Kutoka Kwenye Huzuni Hadi Uthabiti Katika Uchumi wa Uchimbaji wa Blockchain: Uchambuzi wa Nadharia ya Mchezo

Yaliyomo

1 Utangulizi

Kwa zaidi ya fedha za kielektroniki 4,000 zinazozunguka zilizokadiriwa kuwa thamani ya zaidi ya trilioni $1 na programu nyingi zisizo na makao makuu zinazoendeshwa na teknolojia za blockchain, kuelewa uthabiti na uendelevu wa muda mrefu wa mifumo hii ni muhimu kwa kupitishwa kwa upana. Watendaji muhimu katika mazingira ya blockchain ni wachimbaji ambao hutoa rasilimali ghali ili kuhakikisha makubaliano kupitia Itifaki za Uthibitisho wa Kazi (PoW) au Uthibitisho wa Hisa (PoS).

Wachimbaji hufanya kazi kwa njia ya kujipendelea, isiyo na makao makuu na wanaweza kuingia au kuacha mitandao wakati wowote. Wanapokea malipo sawia na rasilimali zao zilizochangia, lakini motisha yao ya ugawaji wa rasilimali kwenye blockchain tofauti bado haijaeleweka vyema. Karatasi hii inashughulikia pengo hili kupitia uchambuzi wa nadharia ya mchezo wa uchumi wa uchimbaji.

$1T+

Thamani ya Soko la Fedha za Kielektroniki

4000+

Fedha za Kielektroniki Zinazozunguka

Muhimu

Ulinganifu wa Motisha ya Wachimbaji

2 Mfumo na Mfumo wa Kazi

2.1 Mfumo wa Uchumi wa Uchimbaji

Tunasoma mfumo wa nadharia ya mchezo wa uchumi wa uchimbaji wa blockchain unaojumuisha blockchain moja au nyingi zinazoishi pamoja. Mfumo huu unajengwa juu ya kazi ya [3], ambayo ilipata ugawaji wa kipekee wa Usawa wa Nash chini ya miradi ya malipo sawia inayojulikana katika itifaki za PoW na PoS.

Ufahamu wa msingi ni kwamba katika viwango vilivyotabiriwa vya NE, wachimbaji wanaofanya kazi bado wana motisha ya kupotoka kwa kuongeza rasilimali zao ili kufikia malipo ya jamaa ya juu zaidi, hata wakati tabia hii haifai kwa malipo kamili.

2.2 Sababu za Huzuni

Huzuni inafafanuliwa kama desturi ambapo washiriki wa mtandao huwadhuru washiriki wengine kwa gharama ndogo kwao wenyewe. Tunaipima hii kupitia sababu za huzuni, ambazo hupima hasara za mtandao ikilinganishwa na hasara za mpotoshaji mwenyewe:

$$GF_i = \frac{\sum_{j \neq i} \Delta u_j}{\Delta u_i}$$

ambapo $GF_i$ ni sababu ya huzuni kwa mchimbaji $i$, $\Delta u_j$ inawakilisha hasara ya manufaa kwa wachimbaji wengine, na $\Delta u_i$ ni hasara ya manufaa kwa mchimbaji anayepotoka.

3 Matokeo ya Kinadharia

3.1 Uchambuzi wa Usawa wa Nash

Nadharia 1 inathibitisha uwepo na upekee wa ugawaji wa Usawa wa Nash. Hata hivyo, uchambuzi wetu unaonyesha kuwa usawa huu ni rahishe kwa mashambulio ya huzuni ambapo wachimbaji binafsi wanaweza kufaidi kwa kupotoka na mikakati ya usawa.

Nadharia 6 na Corollary 7 zinaonyesha kuwa hasara ambayo mchimbaji anayepotoka hujikosesha inalipwa kupita kiasi na sehemu kubwa ya soko na hasara kubwa zaidi zinazowasibu wachimbaji wengine na mtandao kwa ujumla.

3.2 Uthabiti wa Mageuzi

Mchango wetu mkuu wa kiufundi unaunganisha huzuni na nadharia ya michezo ya mageuzi. Tunaonyesha kuwa tabia ya huzuni inahusiana moja kwa moja na dhana za uthabiti wa mageuzi, ikitoa hoja rasmi kwa upotevu wa rasilimali, ujumuishaji wa nguvu, na vikwazo vya juu vya kuingia vinavyozingatiwa kivitendo.

