Autor original: Tim Roughgarden, Research Lead na a16z crypto

Compilação original: 0x xz, Golden Finance

Um estudo aprofundado de uma área irá ensiná-lo a perceber que os problemas do mundo real não são mais do que um mau disfarce para problemas que foram devidamente resolvidos. Por exemplo, quando eu ensinei Algoritmo Basics, os alunos aprenderam a identificar problemas que se resumiam a cálculos de caminho mais curto ou programação linear.

Este padrão correspondência também é válido no design de mecanismos, que é uma "teoria dos jogos inversa" que usa incentivos para alcançar resultados desejáveis. As ferramentas e lições aprendidas com o design de mecanismos são particularmente úteis na teoria dos leilões, no design do mercado e na teoria da escolha social.

Cripto e web3 estão repletos de problemas de design de mecanismos. Poder-se-ia pensar que a saudade dos problemas poderia ser resolvida através da aplicação do conteúdo dos manuais escolares e do reajustamento de ideias antigas. No entanto, os desafios e limitações únicos da Blockchain protocolo sem permissão muitas vezes forçam a repensar os princípios subjacentes de questões aparentemente resolvidas. Isto complica a conceção de mecanismos na web3. Mas são esses desafios que tornam o design do mecanismo web3 fascinante.

Neste artigo, explorarei alguns dos desafios de projetar mecanismos web3. Esses desafios podem ser familiares para encriptação usuários nativos, mas uma compreensão mais profunda do design do mecanismo deve fornecer a todos os construtores uma nova perspetiva sobre por que resolver esses problemas é tão difícil. Para designers de mecanismos, se você está pensando em um novo aplicativo, pode estar interessado nos desafios que vêm com um ambiente sem permissão.

Mas primeiro, o que precisamos saber é: o que é design mecânico?

A formação do campo do design de mecanismos remonta pelo menos a 1961, quando o economista da Universidade de Columbia e mais tarde laureado com o Nobel William Vickrey propôs formalmente um leilão selado de segundo preço. Já em 1797, este método de leilão foi usado quando o autor Johann Wolfgang von Goethe vendeu o manuscrito de seu poema épico Hermann e Longing Rothea, e foi comumente usado por colecionadores de selos no século 19, mas não foi oficialmente proposto por Vickrey até 1961, e agora é muitas vezes referido como o "leilão Vickrey". No modo de leilão Vickery, o maior lance ganha, mas paga o segundo maior lance. Este tipo de leilão estimula a preferência real do licitante e entrega o lote à pessoa com maior avaliação.

Vickery Auction é um design elegante e eficiente que tem sido aplicado ao mundo real, adaptando-se e atualizando-se de acordo com novas situações, e a prática informa a teoria e vice-versa. Como Vickery Auctions, a história do design de mecanismos como uma disciplina formal é uma história de entrelaçar teoria e prática, que é profunda e bela.

Ao contrário da teoria dos jogos, que estabelece uma dimensão de interação estratégica e explora os resultados mais plausíveis do comportamento, o campo do design de mecanismos não começa com o jogo, mas com o resultado desejado. O objetivo do projeto mecânico é fazer engenharia reversa de alguma forma de jogo para que o resultado desejado (que pode ser caracterizado por eficiência, justiça ou certos comportamentos) seja equilibrado. No caso da Vickery Auctions, o objetivo final é atrair os participantes a pagar o valor máximo que estão dispostos a pagar sem penalizá-los.

Existem oportunidades mais longas para aplicações de design de mecanismos na Web3. Por exemplo, Blockchain protocolo pode querer alcançar o resultado do comportamento honesto de protocolo participante sem se desviar do comportamento esperado. Alternativamente, protocolo pode querer obter informações precisas sobre o valor de uma transação a ordem alocar efetivamente o Bloco curto para as transações mais valiosas.

Tais problemas de design de mecanismos são sempre desafiadores, e os desafios em um ambiente Blockchain são ainda mais únicos.

