Tác giả gốc: Tim Roughgarden, người đứng đầu bộ phận nghiên cứu tiền điện tử tại a16z
Biên soạn gốc: 0x xz, Golden Finance
Nghiên cứu sâu về một lĩnh vực dạy cho bạn rằng các vấn đề trong thế giới thực chỉ là sự ngụy trang kém cỏi cho những vấn đề đã được giải quyết tốt. Ví dụ: khi tôi dạy Khái niệm cơ bản về thuật toán, học sinh học cách xác định các vấn đề liên quan đến tính toán đường đi ngắn nhất hoặc lập trình tuyến tính.
Kiểu khớp mẫu này cũng có hiệu quả trong thiết kế cơ chế, một loại "lý thuyết trò chơi nghịch đảo" sử dụng các động cơ để đạt được kết quả mong muốn. Các công cụ và bài học từ việc thiết kế cơ chế đặc biệt hữu ích trong lý thuyết đấu giá, thiết kế thị trường và lý thuyết lựa chọn xã hội.
Crypto và web3 gặp nhiều vấn đề về thiết kế cơ học. Người ta có thể nghĩ rằng nhiều vấn đề có thể được giải quyết bằng cách áp dụng tài liệu từ sách giáo khoa, tạo ra một hướng đi mới cho những ý tưởng cũ. Tuy nhiên, những thách thức và hạn chế đặc biệt của các giao thức blockchain không được phép thường buộc phải suy nghĩ lại về các nguyên tắc cơ bản của một vấn đề dường như đã được giải quyết. Điều này làm phức tạp việc thiết kế các cơ chế trong web3. Nhưng chính những thách thức này đã khiến cho việc thiết kế cơ chế web3 trở nên hấp dẫn.
Trong bài viết này, tôi sẽ khám phá một số thách thức mà thiết kế cơ chế web3 phải đối mặt. Những thách thức này có thể quen thuộc với người dùng hiểu biết về tiền điện tử, nhưng sự hiểu biết sâu sắc hơn về thiết kế cơ chế sẽ cung cấp cho tất cả các nhà xây dựng một góc nhìn mới về lý do tại sao việc giải quyết những vấn đề này lại khó khăn đến vậy. Đối với các nhà thiết kế cơ chế, nếu bạn đang nghĩ về các ứng dụng mới, bạn có thể quan tâm đến những thách thức do môi trường không được phép đặt ra.
Nhưng trước tiên, điều chúng ta cần biết là thiết kế cơ chế là gì?
Lĩnh vực thiết kế cơ chế có niên đại ít nhất là từ năm 1961, khi nhà kinh tế học của Đại học Columbia và người đoạt giải Nobel tương lai William Vickrey chính thức đề xuất phương pháp đấu giá kín theo giá thứ hai. Phương thức đấu giá này được sử dụng sớm nhất là vào năm 1797 khi tác giả Johann Wolfgang von Goethe bán bản thảo sử thi Hermann và Dorothea của ông, và nó được các nhà sưu tập tem sử dụng rộng rãi vào thế kỷ 19, nhưng nó không được Vickrey chính thức đề xuất cho đến năm 1961, và bây giờ thường được gọi là "đấu giá Vickrey". Trong mô hình đấu giá Vickery, người trả giá cao nhất sẽ thắng nhưng phải trả giá cao thứ hai. Kiểu đấu giá này truyền cảm hứng cho sự ưu tiên thực sự của những người đấu giá và mang lại lô hàng đạt mức ước tính cao nhất.
Cuộc đấu giá Vickery là một thiết kế trang nhã và hiệu quả đã được áp dụng vào thế giới thực, thích ứng và cập nhật với các tình huống mới, cùng với lý thuyết cung cấp thông tin thực hành và ngược lại. Giống như Vickery Auction, lịch sử của thiết kế cơ chế với tư cách là một môn học chính thức là lịch sử của lý thuyết và thực tiễn đan xen, vừa sâu sắc vừa đẹp đẽ.
