Ultime notizie sulla ricerca: il caso delle aste a candela

Ultime notizie sulla ricerca: il caso delle aste a candela

15 luglio 2021 July 15, 2021 in Research,Polkadot,Kusama by Polkadot

Di Samuel Häfner, ricercatore della Web3 foundation

Le aste Parachain sono una caratteristica centrale sia di Kusama che di Polkadot. Il loro risultato determina chi ottiene gli slot parachain e la quantità di token bloccati. Per la salute dell'ecosistema, è importante che i pochi slot siano assegnati a quei progetti che possono farne il massimo uso. È risaputo che le aste in generale sono un ottimo mezzo per raggiungere questo obiettivo, perché ad esempio, le negoziazioni bilaterali, costringono i team a essere in anticipo sulla loro valutazione per lo slot dell’ asta.[1]

Sia Kusama che Polkadot utilizzano un formato di asta a candela per allocare gli slot parachain. Ci sono molte buone risorse che spiegano come funziona in pratica questo meccanismo.[2] Tuttavia, il formato della candela è un modo piuttosto insolito per eseguire un'asta. Inoltre, le aste delle dimensioni e di questa portata non si verificano sulla blockchain tutti i giorni. Questo post esplorerà le seguenti domande fondamentali:

1. Perché le aste si svolgono meglio on-chain che off-chain?
2. Qual è il motivo particolare per utilizzare un'asta a candela?

Per rispondere a queste domande, ci addentreremo innanzitutto nella tragica vicenda di Gian Vincenzo Pinelli (1535 - 1601), studioso padovano, appassionato collezionista e mentore di Galileo Galilei. La vendita della sua eredità è stata effettuata in un'asta a candela, che si è conclusa in un disastro. In secondo luogo, sosteniamo che le ragioni di questo fallimento siano esattamente le ragioni per cui eseguire le aste sulla blockchain in generale è una buona idea. Terzo, passiamo alla domanda sul perché un'asta a candela sia la forma più adatta per le aste blockchain. Qui, esaminiamo brevemente le recenti ricerche condotte presso la Web3 Foundation.

L'eredità di Pinelli

Pinelli, che era di nobile discendenza napoletana, collezionava praticamente tutto di interesse accademico, dai fossili alle monete, dai minerali ai ritratti storici, dagli strumenti astronomici alle mappe.[3] La parte più famosa della sua eredità, però, era la sua immensa biblioteca. Oltre a numerosi libri, era costituito da oltre 700 manoscritti, tra cui molte rarità, come frammenti illustrati di Omero del IV secolo e un Dante con miniature del 1355.

Dopo la sua morte, la biblioteca di Pinelli fu imballata e spedita al suo erede a Napoli. La biblioteca era composta da circa 130 scatole e richiedeva tre navi per il trasporto. Una delle navi andò perduta per colpa dei pirati e poco dopo che le parti rimanenti della biblioteca giunsero a destinazione, l'erede di Pinelli morì. Dopo anni di avanti e indietro, durante i quali gran parte dei libri andarono perduti per negligenza, la biblioteca fu venduta all'asta per conto della vedova dell'erede di Pinelli nel 1608.

Come era consuetudine all'epoca, il formato dell'asta era quello di un'asta a candela: il banditore accendeva una candela in vista degli offerenti interessati, che poi chiamavano le loro offerte fino allo spegnimento della candela. Il miglior offerente nel momento in cui la candela si spegneva aveva vinto l'oggetto e pagava la sua offerta. L'asta per gli oggetti di Pinelli è stata una delle prime aste a candela su cui esiste un resoconto storico dettagliato. Le aste a candela furono utilizzate già nella Francia medievale (i documenti risalgono almeno al 1368), principalmente per risolvere le controversie sull'eredità. Altri record includono aste di navi e pellicce in Inghilterra.

Le aste a candela sono state utilizzate regolarmente solo per un periodo di tempo relativamente breve. (Alla fine sono stati sostituiti da aste la cui fine è stata annunciata dal banditore con tre colpi di bastone, proprio come le conosciamo oggi.) Il motivo della loro scomparsa era che erano piuttosto problematiche da gestire. In particolare, la maggior parte delle aste a candela all'epoca hanno dovuto affrontare i tre seguenti problemi.

In primo luogo, le persone iniziarono presto a impegnarsi in ciò che oggi è noto come cecchinaggio; cioè essi:

"maliziosamente [tirano] fuori l'offerta fino a quando la candela [non è] molto bruciata, con il risultato che le eredità [vennero] raramente vendute al loro valore reale."[4]

In secondo luogo, ci sono stati ripetuti tentativi di manipolare il tempo finale, principalmente tossendo così forte che la candela si spegneva.

