详解Flatcoin:如何运用控制理论,设计一种通货膨胀调整稳定币?

举一个简单的例子——虚构的「i-DAI」,即剔除通货膨胀因素的 DAI(an Inflation Corrected DAI)。i-DAI 的锚定将附着在一个参考时间点上,随着通货膨胀的变化,其价格将实时调整,以保持 i-DAI 持有者的购买力。下表展示了这种典型行为。

引言:什么是 Flatcoin?

Flatcoin 是一种新兴的代币经济学概念,可以作为一种价值储藏代币,会随着通货膨胀的变化调整其价值。Flatcoin 的明确目标是保持代币持有者和 / 或特定利益群体(如平台用户)的购买力。

举一个简单的例子——虚构的「i-DAI」,即剔除通货膨胀因素的 DAI(an Inflation Corrected DAI)。i-DAI 的锚定将附着在一个参考时间点上,随着通货膨胀的变化,其价格将实时调整,以保持 i-DAI 持有者的购买力。下表展示了这种典型行为。正如我们将在本文中看到的,尽管 i-DAI 目前仅是一个虚构的概念,但可以通过基于控制器的稳定币(a controller-based stablecoin,以下简称「CBS」)实现 i-DAI 的概念,实际中已经有像 RAI(由 Reflexer Labs 推出的新型算法稳定币)这样的例子落地。

详解Flatcoin:如何运用控制理论,设计一种通货膨胀调整稳定币?
表格展示了 DAI 和虚构的 i-DAI 之间的价值差异。(*)DAI 中的巨无霸价格指数是一个虚构的例子,用于说明 CPI 对商品的影响。

什么是通货膨胀?

在经济学中,通货膨胀是指物价普遍上涨,导致货币(用于表示价格)持有者购买力的下降。而在 web3 领域,通货膨胀的定义有所不同,通常(相当令人困惑地)用来描述代币供应增长带来的影响,虽然在传统经济学术语中,更准确地说,这种现象应该被称为「稀释」。在本文中,我们将坚持使用通货膨胀的传统定义。

在通货膨胀的环境下,货币持有者可能会经历购买力下降的情况,这会削弱人们对货币和整个经济体系的信任。正因如此,通货膨胀被认为是衡量任何经济体系的关键指标,世界各地的央行都有明确的任务,即为其管理的法定货币设定较低的年通货膨胀率(通常在 2% 到 4% 之间)。然而,正如当前全球经济最近的经历所示,这并不是一项简单的任务。

鉴于全球经济近期面临的高通胀压力,Coinbase 提议设计一种通货膨胀调整型「Flatcoin」。Flatcoin 的明确目标是「在维持稳定购买力的同时,也要具备一定弹性,以抵御传统金融体系引起的经济不确定性」。但是,需要再次强调的是,这并非易事——接下来,让我们探讨一下 Flatcoin 设计中固有的一些挑战。

Flatcoin 设计挑战

Flatcoin 是一个独特的设计命题,它包含了需要解决的几个挑战,这些挑战既可以独立解决,也可以同时解决。我们将在下文深入探讨这些挑战的细节。其中,最核心的挑战在于,准确感知通货膨胀,以及创建适当的激励机制。

具体来说,通货膨胀与经济学中的许多概念一样,运行在一个复杂适应系统之中。这意味着有大量不同因素和变量的动态交互,包括不可预测的人类行为,会对通货膨胀的原因和结果产生影响。这在 Flatcoin 设计中带来了挑战,任何设计的实现都需要关注与考虑许多方面的因素,包括但不限于:

(1)通货膨胀指数的低时间粒度 

2)传感器测量时空调节方面的困难 

(3)传感器融合和有效控制器设计的复杂性 

(4)通过适当的激励机制实现 Flatcoin 经济变化的挑战

一种可行的 Flatcoin 设计:基于控制器的半稳定币

对于构建 Flatcoin 来说,有一种很有前景的方法,就是借鉴、采用当前最成功的稳定币的思想和技术——这些成功的稳定币,采用控制器的概念,可以「感知」价格变化,并通过重新调整参与者的激励机制,使得持有的代币价值趋于跟踪参考价值。

这种基于控制器的稳定币被称为 Controller-Based Stablecoins(CBS),其中 RAI 是一个已经实际应用的例子。RAI 的灵感来自于类似的理论和实践考虑。RAI 采用控制器的理由之一是,已经证明中央银行在控制通货膨胀时的历史行为可以很好地由一个 PID 控制器(由比例单元 P、积分单元 I 和微分单元 D 组成)来描述。2014 年 Hawkings 等人的理论研究,以及 2019 年 Shepherd 等人的实证研究中,都已经证明了这一点。