Ngược lại với lý thuyết trò chơi – lý thuyết thiết lập khía cạnh tương tác chiến lược và khám phá những kết quả hợp lý nhất của hành động – lĩnh vực thiết kế cơ chế không bắt đầu từ trò chơi mà với kết quả mong muốn. Mục đích của việc thiết kế cơ chế là thiết kế ngược một số dạng trò chơi sao cho đạt được kết quả mong muốn (có thể được đặc trưng bởi tính hiệu quả, công bằng hoặc một số hành vi nhất định). Trong trường hợp của Vickery Auctions, mục tiêu cuối cùng là khuyến khích người tham gia trả số tiền tối đa mà họ sẵn sàng trả mà không bị phạt.
Có rất nhiều cơ hội ứng dụng cho việc thiết kế cơ chế trong Web3. Ví dụ: một giao thức blockchain có thể mong muốn đạt được kết quả trong đó những người tham gia giao thức hành xử một cách chính trực (không đi chệch khỏi hành vi mong đợi). Ngoài ra, một giao thức có thể muốn có được thông tin chính xác về giá trị giao dịch để phân bổ hiệu quả không gian khối cho các giao dịch có giá trị nhất.
Các vấn đề về thiết kế cơ chế như thế này luôn là thách thức và những thách thức này thậm chí còn đặc biệt hơn trong môi trường blockchain.
1. Thiếu niềm tin
Nếu không có một bên đáng tin cậy để thực thi các cơ chế, việc thiết kế trong không gian blockchain trở nên khó khăn hơn.
Toàn bộ mục đích của việc sử dụng giao thức blockchain không được phép là bạn không cần phải tin tưởng bất kỳ thực thể hoặc cá nhân nào, chỉ cần giả định mức độ tin cậy ở mức trung bình là có đủ các nút chạy giao thức là trung thực.
Nhưng điều trớ trêu của nhiều kiến trúc blockchain là mỗi lô giao dịch được thêm vào lịch sử chuỗi sẽ được thực thi trong máy ảo được duy trì bởi giao thức lại là sản phẩm của các quyết định đơn phương bởi một nút duy nhất.
Bạn không biết liệu bạn có thể tin cậy nút này hay không.
Đây là lý do tại sao các cuộc đấu giá Vickery hiếm khi được thấy trong không gian blockchain. Việc triển khai đấu giá Vickery một cách ngây thơ sẽ nhanh chóng gặp phải vấn đề thao túng của các nhà sản xuất khối không đáng tin cậy. Vấn đề là nhà sản xuất khối có thể tạo ra một giá thầu giả "shill bid" thấp hơn một chút so với giá thầu của người chiến thắng sớm, do đó buộc người chiến thắng phải trả gần như toàn bộ giá thầu của họ (thay vì giá thầu cao thứ hai thực sự) .
Giá thầu giả mạo từ các nhà sản xuất khối không đáng tin cậy đã khiến Vickrey Auctions quay trở lại chế độ đấu giá theo giá đầu tiên, đây là một trong những lý do khiến đấu giá theo giá đầu tiên rất phổ biến trên web3. (Nhánh mới nhất của tài liệu thiết kế cơ chế truyền thống về "cơ chế đáng tin cậy" cũng xem xét thiết kế đấu giá với các nhà đấu giá không đáng tin cậy, nhưng từ một góc nhìn khác.)
2. Đôi khi có sự thông đồng
Một lý do khác khiến việc thiết kế cơ chế blockchain trở nên khó khăn là sự thông đồng giữa những người tham gia blockchain. Ví dụ: đấu giá theo giá thứ hai có thể dễ dàng bị thông đồng với các khoản thanh toán bồi thường. Ý tưởng rất đơn giản: vì người thắng cuộc trả giá cao thứ hai nên người trả giá có thể hối lộ người trả giá cao thứ hai để trả giá thấp hơn nhiều.
Các tài liệu học thuật về thiết kế cơ chế không lo lắng nhiều về vấn đề này. Một lý do có thể là sự thông đồng, đặc biệt là trong việc trả tiền bồi thường, khó đạt được trong thế giới thực. Sau khi thông đồng, người thắng cuộc có thể từ chối đưa hối lộ nên khó có được khoản bồi thường đáng tin cậy. (Tục ngữ có câu: Kẻ trộm không có quyền).
Tuy nhiên, trong bối cảnh blockchain, những kẻ thông đồng tiềm năng thường có thể sử dụng hợp đồng thông minh để đưa ra các cam kết đáng tin cậy để việc thông đồng thực sự có hiệu quả. Nguyên nhân thứ hai là thiếu cơ chế ngăn chặn việc thông đồng trong việc trả tiền bồi thường - cơ chế “tiết lộ giá” chỉ đưa ra báo giá và không cung cấp gì khác.