E terzo, era spesso molto difficile determinare con precisione il vincitore una volta spenta la candela, il che poteva portare ad accese controversie. Ad esempio, Samuel Pepys scrisse, nei suoi famosi diari, osservando un'asta a candela in Inghilterra rimase sconvolto nel vedere:

"quando la candela si spegne, come gridano e poi contestano chi ha offerto di più per primo."[5]

La vendita della biblioteca di Pinelli non è andata come previsto per un ulteriore, quarto motivo: poiché la vedova non era soddisfatta del prezzo raggiunto dall'asta, si è rifiutata di consegnare alcuni dei libri dopo l'asta. L'acquirente, un avvocato per conto del cardinale Federico Borromeo, fondatore della famosa Biblioteca Ambrosiana a Milano, da anni era alla ricerca della biblioteca Pinelli. Per paura di ulteriori ritardi a causa di una lunga battaglia legale, accettò un nuovo accordo meno favorevole e alla fine spedì i libri a Milano.

I vantaggi della tecnologia blockchain

Quindi, le prime aste a candela in generale e la vendita della biblioteca di Pinelli, in particolare, furono un disastro. In che senso la tecnologia blockchain poteva aiutare?

In primo luogo, il comportamento della vedova dopo la vendita punta a un grosso problema di qualsiasi asta che si tiene off-chain: la mancanza di potere di impegno da parte del banditore. Anche con il miglior sistema legale in atto, il venditore può almeno ritardare la transazione della merce in vendita quando ha un improvviso cambio di idea dopo l'asta. Naturalmente, se gli offerenti nell'asta anticipano tale comportamento, non faranno offerte così seriamente come farebbero altrimenti, il che a sua volta produce ricavi ancora più bassi. Al contrario, se sia l'asta che l'oggetto in vendita sono sulla blockchain, uno smart contract può risolvere facilmente questo problema, innescando il trasferimento sia dell'offerta che dell'oggetto una volta determinato l'offerente vincente.

Quindi, passa all'asta a candela in modo più specifico e considera il problema del cecchinaggio. Il motivo per utilizzare una candela è rendere stocastico (casuale) l'ora di fine dell'asta: nessuno dovrebbe essere in grado di dire quando l'asta è finita, il che a sua volta dovrebbe incoraggiare l'offerta anticipata. Sembra una buona idea, ma la distribuzione di probabilità fornita dalla candela aveva la massa maggiore nel periodo in cui la candela era quasi bruciata. In altre parole, la probabilità che l'asta finisse anticipatamente era praticamente nulla. Non c'è da stupirsi, quindi, che tutti abbiano aspettato che la candela fosse quasi spenta (cosa che si poteva dire quando la fiamma ha iniziato a tremolare).

Al contrario, i computer moderni consentono distribuzioni temporali di fine (possibili tempi di fine) che sono più distribuite, aumentando la probabilità che un'asta termini in anticipo. Il potenziale per tempi di conclusione anticipati implica che lo sniping non sia più un problema, poiché gli offerenti sono sotto pressione per fare offerte seriamente fin dall'inizio.

Tuttavia, i computer moderni da soli non possono risolvere il secondo problema dell'asta a candela: la manipolabilità del tempo finale. In particolare, il banditore che agisce per conto del venditore deve ancora convincere gli offerenti che il finale annunciato è effettivamente quello scelto dal generatore di numeri casuali. Dopotutto, poiché le offerte aumentano nel tempo, il venditore preferisce sempre un termine successivo piuttosto che anticipato. Fortunatamente, i recenti progressi della crittografia consentono una casualità che è immutabile e che può essere verificata da tutti nella rete.[6] Quindi in un'asta a candela nella blockchain, gli offerenti non possono semplicemente tossire sulla candela né il banditore può mentire sull'ora di fine.

Il terzo problema con le aste a candela era che la loro esecuzione era spesso piuttosto frenetica, portando a litigi su chi offriva quando e quale importo. Nelle aste moderne (sia online che offline) viene registrato l'ordine esatto delle offerte, il che dovrebbe ridurre questo tipo di controversie. Tuttavia, c'è ancora un problema con la manipolazione segreta di tali record. Soprattutto nelle aste online complesse, le accuse di frode sono frequenti.[7] Quindi, la partecipazione a tali aste è sempre basata su una buona dose di fiducia nel banditore. Ovviamente, questo contrasta con le aste blockchain: se le offerte sono registrate on-chain, allora tutti possono verificare l'importo e la tempistica di tutte le offerte e non è richiesta alcuna fiducia.

Il caso dell'asta a candela

Ora che abbiamo un'idea di come le implementazioni blockchain delle aste a candela siano un miglioramento rispetto alle implementazioni precedenti, la domanda rimane: perché usare un'asta a candela in primo luogo?

