2020 年4 月11 日，著名的數學家John Conway 因病去世，John 是一個在組合博弈論、幾何、數論、群論、算法甚至量子力學理論等多個方面都做出貢獻的天才數學家。但他最知名的莫過於生命遊戲（Game of Life），相當於1970 年代的「我的世界」。
霍金在他的《大設計》一書中評價：
「我們可以想像，像生命遊戲這樣的東西，只有一些基本規律，可能會產生高度複雜的功能，甚至是智能。它可能需要包含數十億個正方形的網格，但這並不奇怪。我們的大腦中有數千億個細胞。」
差不多四年前，2016 年4 月，我受John Conway 的生命遊戲啟發，從動力學角度闡釋了區塊鏈系統背後的網絡結構，並在當時的文章中預言了未來DeFi 的出現，以及DeFi 將以DAO 的形式出現和競爭。
四年後的今天，John Conway 已經去世，而DeFi 正以大爆炸的速度和規模發展，沒人知道DeFi 的未來會走向何方，DeFi 是否會成為現在中心化金融的一種補充？抑或是會進化成為我們從未見過的「新物種」？
為嘗試回答這個問題，我將繼續從Conway 生命遊戲背後的原理出發，以網絡動力學的研究角度，用複雜性理論的框架，對DeFi 的未來進行展望。
A New Kind of Science
2002 年，Mathematica 和Wolfram Alpha 的開發者，著名物理學家、數學家、軟件工程師，美國數學協會院士，20 歲便拿到了加州理工學院理論物理博士的Stephen Wolfram 教授，出版了其傾注15 年心血，長達1200 頁的奇書：《A New Kind of Science》。
圖：A New Kind of Science 的封面
書的基本主題是研究Conway 的元胞自動機所產生的複雜性現象，重點是對複雜計算系統的實證研究和理論研究。Wolfram 把Conway 的元胞自動機系統稱為「簡單程序」，並認為所有的複雜計算系統都由「簡單程序」構成，一切規律都是元胞自動機產生的結果，宇宙，人的意識，自然進化以及任何其他復雜現象背後都是簡單的抽象規律，都是元胞自動機的「簡單程序」的湧現結果，他稱之為「計算等價性」。因此，研究「簡單程序」的科學哲學和方法適用於其他所有自然科學和社會科學領域，計算不僅僅是科學發明的過程，也是科學發現的目的。
Wolfram 在書中提出複雜計算系統存在不可判定性（Undecidability）和計算不可化約性（Computational Irreducibility），所謂不可判定性，指的是複雜計算系統的Output 不可預測，所謂計算不可化約性，指的是雖然複雜系統由「簡單程序」構成，但是複雜系統的現象並不等於簡單程序的現象之和，換句話說，我們不可能超越簡單規律去預測結果，只能通過不可簡化的計算，跟踪複雜計算系統每一個步驟，觀察並歸納，弄清楚系統要做什麼。
圖：這是Wolfram 在《A New Kind of Science》中舉例的110 號元胞自動機模型，他認為這個模型是圖靈完備的，換句話說，這就是宇宙
Wolfram 最終得出這樣一個結論，我們需要一個全新的方法看待和研究複雜計算系統。傳統數學的機械性描述和還原論方法，並沒有看到計算系統本身有意義的複雜性。Wolfram 通過將實驗和理論相結合，在Conway 的元胞自動機基礎上進一步提出了劃時代的「計算型宇宙」（computational universe）概念，並總結道，計算的性質必須通過實證性的和經驗性的實驗來探索，而且這些實驗對於理解自然世界也有重要的影響。
Wolfram 在書中所指的新「科學」所指代的既是一種新的科學方法論，又是一種建立在新的方法論上的新的系統性知識體系，我們需要像達爾文研究進化論，孟德爾研究遺傳學，居里夫人研究放射性物理一樣，通過大量實證性的實驗，來研究計算型宇宙中的現象。
Wolfram 的「計算型宇宙」理論在2002 年剛一問世就在科學界引起了軒然大波，有人直斥其是民科，也有人稱他是牛頓以來最偉大的科學家。在當時，人類還缺乏足夠的實驗工具和理論基礎對Wolfram 的「新科學」證實或者證偽，所以不管是信他或者不信他的人，只能打打嘴仗。