Tệ hơn nữa, người dùng giao thức có thể thông đồng không chỉ với nhau mà còn với các nhà sản xuất khối (không đáng tin cậy) (tương đương với sự thông đồng giữa người trả giá và người bán đấu giá trong một cuộc đấu giá trong thế giới thực).
Việc chống lại kiểu thông đồng cuối cùng này là một trong những động lực chính để đốt phí giao dịch trong cơ chế phí giao dịch EIP-1559 của Ethereum. Nếu không "đốt" (hoặc giữ lại các khoản doanh thu này từ các nhà sản xuất khối), các nhà sản xuất khối và người dùng cuối có thể thông đồng thông qua các khoản thanh toán bồi thường và thoát khỏi bất kỳ mức giá đặt trước nào mà cơ chế cố gắng áp đặt.
3. Chúng ta không thể chỉ dựa vào pháp quyền
Vấn đề thông đồng rõ ràng không phải là mới. Nó đã gây rắc rối cho cơ học thực tế trong nhiều thế kỷ, nhưng nếu bạn nhìn vào tài liệu về thiết kế cơ chế, bạn có thể ngạc nhiên khi thấy nó ít đề cập đến vấn đề này. Tài liệu này đề cập trực tiếp đến động cơ của các cá nhân trong việc đơn phương thao túng các cơ chế, nhưng nhìn chung đặt câu hỏi cho một số khái niệm “pháp quyền” chưa được xây dựng rõ ràng. Ví dụ, những người tham gia cơ chế này có thể ký một hợp đồng pháp lý quy định rằng họ sẽ không thông đồng. Nếu phát hiện thông đồng sẽ được chuyển đến các kênh hợp pháp. Các nhà thiết kế cơ chế có thể trợ giúp bằng cách tạo ra một cơ chế giúp phát hiện sự thông đồng tương đối dễ dàng.
Có một bí mật chưa được nói ra trong phần lớn tài liệu về thiết kế cơ chế: sự tin cậy vào nhà nước pháp quyền. Mặc dù chúng tôi không thể nói rằng không có quy định pháp luật trong lĩnh vực giao thức blockchain không được phép - chúng tôi thường thấy cơ quan thực thi pháp luật truy tố thành công tội phạm trên các chuỗi khối không được phép - mức độ pháp quyền ít phổ biến hơn nhiều so với các ứng dụng thiết kế cơ chế truyền thống.
Nếu bạn không thể dựa vào quy định của pháp luật bên ngoài cơ chế, thì trách nhiệm của người thiết kế là khắc phục vấn đề trong cơ chế. Cách tiếp cận này phổ biến trong các quyết định thiết kế cơ chế trong lĩnh vực blockchain. Cụ thể, trong giao thức Ethereum, có rất nhiều ví dụ, từ việc EIP-1559 đốt thu nhập từ phí cơ bản cho đến việc cắt giảm các trình xác thực vì hoạt động sai trong giao thức đồng thuận của họ.
4. Không gian thiết kế lớn hơn
Không gian thiết kế trong web3 lớn hơn so với những gì các nhà thiết kế cơ chế thường sử dụng. Vì vậy, các nhà thiết kế phải suy nghĩ lại bất kỳ vấn đề nào được đưa ra. Ví dụ: nhiều cơ chế liên quan đến các khoản thanh toán, trong các ứng dụng thiết kế cơ chế truyền thống, sẽ được thực hiện bằng các loại tiền tệ pháp định như đô la Mỹ. Nhiều giao thức blockchain có loại tiền riêng và các cơ chế trong giao thức có khả năng thao túng các loại tiền tệ này.
Hãy tưởng tượng nếu bạn viết một bài viết về thiết kế cơ chế truyền thống và một phần mô tả cơ chế của bạn là: “In một loạt tiền tệ mới và phân phối nó cho một nhóm người tham gia”. Nhìn ra bên ngoài bối cảnh của blockchain, điều này rất vô lý. Nhưng khi bạn nói về thiết kế cơ chế trong bối cảnh giao thức blockchain, bạn chắc chắn có thể làm được điều đó. Giao thức kiểm soát tiền tệ, do đó, các bộ phận trong cơ chế của giao thức có thể đúc hoặc đốt mã thông báo.
