今年以来Defi的热度在不断升温，作为Defi中的重要组成部分的去中心化交易所DEX也持续受到关注。AMM自动做市商作为典型的DEX，开创了金融资产交易不依赖订单簿的先河，是金融交易0到1的变革。
本文从中心化交易所到DEX再到AMM对几种不同模式的交易所进行了简述，第二部分对AMM的四种定价模型的特点进行了分析，第三部分阐述了AMM的固有问题及解决方案，最后对AMM的发展前景进行了展望。
在16世纪的荷兰，由于海上贸易和工商业的快速发展，商人对融资的需求日益上升，于是世界上第一个以金融股票为主的交易所在阿姆斯特丹诞生，阿姆斯特丹证券交易所奠定了证券交易发展的雏形，对几百年来的交易模式具有深远影响。该证券交易所于2000年9月和巴黎证券交易所、布鲁塞尔证券交易所合并，形成世界上第一个跨国境的泛欧交易所。
无论是股票交易还是数字资产交易，目前中心化交易所的交易制度主要有两种：竞价交易制度和做市商制度。竞价交易制度又称委托驱动制度，其特征是：开市价格由集合竞价形成，随后交易系统对不断进入的投资者交易指令，按价格优先与时间优先的原则排序，将买卖指令配对竞价成交。做市商制度是由具备一定实力和信誉的法人充当做市商，不断地向投资者提供买卖价格，并按其提供的价格接受投资者的买卖要求，以其自有资金和证券与投资者进行交易，从而为市场提供即时性和流动性，并通过买卖价差实现一定利润。简单说就是：报出价格，买卖双方不必等到交易对手的出现，就能按这个价格买入或卖出。
通过以上我们可以看出，无论是竞价制度还是做市商制度，其交易的达成都是以买卖报价为信号指引的，一般情况下，只有当卖价和买价之间形成交集，也就是订单簿中撮合出最有利于交易双方的价格，交易才会发生。
中心化交易所的优势是用户数量多、交易量大、流动性好，从而交易撮合效率高，实时性强，用户体验较好；其劣势在于既然是中心化的，就存在单点故障SPOF，无论是人为的道德风险、运营风险，还是技术上面临的黑客攻击，都将使得用户的资金安全受到威胁。这样的案例在过去几年中层出不穷，比如著名的门头沟事件。
去中心化交易所（DEX，Decentralized Exchange）是Defi（Decentralized Finance）的重要组成部分，功能上的优势在于用户通常无需提供详细的个人信息，也就是不需要KYC，匿名性好，同时交易所可以规避政策的约束（去中心化，无法单点关闭）；但当下存在用户体验较差、功能不全及交易量低的缺陷。
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2020年以Uniswap为代表的自动做市商AMM（Automated Market Maker）横空出世，AMM属于去中心化交易所的一种，与中心化交易所和大多数去中心化交易所不同的是，AMM不依赖订单簿，AMM中资产的价格由函数来决定，市场由交易者、流动性提供者和套利者共同维护和运行。根据恒定函数的不同，常见的AMM可以分为四种：恒定乘积做市商（CPMM）、恒定和做市商（CSMM）、恒定平均值做市商（CMMM）和混合恒定函数做市商（CFMM）。不同的函数做市商的定价逻辑不同，也都有各自的优缺点，下文会详细分析。
CPMM（Constant Product Market Maker）恒定乘积做市商，典型的交易所有Uniswap和Bancor。CPMM的原理是通过函数X*Y=K来为数字资产定价的，X和Y分别代表资金池内两种不同数字资产A和B的数量，K代表常数，该函数根据每个代币的可用数量（流动性）确定两种代币的价格范围。X和Y为一个交易对，当代币A的供给增加时，B的代币供给必须减少，反之亦然，以保持恒定的乘积K。在绘制这个函数时，结果呈现出来的是一个双曲线，流动性总是可用的，但价格会越来越高，两端接近无穷大。当代币A的供给量非常大时，很少量的代币B就可以兑换大量的代币A，这种平衡虽然在CPMM模型中是成立的，但是脱离这个系统后，代币A和代币B的市场价格未必如CPMM系统中所示，所以会产生套利的机会，套利者会用大量的代币B换取大量的代币A，从而使得两种代币的供求关系恢复平衡。
图1. CPMM的资产定价模型
来源：DmitriyBerenzon
CSMM（Constant Sum Market Maker）恒定和做市商，是零滑动的理想选择，但是不能提供无限的流动性。恒定和做市商的定价模型是X+Y=K，K为常数，在这个模型中，X和Y的兑换关系永远是1：1，所以会存在其中一种资产被另外一种资产全部兑换完的情况，从而丧失流动性。这种情况将摧毁流动性池的一方，迫使流动性提供者承受损失，并使得交易者不再有流动性。因此，恒定和做市商（CSMM）并不是一个常见的AMM模型。