鉴于 RAI 作为一种 CBS 所展示出的稳定性,接下来我们将以 RAI 为案例研究,并介绍一种可行的基于 CBS 的 Flatcoin 设计结构。

RAI 作为案例研究

RAI 是一种基于控制器的稳定币,它通过使用无监督的 PI 控制器引导的经济激励,以及一个能够在任何时间点「感知」RAI/USD 价格的预言机,使其价值与 USD 的价值保持一致的走势。

从用户体验的角度来看,RAI 允许用户使用 ETH 作为抵押品,获得以 RAI 为单位的超额抵押贷款。未清偿的债务以 RAI 计价,该债务的利率(或称为 RAI 生态系统中的赎回利率)由实施的 PI 控制器定义。可获得的贷款金额由所谓的赎回价格决定,实际上赎回价格往往与 RAI 市场价格紧密相关——差异通常在 1% 左右。

利率调整的逻辑基于 RAI 市场价格(以 RAI/USD 计价)与 RAI 赎回价格(同样以 RAI/USD 计价)之间的差异。当赎回价格高于市场价格时,利率往往会上升。当它低于市场价格时,利率往往会下降(甚至变为负数!)。

RAI 价格为什么可以保持相对稳定?即使没有锚定,即使使用波动性较大的资产(ETH)作为抵押品,这是因为 RAI 具有反周期激励机制。市场价格由 RAI 买卖双方的二级市场决定,因此波动较大;而赎回价格由 PI 控制器决定,因此较为可控、稳定。因此,当两者之间的差异较大时,理性用户就会有套利的动机。

具体来说,当市场价格高于赎回价格时,获取 RAI 贷款并将其出售给二级市场是有利可图的,直至两个价格趋于收敛,然后从二级市场购买 RAI 以偿还债务,并实现中立头寸。当市场价格长时间高于赎回价格时,这种做法尤其方便,因为赎回利率可能变得非常低,从而产生套利利润和利率利润。无论如何,从系统中获利都有助于 RAI 代币市场价格保持稳定。

至于相反的情况(即赎回价格高于市场价格),盈利行为将是尽可能多地从二级市场购买 RAI 并持有,直到价格收敛,或者用它来平仓任何未平仓的 RAI 头寸。第一个行为往往会减少市场上流通的 RAI 代币数量,第二个行为则会销毁 RAI。这两种行为都会促使系统向市场价格收敛。

RAI 背后控制器的美妙之处在于,所有这些由控制器引导的激励都是由外部基准驱动的,即通过外部预言机获取的 RAI/USD 价格。RAI 并不直接依赖于拥有任何美元库存或流动性池,就可以实现价格稳定。

对于设计 Flatcoins 来说,RAI 的设计代表了构建 MVP(最小可行性产品)的一个自然起点,需要两个要素:

1)通货膨胀预言机;

2)一个适度调节的控制器,用于测量通货膨胀。

如果你需要更多关于 RAI 的资源,可以查阅以下链接:

  • Reflexer Finance:https://reflexer.finance/
  • https://medium.com/reflexer-labs/summoning-the-money-god-2a3f3564a5f2
  • https://www.youtube.com/watch?v=dQRvDV5IILw
  • https://github.com/BlockScience/reflexer
  • https://github.com/BlockScience/reflexer-digital-twin

分布式控制挑战

前面提到,构建一个 Flatcoin 必须要有一个适度调节的控制器,和一个通货膨胀预言机。现在,我们来看看这两个方面都面临着哪些挑战。

由于通货膨胀涉及到空间、时间和组成属性(下文将详细阐述),全面衡量通货膨胀是分布式控制系统设计的一个基本挑战。

从控制理论的角度来看,Flatcoin 设计挑战可以理解为

(1)有一个地域分布广阔的「被控对象(plant)」,即商品和服务市场,在不同的时间、不同的地点向不同的商品发出价格信号。

(2)第一步是设计一套传感器(sensors),采集相关信号(以正确的频率和适当的位置),并将它们在适当的时间和空间尺度上合并在一起。

(3)然后这些信号可以输入到控制器(controller)中,处理成一个足够丰富的世界模型,以便估算系统所需的市场干预,从而使 Flatcoin 的价值按照预期演变。