Điều này có nghĩa là một số thiết kế không thể thực hiện được nếu không có tiền bản địa sẽ trở thành hiện thực. Ví dụ: làm cách nào để khuyến khích người khai thác Bitcoin thực hiện giao thức như dự định? Khuyến khích các nhà sản xuất khối này thông qua phần thưởng lạm phát: in tiền mới (Bitcoin). Nếu không có tiền bản địa, thiết kế như vậy sẽ không thể thực hiện được.
5. Tiền bản địa có thể mang lại những vấn đề khác
Lý do cuối cùng nêu bật sức mạnh của đồng tiền bản địa. Bạn có thể thực hiện hai việc với tiền bản địa: “đúc” (cách giao thức Bitcoin đúc Bitcoin mới để khuyến khích người khai thác) và “đốt mã thông báo” (cách cơ chế phí giao dịch EIP-1559 của Ethereum đốt ETH để chống lại sự thông đồng). Các đồng tiền bản địa ẩn giấu một mối nguy hiểm không tồn tại trong thiết kế cơ chế truyền thống: các quyết định thiết kế kinh tế vi mô có thể gây ra những hậu quả kinh tế vĩ mô.
Trong thiết kế cơ chế truyền thống, không có lý do gì để lo lắng về các lực lượng kinh tế vĩ mô. Các cuộc đấu giá truyền thống không có tác động đáng kể đến nguồn cung tiền hoặc tỷ lệ lạm phát của Hoa Kỳ. Đây là một thách thức hoàn toàn mới trong thế giới thiết kế web3. Điều gì có thể xảy ra? Hãy để tôi kể cho bạn hai ví dụ, một về việc đúc Bitcoin và một về việc đốt ETH.
Do việc sử dụng phần thưởng khối — khuyến khích người khai thác in tiền mới — Bitcoin buộc phải trải qua lạm phát. Vì vậy, nó cũng phải có chính sách tiền tệ tương ứng để xác định tỷ lệ lạm phát và diễn biến của nó theo thời gian. Satoshi Nakamoto cũng đặt giới hạn nguồn cung cứng là 21 triệu Bitcoin. Vì có giới hạn cứng đối với số lượng Bitcoin nên tỷ lệ lạm phát phải đạt đến mức 0.
Nếu tỷ lệ lạm phát thực sự bằng 0, thì nên sử dụng điều gì để khuyến khích người khai thác tiếp tục chạy giao thức và cung cấp bảo mật cho Bitcoin? Người ta hy vọng rằng phí giao dịch sẽ bù đắp cho phần thưởng khối bị thiếu, mặc dù khả năng điều này xảy ra là khá mong manh. Được biết, nếu phí giao dịch đạt đến mức 0, giao thức Bitcoin sẽ gặp phải các vấn đề bảo mật nghiêm trọng.
Các nhà khoa học máy tính của Đại học Princeton Miles Carlston, Harry Kalodner, Matthew Weinberg và Arvind Narayanan đã chỉ ra một sự khác biệt khác giữa phí giao dịch và phần thưởng khối trong một bài báo. Mặc dù phần thưởng khối là như nhau đối với mọi khối (ít nhất là giữa hai lần “halving” phần thưởng khối liên tiếp), phí giao dịch có thể khác nhau tùy theo độ lớn - điều này khiến giao thức đưa ra sự bất ổn mới về lý thuyết trò chơi. Theo nghĩa này, quyết định kinh tế vĩ mô nhằm khắc phục giới hạn nguồn cung có những hậu quả kinh tế vi mô tiêu cực đối với giao thức và những người tham gia.
Giống như việc đúc phần thưởng khối là một lực lạm phát đối với Bitcoin, việc đốt phí giao dịch trong EIP-1559 là một lực giảm phát đối với Ethereum. Trong giao thức Ethereum (sử dụng phần thưởng của trình xác thực lạm phát), có một cuộc chiến giằng co giữa hai lực lượng này và giảm phát thường giành chiến thắng. ETH hiện là một loại tiền tệ giảm phát ròng, một hệ quả kinh tế vĩ mô của các quyết định thiết kế có động cơ kinh tế vi mô trong cơ chế phí giao dịch của giao thức.