图2. CSMM的资产定价模型
来源：Dmitriy Berenzon
CMMM（Constant Mean Market Maker）恒定平均值做市商，它允许创建可拥有两个以上代币，并在标准50/50分布之外加权的AMM。在这种模型中，每个储备资产的加权几何平均数保持不变。对于有三种资产的流动性池，它的公式如下：（X*Y*Z）^（⅓）=K。
对于两个代币的交易对，不管是CPMM还是CSMM，都存在固有的弊端，CPMM虽然可以提供永久的流动性，但是交易滑点会比较明显，CSMM虽然是零滑点的理想选择，但是不能提供无限的流动性，所以将两者优点相结合的混合CFMM模型出现了。CFMM（Constant Function Market Maker）混合恒定函数做市商，结合了多种函数和参数，以实现特定的行为，如调整流动性提供者的风险敞口或减少交易者的价格滑点。
如图3，Curve AMM就是结合了CPMM和CSMM两者的优势，在给定范围内，X和Y遵循CSMM，这样在交易过程中就会减少滑点，当X或者Y一方供给量大幅增加或者减少时，X和Y的价格关系遵循CPMM，以保证流动性的存在。
图3. 混合CFMM定价模型
来源：Curve白皮书
AMM的三大固有问题及改进方案
阻碍AMM发展的主要因素有无常损失（Impermanent Loss）、多代币敞口风险以及低资本效率。
无常损失IL是指流动性提供者将代币存入AMM中与简单地将代币存入钱包中存在价值差异。造成无常损失的原因主要是因为某个代币的市场价格发生变化时，在AMM系统中未能及时反映价格的变化，套利者卖出被高估的代币或者抄底被低估的代币，使得流动性提供者的利益受损。当代币的价格在AMM中恢复至市场价格时，套利者将不再通过买卖套利，从而无常损失及时停止。
在AMM设计的模型中，代币的价格是根据流通占比以及既定的函数模型自动得出的，并不能及时反映代币的市场价格，所以会有套利者的出现。那么如果让AMM中代币的价格与其市场价格锚定，是不是就没有利差，从而降低无常损失呢？答案是肯定的。为了让AMM中代币的价格更加及时贴近其市场价格，Defi领域诞生了预言机（Oracle）。预言机提供定价更新来调整AMM的权重，使内部汇率与外部市场价格相匹配，而不是套利者来修复汇率。这样做的好处是，套利者不再以无常损失的形式从流动性提供者手中夺走价值。
流动性提供者LP在向资产池提供代币时，为了维护代币更好的流动性，AMM一般会要求LP同时向资产池注入两种不同的代币。因此，流动性提供者（LP）无法将其长期风险敞口保持在单一代币上，而是必须通过持有额外的ERC20储备资产来分割其敞口。
为了解决多待避敞口问题，可以从两方面着手。一方面可以增加某一代币与其他代币的交易对，从而给流动性提供者更多灵活的代币配置；另一方面通过Chainlink预言机锚定流动性储备，取消双边流动性存款要求。
在AMM模型中有个悖论，AMM需要大量的流动性来达到与基于订单簿交易所相同的水平，只有当定价曲线呈指数变化时，AMM中的流动性才会被调动，而当定价曲线呈指数变动时，往往代币的价格存在较大的滑点，这部分的流动性理性的交易者不会去使用。所以由于滑点的影响，导致AMM模型中大部分的流动性不会被用到，从而使得资本效率变低。
在混合CFMM模型中，由于流动性和滑点问题得到了很好的平衡，所以可以在保证较低滑点水平下，更大程度地开发AMM的流动性，提高资本效率。
图4对几大主流AMM从多角度进行了对比。
图4. 几大主流AMM对比
来源：IOSG Ventures
首先，AMM通过恒定函数模型来对资产进行定价，是一种极简主义，例如Uniswap只有约三百行代码，这意味着复杂性低、遭遇黑客攻击的表面积低、集成成本低，相较于传统的中心化交易所，具有更高的安全性和更低的运营成本。
其次，AMM自动做市商开创了不依赖于订单簿的交易模型，投资者在买卖时可以更少地受到市场情绪的影响。
最后，AMM的监管面非常小，这使得AMM可以作为一种纯粹的金融应用而自由创新，这种极大的自由度为金融创新带来了无限可能。当然，这也是AMM未来发展壮大后的一个隐患，如果不能在KYC和AML方面配合政府的监管，或许会带来更多的社会问题。
文 | 抹链科技高级研究员周新健
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