更迭三代的去中心化金融核心「AMM, 自動做市商」如何獲得主流用戶仍是擺在我們面前的最大障礙，但通過本文介紹，能可以確定的是這個行業每一天都在進步。本文源自Benny Attar的原文《The Evolution of AMMs》，由 DeFi之道、Block Beats 編譯、整理。
（背景補充：DeFi 科普｜去中心化金融竄起，什麼是「自動做市商 AMM」？）
（背景補充：Uniswap、Sushi、Curve ..等 DEX 的盈利能力 ）
自金融概念出現以來，就有了構建對應的金融「市場」，這一概念最早可以追溯到17 世紀的香料交易中，中間商通過買賣香料份額向投資者提供更高的流動性，但如今的做市商已經發生了巨大的變化。今天，做市商可以通過對股票、外匯甚至實物資產提供流動性，並以公開報價的方式購買任何資產。隨著時間的推移，金融市場也在快速發展，在過去的幾年裡，我們見證了去中心化金融(DeFi) 的快速增長，看到了自動化做市的興起。在本文中，我將主要分析自動化做市的發展歷史及對加密市場的影響。
首先，我簡要介紹了自動做市的歷史以及它是如何演變的；之後將討論了三代AMM 及其在加密市場中的細分應用市場。隨著時間的推移，數學、應用平台和智能合約的複雜性也隨之增加，我希望通過本文，讓區塊鏈新手和資深用戶都能夠了解自動化做市商的演變，並更好地了解它的發展路線。
想要全面掌握本文內容，你首先需要了解以下幾個定義：
- 區塊鏈：一個分散的分佈式數據庫，由各個節點對交易進行不可篡改的持續驗證。區塊鏈也是所有加密資產、去中心化應用程序和智能合約的底層技術。
- 去中心化金融(DeFi) ：基於智能合約和區塊鏈技術運行的金融產品，DeFi 開啟了數字金融民主化的革命。
- 自動做市商(AMM) ：一個分散的資產交易池，允許用戶通過其流動性來進行加密貨幣的無縫交易。
- 去中心化交易平台(DEX) ：點對點平台，允許用戶在沒有中介的情況下交易加密資產，通常使用AMM 作為其交易池。
- 流動性池：存儲在智能合約中的加密資產的數字資產「池」，AMM 在流動資金池之上運行。
- 流動性提供者(LP)：相當於AMM 中的做市商，指將其加密資產存入流動性池以增加流動性的人，作為回報，他們將獲得相關交易池所產生的交易費用獎勵。
與流行的觀點相反，自動化做市商並不是純粹為加密貨幣市場而發明的。事實上，幾十年以來，學術界就已經對AMM 進行了相當深入的研究。早在2002 年，Robin Hanson 在對對數市場評分規則的研究中就首次提到了AMM，後來，對AMM 研究主要圍繞在信息聚合（2004）、預測市場（2006）、貝葉斯模型（2012）以及博彩市場（2012 年）等非加密領域中。
AMM 第一次在加密領域的引用，是Vitalik Buterin 於2016 年發表的一篇Reddit 帖子，文中他討論了以運行預測市場相同的方式來構建去中心化交易平台的想法。之後，Vitalik 的這一想法開始在社區流傳開來，並被一個社區迅速跟進，兩年後，Vitalik 又發布了一篇關於AMM 的後續文章，詳細說明了他如何看待去中心化交易平台的作用，幾個月後，幾個月後，Hayden Adams 宣布推出Uniswap 協議，從而啟動了第一代加密貨幣AMM 的歷史。
第一代AMM：構建基礎
Uniswap 以一種非常實用的方式把自動做市商引入到了加密領域，從而徹底改變了自動做市商。他們提出了名為恆定乘積的做市商（CPMM）模型，這是一個確保DEX 保持持續流動性的公式。
1) 恆定積做市商(CPMM) 與Uniswap 的崛起
Uniswap 引入了恆定積做市商公式，以確保在以太坊的Token 交易中具有恆定的流動性，公式如下：
其中Rx 和Ry 指每種Token 的儲備量，f 是交易費用，k 是一個常數，簡化版的寫法如下：
其中x 是Token 1，y 是Token 2，k 是常數。
