると考えられます。 共謀後、勝者は賄賂の支払いを拒否することができるため、信頼できる補償金の支払いを得ることは困難です。 (ことわざにあるように、「泥棒の間に道はない」) ）

ただし、ブロックチェーンのコンテキストでは、潜在的な共謀者は、多くの場合、スマートコントラクトを使用して、共謀が実際に機能するための信頼できるコミットメントを提供できます。 第2の理由は、補償金支払いとの共謀を阻止する仕組み、つまり見積書のみを提供し、それ以外は何も提供しない「価格開示」メカニズムの欠如です。

さらに悪いことに、プロトコルユーザーは互いに共謀するだけでなく、(信頼できない)ブロックプロデューサーとも共謀する可能性があります(実際のオークションでの入札者と競売人の共謀に相当)。

この最後の共謀に対する防御は、イーサリアムのEIP-1559取引手数料メカニズムのバーン部分の主な動機の1つです。 「燃やす」(またはブロックプロデューサーからこれらの収益を差し控える)することなく、ブロックプロデューサーとエンドユーザーは補償金の支払いと共謀し、メカニズムが課そうとしている準備価格を回避することができます。

3. 法の支配だけに頼ることはできない

共謀の問題は明らかに新しいものではありません。 何世紀にもわたって現実の様々なメカニズムを悩ませてきたが、メカニックデザインの文献を見ると、この問題をほとんど解決していないことに驚かれるかもしれない。 文献は、メカニズムを一方的に操作する個々のアクターの動機を肯定的に論じているが、多くの場合、問題は文書化されていない「法の支配」の概念に委ねられている。 たとえば、メカニズムの参加者は、共謀しないことを規定する法的契約に署名することができます。 共謀が見つかった場合は、法的手段に持ち込まれます。 メカニズム設計者は、共謀を比較的簡単に検出できるメカニズムを作成することで支援できます。

ロング制度設計の文献の多くには、法の支配への依存という暗黙の秘密があります。 免許のないブロックチェーン プロトコル地域に法の支配がないとは言えませんが(法執行機関が免許のないブロックチェーンで犯罪を首尾よく起訴しているのをよく見かけます)、法の支配の度合いは従来のメカニズム設計アプリケーションよりもロングです。

メカニズムの外で法の支配に頼ることができないのであれば、設計者はメカニズムの中で問題を解決する責任があります。 このアプローチは、ブロックチェーン空間のメカニズム設計の決定に遍在しています。 特にイーサリアム プロトコルでは、基本料金の給付金EIP-1559燃やすことから、そのコンセンサス プロトコルにおける不正行為バリデータ スラッシングことまで、多くの例があります。

4.デザインは短いほど大きい

Web3のデザインショートは、メカニズムデザイナーが慣れ親しんでいるものよりも大きいです。 その結果、設計者は与えられたすべての問題を再考する必要があります。 たとえば、ロングメカニズムには支払いが含まれますが、従来のメカニズム設計アプリケーションでは、これらの支払いは米ドルなどの法定通貨 通貨で行われます。 徐ロング ブロックチェーン プロトコル独自の通貨を持っており、プロトコル内のこのメカニズムはこれらの通貨を操作することができます。

例えば、あなたが伝統的なメカニズム・デザインについての記事を書いたとき、そのメカニズムの説明の一部が「新しいコインを大量に印刷し、参加者のグループに配布する」というものだったと想像してみてほしい。 ブロックチェーンの文脈の外では、これはばかげています。 しかし、ブロックチェーン プロトコルの文脈でメカニックデザインを語るのであれば、それは可能だ。 プロトコル通貨を制御するため、プロトコルメカニズムのいくつかはトークンミンティング トークンまたは燃やす可能性があります。

これは、ネイティブコインなしでは不可能だったデザインが可能になったことを意味します。 たとえば、ビットコイン マイナーが意図したとおりにプロトコルを実行するように動機付けるにはどうすればよいでしょうか。 これらのブロック生産者は、インフレ報酬を通じてインセンティブを得ています:新しいコイン(ビットコイン)を印刷します。 このようなデザインは、ネイティブ通貨なしでは不可能でした。

