Automated Market Makers : Dévoiler les algorithmes derrière les pools de liquidité

La finance décentralisée (DeFi) a révolutionné le paysage financier, offrant une alternative sans frontières et sans permission aux systèmes financiers traditionnels. Au cœur de nombreuses innovations DeFi se trouvent les Automated Market Makers (AMMs). Contrairement aux échanges traditionnels qui s'appuient sur les carnets d'ordres pour rapprocher les acheteurs et les vendeurs, les AMMs utilisent des smart contracts et des pools de liquidité pour faciliter les transactions. Cette approche révolutionnaire a démocratisé l'accès au trading et introduit de nouveaux paradigmes pour la gestion des actifs. Ce guide complet démystifiera les AMMs, explorant leurs algorithmes fondamentaux, le rôle crucial des pools de liquidité et leurs profondes implications pour un public mondial.

Que sont les Automated Market Makers (AMMs) ?

Un Automated Market Maker (AMM) est un type de protocole d'échange décentralisé (DEX) qui s'appuie sur des formules mathématiques pour évaluer les actifs. Au lieu de faire correspondre les ordres d'achat et de vente individuels, les AMMs utilisent des pools de jetons de cryptomonnaie, appelés pools de liquidité, pour permettre le trading de pair à contrat. Lorsqu'un utilisateur souhaite échanger un jeton contre un autre, il interagit directement avec le pool de liquidité, et l'algorithme de l'AMM détermine le taux de change en fonction du ratio de jetons au sein de ce pool.

La genèse des AMMs remonte aux premiers jours d'Ethereum. Alors que la finance traditionnelle s'est longtemps appuyée sur des carnets d'ordres gérés par des entités centralisées, l'éthos de la technologie blockchain - la décentralisation et la transparence - a ouvert la voie à un nouveau modèle. Les AMMs sont apparus comme une solution aux défis de l'établissement et du maintien de carnets d'ordres traditionnels en chaîne, ce qui peut être lent et coûteux en raison de la congestion du réseau et des frais de transaction.

Caractéristiques clés des AMMs :

• Décentralisation : Les AMMs fonctionnent sur des réseaux décentralisés, principalement des blockchains comme Ethereum, sans autorité centrale ni intermédiaire.
• Automatisation : Le trading est automatisé grâce à des smart contracts, exécutant les transactions de manière algorithmique sur la base de formules prédéfinies.
• Pools de liquidité : Les transactions sont facilitées par des pools de jetons fournis par les utilisateurs, connus sous le nom de fournisseurs de liquidité (LPs).
• Tarification basée sur des algorithmes : Les prix des actifs sont déterminés par des algorithmes mathématiques, et non par les forces de l'offre et de la demande comme on le voit dans les carnets d'ordres.
• Sans permission : Tout le monde peut participer en tant que trader ou fournisseur de liquidité sans avoir besoin de passer par un processus KYC (Know Your Customer).

L'épine dorsale des AMMs : les pools de liquidité

Les pools de liquidité sont la bouée de sauvetage de tout AMM. Ce sont essentiellement des smart contracts qui détiennent des réserves de deux jetons de cryptomonnaie différents ou plus. Ces réserves sont mises en commun par les utilisateurs, connus sous le nom de Fournisseurs de liquidité (LPs), qui déposent des valeurs égales de chaque jeton de la paire. En échange de la fourniture de liquidité, les LPs gagnent généralement des frais de trading générés par l'AMM.

Imaginez une paire de trading comme ETH/USDC. Un pool de liquidité pour cette paire contiendrait une certaine quantité d'ETH et une valeur équivalente en USDC. Lorsqu'un trader veut acheter de l'ETH avec de l'USDC, il dépose de l'USDC dans le pool et reçoit de l'ETH. Inversement, s'il veut acheter de l'USDC avec de l'ETH, il dépose de l'ETH et reçoit de l'USDC.