從本質上說，Uniswap 是將兩種正在交易的資產組合成一個流動資金池。Uniswap 的目標是確保無論交易規模大小，流動性池的資產規模都能保持不變。我們打個比方：假設資產x 是ETH，資產y 是DAI，為了保持k 不變，x (ETH) 和y (DAI) 只能此消彼長，當你購買ETH 時，池中的y (DAI) 增加，x (ETH) 減少，於是交易池將變得不平衡，會向流入到池中的資產傾斜，這時，套利者會參與進來以換取利潤（注：當交易池發生傾斜時，代表資產價格發生偏離於是存在套利空間），最終重新回歸平衡。
Uniswap CPMM 模型是AMM 的一次範式轉變，原因有幾個。首先，它是第一個將中間人完全移除的去中心化交易平台，第二，實現了流動性、快速交易與鏈上機制的結合，能以正確的價格進行報價，這是革命性的，當然最令人印象深刻的是，完成這些僅僅用了約300 行代碼。自推出以來，Uniswap 一直是迄今為止使用量最大的DEX。
恆定積做市商(CPMM) 的缺點
儘管Uniswap 和初代的CPMM 讓AMM 取得了非常大的進步，但仍然存在一些缺陷，比如：滑點、無常損失和安全風險。
滑點即訂單的預期價格與訂單實際執行的價格存在差異。鑑於加密貨幣的波動性，每個Token的價格會因為交易量和活動而產生波動。最常見的是，流動性小或突然面臨大交易量的資金池更容易受到滑點的影響。滑點百分比顯示特定資產的價格在整個交易中偏移了多少，同時也代表了用戶對滑點的容忍度。
無常損失是你存入流動資金池中的資產價格所發生的變化。鑑於流動性池之外發生的價格波動，存入了流動性池的用戶（儲戶）會面臨潛在收益的損失。當資產價格變化越大，儲戶面臨的無常損失就越大。因此，就無常損失而言，穩定幣的風險要小得多，無常損失之所以得名，是因為損失確實是無常發生的，但我更喜歡說發散損失（divergence loss）。
影響CPMM 的其他風險主要來自智能合約、平台及其內存池中的固有安全風險。隨著生態系統的成熟，安全性和MEV 的預防也隨之提高，一般來說，任何進入去中心化金融的人都應該準備好遭受財務損失準備，畢竟這個行業還處於非常早期的階段。
延伸閱讀：資安專欄｜Value DeFi 閃電貸攻擊始末：駭客基於 AMM 價格預言機的 “神級” 操作？
2) 恆定和做市商(CSMM)
和CPMM (恆定積做市商) 類似的另一種模式是恆定和做市商(CSMM)。在此AMM (自動做市商) 中，它非常適合交易中價格變化接近於零的場景，但它不能提供無限的流動性，他們遵循以下公式：
其中Rx 和Ry 是每個Token 的儲備，f 是交易費用，k 是一個常數。更簡單的公式表示為：
其中x 是Token 1，y 是Token 2，k 是常數。按照這個公式，可以繪製如下一條直線。
但是，當出現鏈下價格與池中的Token 不匹配時，這種設計會使交易者和套利者有機會消耗掉池中儲備金，破壞流動性池的穩定，使流動性池中的資產集中到了某一種資產中，從而使流動性池無法正常發揮功能。也是因為這個原因使得CSMM 成為了AMM 很少被使用的模型。
恆定平均值做市商(CMMM)
這類AMM 模式主要是Balancer 所推廣的恆定平均值做市商（CMMM）。在這個AMM 中，每個流動性池可以擁有比傳統的兩種資產更多的資產種類，並且與經典50:50 的權重系統不同，這種模式下可以對不同資產進行不同的加權，但需要最終保證每個資產儲備的加權幾何平均值不變。CMMM 滿足以下等式：
其中R 是每種資產的儲備量，w 是每種資產的權重，k 是常數。如果是在具有三種資產的相等流動性池中，等式就可以簡化如下：
其中x 是Token 1，y 是Token 2，z 是Token 3，k 是常數。在Balancer 的文檔中有非常詳細的介紹。
CMMM 儘管能夠同時應用高達八種不同的資產，但第一代AMM 的問題（如無常損失和低資本效率）CMMM 並沒有解決，雖然如此，第一代AMM 依舊是構建為現代AMM 的基石。
第二代AMM：改進缺陷
在第一代AMM 中，價格波動、無常損失、資本效率、安全性和可用性問題對AMM 的影響非常大。幸運的是，社會渴望創新，在第一代AMM 出現後不久，新一代的AMM 誕生了，我們很難給出它準確的出現時間，但2020 年的DeFi 之夏無疑是一個重要的催化劑。在新一代AMM 中最著名的是Curve 的Stableswap。