5.ネイティブコインは他の問題を引き起こす可能性があります

前述の理由は、ネイティブコインの力を強調しています。 ネイティブ通貨でできることは、「通貨 ミンティング」(マイナーインセンティブを与える方法で新しいビットコインビットコイン プロトコル ミンティング)と「トークンバーニング」(共謀から身を守る方法ETHバーンする取引手数料メカニズムイーサリアム EIP-1559)の2つです。 ネイティブコインには、従来のメカニズム設計には存在しない危険が潜んでいます:ミクロ経済的な設計上の決定は、マクロ経済的な結果をもたらす可能性があります。

従来のメカニズムの設計では、マクロ経済の力を心配する必要はありません。 従来のオークション方法は、米国の通貨供給やインフレ率に意味のある影響を与えていません。 これは、Web3デザインの世界における新たな挑戦です。 何がうまくいかないのでしょうか? ビットコインのミンティングとETHの燃焼に関する2つの例を紹介します。

ブロックリワード(新しいコインを印刷してマイナーにインセンティブを与える)を使用した結果、ビットコインはインフレーションを余儀なくされました。 したがって、インフレ率とそれが時間の経過とともにどのように進化するかを決定するために、対応する通貨政策も必要です。 サトシナカモトはまた、2100万ビットコインのハードサプライキャップを設定しました。 ビットコインの量にはハードキャップがあるため、インフレはゼロに近い必要があります。

インフレが本当にゼロの場合、マイナーがプロトコルを実行し続け、ビットコインのセキュリティを提供するようにインセンティブを与えるために何を使用する必要がありますか? 取引手数料が不足しているブロック報酬を補うことが期待されていますが、その可能性はかなり低いです。 ご存知のように、取引手数料がゼロに近い場合、ビットコイン プロトコルは大きなセキュリティ問題に悩まされます。

プリンストン大学のコンピューター科学者であるMiles Carlston氏、Harry Kalodner氏、Matthew Weinberg氏、Arvind Narayanan氏は、記事の中で取引手数料とブロック報酬の別の違いを指摘しています。 ブロック報酬は各ブロックで同じですが(少なくとも2つの連続した「半減期」ブロック報酬の間)、取引手数料は桁違いに変化する可能性があり、その結果、プロトコルに新しいゲーム理論の不安定性がもたらされます。 この意味では、供給上限を固定するためのマクロ経済の決定は、協定とその参加者にとってマイナスのミクロ経済的結果をもたらす。

ブロック報酬 ミンティングがビットコインにとってインフレの力であるように、EIP-1559における取引手数料の燃焼はイーサリアムにとってデフレの力である。 イーサリアム プロトコル(インフレーションバリデータ報酬を利用する)では、この2つの勢力の間に綱引きがあり、デフレが勝つことが多い。 現在、ETHは正味のデフレ通貨であり、これはプロトコル 取引手数料メカニズムにおけるミクロ経済学の動機付け設計決定のマクロ経済的帰結である。

デフレはイーサリアム プロトコルにとって良いのか悪いのか? ETH保有者は、他のすべてが同じであれば、トークンの価値が時間の経過とともに高まるため、デフレが大好きです。 (実際、この副産物は、最終的に世論をEIP-1559取引手数料メカニズムへの移行をサポートするように駆り立てた可能性があります。 しかし、デフレという言葉は、90年代の日本経済のスタグフレーションを彷彿とさせる、伝統的に訓練されたマクロ経済学者にとって威圧的である。

どっちが正しいの? 個人的には、ソブリン法定通貨コインはETHのような暗号資産の正しい例えではないと思います。 では、正しい例えは何でしょうか? これはまだ未解決の問題であり、ブロックチェーン研究者によってさらに探求される必要がある:なぜデフレ金融通貨はサポート ブロックチェーン プロトコル暗号資産として使用できるのに、サポート主権国家の法的通貨としては使えないのか?

6. 基礎となるスタックは無視できない

コンピュータサイエンスにおいて、私たちが目指すことの1つは、モジュール性とクリーンな抽象化であり、システムの一部を信頼する能力を与えてくれます。 システムの一部を設計および解析する場合、システムの他の部分によって出力される機能を知る必要がある場合があります。 ただし、理想的には、この機能が内部でどのように実装されているかを知る必要はありません。

ブロックチェーン プロトコルでは、私たちはまだこの理想的な状態に到達していません。 ビルダーやメカニズム設計者はアプリケーション層に重点を置きたがるかもしれませんが、インフラストラクチャ層がどのように機能し、その詳細を無視することはできません。