但到了現在，人類在復雜系統領域的研究已經走了很遠，尤其是近年來，人工智能和機器學習技術的發展使我們發現了很多符合Wolfram 理論的湧現現象，事實上，現在的人工智能和機器學習的應用本質就是在對「計算型宇宙」的實證式探索，Wolfram 的「新科學」將成為人類探索世界的重要工具，尤其是數字化世界，其中就包括DeFi。
DeFi，一個典型的「計算型宇宙」
絕大部分人都沒有意識到，DeFi 是一個正在成長中的「計算型宇宙」，具有非常典型的「計算型宇宙」的特徵，DeFi 系統的底層具有非結構化特徵，並且是一系列DeFi 原語（Primitives）的集合。它們完全有可能形成呈現複雜動力學特徵的模型，DeFi 系統在本質上可以被視作一種網絡，而我們已知的金融市場複雜性表徵都可以從該網絡底層的簡單原語集合的實際行為中湧現出來。
DeFi 由一系列規則明確的原語（Primitives）協議驅動
「原語」在計算機進程的控制中的定義是指由若干條指令組成的程序段，用來實現某個原子級特定功能，在執行過程中不可被中斷，比如「Read」，「Write」。在DeFi 系統中，我們可以將「原語」引申為DeFi 最基礎的功能性協議，比如Maker 的穩定幣協議、Compound 的借貸協議、Uniswap 的交易協議等。當年Alan Turing 在定義圖靈機六個基本操作的時候也用了Primitive 這個詞，規則明確的DeFi 原語就如圖靈機的基本操作，構成了DeFi 計算型宇宙的底層「簡單程序」。
DeFi 具有元胞自動機的動力學特徵：底層同質性，時空局部性，交易離散型
DeFi 的底層同質性來源於以太坊，凡是在以太坊上開發的DeFi 都要服從以太坊的交易規則和數據結構。可組合性又使DeFi 協議之間的作用存在時空局部性，只有被組合的協議才會互相影響，信息只在被組合的協議之間傳遞，即使存在調用嵌套，仍有明確的協議間信息傳遞路徑。所謂交易的離散性是指DeFi 之間的交易服從原子性，即交易要不成功，要不失敗，沒有中間狀態，並且鏈上交易存在區塊時間間隔，也使得DeFi 交易的離散性更為顯著。這三種屬性使得DeFi 協議和交易非常符合「計算型宇宙」中元胞自動機的動力學特徵：元胞空間的連續性，以及元胞狀態演化的時空局部性和時間離散性。
DeFi 已經出現了「計算型宇宙」的湧現特徵：非結構化和網絡效應
所謂非結構化，是相對於傳統金融服務的結構化而言，傳統金融機構為用戶提供封閉並且預定義的金融服務，而DeFi 提供的金融服務則非常開放地由底層原語協議組合構成。協議本身非結構化，但協議的組合可以基於不同的目的而重新定義，比如PoolTogether 對Maker 協議和Compound 協議進行組合，並定義了彩票的功能。這種開放的非結構化組合帶來的多樣性是「計算型宇宙」的湧現效應的基礎，並且，DeFi 已經在局部出現了網絡效應，這是DeFi「計算型宇宙」複雜性的早期表現。
「湧現」時代的DeFi 新範式
雖然DeFi 系統從各方面都符合Wolfram 的「計算型宇宙」的動力學特徵，但目前DeFi 生態還非常簡單，只是在局部出現網絡效應，從系統宏觀上並沒有發生「計算型宇宙」特有的湧現現象。不過，「計算型宇宙」的特點之一就是難以預測，我們無從預測DeFi 何時會越過「計算型宇宙」的湧現臨界點。但我們可以明確的是，在「計算型宇宙」中，DeFi 的開發範式和治理範式將發生根本性的改變。
DeFi 將超越樂高時代，進入「湧現」時代
在DeFi 邏輯相對簡單的當下，DeFi 組合的動力學特徵表現為相對簡單的機械性，即輸出相對於輸入的確定性，在DeFi 樂高時代，DeFi 組合的整體相當於局部之和，協議局部規則的改變對於系統的影響仍然可以預測（雖然預測結果越來越難）。