Giảm phát là tốt hay xấu cho giao thức Ethereum? Những người nắm giữ ETH thích giảm phát vì tất cả những yếu tố khác đều bình đẳng, mã thông báo của họ trở nên có giá trị hơn theo thời gian. (Thật vậy, sản phẩm phụ này có thể là điều cuối cùng đã khiến dư luận ủng hộ việc chuyển sang chế độ phí giao dịch của EIP-1559.) Tuy nhiên, thuật ngữ giảm phát đã làm nản lòng các nhà kinh tế vĩ mô được đào tạo theo truyền thống, gợi nhớ đến tình trạng lạm phát kinh tế đình trệ của Nhật Bản những năm 1990.
Ai đúng? Cá nhân tôi không nghĩ các loại tiền tệ pháp định có chủ quyền là sự tương tự phù hợp với các loại tiền điện tử như ETH. Vậy sự tương tự đúng là gì? Đây vẫn là một câu hỏi mở cần được các nhà nghiên cứu blockchain khám phá thêm: Tại sao một loại tiền tệ giảm phát có thể hoạt động như một loại tiền điện tử hỗ trợ giao thức blockchain, nhưng không phải là một loại tiền tệ fiat hỗ trợ một quốc gia có chủ quyền?
6. Đừng bỏ qua ngăn xếp bên dưới
Trong khoa học máy tính, một trong những điều chúng tôi cố gắng đạt được là tính mô-đun và tính trừu tượng rõ ràng, mang lại cho chúng tôi khả năng tin cậy các bộ phận của hệ thống. Khi thiết kế và phân tích một phần của hệ thống, bạn có thể cần biết chức năng đầu ra của các phần khác của hệ thống. Nhưng lý tưởng nhất là bạn không cần phải biết chức năng này được triển khai như thế nào.
Trong các giao thức blockchain, chúng ta vẫn chưa đạt đến trạng thái lý tưởng này. Mặc dù các nhà xây dựng và thiết kế cơ chế có thể muốn tập trung vào lớp ứng dụng nhưng họ không thể bỏ qua cách thức hoạt động của lớp cơ sở hạ tầng và các chi tiết của nó.
Ví dụ: nếu bạn đang thiết kế một nhà tạo lập thị trường tự động, bạn phải xem xét khả năng các nhà sản xuất khối không đáng tin cậy chịu trách nhiệm đặt hàng giao dịch. Ngoài ra, khi xem xét việc thiết kế cơ chế phí giao dịch cho tổng hợp (L2), bạn không chỉ phải trả tiền cho mức tiêu thụ tài nguyên L2 mà còn phải trả tất cả chi phí phát sinh bởi giao thức L1 cơ bản (ví dụ: lưu trữ dữ liệu cuộc gọi).
Trong cả hai ví dụ, thiết kế cơ chế hiệu quả ở một lớp đòi hỏi kiến thức chi tiết về các lớp khác. Có lẽ, khi công nghệ blockchain trở nên trưởng thành hơn, chúng ta sẽ có sự phân chia rõ ràng giữa các lớp khác nhau. Nhưng chúng tôi chắc chắn chưa ở đó.
7. Bắt buộc phải làm việc trong môi trường hạn chế về máy tính
“Máy tính trên bầu trời” được triển khai bởi giao thức blockchain là một môi trường giới hạn về điện toán. Thiết kế cơ chế truyền thống chỉ tập trung vào khuyến khích kinh tế và bỏ qua các vấn đề tính toán (ví dụ, cơ chế Vickery-Clarke-Groves nổi tiếng không khả thi đối với các vấn đề phân bổ rất phức tạp).
Khi Nisan và Ronen đề xuất thiết kế cơ chế thuật toán vào năm 1999, họ đã chỉ ra rằng chúng ta thực sự cần một số loại khả năng truy xuất nguồn gốc tính toán để các cơ chế có ý nghĩa thực tế trong thế giới thực. Do đó, họ khuyên bạn nên hạn chế chú ý đến các cơ chế tính toán và truyền thông sử dụng các đại lượng nhất định dưới dạng phần mở rộng hàm đa thức (chứ không phải hàm mũ) làm tham số bài toán.