1. Falta de confiança

Sem uma parte de confiança para aplicar o mecanismo, a conceção do espaço Blockchain torna-se mais difícil.

O objetivo de usar Blockchain protocolo sem permissão é que você não precisa confiar em nenhuma entidade ou indivíduo, apenas a suposição de confiança "média" de que longo Nó suficientes no Nó executando o protocolo são honestos.

Mas a ironia da arquitetura Xu longo Blockchain é que cada lote de transações adicionado ao histórico da cadeia para ser executado em um Máquina virtual mantido pelo protocolo é o produto de uma única decisão Nó unilateral.

Você não sabe se pode confiar nesta Nó.

É por isso que os leilões Vickery raramente são vistos no espaço Blockchain. Uma implementação ingênua de leilões Vickery em breve encontrará problemas de não ser manipulada por produtores de blocos confiáveis. O problema é que um Bloco Produtor pode criar um falso "lance de shill" que é ligeiramente menor do que o vencedor em breve, forçando o vencedor a pagar quase todo o seu lance (em vez do próximo lance mais alto real).

Licitações falsas de produtores de blocos não confiáveis efetivamente fizeram com que os leilões Vickery voltassem cair ao modelo de leilão de primeiro preço, que é uma das razões pelas quais os leilões de primeiro preço são tão comuns na web3. (O ramo mais recente da literatura tradicional de design de mecanismos sobre "mecanismos confiáveis" também considera o design de leilões para leiloeiros não confiáveis, mas de uma perspetiva diferente.) ）

2. Há conluio de vez em quando

Outra razão pela qual o mecanismo Blockchain é difícil de conceber é a conivência entre Blockchain participantes. Por exemplo, os leilões de segundo preço podem facilmente ser coniventes com pagamentos de indemnizações. A lógica é simples: uma vez que o licitante vencedor paga o segundo lance mais alto, o licitante pode subornar o segundo licitante mais alto para licitar mais baixo.

A literatura académica sobre a conceção de mecanismos não preocupa esta questão. Uma das razões para tal pode ser o facto de a colusão, especialmente com os pagamentos de indemnizações, ser difícil de alcançar no mundo real. Após conluio, o vencedor pode recusar-se a pagar o suborno, pelo que é difícil obter pagamentos de compensação credíveis. (Como diz o ditado: "Não há caminho entre ladrões.") ）

No entanto, no contexto da Blockchain, os potenciais coniventes podem muitas vezes utilizar contratos inteligentes para fornecer compromissos fiáveis para que a colusão funcione realmente. A segunda razão é a falta de um mecanismo para desencorajar o conluio com pagamentos de compensação – o mecanismo de "divulgação de preços", que apenas fornece cotações e nada mais.

Para piorar a situação, protocolo usuários podem entrar em conluio não apenas uns com os outros, mas também com produtores Bloco (não confiáveis) (equivalente ao conluio licitante-leiloeiro em leilões do mundo real).

Defender-se contra este último conluio é uma das principais motivações para a parte queimada do mecanismo de taxa de transação EIP-1559 da Ethereum. Sem "queimar" (ou de outra forma reter estas receitas aos Bloco Produtores), Bloco Produtores e Utilizadores Finais podem entrar em conluio com pagamentos de compensação e escapar a quaisquer preços de reserva que o mecanismo esteja a tentar impor.

3. Não se pode confiar apenas no Estado de Direito

O problema da colusão não é, manifestamente, novo. Ele tem atormentado várias mecânicas da vida real por séculos, mas se você olhar para a literatura de design mecânico, você pode se surpreender ao ver que ele mal resolve esse problema. Embora a literatura discuta positivamente as motivações de atores individuais para a manipulação unilateral de mecanismos, muitas vezes deixa a questão para noções não documentadas de "Estado de direito". Por exemplo, os participantes no mecanismo podem assinar um contrato legal que estipula que não serão coniventes. Se for constatado um conluio, este será levado às vias legais. Os criadores de mecanismos podem ajudar criando um mecanismo que é relativamente fácil de detetar conluio.