たとえば、AMM マーケットメイカーを設計する場合は、信頼できないブロックプロデューサーがトランザクションの順序付けを担当する可能性を考慮する必要があります。 または、(L2)ロールアップの取引手数料メカニズムの設計を検討する場合は、L2のリソース消費だけでなく、基盤となるL1プロトコル(コールデータの保存など)によって発生するすべてのコストも支払う必要があります。

どちらの例でも、1つの層を効果的にメカニズム設計するには、他の層を詳細に理解する必要があります。 おそらく、ブロックチェーン技術がますます成熟するにつれて、私たちは明らかに異なるレイヤーの人をカモにする人々を演じるでしょう。 しかし、私たちはまだそこに到達していないことは確かです。

7. 計算に制約のある環境で作業する必要がある

「Computer in Sky」のブロックチェーン プロトコル実装は、計算に制約のある環境です。 従来のメカニズム設計は、経済的インセンティブのみに焦点を当て、計算上の問題を無視していました(たとえば、よく知られているVickery-Clark-Grovesメカニズムは、非常に複雑な分配問題に対しては実行不可能です)。

1999年にNisanとRonenがアルゴリズムのメカニズム設計を提案したとき、彼らは、そのメカニズムを現実の世界で実用化するために、ある種の計算トレーサビリティが本当に必要であると指摘しました。 したがって、彼らは、問題のパラメータとして一定量の(指数関数的ではなく)最長の関数拡張を使用する計算と通信のメカニズムに注意を向けることを提案しています。

ブロックチェーン プロトコル 仮想マシンは非常に計算量が多いため、オンチェーンメカニズムは非常に軽量長期必要があり、時間と通信は必要ですが、十分ではありません。 たとえば、希少性は、AMMがイーサリアム 分散型金融を完全に支配する主な理由であり、注文本を制限するような従来の解決策ではありません。

8.まだ初期段階です

Web3はまだ初期段階にあると言われることが多いのですが、それは投資機会や採用について言及していることが多いのです。 しかし、科学的な観点から見ると、私たちはそれよりもさらに早いのです。 それはますます難しくなる一方ですが、チャンスは膨大です。

成熟した研究分野で働くことの利点は、すべての人にとって当然のことと見なされています。 確立されたモデルと定義があります。 最も重要な問題についてコンセンサスに達しました。 また、進捗状況の測定において、重要な調整も行われています。 公的な語彙と大規模な公的な知識ベースがあります。 また、厳重に吟味された教科書、オンラインコース、その他のリソースなど、スピードアップする方法もあります。

同時に、ブロックチェーンの世界のロングでは、重要な問題を明確に考え、進歩するための「正しい」モデルと定義をまだ知りません。 たとえば、ブロックチェーン プロトコルのコンテキストで互換性インセンティブの最も重要な概念は何ですか? web3スタックのレイヤーとは? 最大抽出可能値(MEV)の構成要素は何ですか? これらはすべて未解決の問題です。

ブロックチェーン科学に興味のある人にとって、この分野の未熟さは確かに挑戦です。 しかし、今、早い段階で参加することは、またとない機会でもあります。

メカニズム設計は、リアルタイムの広告オークションや、電子商取引からグループ化まで、今日の最も長いオンライン消費者アプリケーションで普及している両面市場設計など、インターネットアプリケーション層にとって常に有用なツールです。

しかし、Web3では、メカニズム設計は、インフラストラクチャ自体に関する設計上の決定にも影響を与えます。

前世紀の 70 年代から 80 年代にかけて、インターネット ルーティング プロトコルはまだ議論と設計の段階にありました。 私の知る限り、インセンティブやメカニズムデザインの専門家で、この分野に居場所がある人は一人もいません。 今にして思えば、そういった人たちがデザインに役立つ情報を提供してくれたのではないか。 一方、web3では、最初のビットコイン ホワイトペーパーのリリース当初からインセンティブが議論の一部でした。

Web3の「正しい」モデル、定義、成功指標をめぐる混乱は、実は私たちが黄金時代にいることを物語っています。 未来の世代の学生や科学者は、この技術の軌道を適切なタイミングで適切な場所で形作る機会があることをうらやましく思うでしょう。 ですから、この分野で最も長い教科書はないかもしれませんが、いつかはいつか来るでしょうし、これらの教科書が説明していることは、私たちが今やっていることです。