(4)最后,这个系统需要有执行器,能够提供激励,以驱动二级市场调整 Flatcoin 价值,使其与通货膨胀保持一致。

在下一节中,我们将探讨控制理论的一些基本知识,以便进一步剖析设计问题。

理解复杂适应系统中的控制理论

定义环境

控制理论中,必须明确定义系统的「边界」或环境。可以建立一个模型,足够理解那个边界内的世界,从而在系统内做出可控的决策。下面我们将探讨控制系统的各个部分。

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控制系统及其组件的简化示意图
  • Plants(被控对象)指的是受控制的物理或数学系统。这可以是机械系统、电路系统,甚至生物系统。Plants 最初是指工厂和生产工厂,这些工厂装备有恒温器和其他传感器,用于调节温度控制。
  • Sensors(传感器)是测量系统行为或环境的某个方面的设备,如温度、压力或组件位置。在这里,传感器需要捕捉到相关商品和服务价格的变化,以便计算和调整通货膨胀的变化。
  • Actuators (执行器)是影响系统未来行为的设备,例如电机、阀门、加热器或经济激励,以确保代币的价格随着通货膨胀而适当调整。
  • Controllers(控制器)是控制系统的大脑,处理来自传感器的信息,并使用该信息调整执行器的行为以实现期望的结果。控制器根据系统的当前状态和期望的结果计算适当的行动,并使用算法和数学模型来帮助管理系统的性能。

传感器、执行器和控制器共同构成了控制系统的基本构建模块,可用于调节和自动化各种过程,即使是在具有不可预测的人类互动的系统中也是如此。

深入了解 Flatcoin 挑战

通货膨胀调整的难度

任何旨在追踪通货膨胀率以减轻其对购买力的影响的代币,都必须回答一些关于使用哪些「传感器」和信息来源的棘手问题,例如:「通货膨胀出现在哪里?」、「对谁产生影响?」以及「哪些商品和服务受到影响?」。

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美国消费者价格指数(CPI)上列出的不同商品价格变化的示意图,与官方 CPI 指数(黑线)进行比较

正如经济学家 Blair Fix 所形象描述的,通货膨胀并非只有「一种」现象。当然,存在通货膨胀指数,如 GDP 平减指数或 CPI 和 PPI(生产者价格指数),但这些指标之间以及其他标准(如地理位置、行业或部门)方面都有很大的差异。此外,这些指数的时间粒度也很低,大多数每月才更新一次,而购买力的变化却可能在日常生活中立即产生影响(例如超市购物或汽油购买)。

Flatcoin,正如其名字所示,就是购买力保持「平稳」的代币,在设计 Flatcoin 必须在实施之前仔细考虑其预期使用的范围和覆盖面。一个根据通货膨胀率进行调整的代币,可能会面临价格波动性很高的情况,比如在某些地区或行业中可能会出现高通胀的情况,而这种情况可能会持续很长时间。同时,这种代币也需要适应在其他地区或行业中价格波动性很低、甚至没有通胀的情况。

此外,选择哪种通货膨胀衡量标准也具有一定挑战性,因为通货膨胀甚至在国家、地区或大都市层面上都可能存在很大差异。标准化的通货膨胀衡量标准,如 CPI,并未考虑到不同职业、投资以及社会经济或人口组成的群体间购买力的差异。

最后,从实施的角度来看,准确、及时地衡量通货膨胀加大了设计的复杂性,因为这种代币容易受到潜在操纵的影响。由于 Flatcoin 系统的执行器将依赖于预言机子系统的可靠性(和「可信性」),因此它们的设计也并非易事。

下一步:如何推进 Flatcoin 的落地

这个问题的时空问题颇为艰巨,而在控制理论方法的视角下,有着许多有趣的开放性设计问题可供攻克,以创造出适当激励算法调节的代币经济。

本着敏捷方法的精神,我们建议采用功能最小化的 PoC(概念验证)设计和试点实施,以达到满足初始需求的设计目标。PoC 可以被设计成具备升级能力,以便在迭代中逐步解决针对更具体化和优先级的设计挑战。

一个出发点是先限制通货膨胀的空间分量。一个简单且推荐的 PoC 设计是从单一货币市场内的区域性指数 Flatcoin 和标量价格指数开始,但是这种简单的设计可能面临各种套利挑战。

在更长的设计时间尺度上,全球复合指数通货膨胀代币将能够解决这些套利问题,并因此具有更稳健的使用案例,但这明显需要更多的概念化和设计来解决本文中提出的各种挑战。随着第一个 PoC 的部署和评估,可以提出附加要求和可实现性,以逐步进行传感器、控制器和执行器的研究和开发,实现真正有效的全球规模的 Flatcoin,其将涵盖多样化、多空间指数。

(声明:请读者严格遵守所在地法律法规,本文不代表任何投资建议)

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