Teoria gier ma zasadnicze znaczenie w procesie rozwoju kryptowalut i jest jednym z powodów, dla których Bitcoin zdołał przetrwać ponad dekadę, pomimo licznych prób zakłócenia jego sieci.
Czym jest teoria gier?
Zasadniczo, teoria gier jest metodą opracowaną w ramach tzw. matematyki stosowanej, która służy do badania ludzkich zachowań w oparciu o racjonalne podejmowanie decyzji. "Grą” jest specjalnie zaprojektowane do tego celu interaktywne środowisko, w którym gracze albo zachowują się racjonalnie, reagując na zasady gry lub próbują wywołać wpływ na innych graczy.
Koncepcja ta została początkowo opracowana w ramach dziedziny jaką jest ekonomia w celu zbadania zachowań przedsiębiorstw, rynków i konsumentów, ale obecnie jest szeroko stosowana na innych polach. To sprawia, że modele teorii gier mogą być wykorzystywane jako narzędzie do badania potencjalnego zachowania oddziałujących na siebie elementów (np. ludzi) i możliwych wyników ich działań, w uprzednio określonych okolicznościach. Modele te są obecnie również stosowane w szeroko pojętej nauce o polityce, socjologii, psychologii i filozofii.
Dylemat Więźnia (ang. The Prisoner's Dilemma)
Dylemat więźnia jest jednym z najpopularniejszych przykładów modelu teorii gier. Obrazuje scenariusz, w którym 2 przestępców (A i B) jest przesłuchiwanych zaraz po ich aresztowaniu. Każdy przestępca jest przesłuchiwany w oddzielnym pomieszczeniu i nie jest w stanie porozumieć się z drugim.
Prokurator rozmawiający raz z jednym a raz z drugim, próbuje przekonać przestępców, aby zeznawali przeciwko sobie w celu zmniejszenie ich kary. Jeśli A opowie się przeciwko B, to zostanie uwolniony, a B zostanie aresztowany na 3 lata (i odwrotnie). Jeśli jednak oboje postanowią się zdradzić i zeznawać przeciwko sobie, obaj zostają aresztowani na okres 2 lat. Wreszcie, jeśli zarówno A, jak i B postanowi nie zdradzać i nie wydać drugiego, zarówno A jak i B zostają na 1 rok więzienia z powodu braku wystarczających dowodów.
W związku powyższym możliwe wyniki indywidualnego postępowania obydwóch przestępców prezentują się następująco:
B zdradza | B nic nie mówi | |
|---|---|---|
A zdradza | Obydwoje zostają skazani na okres 2 lat | A pozostaje wolny, B zostaje skazany na 3 lata |
A nic nie mówi | B pozostaje wolny, A zostaje skazany na 3 lata | Obydwoje zostają skazani na okres 1 roku |
Z powyższego jasno wynika, że najlepszym scenariuszem dla A (lub B) jest zdradzenie kompana, a co za tym idzie wolność, ale wymagałoby to zachowania spokoju i nie ma sposobu, aby przewidzieć, jaką decyzję podejmie druga strona. W obliczu nagrody (uniewinnienia i wolności) wielu racjonalnych więźniów prawdopodobnie zdecydowałoby się działać dla własnego dobra i zdradzić (czyt. wydać) drugiego. Ale jeśli zarówno A, jak i B zdradzą, to obydwoje zostaną skazani na 2 lata pobytu w więzieniu, co dla obu nie jest najlepszym z możliwych rozwiązań. Dlatego najlepszym rozwiązaniem dla obu, jako pary, byłoby zachować spokój i nic nie mówić aby zostać skazanym jedynie na 1 rok zamiast 2.
Dylemat Więźnia posiada wiele wariantów, ale ta prosta historia ilustruje ideę wykorzystania modelu teorii gier do zbadania ludzkich zachowań i możliwych wyników opartych na ich racjonalizmie i podejmowaniu przez nich decyzji.
