Flatcoin: 如何运用控制理论，设计一种通货膨胀调整稳定币？
By Jeff Emmett, Danilo Lessa Bernardineli, Jamsheed Shorish, Michael Zargham
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。
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
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
在控制理论中，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。
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？”。
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。
原文：Flatcoins: Inflation-Adjusted Stablecoins
来源：BlockScience
封面：Peter C. Earle & David Waugh