1）混合CPMM 與Curve.Fi
Curve Finance 將傳統的CPMM 和CSMM 相結合，創造了混合型CPMM，也被稱為Stableswap（譯者註：Stableswap 兼具了恆定和的低滑點以及恆定積的無限流動性特點），其中，Curve 提出了一個先進的公式，該公式可以創造指數級的密集流動性，這條曲線的大部分屬於線性匯率，具體公式如下:
其中x 是每種資產的儲備量，n 是資產的數量，D 是不變量（儲備中的總值），A 是放大係數（類似於「槓桿」，代表了曲線的彎曲程度）。
Curves Stableswap 是一種特殊的CSMM，流動池平衡時就是CSMM，一旦池變得不平衡就會轉向CPMM，它通過找到自己的市場匹配度，顯著減少了相關資產交易時的滑點。
Curve 的Stableswap 非常適用於穩定幣，因為在這種模式下對交易價格的影響很小，後文我們還將看到Curve 推出的專為不相關資產設計的第二個版AMM。
Curve 無疑是第二代AMM 的贏家之一，即使是面對當前的熊市，Curve 鎖定的TVL 依舊佔據了很大的份額。
除了Curve 之外，第二代AMM 還取得了許多其他的重大成就，其中的一些擴展也解決了我們在第一代AMM 中遇到的各種問題。
2 ) 其他第二代AMM
- 虛擬自動做市商(vAMM)、衍生品和永續協議
永續協議通過100% 鏈上模式來開啟永續合約交易，把AMM 引入到了一個新的應用領域。簡而言之，永續合約是類似於期貨合約 的衍生品，但沒有到期日。永續協議使用與Uniswap ( x * y = k ) 相同的AMM 公式，但沒有存儲資產的流動性池(k)。相反，所有資產都存儲在智能合約中，其中包含了所有支持vAMM 的資產。正如vAMM 的「虛擬」部分所暗示的那樣，vAMM 不是交換真實的Token，而是用於交換虛擬合成資產，如衍生品。
自Perpetual Protocol 推出以來，圍繞鏈上衍生品交易出現了很多創新和炒作，也出現了很多其他的平台比如：Synthetix 、GMX、FutureSwap 等。
- 主動做市商(PMM) 和 DODO
為了增加協議的流動性並儘量提高資金利用率，DODO 引入了主動做市商(PMM)。簡而言之，PMM 利用鏈上預言機來收集準確的價格數據並在當前市場價格附近聚合流動性。為此，DODO 需要及時的移動資產池的曲線，以確保有足夠的流動性可用，並在整個市場價格上創建一條更平坦的曲線。隨著曲線變得越來越平坦，流動性變得更加廣泛，用戶就可以從較低的滑點中受益。DODO 還實施了單邊流動性，一筆交易對應著兩個獨立的池（一個買入池和一個賣出池），從某些角度上來說PMM 更接近傳統的做市商模式。
Bancor
Bancor 是最早的DeFi 原生項目之一，同時Bancor 的發展也充滿了戲劇性。Bancor 是區塊鏈歷史上第一個也是最大的以TGE 方式啟動的AMM。然而，最初幾個月的中心化和安全問題阻礙了Bancor 的發展，並最終導致Uniswap 後來居上獲得了市場主導地位。
然而，Bancor 本身也有一些值得一提的創新。最初的Bancor 協議發明了現在的流動性池，當時他們稱其為「relays」和「smart tokens」。Bancor V2 和V2.1 帶來了無常損失保護（在資產抵押100 天后）和單方流動性。Bancor 3 則推出了即時的無常損失保護，自動複利和雙面獎勵，以及各種其他有趣的功能。然而，近幾個月來，該協議存在一些設計問題阻礙了其進入頭部DEX 隊伍的腳步。
SushiSwap 和流動性挖礦
2020 年8 月，一位匿名開發者分叉 了Uniswap 的源代碼，並通過治理Token 和質押獎勵創建了一個更受DeFi 社區關注的項目。通過對Uniswap 吸血鬼攻擊，Sushiswap 迅速獲得了知名度並吸引了大量用戶，在DeFi 歷史上，發生了第一次的鏈上「惡意收購」，攻擊後，Sushiswap 獲得了近9% 的DEX 交易量和大量社區關注。然而，幾天后，化名的創始人Chef Nomi 以38undefined000 ETH（約1400 萬美元）的價格出售了整個開發基金，引起了社區的憤怒，Chef Nomi 返還了資金並發出道歉信息。自有爭議的成立以來，Sushiswap 開發了一個備受推崇的DeFi 生態系統，其中包含一套DeFi 工具，包括多鏈DEX 、借貸市場、 Token 啟動板、流動性網框獎勵系統和最近的AMM 開發框架。儘管起步艱難，但Sushiswap 為自己創造了令人敬畏的聲譽。
