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Qu’est-ce que la théorie des jeux en cryptomonnaies ?

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Introduction

Peu connue du grand public, la théorie des jeux est pourtant l’un des éléments clés de la réussite de Bitcoin et des crypto monnaies en général. Issue des mathématiques, l’application de cette théorie permet notamment à la blockchain Bitcoin d’être le réseau le plus sécurisé au monde aujourd’hui.

Voyons de plus près comment la théorie des jeux est apparue et en quoi consiste son application au domaine des crypto monnaies.

L’histoire derrière la théorie des jeux

Les premières traces de recherches mathématiques concernant la théorie des jeux remontent aux années 1920. Elles seront ensuite reprises et développées en 1944 dans le papier de recherche “Theory of Games and Economic Behavior” écrit par Oskar Morgenstern et John Von Neumann.

Par définition, la théorie des jeux désigne l’utilisation des mathématiques pour étudier le comportement humain sur la base d’un processus de prise de décision rationnelle. À partir des recherches mathématiques effectuées, la théorie des jeux défend l’idée selon laquelle, au sein d’un environnement interactif, les joueurs se comporteraient de manière rationnelle naturellement.

En d’autres termes, lorsqu’une personne joue à un jeu dans lequel ses décisions influent sur le sort des autres joueurs, cette personne aurait tendance à privilégier un comportement bénéfique pour tous les joueurs. Ces lois mathématiques se vérifient d’autant plus lorsque l’expérience est répétée un grand nombre de fois, et que les acteurs du jeu sont nombreux.

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Initialement développé par des économistes, le concept de théorie des jeux est aujourd’hui repris et appliqué à de nombreux domaines. L’analyse comportementale l’utilise fréquemment pour tenter de prédire les comportements humains ainsi que ses prises de décisions face à diverses situations. D’autres domaines d’études utilisent également la théorie des jeux pour anticiper certaines prises de décisions, à l’image des sciences sociales, politiques, psychologiques ou encore philosophiques. La théorie des jeux peut également être enseignée dans la pratique des négociations et relations internationales.

Comprendre la théorie des jeux avec un exemple concret

Dans la théorie des jeux, on distingue généralement 3 éléments :

  • Les joueurs : Les acteurs stratégiques d’un jeu
  • La stratégie : Un plan d’action qu’un joueur va entreprendre en fonction des circonstances qui se présentent
  • Le gain : Le résultat ou l’issue qu’un joueur reçoit après avoir atteint un certain état.

Prenons un exemple concret en lien avec l’écosystème crypto. Le fonctionnement des optimistic rollups (Layer 2) repose sur un postulat simple : tous les acteurs du réseau supposent que les validateurs sont honnêtes et que les transactions validées sont toutes correctes. Si un validateur malveillant s’infiltre dans le réseau et valide des transactions erronées, les autres validateurs peuvent contester ces transactions pendant une semaine. Si les transactions s’avèrent être frauduleuses, alors le validateur malveillant est sanctionné.

Imaginons donc qu’il n’existe que 2 validateurs au sein d’un réseau de type optimistic rollup. 4 solutions se présentent :

dilemme théorie des jeux

⇒ Les deux valideurs sont honnêtes (1,1) : le réseau fonctionne correctement et les deux valideurs sont récompensés pour leur comportement vertueux.

⇒ L’un des deux valideurs est malhonnête (1,0) / (0,1) : le réseau est ralenti car le valideur honnête conteste les transactions du valideur malhonnête et ce dernier est sanctionné pour son mauvais comportement.

⇒ Les deux valideurs sont malhonnêtes (0,0) : le réseau peut continuer à fonctionner mais les utilisateurs sont lésés par les valideurs malveillants.

En considérant que les joueurs se composent des deux validateurs et des utilisateurs du réseau, il est dans l’intérêt de tous que les deux validateurs se comportant de manière vertueuse : le réseau fonctionnera et les validateurs seront récompensés pour leur travail honnête.

