Теорія ігор лежить в основі розробки криптовалют і є однією з причин, через яку Bitcoin процвітав понад десять років, незважаючи на численні спроби зруйнувати мережу.
Що таке теорія ігор?
По суті, теорія ігор – це метод прикладної математики, який використовується для вивчення людської поведінки, що базується на раціональному прийнятті рішень. "Гра" створена як інтерактивне середовище, тому гравці схильні діяти раціонально, реагуючи на правила гри або вплив інших гравців.
Спочатку ця концепція була розроблена в економіці для вивчення поведінки підприємств, ринків та споживачів, але сьогодні широко застосовується в інших галузях досліджень. Таким чином, моделі теорії ігор можна використовувати як інструмент для вивчення потенційної поведінки взаємодіючих агентів та можливих результатів їхніх дій за наперед визначених обставин. Моделі також можуть бути застосовані у широкому вивченні політики, соціології, психології та філософії.
Дилема в'язня
Дилема в'язня – одна із найпопулярніших прикладів моделі теорії ігор. Вона ілюструє сценарій, у якому 2 злочинці (А та B) допитуються після арешту. Кожен злочинець допитується в окремій кімнаті, і не може спілкуватися з іншим.
Прокурор намагається переконати злочинців дати свідчення один проти одного, щоб зменшити їхню відповідальність. Якщо злочинець А дає свідчення проти злочинця B, його звільняють, а злочинця B заарештовують на 3 роки (і навпаки). Однак, якщо вони обидва зрадять і будуть свідчити один проти одного, їх обох заарештують на 2 роки. Нарешті, якщо злочинці A і B вирішать не зраджувати і мовчати, їх засудять лише до 1 року ув'язнення через відсутність достатніх доказів.
Отже, ми матимемо такі можливі результати (на основі їхніх індивідуального вирішення):
"B" зраджує | "B" мовчить | |
|---|---|---|
"A" зраджує | Обох засуджено на 2 роки. | "A" звільнено. "B" позбавлено волі на 3 роки. |
"A" мовчить | "B" звільнено. "A" позбавлено волі на 3 роки. | Обох позбавлено волі на 1 рік. |
Зрозуміло, що найкращий сценарій для злочинця А (або B) – зрадити та бути звільненим, але це вимагатиме від іншого мовчання, і неможливо передбачити, яке рішення прийме інший. Маючи нагоду звільнитися, багато раціональних ув’язнених, ймовірно, вирішили б діяти з власних інтересів і зрадити іншого. Але якщо і злочинець A, і злочинець B зрадять, вони залишаться у в'язниці на 2 роки, і це не найкращий результат. Тому найкращим варіантом для них, як для пари, буде промовчати і отримати лише 1 рік замість двох.
У дилеми в'язня є багато варіантів вирішення, але ця проста історія ілюструє ідею використання моделей теорії ігор для дослідження людської поведінки та можливих результатів, заснованих на їхньому процесі раціонального прийняття рішень.
Теорія ігор та криптовалюти
У криптовалютах, моделі теорії ігор відіграють важливу роль у розробці безпечної економічної системи "без довіри", такої як Bitcoin. Створення Bitcoin як Візантійської відмовостійкої (BFT) системи є результатом гармонійного поєднання криптографії та теорії ігор.
Використання теорії ігор у контексті криптовалют – це те, що породило концепцію криптоекономіки, яка здебільшого є вивченням економіки протоколів блокчейну та потенційних наслідків, які може мати розробка цих протоколів у результаті поведінки його учасників. Ця концепція також розглядає поведінку зовнішніх агентів, які насправді не є частиною екосистеми, але можуть зрештою приєднатися до мережі тільки для того, щоб спробувати зруйнувати її зсередини.
Іншими словами, криптоекономіка досліджує поведінку нод мережі на основі стимулів, що надаються протоколом, розглядаючи найбільш раціональні та ймовірні рішення.
Оскільки блокчейн Bitcoin спроєктований як розподілена система з безліччю нод в різних локаціях, він повинен покладатися на угоду цих нод щодо перевірки транзакцій та блоків. Однак насправді ці ноди не можуть довіряти одна одній. То як же така система може уникнути шкідливої активності? Як блокчейн може запобігти порушенню роботи несумлінними нодами?
Однією з найважливіших функцій мережі Bitcoin, яка захищає її від зловмисної активності, є алгоритм консенсусу Proof of Work. Він застосовує криптографічні методи, які роблять процес майнінгу дуже дорогим та вимогливим, створюючи висококонкурентне середовище майнінгу. Тому архітектура криптовалют на основі PoW стимулює майнінг-ноди діяти чесно (завдяки цьому вони не ризикують втратити інвестовані ресурси). І навпаки, будь-яка зловмисна діяльність не заохочується та швидко карається. Майнінг-ноди, які демонструють нечесну поведінку, ймовірно, втратять багато грошей і будуть виключені з мережі. Отже, найбільш імовірне та раціональне рішення, яке може прийняти майнер – це діяти чесно та забезпечувати безпеку блокчейну.
Підсумки
Загальне застосування теорії ігор полягає у моделюванні та вивченні того, як люди поводяться і приймають рішення, ґрунтуючись на своєму раціональному розумі. Тому моделі теорії ігор завжди слід враховувати при розробці розподілених систем, таких як криптовалюти.
Завдяки збалансованому поєднанню криптографії та теорії ігор, алгоритм консенсусу Proof of Work зміг створити блокчейн Bitcoin як децентралізовану економічну систему, що має високу стійкість до атак. Так само і з іншими криптовалютами – концепції теорії ігор також застосовуються до блокчейнів PoS. Основна відмінність тут полягає в тому, як блокчейн Proof of Stake обробляє транзакції та перевіряє блоки.
Однак майте на увазі, що ступінь безпеки та стійкості блокчейну залежить від його протоколу і напряму пов'язана з кількістю учасників мережі. Великі розподілені мережі надійніші, ніж менші.