4 Itifaki ya Majibu Sawia

4.1 Ubunifu wa Algorithm

Kadiri mitandao inavyokua, mwingiliano wa wachimbaji unafanana na uchumi wa uzalishaji uliosambazwa au masoko ya Fisher. Kwa hali hii, tunapata itifaki ya sasisho ya Majibu Sawia (PR):

// Algorithm ya Majibu Sawia
kwa kila mchimbaji i kwenye mtandao:
    ugawaji_wa_sasa = pata_ugawaji_wa_sasa(i)
    malipo_yanayotarajiwa = hesabu_malipo_yanayotarajiwa(i, ugawaji_wa_sasa)
    
    kwa kila blockchain j:
        ugawaji_mpya[i][j] = ugawaji_wa_sasa[i][j] * 
                              (malipo_yanayotarajiwa[j] / jumla_ya_malipo_yanayotarajiwa)
    
    sawazisha(ugawaji_mpya[i])
    sasisha_ugawaji(i, ugawaji_mpya[i])

4.2 Sifa za Kuunganisha

Itifaki ya PR inaungana kwenye usawa wa soko ambapo huzuni hupata kuwa isiyo na maana. Muunganiko unashikilia kwa anuwai kubwa ya wasifu wa hatari ya wachimbaji na viwango mbalimbali vya uhamiaji wa rasilimali kati ya blockchain zenye teknolojia tofauti za uchimbaji.

5 Uchambuzi wa Kimaingiliano

5.1 Mbinu ya Utafiti wa Kesi

Tulifanya utafiti wa kesi na fedha nne za kielektroniki zinazoweza kuchimbwa ili kuthibitisha matokeo yetu ya kinadharia. Utafiti ulichunguza jinsi utofautishaji wa hatari, uhamiaji mdogo wa rasilimali, na ukuaji wa mtandao huchangia uthabiti wa mazingira.

5.2 Matokeo na Uvumbuzi

Matokeo yetu ya kimaingiliano yanaonyesha kuwa sababu zote tatu—utofautishaji wa hatari, uhamiaji mdogo, na ukuaji wa mtandao—huchangia kwa kiasi kikubwa uthabiti wa mazingira ya blockchain yenyewe yanayobadilika. Tabia ya muunganiko wa itifaki ya PR ilithibitishwa katika hali tofauti za mtandao.

Ufahamu Muhimu

Huzuni ni ya kawaida katika usawa wa Nash katika uchimbaji wa blockchain
Uthabiti wa mageuzi hutoa msingi wa kinadharia kwa upotevu wa rasilimali
Itifaki ya Majibu Sawia inawezesha muunganiko kwa usawa thabiti
Sababu nyingi huchangia uthabiti wa blockchain ulimwenguni halisi

6 Utekelezaji wa Kiufundi

6.1 Mfumo wa Kihisabati

Mfumo wa kihisabati wa msingi unajengwa juu ya nadharia ya michezo ya mageuzi na idadi ya watu isiyo sawa. Uundaji wa sababu ya huzuni unapanua uchambuzi wa uthabiti wa kitamaduni:

$$\max_{x_i} u_i(x_i, x_{-i}) = \frac{x_i}{\sum_j x_j} R - c_i x_i$$

ambapo $x_i$ inawakilisha rasilimali za mchimbaji $i$, $R$ ni malipo ya jumla, na $c_i$ ni mgawo wa gharama.

6.2 Utekelezaji wa Msimbo

Algorithm ya Majibu Sawia inaweza kutekelezwa kwa Python kwa madhumuni ya ukalimani:

import numpy as np

class MchimbajiWaMajibuSawia:
    def __init__(self, ugawaji_wa_awali, wasifu_wa_hatari):
        self.ugawaji = ugawaji_wa_awali
        self.wasifu_wa_hatari = wasifu_wa_hatari
    
    def sasisha_ugawaji(self, hali_za_soko):
        kurudi_kutarajiwa = self.hesabu_kurudi_kutarajiwa(hali_za_soko)
        jumla_ya_kurudi = np.sum(kurudi_kutarajiwa)
        
        if jumla_ya_kurudi > 0:
            ugawaji_mpya = self.ugawaji * (kurudi_kutarajiwa / jumla_ya_kurudi)
            self.ugawaji = ugawaji_mpya / np.sum(ugawaji_mpya)
        
        return self.ugawaji
    
    def hesabu_kurudi_kutarajiwa(self, hali_za_soko):
        # Utekelezaji unategemea mfumo maalum wa soko
        kurudi = np.zeros_like(self.ugawaji)
        for i, sehemu in enumerate(self.ugawaji):
            kurudi[i] = hali_za_soko[i]['zawadi'] * sehemu / \
                        hali_za_soko[i]['jumla_ya_kiwango_cha_chimbaji']
        return kurudi

7 Matumizi ya Baadaye

Itifaki ya Majibu Sawia na uchambuzi wa huzuni zina athari kubwa kwa ubunifu na udhibiti wa blockchain. Matumizi ya baadaye ni pamoja na:

Mifumo Bora ya Makubaliano: Kubuni itifaki za PoW/PoS ambazo kimsingi hukinga mashambulio ya huzuni
Ugawaji wa Rasilimali Kuvuka Blockchain: Kuboresha rasilimali za wachimbaji kwenye blockchain nyingi
Mifumo ya Udhibiti: Kutoa taarifa kwa sera zinazokuza ushindani wenye afya wa uchimbaji
Ubunifu wa Itifaki za DeFi: Kutumia uchambuzi sawa wa uthabiti kwa mifumo ya kifedha isiyo na makao makuu

Utafiti wa baadaye unapaswa kuchunguza jinsi dhana hizi zinatumika kwa teknolojia zinazoibuka kama uthibitisho-wa-nafasi, aina za uthibitisho-wa-hisa, na mifumo ya mseto ya makubaliano.