但隨著DeFi 的複雜性越過臨界點，進入湧現時代，DeFi 系統作為一個整體，將表現出其構成局部所不具備的屬性或者功能，簡單的規則可以產生驚人的複雜性，即使規則發生很小的改變，也可能產生巨大的複雜性變化。這意味著，就算DeFi 開發者設計了一切規則，但是可能也無法提前預測這些規則在DeFi「計算型宇宙」中將會做什麼，唯一的辦法是運行這些規則，並觀察它們到底會變成什麼樣。
計算不可化約性和不可判定性會制約DeFi 治理的有效發揮空間
目前的DeFi 治理明顯採用的是機械決定論的治理哲學，治理者將DeFi 協議當作是一件嚴絲合縫的精密機械，而治理政策就像是這部機械的操作界面，治理者根據協議的儀錶盤而調整DeFi 的治理政策，並且期望著DeFi 的治理政策同治理結果之間呈現線性相關，比如Maker 為了調整Dai 的餘額而調整穩定費率和DSR，希望擴張Dai 的時候，就同步下降穩定費率和DSR，當希望收縮Dai 的時候，就同步上調穩定費率和DSR （雖然已經不怎麼有效）。
但是，在復雜的DeFi「計算型宇宙」中，即使如Maker 這樣的原語協議，其貨幣政策和貨幣政策結果之間的關係也不是簡單機械性的，DeFi 系統的動力學特徵將表現為更少的機械性，而更多的生命性。計算不可化約性使得DeFi 的治理結果難於建模計算，而計算的不可判定性將使得DeFi 的治理結果output 和治理決策input 之間的關係更多的表現為非線性和隨機性。
事實上，當我們參考典型的元胞自動機時會發現，在很多元胞自動機模型中，無論輸入值是什麼，模型都會停止在周期性行為上。今天，我們仍然可以識別並糾正出DeFi 程序中的漏洞，但在「計算型宇宙」中，計算不可化約性遍地都是，人們唯一能夠做的只是運行協議，看看會發生什麼。
「發現」而不是「發明」DeFi
或許你會對「計算型宇宙」的計算不可化約性和不可判定性感到沮喪，如果系統的Output 和Input 之間無關或者弱相關，那DeFi 的Programable 是否還有意義？Wolfram 的《A New Kind of Science》給我們提供了答案，「計算型宇宙」中有著令人難以置信的豐富性，這意味著，存在非常豐富的資源可供我們挖掘利用。
在DeFi 的樂高時代，我們開發DeFi 協議的重點是讓協議按照我們的目標開始工作，其過程是機械性的，我們先決定協議的功能，然後按部就班的設計協議架構，制定開發計劃，然後寫代碼開發，設計成為開發的核心。但在DeFi 的「計算型宇宙」時代，系統難以置信的豐富性為我們提供了另一條開發之路，開發的範式將從發明轉移到發現，從設計轉移到觀察和歸納。我們要做的是觀察DeFi 系統，發現其中的湧現現象，歸納其規律，並找到其使用目的，雖然有點難以置信，但這種開發範式其實已經在目前的人工智能前沿得到應用。
結論
我們在理解DeFi「計算型宇宙」的運行和發展時，必須先改變我們的思維範式。經典科學的數學方法論尤其強調通過求解方程來預測系統行為。但是「計算型宇宙」的不可判定性和計算不可化約性表明，傳統方法並不適用於分析程序可實現的「計算型宇宙」，我們只能通過執行明確的計算來模擬並觀察系統行為。
DeFi 作為一種正在成型的典型「計算型宇宙」，我們必須建立起適應「計算型宇宙」的思維，要擺脫詳細行為能被預測的確定性系統的束縛，Open Our Mind，以實驗的方式，激發並擁抱DeFi 宇宙中的豐富性和隨機性，挖掘並捕獲其中有用的現象。
當我們從DeFi 的「計算型宇宙」中挖掘出更多東西時，世界會變成什麼樣？今天，我們還在構建像借貸和DEX 這樣的簡單原語，但未來，隨著協議越來越多，我們越來越頻繁地利用DeFi 網絡，DeFi 將變得越來越陌生，甚至，DeFi 網絡會看起來像「生命」，新物種，A Kind of Finance 將會湧現。
宇宙本身就是數字。
原文標題：《DeFi Review特別篇-DeFi，A New Kind of Finance》
撰文：曹寅，數字文藝復興基金會董事總經理
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