Teoria gier i kryptowaluty
Przekładając teorię gier na kryptowaluty odgrywa ona ważną rolę podczas projektowania bezpiecznego i nie wymagającego zaufania do nikogo systemu, takiego jak Bitcoin. Bitcoin jako kryptowaluta i sieć blockchain stał się odporny na BFT dzięki syntezie kryptografii oraz modelu teorii gier.
Wykorzystanie teorii gier w kontekście kryptowalut pozwoliło zrodzić się koncepcji kryptoekonomii, która zasadniczo jest nauką o ekonomii protokołów blockchain oraz która bada potencjalne konsekwencje jakie może nieść zaprojektowanie ich w określony sposób - w wyniku zachowań ich uczestników. Teoria gier dała również podstawy do wliczania w w/w kalkulacje i rozważania tzw. "zewnętrznych agentów", którzy tak naprawdę nie są częścią ekosystemu, ale mogą ostatecznie dołączyć do sieci tylko po to, aby spróbować zakłócić jej działanie od wewnątrz.
Innymi słowy, Kryptoekonomia bada zachowanie węzłów sieci w oparciu o zachęty dostarczone przez protokół, biorąc pod uwagę najbardziej racjonalne i prawdopodobne decyzje.
Ponieważ sieć blockchain Bitcoina zaprojektowany jest jako rozproszony system - z wieloma węzłami rozproszonymi w różnych lokalizacjach na całej planecie - polega on na uzgodnieniach tych węzłów w zakresie poprawności (walidacji) transakcji i bloków obecnych w sieci. Węzły jednak co do zasady nie są w stanie tak po prostu wzajemnie sobie zaufać. Jak zatem taki system, jak sieć blockchain jest w stanie przeciwdziałać złośliwym działaniom (inaczej aktorom)? W jaki sposób sieć blockchain może zapobiec zakłóceniu jej działania przez nieuczciwe węzły?
Jedną z najważniejszych cech sieci Bitcoin, która chroni ją przed szkodliwą aktywnością, jest algorytm konsensusu Proof of Work. PoW implementuje do sieci techniki kryptograficzne, które powodują, że proces kopania jest bardzo kosztowny i wymagający pod względem mocy obliczeniowej, a tym samym tworząc wysoce konkurencyjne środowisko wydobywcze. To sprawia, że architektura sieci opartych na PoW motywuje węzły wydobywcze do uczciwego działania (dzięki czemu nie ryzykują one utraty zainwestowanych przez nie zasobów). Wszelkie złośliwe działania są szybko karane oraz niosą za sobą określone konsekwencje. Węzły górnicze, które ostatecznie decydują się na nieuczciwe lub złośliwe działanie ostatecznie stracą dużo pieniędzy i zostaną wyrzucone z sieci. W związku z tym najbardziej prawdopodobną i racjonalną decyzją podejmowaną przez górnika jest uczciwe działanie i utrzymanie bezpieczeństwa sieci blockchain - zarówno dla własnego dobra i bezpieczeństwa jak i ogółu.
Wnioski
Ogólne zastosowanie teorii gier polega na modelowaniu i badaniu tego, jak ludzie zachowują się i co sprawia, że podejmują racjonalne decyzje. W systemach takich jak kryptowaluty, sieci blockchain, modele teorii gier powinny być jednym z podstawowych elementów w trakcie ich rozwoju i powstawania.
Dzięki zrównoważonemu i zharmonizowanemu połączeniu osiągnięć kryptografii oraz teorii gier, algorytm konsensusu Proof of Work przyczynił się do stworzenia blockchain Bitcoina, jako zdecentralizowanego systemu, który jednocześnie jest wysoce odporny na różne typy atakówataki. To samo dotyczy innych kryptowalut, a pojęcia teorii gier odnosi się również do sieci blockchain opartych o algorytm PoS. Główną różnicą w tym przypadku jest sposób sprawdzania poprawności transakcji i walidacji bloków.
Należy jednak pamiętać, że stopień bezpieczeństwa i odporności na ataki, jaki osiąga dana sieć blockchain, zależy od jej protokołu i jest bezpośrednio związana jest z liczbą węzłów w niej uczestniczących. Większe rozproszone sieci blockchain są bardziej niezawodne i odporne niż te mniejsze.