Recenti ricerche presso la Web3 Foundation [cfr. Häfner e Stewart, 2021] suggeriscono che l'asta a candela aiuta con due problemi principali tipicamente affrontati dalle aste basate su blockchain: il front-running e la presenza di contratti intelligenti tra gli offerenti.

Opportunità di primo piano (agire prima di altri sulla base di informazioni privilegiate o conoscenze privilegiate) emergono naturalmente sulle blockchain perché le transazioni imminenti diventano note tra i partecipanti alla rete prima che siano incluse in nuovi blocchi.[8] Per le implementazioni blockchain delle aste, ciò significa che alcuni offerenti possono vedere e reagire alle offerte di altri offerenti prima che entrino in vigore; cioè prima che siano registrati sulla chain e siano quindi presi in considerazione dal meccanismo dell'asta.

Ad esempio, nelle aste al primo prezzo (aste in cui l'offerente vincente paga l'offerta più alta) ciò offre agli offerenti esperti di tecnologia la possibilità di superare gli altri offerenti a loro piacimento. Ma poi, la preoccupazione è che la presenza del front-running renda la partecipazione molto poco attraente per alcuni offerenti, deprima le offerte complessive e quindi riduca le entrate nelle aste. Inoltre, l'efficienza potrebbe essere negativamente influenzata dal fatto che il bene in vendita va all'offerente tecnicamente più avanzato piuttosto che all'offerente con la valutazione più alta.

Come discusso nella ricerca della Web3 Foundation di Jeff Burdges e Luca de Feo, esistono soluzioni crittografiche al problema di primo piano. Tuttavia, sono molto impegnativi in ​​termini di calcolo o richiedono più azioni da parte degli offerenti. Ancora più importante, tuttavia, le soluzioni crittografiche non funzionano se l'offerta stessa viene eseguita da smart contract. Il motivo è che gli smart contract corrispondono a codice visibile pubblicamente. Quindi, la loro valutazione per il bene in vendita e la loro strategia sono pubblicamente noti prima dell'asta. Dato il loro uso diffuso, la presenza di smart contract tra i potenziali offerenti è molto probabile in qualsiasi asta implementata su una blockchain.

Gli smart-contract offerenti affrontano più in generale un problema di trasparenza. Se la valutazione di uno smart contract è nota in anticipo, il banditore ha un incentivo a registrare il proprio offerente (pseudonimo) e a fare le cosiddette offerte shill (cioè offerte che hanno lo scopo di aumentare il prezzo pagato dal vincitore). Ciò è particolarmente problematico nelle aste al secondo prezzo (vale a dire, le aste in cui l'offerente vincente paga la seconda offerta più alta). In tali aste, è ottimale che tutti facciano un'offerta veritiera e, quindi, il banditore può arrivare al punto di defraudare sostanzialmente lo smart contract di qualsiasi utilità positiva dall'asta (presentando un'offerta appena al di sotto della valutazione dello smart contract) . Ma è probabile che gli Smart contract che anticipano un tale comportamento siano riluttanti a partecipare in primo luogo. Questo porta ancora una volta a problemi di efficienza, perché gli smart contract che hanno deciso di non partecipare potrebbero benissimo essere quelli con la valutazione più alta.

In conclusione, il front-running preclude essenzialmente le aste statiche in cui gli offerenti presentano contemporaneamente una sola offerta) e la trasparenza degli smart contract preclude le aste con una regola di pagamento del secondo prezzo (che sia statico o dinamico, ovvero con più round di offerta) .

In Häfner e Stewart (2021), mostriamo che il formato dell'asta a candela è una buona alternativa. Per chiarire il nostro punto, analizziamo un'asta stilizzata di candele tra due offerenti. In ogni round, i due offerenti si muovono in sequenza in un ordine fisso. Cioè, un offerente (pensalo come il meno esperto di tecnologia o l'offerente di smart contract) è sistematicamente in testa all'altro offerente. Le offerte devono aumentare nel tempo. L'offerente con l'offerta più alta nel round decisivo vince e paga la sua offerta.

Si scopre che con una distribuzione del tempo di fine opportunamente scelta è ottimale che il primo offerente faccia offerte crescenti nel tempo e che il secondo offerente corrisponda a queste offerte ogni volta che la sua valutazione per il bene in vendita è maggiore. Quindi, il formato dell'asta a candela fornisce una certa sicurezza contro gli attacchi con shill-bidding: per aumentare il prezzo al di sopra del prezzo di equilibrio, un banditore con shill-bidding dovrebbe presentare un'offerta vincente più alta in un round precedente. Ma questo avviene al costo di rinunciare a un pagamento da parte di uno degli offerenti nel caso in cui l'asta si concluda in quel periodo esatto.

