תורת המשחקים ומטבעות קריפטו

קריפטו ישראל — Thu, 24 Feb 2022 09:30:00 +0000

תורת המשחקים בקצרה

תורת המשחקים היא בסיסית לפיתוח מטבעות קריפטוגרפיים והיא אחת הסיבות לכך שהביטקוין הצליח לשגשג למעלה מעשור, למרות ניסיונות רבים לשבש את הרשת.

מהי תורת המשחקים?

בעיקרו של דבר, תורת המשחקים היא שיטה של מתמטיקה יישומית המשמשת לחקר התנהגות אנושית המבוססת על קבלת החלטות רציונלית.
ה"משחק" מעוצב כסביבה אינטראקטיבית, כך ששחקנים נוטים לפעול בצורה רציונלית כשהם מגיבים לחוקי המשחק או להשפעה של שחקנים אחרים.

התפיסה פותחה בתחילה בכלכלה כדי לחקור את התנהגויותיהם של עסקים, שווקים וצרכנים, אך כיום מיושמת בהרחבה בתחומי מחקר אחרים.
לכן, מודלים של תורת המשחקים עשויים לשמש ככלי לבחינת ההתנהגות הפוטנציאלית של סוכנים המקיימים אינטראקציה, ואת התוצאות האפשריות של פעולותיהם, בנסיבות מוגדרות מראש.
ניתן ליישם את המודלים גם במחקר רחב של פוליטיקה, סוציולוגיה, פסיכולוגיה ופילוסופיה.

דילמת האסיר

דילמת האסיר היא אחת הדוגמאות הפופולריות ביותר למודל של תורת המשחקים.
הוא ממחיש תרחיש שבו 2 פושעים (A ו-B) נחקרים לאחר שנעצרו.
כל עבריין נחקר בחדר נפרד ואינו מסוגל לתקשר עם האחר.

התובע מנסה לשכנע את הפושעים להעיד אחד נגד השני כדרך לצמצם את האישום שלהם.
אם א' מעיד נגד ב' הוא יוצא לחופשי וב' נעצר ל-3 שנים (ולהיפך).
עם זאת, אם שניהם בוגדים ומעידים זה נגד זה, שניהם נעצרים לשנתיים.
לבסוף, אם גם א' וגם ב' יחליטו לא לבגוד ולהישאר בשקט, הם נידונים רק לשנת מאסר אחת מחוסר ראיות מספיקות.

לכן, יהיו לנו התוצאות האפשריות הבאות (בהתבסס על החלטתם האישית):

ב' בוגד

ב' נשאר בשקט

א' בוגד

שניהם כלואים לשנתיים.

א' משתחרר. ב' נכלא ל-3 שנים.

א' נשאר בשקט

ב' משתחרר. א' נכלא ל-3 שנים.

שניהם בכלא לשנה.

ברור שהתרחיש הטוב ביותר עבור א' (או ב') הוא לבגוד ולהשתחרר, אבל זה ידרוש מהאחר להישאר בשקט ואין דרך לחזות איזו החלטה יקבל האחר.
מול פרס, אסירים רציונליים רבים כנראה יבחרו לפעול מתוך אינטרס אישי ולבגוד באחר.
אבל אם גם א' וגם ב' בוגדים הם יישארו שנתיים בכלא וזו לא באמת התוצאה הטובה ביותר.
לכן, האפשרות הטובה ביותר עבורם, כזוג, תהיה להישאר בשקט ולקבל רק שנה אחת במקום שנתיים.

לדילמת האסיר יש גרסאות רבות, אבל הסיפור הפשוט הזה ממחיש את הרעיון של שימוש במודלים של תורת המשחקים כדי לחקור התנהגות אנושית ותוצאות אפשריות בהתבסס על תהליך קבלת ההחלטות הרציונלי שלהם.