聚合器
雖然聚合器不是AMM 發展的核心部分，但在第二代AMM 時期，出現了另一個值得一提的創新：DEX 聚合器。簡而言之，DEX 聚合器可以從不同的DEX 中獲取流動性，並向用戶提供最佳的Token 交換匯率。最著名的DEX 聚合器是1inch ，其他的比如：Paraswap、OpenOcean 。最近，CowSwap 在聚合器領域也進行了一些引人關注的創新。
3) 回顧第二代AMM
在第二代AMM 中，我們看到了那些在第一代AMM 中出現的問題正在通過複雜的數學方程、獨特的流動性池設計以及為AMM 創建各種金融用例來解決。
延伸閱讀：DeFi 觀點｜Balancer 是否能在自動做市商（AMM） 中脫穎而出？
第三代AMM：當代巨獸
在剖析了第二代AMM 的創新之後，人們會認為第三代AMM 將通過更複雜的研究和解決方案將這些改造提升到一個更高的水平，但第三代AMM 主要由兩個從第二代進行自我改造和更新的龐然大物主導：Uniswap V3 和Curve V2。
在本節中，我們將分析他們的突破性創新、他們的統治地位以及他們如何壟斷了市場。我們將以最近幾個月帶來顯著創新的其他幾個AMM 來結束本章，從時間線上看，第三代AMM 是2021 年年中直到最近幾個月的加密貨幣熊市才開始的。
1) Uniswap V3 和集中流動性
早期，我們討論了Uniswap 的誕生以及其在市場上的主導地位。2020 年5 月，Uniswap 推出了他們的第二個版本Uniswap V2，其中引入了ERC20 對、價格預言機、閃兌以及其他各種技術改進。儘管對平台的表面沒有顯著的改變，但這無疑是創新的一步。而Uniswap V3 創造了自動化做市商的一種新範式。
2021 年3 月，Uniswap 宣布了第三次迭代Uniswap V3。在更新的內容中，他們引入了兩個主要的新功能：集中流動性和多費用等級。集中的流動性使LP 可以精細控制其資本分配的價格範圍，從而顯著提高資本效率並降低滑點，同時還可以防止任何資產閃跌的情況，靈活的費用使LP 有機會根據他們存入的貨幣對預期波動性來調整他們的保證金。
自Uniswap V3 推出以來，他們擁有大約7000 億美元的交易量，在所有Uniswap 不同版本的交易中占到90%，此外以超過55 億美元的TVL（2021 年11 月達到100 億美元的峰值）佔據DEX 市場份額的絕大部分。
2) Curve V2 與自動化
我們之前討論了Curve 創建的Hybrid CPMM、Stableswap 以及它們在直接掛鉤資產的去中心化交易中的崛起。在Uniswap V3 發布幾個月後，Curve 宣布了他們Curve V2 與Uniswap V3 分庭抗禮。
在Curve V2 中，Curve 擴大了他們的Stableswap 創新，並使有效的池子能夠用於所有資產，而不僅僅是穩定幣。此外，與Uniswap V3 類似，Curve 也引入了集中的流動性，但有一點需要注意：LP 不能選擇他們的流動性範圍。相反，Curve 的內部造市算法和價格預言機創造了流動性範圍，從而為LP 創造了一個被動的環境。Curve 認為，Uniswap 上的集中流動性對於DeFi 的新手來說太難了，Curve V2 對新手更加友好。除了自動化的集中流動性，Curve 還引入了定制的資金池，以適應任何LPs 的想法（儘管創建資金池相當複雜）。
儘管集中的流動性是自動化方面的一個突破性發明，但它也讓那些有經驗的DeFi 用戶將無法積極管理他們的資金。再加上Curve 令人生畏的用戶體驗，讓更多的山寨幣任然選擇了Uniswap。雖說如此，但Curve 在效率和價格滑點方面比Uniswap 有更好的表現。