Ainsi, grâce à la théorie du jeu, nous sommes en mesure d’étudier les comportements humains et les choix rationnels qui en découlent, en fonction des situations.

L’application de la théorie des jeux aux crypto monnaies

Si la théorie des jeux trouve son application dans les sciences sociales, économiques ou encore politiques, on retrouve également son application dans le fonctionnement des principales blockchains, dont Bitcoin. La théorie du jeu a été introduite dans la blockchain Bitcoin afin d’anticiper le comportement des mineurs et surtout, afin de les inciter à se comporter de manière vertueuse.

Pour rappel, la blockchain Bitcoin fonctionne en tant que système distribué. Chaque nœud représenté par un mineur valide les blocs contenant les transactions. En échange de la validation des transactions et de la sécurisation du réseau, les mineurs sont récompensés. La sécurisation du réseau Bitcoin repose donc sur une incitation économique.

La théorie des jeux a été utilisée par Satoshi Nakamoto afin de faire face aux acteurs malveillants, qui pourraient détériorer ou détruire le réseau. En effet, puisque la blockchain Bitcoin est un réseau décentralisé, il fallait trouver un moyen pour que les acteurs en charge de sa sécurisation se comportent de manière vertueuse, dans l’intérêt du réseau.

Pour cela, le créateur du Bitcoin a imaginé un algorithme de consensus appelé Proof of Work, qui consiste à utiliser des techniques cryptographiques de haut niveau pour valider les transactions et sécuriser le réseau. Les appareils de minage permettant de réaliser ces calculs étant très coûteux, cela a contribué à créer un environnement extrêmement compétitif entre les mineurs chargés de sécuriser le réseau.

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Ainsi, la théorie des jeux s’applique : les mineurs ayant investi des sommes d’argent conséquentes pour sécuriser le réseau et obtenir des récompenses n’ont aucune raison d’agir de manière malveillante, car ils seraient alors exclus du réseau et perdraient une bonne partie de leurs investissements. Les décisions les plus rationnelles s’appliquent alors naturellement. Pour continuer à obtenir des récompenses, qui est l’objectif premier des mineurs, ces derniers n’ont d’autre choix que d’agir de manière honnête, dans l’intérêt du réseau.

À noter que la théorie des jeux n’est autre que les prémices de la cryptoéconomie, qui se base sur l’étude de l’économie des blockchains et des comportements des acteurs du réseau en fonction des récompenses attribuées. La cryptoéconomie s’applique aujourd’hui au sein de toutes les blockchains, PoW et PoS, afin de tenter d’anticiper le comportement des validateurs du réseau et de les orienter vers des comportements vertueux.

Conclusion

La théorie des jeux est donc aujourd’hui l’un des piliers de la sécurisation des blockchains. La capacité à évaluer et modéliser le comportement des acteurs du réseau permet par la suite d’anticiper et d’orienter leurs actions, grâce notamment à des incitations économiques. Couplée à un niveau de cryptographie élevé et très coûteux, la théorie des jeux permet au réseau Bitcoin d’être l’un des plus sécurisés au monde aujourd’hui.

La théorie des jeux que l’on retrouve chez Bitcoin a également grandement inspiré l’étude autour de l’économie liée aux blockchains plus récentes. La blockchain étant par définition un réseau distribué et décentralisé, les fondateurs doivent anticiper et orienter les comportements des validateurs afin qu’ils agissent de manière vertueuse pour le réseau.

À noter que la théorie des jeux fonctionne d’autant plus que le réseau compte un grand nombre de participants en son sein. En effet, en considérant que tous les acteurs d’un réseau agissent de manière rationnelle, c’est-à-dire de manière à obtenir des récompenses en sécurisant le réseau, il sera d’autant plus difficile pour un acteur malveillant de prendre le contrôle de la blockchain s’il existe un grand nombre de validateurs.