Comment les fournisseurs de liquidité gagnent des revenus :

• Frais de trading : Un petit pourcentage de chaque transaction exécutée via le pool est distribué entre les LPs, proportionnellement à leur part de la liquidité totale. Ces frais sont la principale incitation pour les LPs à déposer leurs actifs.
• Yield Farming : Dans certains AMMs, les LPs peuvent améliorer davantage leurs revenus grâce au yield farming. Cela implique de jalonner leurs jetons LP (qui représentent leur part du pool) dans des smart contracts distincts pour gagner des récompenses supplémentaires, souvent sous la forme du jeton de gouvernance natif de l'AMM.

Le succès d'un AMM repose sur la profondeur et l'efficacité de ses pools de liquidité. Des pools plus profonds signifient plus de liquidité, ce qui se traduit par un slippage plus faible (la différence entre le prix prévu et le prix d'exécution d'une transaction) pour les traders, en particulier pour les transactions importantes. Cela crée un cercle vertueux : une liquidité plus importante attire plus de traders, ce qui génère plus de frais, incitant davantage les LPs à ajouter plus de capital.

Les algorithmes qui pilotent les AMMs

L'innovation de base des AMMs réside dans leur utilisation d'algorithmes pour automatiser la découverte et l'exécution des prix. Ces algorithmes dictent la relation entre les quantités de différents jetons dans un pool de liquidité et leurs prix relatifs. Plusieurs types d'algorithmes AMM ont émergé, chacun avec ses propres forces et faiblesses.

1. Constant Product Market Maker (CPMM)

L'algorithme AMM le plus répandu est le Constant Product Market Maker, popularisé par Uniswap. La formule d'un CPMM est la suivante :

x * y = k

Où :

• x est la quantité du jeton A dans le pool de liquidité.
• y est la quantité du jeton B dans le pool de liquidité.
• k est un produit constant qui doit rester le même après chaque transaction (en ignorant les frais).

Comment ça marche : Lorsqu'un trader échange le jeton A contre le jeton B, il ajoute le jeton A au pool (augmentant x) et supprime le jeton B du pool (diminuant y). Pour maintenir le produit constant k, l'algorithme AMM garantit que le rapport de x à y change, modifiant ainsi le prix. Plus la transaction est importante par rapport à la taille du pool, plus le prix évoluera contre le trader.

Exemple : Considérons un pool ETH/USDC avec 100 ETH et 20 000 USDC, donc k = 100 * 20 000 = 2 000 000. Si un trader veut acheter 1 ETH :

• Il dépose de l'USDC. Disons que le nouveau pool a 101 ETH (x).
• Pour maintenir k, la nouvelle quantité d'USDC (y) doit être 2 000 000 / 101 ≈ 19 801,98.
• Cela signifie que le trader a reçu 20 000 - 19 801,98 = 198,02 USDC pour 1 ETH. Le prix effectif payé pour cet 1 ETH était de 198,02 USDC.
• Si le trader voulait acheter 10 ETH, le pool s'ajusterait pour maintenir k, ce qui entraînerait un prix considérablement plus élevé pour ces ETH supplémentaires en raison du slippage.

Avantages : Simple à mettre en œuvre, robuste et efficace pour un large éventail de paires de jetons. Il fournit une liquidité continue et est très efficace en capital pour les paires dont les prix fluctuent.

Inconvénients : Peut entraîner un slippage important sur les transactions importantes. La perte impermanente peut être une préoccupation majeure pour les LPs, en particulier lorsque les prix des jetons déposés divergent de manière significative.

2. Constant Sum Market Maker (CSMM)

Le Constant Sum Market Maker est un autre algorithme AMM, défini par la formule :

x + y = k

Où :

• x est la quantité du jeton A.
• y est la quantité du jeton B.
• k est une somme constante.

Comment ça marche : Dans un CSMM, le prix entre les deux jetons reste constant, quelles que soient les quantités dans le pool. Pour chaque unité du jeton A supprimée, une unité du jeton B est ajoutée, et vice versa. Cela implique un taux de change de 1:1.

Avantages : Offre un slippage nul, ce qui signifie que les transactions sont exécutées exactement au même prix, quelle que soit leur taille. Ceci est très bénéfique pour les paires de stablecoins où le prix doit idéalement rester ancré.

Inconvénients : Ce modèle n'est réalisable que lorsque l'on s'attend à ce que les actifs se négocient à un ratio fixe, généralement 1:1. Si le ratio dévie, les arbitrageurs videront rapidement un jeton du pool, ce qui entraînera l'illiquidité de l'AMM. Il est très sensible à l'arbitrage et peut être vidé si le prix du marché externe dévie, même légèrement, du ratio de 1:1.