Há um segredo tácito em grande parte longo literatura sobre design institucional: a confiança no Estado de direito. Embora não possamos dizer que não há Estado de Direito em Blockchain protocolo áreas onde não há licença – muitas vezes vemos a aplicação da lei processar com sucesso crimes em Blockchain sem licença – o grau de Estado de Direito é longo do que em aplicações tradicionais de design de mecanismos.

Se você não pode confiar no Estado de Direito fora do mecanismo, então o designer tem a responsabilidade de resolver o problema dentro do mecanismo. Essa abordagem é onipresente nas decisões de design de mecanismos no espaço Blockchain. Em Ethereum protocolo em particular, não faltam exemplos de EIP-1559 benefícios de taxa básica para validadores corte má conduta em seu Consenso protocolo.

4. O design mais curto é maior

Os shorts de design na Web3 são maiores do que os designers de mecanismos estão acostumados. Como resultado, os designers devem repensar todos os problemas dados. Por exemplo, o mecanismo longo envolve pagamentos e, nas aplicações tradicionais de conceção de mecanismos, estes pagamentos serão efetuados em fiat moeda como dólares americanos. Xu longo Blockchain protocolo têm sua própria moeda nativa, e esse mecanismo dentro do protocolo é capaz de manipular essas moeda.

Imagine se você escrevesse um artigo sobre design mecânico tradicional, e parte da sua descrição mecânica fosse: "Imprima um monte de moedas novas e distribua-as para um grupo de participantes." Fora do contexto da Blockchain, isso é ridículo. Mas quando você está falando sobre design mecânico no contexto de Blockchain protocolo, você pode fazer isso. protocolo controle moeda, então alguns dos mecanismos protocolo podem cunhagem Token ou queimar Token.

Isto significa que designs que não teriam sido possíveis sem moedas nativas tornaram-se possíveis. Por exemplo, como motivar Bitcoin Mineiro a realizar protocolo como pretendido? Estes produtores de Bloco são incentivados através de recompensas inflacionistas: impressão de novas moedas (Bitcoin). Tal projeto não teria sido possível sem um moeda nativo.

5. Moedas nativas podem causar outros problemas

A razão anterior sublinha o poder das moedas nativas. Há duas coisas que você pode fazer com moeda nativas: "moeda cunhagem" (Bitcoin protocolo cunhagem novo Bitcoin de uma forma que incentiva Mineiro) e "Token queima" (Ethereum EIP-1559 mecanismo de taxa de transação para queimar ETH uma maneira de se defender contra conluio). As moedas nativas escondem perigos que não existem no design tradicional de mecanismos: decisões de design microeconômico podem ter consequências macroeconômicas.

Na conceção tradicional dos mecanismos, não há razão para se preocupar com as forças macroeconómicas. Os métodos tradicionais de leilão não tiveram um impacto significativo na oferta de moeda ou nas taxas de inflação nos Estados Unidos. Este é um novo desafio para o cenário de design web3. O que pode dar errado? Vou contar dois exemplos, um sobre a cunhagem de Bitcoin e outro sobre a queima de ETH.

Como resultado do uso do Bloco Rewards – incentivando os mineiros através da impressão de novas moedas – Bitcoin foi forçado a Inflação. Por conseguinte, deve também ter um política monetária correspondente para determinar a taxa de inflação e a forma como esta evoluirá ao longo do tempo. Satoshi Nakamoto também estabeleceu um limite máximo de oferta de 21 milhões de Bitcoin. Uma vez que existe uma hard cap sobre a quantidade de Bitcoin, a inflação deve estar próxima de zero.