Vì máy ảo giao thức blockchain có cường độ tính toán rất cao nên các cơ chế trên chuỗi phải rất nhẹ - thời gian đa thức và giao tiếp là cần thiết nhưng chưa đủ. Ví dụ: sự khan hiếm là lý do chính khiến các nhà tạo lập thị trường tự động thống trị hoàn toàn Ethereum DeFi, thay vì các giải pháp truyền thống hơn như sách đặt hàng giới hạn.
8. Vẫn đang ở giai đoạn đầu
Thông thường, khi mọi người nói web3 đang ở giai đoạn đầu, họ đang đề cập đến cơ hội đầu tư hoặc việc áp dụng. Nhưng từ góc độ khoa học, chúng ta thậm chí còn sớm hơn thế. Mọi chuyện sẽ chỉ trở nên khó khăn hơn—ngay cả khi cơ hội là rất lớn.
Tất cả mọi người đều coi lợi ích của việc làm việc trong một lĩnh vực nghiên cứu đã có uy tín. Có những mô hình và định nghĩa được chấp nhận rộng rãi. Sự đồng thuận đã đạt được về những vấn đề quan trọng nhất. Sự phối hợp chính cũng được phát triển xung quanh việc đo lường tiến độ. Tồn tại một vốn từ vựng chung và một nền tảng kiến thức công cộng rộng lớn. Ngoài ra còn có nhiều cách để tăng tốc, bao gồm sách giáo khoa được hiệu đính nghiêm ngặt, các khóa học trực tuyến và các tài nguyên khác.
Đồng thời, trong nhiều khía cạnh của không gian blockchain, chúng ta vẫn chưa biết các mô hình và định nghĩa “đúng đắn” để suy nghĩ rõ ràng và đạt được tiến bộ trong các vấn đề quan trọng. Ví dụ: các khái niệm quan trọng nhất về khuyến khích khả năng tương thích trong bối cảnh giao thức blockchain là gì? Các lớp của ngăn xếp web3 là gì? Các thành phần của Giá trị có thể trích xuất tối đa (MEV) là gì? Đây đều là những câu hỏi chưa có lời giải đáp.
Đối với những người quan tâm đến khoa học blockchain, sự non nớt của lĩnh vực này thực sự là một thách thức. Nhưng tham gia sớm - ngay bây giờ - cũng có thể dẫn đến những cơ hội có một không hai.
Thiết kế cơ chế luôn là một công cụ hữu ích ở lớp ứng dụng Internet - chẳng hạn như đấu giá quảng cáo theo thời gian thực, hay thiết kế thị trường hai mặt phổ biến trong hầu hết các ứng dụng tiêu dùng trực tuyến hiện nay, từ thương mại điện tử đến mua hàng theo nhóm.
Nhưng trong web3, thiết kế cơ chế cũng cung cấp thông tin cho các quyết định thiết kế về chính cơ sở hạ tầng.
Hãy nhớ lại những năm 1970 và 1980, khi các giao thức định tuyến Internet vẫn đang được thảo luận và thiết kế. Theo những gì tôi biết, không có chuyên gia nào trong lĩnh vực khuyến khích và thiết kế cơ chế có chỗ ngồi trong bàn thảo luận. Nhìn lại, giờ đây chúng tôi nhận ra rằng một người như vậy có thể đã cung cấp thông tin hữu ích cho thiết kế. Trong khi đó, ở web3, với việc phát hành sách trắng Bitcoin ban đầu, các ưu đãi đã trở thành một phần của cuộc thảo luận ngay từ đầu.
Sự nhầm lẫn xung quanh mô hình, định nghĩa và số liệu thành công “chính xác” cho web3 thực sự đang cho chúng ta biết rằng chúng ta đang ở thời kỳ hoàng kim. Các thế hệ sinh viên và nhà khoa học tương lai sẽ ghen tị với chúng tôi vì chúng tôi đã đến đúng nơi, đúng thời điểm với cơ hội định hình quỹ đạo của công nghệ này. Vì vậy, mặc dù có thể không có nhiều sách giáo khoa về lĩnh vực này nhưng một ngày nào đó sẽ có, và những gì sẽ được mô tả trong những cuốn sách này chính là những gì chúng ta đang làm hiện nay.