8 Marejeo

Cheung, Y. K., Leonardos, S., Piliouras, G., & Sridhar, S. (2021). From Grieving to Stability in Blockchain Mining Economies. arXiv:2106.12332
Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System
Eyal, I., & Sirer, E. G. (2014). Majority is not enough: Bitcoin mining is vulnerable. Financial Cryptography
Buterin, V. (2014). Ethereum: A Next-Generation Smart Contract and Decentralized Application Platform
Nisan, N., Roughgarden, T., Tardos, E., & Vazirani, V. V. (2007). Algorithmic Game Theory
Goodfellow, I., et al. (2014). Generative Adversarial Networks. Neural Information Processing Systems

Uchambuzi wa Mtaalamu: Mfumo wa Hatua Nne

Kukata Haki (Kukata Hadi Kiini)

Karatasi hii inatoa ukweli mkali: uchumi wa uchimbaji wa blockchain kimsingi hauna uthabiti katika usawa wa Nash. Ufunuo wa msingi kwamba huzuni—kufanya madhara kwa makusudi kwa gharama ya kibinafsi—sio tu inayowezekana bali ni ya kawaida katika hali za usawa inagusa msingi wa miradi ya usalama ya fedha za kielektroniki. Tofauti na dhana zenye matumaini katika kazi za msingi kama karatasi nyeupe ya Bitcoin ya Nakamoto, utafiti huu unaonyesha kuwa wachimbaji wenye akili wana motisha ya kimfumo ya kuvuruga hata mitandao wanapaswa kulinda.

Mnyororo wa Mantiki (Mnyororo wa Mantiki)

Hoja inafunuka kwa usahihi wa kihisabati: kuanzia ugawaji uliothibitishwa wa NE [3], waandishi wanathibitisha kuwa kupotoka bado kuna faida kupitia kukamata sehemu ya soko. Kipimo cha sababu ya huzuni $GF_i = \frac{\sum_{j \neq i} \Delta u_j}{\Delta u_i}$ kinapima muundo huu mbaya wa motisha. Kadiri mitandao inavyopanuka, mienendo inabadilika kuelekea miradi ya soko ya Fisher, na kuwezesha itifaki ya Majibu Sawia kufikia usawa thabiti ambapo huzuni hupata kuwa isiyo na maana. Uthibitisho wa kimaingiliano kwenye fedha nne za kielektroniki humaliza mwendo huu wa mantiki usio na mapungufu kutoka kwa utambulisho wa shida hadi suluhisho la kinadharia hadi uthibitisho wa vitendo.

Vipengele Vyema na Vibaya (Nguvu & Udhaifu)

Vipengele Vyema: Muunganiko na nadharia ya michezo ya mageuzi ni bora—inatoa mfumo wa kinadharia uliopotea wa kuelewa mienendo ya umakini wa uchimbaji. Algorithm ya Majibu Sawia inawakilisha uvumbuzi wa kweli, ukikumbusha uzuri wa karatasi ya GAN ya Goodfellow lakini ikitumika kwa uthabiti wa kiuchumi. Uchambuzi wa kimaingiliano wa blockchain nyingi huongeza uthibitisho muhimu wa ulimwengu halisi ambao mara nyingi hukosekana katika karatasi za nadharia safi.

Vipengele Vibaya: Karatasi hupunguza utata wa utekelezaji—kupeleka itifaki za PR kunahitaji mifumo ya uratibu ambayo yenyewe inaweza kuwa njia za shambulio. Matibabu ya mifumo ya PoS yanahisi hayajakua ikilinganishwa na uchambuzi wa PoW. Zaidi ya yote inayosumbua, dhana za muunganiko zinategemea hali bora za soko ambazo zinaweza kushindwa wakati wa hofu ya soko la crypto au mishtuko ya kisheria.

Msukumo wa Vitendo (Maonyo Yanayoweza Kutekelezeka)

Kwa watengenezaji wa blockchain: upimaji wa haraka wa mifumo ya makubaliano kwa udhaifu wa huzuni na kuzingatia mifumo ya ugawaji iliyovutiwa na PR. Kwa wachimbaji: kutambua kuwa mikakati ya huzuni ya muda mfupi inaweza kudhuru kadiri mitandao inavyotekeleza hatua za kukabiliana. Kwa wadhibiti: kuelewa kuwa umakini wa uchimbaji sio tu kushindwa kwa soko—ni lazima ya kihisabati chini ya itifaki za sasa. Athari ya haraka zaidi? Tunahitaji mifumo ya makubaliano ya kizazi kijacho ambayo hupika upinzani wa huzuni moja kwa moja kwenye muundo wao wa kiuchumi, kusonga zaidi ya dhana za ujinga za usanifu wa awali wa blockchain.