Se a inflação é realmente zero, o que deve ser usado para incentivar Mineiro a continuar funcionando protocolo e fornecer segurança para Bitcoin? Há esperança de que as taxas de transação compensem o Recompensa de bloco perdido, embora as chances de isso acontecer sejam bastante pequenas. Como todos sabemos, se a taxa de transação estiver próxima de zero, Bitcoin protocolo sofrerá com grandes problemas de segurança.

Os cientistas da computação da Universidade de Princeton, Miles Carlston, Harry Kalodner, Matthew Weinberg e Arvind Narayanan apontam outra diferença entre taxas de transação e recompensas de bloco em um artigo. Embora o Recompensa de bloco seja o mesmo para cada Bloco (pelo menos entre dois Recompensa de bloco "Reduzir para metade" consecutivos), Lavagem de dinheiro pode mudar por ordens de magnitude – o que, por sua vez, introduz uma nova instabilidade na teoria dos jogos para o protocolo. Protocolo nesse sentido, as decisões macroeconómicas de fixação de limites máximos de oferta têm consequências microeconómicas negativas para o acordo e para os seus participantes.

Assim como Recompensa de bloco cunhagem é uma força inflacionária para Bitcoin, a queima de Lavagem de dinheiro em EIP-1559 é uma força deflacionária para Ethereum. Na Ethereum protocolo (que usa a inflação validadores recompensas), há um cabo de guerra entre essas duas forças, com a deflação muitas vezes vencendo. ETH é agora um moeda deflacionário líquido, que é uma consequência macroeconómica das decisões de conceção motivacional microeconómica em mecanismos protocolo Lavagem de dinheiro.

A deflação é boa ou má para Ethereum protocolo? ETH detentores adoram a deflação porque, sendo tudo igual, a sua Token torna-se mais valiosa com o tempo. (Na verdade, este subproduto pode, em última análise, ter levado a opinião pública a suporte a mudança para o mecanismo de taxas de transação EIP-1559.) No entanto, o termo deflação é intimidante para macroeconomistas tradicionalmente treinados, lembrando a estagflação econômica do Japão nos anos 90.

Quem tem razão? Pessoalmente, não acho que moedas soberanas fiat sejam a analogia certa para Ativos de criptografia como ETH. Então, qual é a analogia correta? Esta é ainda uma questão em aberto que precisa de ser mais explorada pelos Blockchain investigadores: por que razão podem os moeda monetários deflacionários ser utilizados como Ativos de criptografia para suporte Blockchain protocolo, mas não como um moeda jurídico para suporte Estados soberanos?

6. A pilha subjacente não pode ser ignorada

Na ciência da computação, uma das coisas que aspiramos alcançar é a modularidade e a abstração limpa, que nos dá a capacidade de confiar em uma parte de um sistema. Ao projetar e analisar uma parte de um sistema, talvez seja necessário conhecer os recursos de saída de outras partes do sistema. Mas, idealmente, você não precisa saber como esse recurso é implementado sob o capô.

Em Blockchain protocolo, ainda não atingimos este estado ideal. Embora os construtores e designers de mecanismos possam gostar de se concentrar na camada de aplicativo, eles não podem ignorar como a camada de infraestrutura funciona e seus detalhes.

Por exemplo, se você estiver projetando um AMM criador de mercado, deve considerar a possibilidade de que um produtor de bloco não confiável seja responsável pela ordenação de transações. Ou, quando você considerar projetar um mecanismo de Lavagem de dinheiro para um rollup (L2), você deve pagar não apenas pelo consumo de recursos de L2, mas também por todos os custos incorridos pelo protocolo L1 subjacente (por exemplo, armazenamento de dados de chamada).

Em ambos os exemplos, o projeto de mecanismo eficaz para uma camada requer uma compreensão detalhada das outras camadas. Talvez, à medida que Blockchain tecnologia se torna cada vez mais madura, vamos claramente fazer as pessoas de parvas de diferentes camadas. Mas certamente ainda não chegámos lá.

