区块链倪老师：比特币系统中的囚徒困境

（文章首发于微信公众号：区块链倪老师）

从始至终，比特币系统中都存在着囚徒困境。 

实际上，这几乎是所有POW机制的数字货币都存在的问题。

囚徒困境（prisoner's dilemma）是指两个被捕的囚徒之间的一种特殊博弈。

囚徒困境是指：两个嫌犯作案后被警察抓住，分别关在不同的屋子里接受审讯。警察知道两人有罪，但缺乏足够的证据。于是警察告诉两人：

如果两人都抵赖，各判刑一年；

如果两人都坦白，各判八年；

如果两人中一个坦白而另一个抵赖，坦白的放出去，抵赖的判十年。

于是，每个囚徒都面临两种选择：坦白或抵赖。

当两人分开审讯的情况下，显然无法知晓对方是选择坦白还是抵赖，而当下对他们自己最好的选择都是坦白。

因为如果同伙抵赖的话，自己坦白就可以无罪释放，抵赖就判一年，所以坦白比抵赖好；如果同伙坦白的话，自己坦白判八年，抵赖就判十年，坦白还是比不坦白要好。

结果，两个嫌疑犯都选择坦白，各判刑八年。

对于两个犯罪分子组成的“团队”来说，整个团队的最佳选择毫无疑问是两人都抵赖，各判一年。但实际情况却与此恰恰相反。

囚徒困境所反映出的问题是，团队中每个人对于自己的最优选择，不一定就是整个团队的最优选择，个人理性选择有时候会导致团队的非理性选择。

这就是囚徒困境。那为什么我说比特币系统中也会有这样的囚徒困境呢？

按照比特币的算法设置，比特币系统会自动调节难度，使得出块速度稳定在10分钟左右。也就是说，不管比特币节点有多少，全网算力有多高，比特币出块时间都是10分钟。

而新出块的比特币奖励则发放给成功记账的节点。由于矿池模式的诞生，为了公平，矿池将所有接入矿池的矿机算力进行整合进行竞争记账，以提高成功率，而成功记账之后的比特币奖励则按照接入矿池的矿机算力占比进行分配。

举个例子，假设现在接入某矿池的矿机总算力是100，其中一台矿机的算力是1，当前出块奖励为100枚比特币，那么这台算力为1的矿机就能分得1枚比特币。

当前几乎所有矿工都是采用的这种接入矿池进行挖矿，而后根据算力分配收益的挖矿方式。

于是，矿工接入矿池的算力越高，就能获得越多的奖励。所以矿机市场越来越大，生产矿机的企业也越来越多。但就是这中间，产生了囚徒困境。

首先，为了能获得更多的挖矿奖励，矿工会选择在自己承受范围之内尽量提高算力，也就是购买新矿机，这是“矿工”这个角色在“矿工团队”中的个人最佳选择。矿机生产商也会为了迎合客户需求，不断加大技术研发投入，生产高算力低能耗的新一代矿机。

整体来看，整个“矿工团队”的整体算力越来越高，但比特币的出块速度仍然是维持在10分钟一块，也就是可以看做是整体比特币奖励没有变化（实际情况是每大约四年，比特币出块奖励就会减半一次）。

如果用公式来表示每个矿工在每一个新区块诞生时分得的新生币奖励：

矿工获得的新生币奖励＝（这名矿工的算力÷全网算力）×区块奖励

假设现在全网矿工每一个人都把自己的矿机关掉一半，用公式可以表示成：

矿工获得的新生币奖励＝[（这名矿工的算力÷2）÷（全网算力÷2）]×区块奖励

可以发现，即使每一名矿工的算力都减半，他们获得的新生币奖励也不会发生变化，因为他们的算力占全网算力的比率没有发生变化。

也就是说，“矿工团队”的集体最佳选择，应该是各自按比例减少矿机成本的投入，这样获币成本将大大降低，同时获币数量又能保持不变。

但我们知道，这是不可能发生的事情。如果全网矿工答应将自己的算力都减半，如果出现一个“叛徒”斥巨资加大算力投入的话，那原先的分红比例就会被完全打破，甚至这名“叛徒”还可以以原先少的多的成本就可以对比特币系统发动51%攻击。

这显然是谁都不想看到的情况。于是矿工们还是选择不断地加大对矿机的投入。

这就是我说的比特币系统中的囚徒困境。矿工们正在“被迫”选择自己个人的最佳选择，而这个选择恰恰是“矿工团队”的最差选择。

我们现在还无法知晓比特币的创始人中本聪是事先设置好了这样的囚徒困境让矿工跳进去，还是无意中创造出了目前世界上最大的囚徒困境。但毫无疑问的是，长期来看，比特币系统中的囚徒困境正在不断使得比特币全网算力越来越高，系统安全性也正在因为全网算力的提高越来越强。单从囚徒困境达成的效果来看，这应该是比特币的创始人中本聪乐意看到的现象。

囚徒困境在比特币系统中的影响还在于利用巴普洛夫定律给矿工制造出了一种心理暗示

不管有多少的矿工能意识到比特币系统中的囚徒困境，他们也都会选择不断地加大算力投入以获得更多的比特币奖励，不会有矿工会主动提出发起降低全网算力的活动，因为只要有一个人不这么做，那么对于其他所有人来说都会是不划算的一笔生意。

久而久之，矿工们就会形成一种条件反射：只有加大算力投入才能获得更多的比特币奖励。并且不会再有人去研究怎么解决这种囚徒困境，因为根本没办法解决。

好了，今天的区块链方法论就到这了。喜欢我文章的朋友可以关注我的文章首发平台，最近我正在举办一个区块链读书会活动，如果你想与我一起学习，请在下方留言。