3. AMMs hybrides (par exemple, Curve)

Reconnaissant les limites des CPMM (slippage) et des CSMM (exigence de ratio fixe), les AMMs hybrides combinent des éléments des deux pour obtenir des résultats optimaux pour des classes d'actifs spécifiques. L'exemple le plus important est Curve Finance, qui excelle dans le trading de stablecoins et d'autres actifs indexés.

Curve utilise un algorithme sophistiqué qui se comporte comme un CSMM lorsque les prix des jetons sont proches les uns des autres et effectue une transition vers un CPMM à mesure que la divergence des prix augmente. La forme générale de l'invariant de Curve StableSwap est la suivante :

A * n^n * Σx_i + D = A * D * n^n + D^(n+1) / (n^n * Πx_i)

(Cette formule est une représentation simplifiée ; la mise en œuvre réelle est plus complexe et implique des techniques d'optimisation.)

Pour un pool à deux jetons (n=2), la formule peut être visualisée comme :

(x + y) * A + D = A * D + (D^2) / (x*y)

Où :

• x et y sont les quantités des deux jetons.
• D est une mesure de la quantité totale de liquidité dans le pool.
• A est un coefficient d'amplification.

Comment ça marche : Le coefficient d'amplification (A) contrôle la planéité de la courbe. Une valeur A élevée signifie que la courbe est plus plate autour du point de prix de 1:1, se comportant davantage comme un CSMM et offrant un très faible slippage pour les transactions de stablecoins. Au fur et à mesure que le prix dévie, la courbe devient plus raide, se comportant davantage comme un CPMM pour tenir compte de la divergence des prix et empêcher le drainage.

Exemple : Un pool Curve pour DAI/USDC/USDT. Si le prix de DAI et de l'USDC est très proche (par exemple, 1 DAI = 1,001 USDC), les transactions entre eux subiront un slippage minimal en raison du facteur d'amplification élevé. Si, toutefois, l'un des stablecoins subissait un événement de désancrage et que son prix chutait de manière significative, l'algorithme s'ajusterait pour s'adapter à l'évolution des prix, bien qu'avec un slippage plus élevé que dans l'état stable.

Avantages : Extrêmement efficace en capital pour les paires de stablecoins ou d'actifs indexés, offrant un très faible slippage. Équilibre les avantages d'un slippage nul avec la robustesse d'un CPMM pour les écarts de prix.

Inconvénients : Plus complexe à mettre en œuvre que les CPMM simples. Moins efficace pour les paires d'actifs très volatils par rapport aux CPMM.

4. Balancer et les pools multi-actifs

Balancer a été le pionnier du concept de pools avec plus de deux actifs et une pondération personnalisable. Bien qu'il puisse mettre en œuvre un comportement de type CPMM, son innovation clé est la possibilité de créer des pools avec des pondérations personnalisées pour chaque actif.

L'invariant Balancer est une généralisation de la formule du produit constant :

Π (B_i ^ W_i) = K

Où :

• B_i est le solde de l'actif i.
• W_i est le poids de l'actif i (où ΣW_i = 1).
• K est une constante.

Comment ça marche : Dans un pool Balancer, chaque actif a un poids spécifique qui détermine sa proportion au sein du pool. Par exemple, un pool pourrait avoir 80 % d'ETH et 20 % de DAI. Lors du trading, l'algorithme garantit que le produit du solde de chaque actif élevé à son poids reste constant. Cela permet un rééquilibrage dynamique et peut créer des opportunités de trading uniques.

Exemple : Un pool Balancer avec ETH (poids 80 %) et DAI (poids 20 %). Si le prix de l'ETH augmente considérablement sur les marchés externes, les arbitrageurs achèteront de l'ETH auprès du pool en déposant du DAI, rééquilibrant ainsi le pool vers ses poids cibles. Ce mécanisme de rééquilibrage rend les pools Balancer très résistants à la perte impermanente par rapport aux CPMM standard à deux jetons, car le pool s'ajuste automatiquement aux variations de prix.