7. É necessário trabalhar em um ambiente computacionalmente restrito

A Blockchain protocolo implementação de "Computer in Sky" é um ambiente computacionalmente restrito. O design de mecanismos tradicionais se concentra apenas em incentivos econômicos e ignora problemas computacionais (por exemplo, o conhecido mecanismo de Vickery-Clark-Groves não é viável para problemas distributivos altamente complexos).

Quando Nisan e Ronen propuseram o projeto de mecanismos algorítmicos em 1999, eles apontaram que realmente precisávamos de algum tipo de rastreabilidade computacional para tornar o mecanismo prático no mundo real. Portanto, eles sugerem limitar a atenção aos mecanismos de computação e comunicação que usam uma certa quantidade de extensões de função mais longas (em vez de exponenciais) como parâmetro para o problema.

Como o Blockchain protocolo Máquina virtual é muito intensivo computacionalmente, o mecanismo de na cadeia deve ser altamente leve – longo prazo tempo e comunicação são necessários, mas não suficientes. Por exemplo, a escassez é a principal razão pela qual AMM dominam completamente Ethereum Finanças Descentralizadas, em vez de soluções mais tradicionais, como livros de limite ordem.

8. Ainda está em seus estágios iniciais

Muitas vezes, quando as pessoas dizem que a web3 ainda está em seus estágios iniciais, elas estão se referindo a uma oportunidade de investimento ou adoção. Mas, do ponto de vista científico, estamos ainda mais adiantados do que isso. Só vai ficar mais difícil – embora as oportunidades sejam enormes.

Os benefícios de trabalhar num campo de estudo maduro são dados como garantidos por todos. Existem modelos e definições bem estabelecidos. Chegou-se a Consenso sobre as questões mais importantes. Foi também desenvolvida uma coordenação fundamental na medição dos progressos. Existe um vocabulário público e uma grande base de conhecimento público. Há também maneiras de acelerar, incluindo livros didáticos altamente examinados, cursos on-line e outros recursos.

Ao mesmo tempo, em mais longo do mundo Blockchain, ainda não conhecemos os modelos e definições "certos" para pensar com clareza e progredir em questões importantes. Por exemplo, qual é o conceito mais importante de incentivos de compatibilidade no contexto da Blockchain protocolo? Quais são as camadas da pilha web3? Quais são os componentes do Valor Máximo Extraível (MEV)? Todas estas são questões em aberto.

Para os interessados em ciência Blockchain, a imaturidade do campo é, de fato, um desafio. Mas envolver-se cedo – agora – também apresenta oportunidades únicas.

A conceção de mecanismos sempre foi uma ferramenta útil para a camada de aplicação da Internet – como leilões de publicidade em tempo real ou conceção de mercado frente e verso, que é predominante nas aplicações de consumo em linha mais longas de hoje, desde o comércio eletrónico até ao agrupamento.

Mas na Web3, o design do mecanismo também informa as decisões de design sobre a infraestrutura em si.

Nos anos setenta e oitenta do século passado, quando os protocolos de roteamento da Internet ainda estavam em fase de discussão e design. Tanto quanto sei, não há um único profissional em design de incentivos e mecanismos que tenha um lugar nele. Em retrospetiva, agora percebemos que essas pessoas poderiam ter fornecido informações úteis para o design. Enquanto isso, na web3, os incentivos fizeram parte da discussão desde o início com o lançamento do Bitcoin White Paper inicial.

A confusão em torno dos modelos, definições e métricas de sucesso "certos" para a web3 está realmente nos dizendo que estamos em uma era de ouro. As futuras gerações de estudantes e cientistas vão invejar-nos que temos a oportunidade de moldar a trajetória desta tecnologia no momento certo e no lugar certo. Portanto, embora possa não haver livros didáticos mais longos nesta área, haverá um dia, e o que esses livros descreverão é o que estamos fazendo agora.