תורת המשחקים ומטבעות קריפטוגרפיים

כאשר מיושמים על מטבעות קריפטוגרפיים, מודלים של תורת המשחקים ממלאים תפקיד חשוב בעת תכנון מערכת כלכלית מאובטחת וחסרת אמון, כמו זו של ביטקוין.
יצירת הביטקוין כמערכת עמידה בפני תקלות ביזנטית (BFT) היא תוצאה של שילוב הרמוני של קריפטוגרפיה ותורת המשחקים.

השימוש בתורת המשחקים בהקשר של מטבעות קריפטוגרפיים הוא שהוליד את המושג קריפטו-כלכלה, שהוא בעצם חקר הכלכלה של פרוטוקולי בלוקצ'יין וההשלכות הפוטנציאליות שעיצוב הפרוטוקולים הללו עשוי להציג – כתוצאה מהתנהגויות המשתתפים בו.
הוא גם מתייחס להתנהגותם של "סוכנים חיצוניים" שאינם באמת חלק מהמערכת האקולוגית, אך בסופו של דבר יכולים להצטרף לרשת רק כדי לנסות לשבש אותה מבפנים.

במילים אחרות, קריפטו-כלכלה בוחנת את ההתנהגות של צמתי הרשת בהתבסס על התמריצים שמספק הפרוטוקול, בהתחשב בהחלטות הרציונליות והסבירות ביותר.

מכיוון שה-Blockchain של ביטקוין מתוכנן כמערכת מבוזרת – עם צמתים רבים הפזורים במקומות שונים – הוא צריך להסתמך על הסכמה של צמתים אלה בכל הקשור לאימות של עסקאות ובלוקים.
עם זאת, הצמתים האלה לא באמת מסוגלים לסמוך זה על זה.
אז איך מערכת כזו יכולה להימנע מפעילות זדונית? איך בלוקצ'יין יכול למנוע את הפרעה על ידי צמתים לא ישרים?

אחת התכונות החשובות ביותר של רשת הביטקוין המגנה עליה מפני פעילות זדונית היא אלגוריתם הקונצנזוס של הוכחת עבודה.
הוא מיישם טכניקות קריפטוגרפיות שגורמות לתהליך הכרייה להיות מאוד יקר ותובעני, ויוצרות סביבת כרייה תחרותית ביותר.
לכן, הארכיטקטורה של מטבעות קריפטוגרפיים מבוססי PoW מעודדת את צמתי הכרייה לפעול ביושר (כדי שלא יסתכנו באובדן המשאבים שהושקעו).
לעומת זאת, כל פעילות זדונית נמנעת ונענש במהירות.
צמתי הכרייה שמציגים התנהגות לא ישרה כנראה יפסידו הרבה כסף ויעטו מהרשת.
כתוצאה מכך, ההחלטה הסבירה והרציונלית ביותר שתתקבל על ידי כורה היא לפעול ביושר ולשמור על הבלוקצ'יין מאובטח.

לסיכום

היישום הכללי של תורת המשחקים הוא לדגמן ולבחון כיצד בני אדם מתנהגים ומקבלים החלטות על סמך מוחם הרציונלי.
לכן, יש להתייחס תמיד למודלים של תורת המשחקים בעת תכנון מערכות מבוזרות, כמו אלה של מטבעות קריפטוגרפיים.

הודות לשילוב מאוזן של קריפטוגרפיה ותורת המשחקים, אלגוריתם הקונצנזוס של הוכחת עבודה הצליח ליצור את בלוקצ'יין הביטקוין כמערכת כלכלית מבוזרת, עמידה מאוד בפני התקפות.
הדבר נכון גם לגבי מטבעות קריפטוגרפיים אחרים והמושגים של תורת המשחקים חלים גם על בלוקצ'יין PoS.
ההבדל העיקרי כאן הוא האופן שבו בלוקצ'יין הוכחת הימור מתמודד עם עסקאות ואימות בלוקים.

יש לזכור, עם זאת, שמידת האבטחה והחוסן שיש לבלוקצ'יין תלויה בפרוטוקול שלו וקשורה ישירות למספר המשתתפים ברשת.
רשתות מבוזרות גדולות יותר אמינות יותר מרשתות קטנות יותר.