在撰寫本文時，Curve 的TVL 確實比Uniswap 高出約5 億美元，儘管其峰值TVL 是Uniswap 的兩倍多（240 億美元）。然而，在總量、收入和市值等各種其他指標中，Curve 始終排在Uniswap 之後。
綜上所說，Curve 可能會吸引更高級的DeFi 用戶，趨勢顯示，Curve 的主導地位正在增長，鑑於他們的技術與Uniswap 相當甚至更強大，市場的認知和應用擴展是阻礙其發展的主要原因。但最終，Uniswap V3 和Curve V2 是第三代AMM 的兩個主要的贏家，值得一提的是第三代其他值得注意的AMM 創新，儘管這些都沒有像Uniswap 和Curve 那樣獲得如此多的關注度，但它們的技術也同樣不容小覷。
3) 其他第三代AMM
Solidly
Solidly 是基於公鏈Fantom 構建的AMM，允許對相關和非相關資產進行低成本、近零滑點交易。儘管它沒有任何顯著的AMM 設計創新，但Solidly 有著複雜的Token 經濟學機制，相關的設計激勵了交易量和資產量快增長，而不像傳統加密AMM 中僅僅激勵流動性提供者。Solidly 因其創始人Andre Cronje 而聲名鵲起，作為DeFi 之父，他最終選擇離開了這個行業，並導致了整個Fantom TVL 的暴跌，但Solidly 也曾為Fantom 帶來了很多名氣。
Lifinity
Lifinity 建立在Solana 區塊鏈之上，擴展並結合了Uniswap 和DODO 的一些AMM 機制：主動做市與集中流動性。儘管集中的流動性提高了資本效率，但無常損失的問題仍然普遍存在，因此，Lifinity 在集中流動性的基礎上增加了一個積極的做市機制，Pyth 預言機。由於Lifinity 的流動資金池不依賴套利者來保持價格準確，因此大大降低了無常損失的風險。Lifinity 還增加了自動再平衡機制，以確保池中兩種資產的價值能保持不變。
AMM 的未來：解決核心問題
在本文中，我們討論了加密貨幣AMM 如何從簡單的代數方程演變為創新的生態系統。目前，開發者對DeFi 的興趣與日俱增，產品的可用性也在改善。
然而，現在要克服的最大的障礙是在生態系統之上。去中心化金融中的活躍用戶仍然只是整個加密貨幣用戶的一小部分，在全球金融系統更是不值一提。要創建新的金融範式，用戶是前提。儘管解決無常損失、資本效率和滑點等問題對於促進DeFi 全球應用有積極影響，但這些創新往往又會使DeFi 變得更加複雜。好的產品可能是「DeFi 在後，FinTech 在前」（指的是應用程序的底層後端是去中心化金融，而用戶體驗可以與現代金融科技一樣有著無縫的體驗），這也是引領這一趨勢的必要條件。
從數據上來看，Uniswap 是當前最大的DEX，在其歷史上擁有60 萬獨立用戶，另一方面，Coinbase 作為最大的CEX，擁有超過1 億的用戶。這意味著，即使有超過1 億人已經對加密貨幣感興趣，但卻並沒有進入DeFi 領域，本來在DeFi 中他們可以掌控自己的資產投資，而那些促進加密用戶新手向DeFi 過渡的平台將贏得「DEX 戰爭」的勝利。
其實，我們在許多DeFi 平台上已經看到了這種趨勢。這些協議往往會優先考慮編寫良好的文檔、簡單的佈局和遊戲化的平台，讓初學者更容易進入去中心化的金融世界。
上週，Avalanche 上最大的DEX Trader Joe 宣布了他們新AMM 流動性賬簿，它允許將流動性定價為固定的倉位，將集中流動性的想法更進一步，同時也有著簡單易用的一體化金融生態系統，這或許就是當前的發展趨勢。最近幾個月的其他創新包括混合AMM 、MEV 捕獲AMM，以及DeFi 環境中對比特幣用例的增加。對下個月期待已久的ETH 合併也會極大地影響去中心化金融的發展，在以太坊能源消耗減少99% 後，也將為交易提供更大的帶寬。
總而言之，去中心化金融如何獲得主流場景的應用仍是擺在我們面前的最大障礙，但通過本文介紹，我可以確定的是這個行業每一天都在進步。
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