Inoltre, un orario di fine casuale rende la partecipazione dell'offerente in prima fila più attraente rispetto a un orario di fine fisso. In un tempo di fine fisso è ottimale per entrambi gli offerenti attendere con l'offerta fino all'ultimo periodo. Il tempo di fine casuale, d'altra parte, mette sotto pressione gli offerenti a fare offerte prima. In particolare, poiché è ottimale che l'offerente di punta corrisponda all'attuale offerta più alta ogni volta che la sua valutazione è maggiore, l'offerente in prima posizione può esplorare la valutazione dell'offerente di punta presentando offerte crescenti nel tempo. Ciò gli consente di ottimizzare le sue offerte in base alle sue nuove informazioni e ottenere così un'utilità attesa maggiore.

Inoltre, mostriamo che un'ora di fine casuale porta a offerte vincenti più elevate rispetto a un'ora di fine fissa e quindi maggiori entrate. Questa non è affatto una conclusione scontata. Poiché gli offerenti presentano offerte crescenti nel tempo, avere una regola di chiusura casuale significa che a volte il banditore deve anche accettare offerte inferiori dai round precedenti. Tuttavia, la magia del tempo di fine casuale funziona per fare in modo che gli offerenti abbiano un'offerta complessivamente più alta, in modo che l'offerta vincente sia in media più alta.

Infine, mostriamo che con una distribuzione del tempo di fine uniforme e un numero elevato di round, il risultato si avvicina a quello di un'asta al secondo prezzo. Ciò significa che il pagamento previsto degli offerenti e, quindi, il reddito atteso del banditore sono pari a quelli dell'asta di secondo prezzo. Questo è un risultato importante, perché l'asta del secondo prezzo è tra le aste più ottimali, cioè tra quelle che producono le entrate più elevate. Significa anche - e questa è probabilmente la conseguenza più importante per Polkadot - che l'offerente con la valutazione più alta ottiene il bene. In altre parole, il risultato è efficiente.

Per riassumere, il formato dell'asta a candela è in grado di mitigare tutti e tre i problemi causati dal front-running: (1) bassa utilità per l'offerente svantaggiato; (2) basso reddito; (3) bassa efficienza. Inoltre, fintanto che il numero di round è finito, c'è un costo per lo shill bidding (perché, come detto sopra, il banditore corre il rischio di presentare lui stesso un'offerta vincente, nel qual caso il suo ricavo sarebbe zero). Date queste proprietà, dovremmo aspettarci che l'asta delle candele diventi un meccanismo standard per qualsiasi asta eseguita sulla blockchain.

Post scriptum

In un ultimo, ultimo tragico colpo di scena della svendita del libro Pinelli, il trasporto dei libri a Milano si rivelò più oneroso del previsto e, di conseguenza, gran parte dei libri fu smaltita via via. Infine, solo 35 scatole (sulle 130 iniziali) arrivarono alla Biblioteca Ambrosiana di Milano, dove si trovano ancora oggi.

Per saperne di più

Scopri di più su come funzionano le aste a candela di Polkadot su Polkadot Wiki e visita il portale di ricerca della Fondazione Web3 per le ultime pubblicazioni dei ricercatori della Fondazione Web3.

Riferimenti

Bulow, Jeremy, and Paul Klemperer. 1996. “Auctions Versus Negotiations.” The American Economic Review, 86(1), 180-194.

Burdges, Jeffrey, and Luca De Feo. 2020. “Delay Encryption.” Working Paper.

Daian, Philip, Steven Goldfeder, Tyler Kell, Yunqi Li, Xueyuan Zhao, Iddo Bentov, Lorenz Breidenbach, and Ari Juels. 2019. Flash Boys 2.0: Frontrunning, Transaction Reordering, and Consensus Instability in Decentralized Exchanges.

Häfner, Samuel, and Alistair Stewart. 2021.Blockchains, Front-Running, and Candle Auctions.” Working Paper.

Hobson, Anthony. 1971. “A Sale by Candle in 1608.” The Library 5 (3): 215-233.

Micali, Silvio, Michael Rabin, and Salil Vadhan. 1999. “Verifiable Random Functions.” 40th annual symposium on foundations of computer science (cat. No. 99CB37039), 120-130.

Pepys, Samuel. The Diary of Samuel Pepys.

1. See the seminal work by Bulow and Klemperer (1996). ↩︎
2. For a general overview, cf. the Polkadot wiki article. The Polkadot decoded talk by Shawn Tabrizi is also very informative. ↩︎
3. The accounts given in this and the next section largely follow Hobson (1971). ↩︎
4. Hobson (1971, 223). ↩︎
5. Pepys (1662, Wed. 3 September). ↩︎
6. See, e.g., Micali, Rabin, and Vadhan (1999). ↩︎
7. For example, see this story on MarketWatch about the manipulation accusations of Daily Mail against Google ↩︎
8. See, e.g., Daian et al. (2019). ↩︎