Avantages : Très flexible, permet des pools multi-actifs, des poids d'actifs personnalisables et peut être plus résistant à la perte impermanente. Permet la création de fonds indiciels personnalisés et de stratégies de gestion d'actifs décentralisées.

Inconvénients : Peut être plus complexe à gérer et à comprendre. L'efficacité des transactions dépend des poids spécifiques du pool et des volatilités des actifs.

Comprendre la perte impermanente

L'un des risques les plus importants pour les fournisseurs de liquidité dans les AMMs, en particulier ceux qui utilisent des CPMM, est la perte impermanente (IL). C'est un concept crucial pour quiconque envisage de fournir de la liquidité.

Définition : La perte impermanente se produit lorsque le ratio de prix des jetons déposés dans un pool de liquidité change par rapport au moment où le LP les a initialement déposés. Si un LP retire ses actifs lorsque le ratio de prix a divergé, la valeur totale de ses actifs retirés peut être inférieure à celle s'il avait simplement conservé les jetons d'origine dans son portefeuille.

Pourquoi cela arrive : Les algorithmes AMM sont conçus pour rééquilibrer les actifs du pool à mesure que les prix changent. Les arbitrageurs exploitent les différences de prix entre l'AMM et les marchés externes, achetant l'actif le moins cher et vendant le plus cher jusqu'à ce que le prix de l'AMM corresponde au marché externe. Ce processus modifie la composition du pool de liquidité. Si le prix d'un jeton augmente de manière significative par rapport à l'autre, le pool finira par détenir davantage de l'actif en dépréciation et moins de l'actif en appréciation.

Exemple : Supposons que vous déposiez 1 ETH et 10000 USDC dans un pool Uniswap V2 ETH/USDC, où 1 ETH = 10000 USDC. La valeur totale de votre dépôt est de 20 000 $.

• Scénario 1 : les prix restent les mêmes. Vous retirez 1 ETH et 10000 USDC. Valeur totale : 20 000 $. Pas de perte impermanente.
• Scénario 2 : le prix de l'ETH double à 20 000 $. L'algorithme AMM se rééquilibre. Pour maintenir le produit constant (k), le pool pourrait maintenant détenir environ 0,707 ETH et 14142 USDC. Si vous vous retirez, vous obtenez 0,707 ETH et 14142 USDC. La valeur totale est (0,707 * 20 000 $) + 14 142 $ = 14 140 $ + 14 142 $ = 28 282 $.
• Si vous aviez détenu 1 ETH et 10000 USDC, leur valeur serait de 1 * 20 000 $ + 10 000 $ = 30 000 $.
• Dans ce scénario, votre perte impermanente est de 30 000 $ - 28 282 $ = 1 718 $. Vous avez toujours réalisé un bénéfice sur votre dépôt initial en raison de l'appréciation du prix de l'ETH et gagné des frais de trading, mais la perte est relative au simple fait de conserver les actifs.

Atténuer la perte impermanente :

• Concentrez-vous sur les paires de stablecoins : Les paires comme USDC/DAI ont très peu de divergence de prix, donc une IL minime.
• Fournir de la liquidité aux AMMs avec de meilleures stratégies d'atténuation de l'IL : Certains AMMs, comme Balancer, sont conçus pour réduire l'IL grâce à des pools pondérés.
• Gagner suffisamment de frais de trading : Un volume de trading et des frais élevés peuvent compenser l'IL potentiel.
• Considérer l'horizon temporel : L'IL est « impermanente » car elle peut être récupérée si les prix reviennent. La fourniture de liquidité à long terme pourrait voir l'IL compensée par les frais cumulés.

L'impact des AMMs sur la finance mondiale

Les AMMs ont de profondes implications pour l'écosystème financier mondial :

1. Démocratisation du trading et de la fourniture de liquidité

Les AMMs ont brisé les barrières traditionnelles à l'entrée. Toute personne disposant d'une connexion Internet et d'un portefeuille de crypto peut devenir un trader ou un fournisseur de liquidité, quels que soient son emplacement géographique, sa situation financière ou son expertise technique. Cela a ouvert les marchés financiers aux populations auparavant mal desservies dans le monde entier.

2. Efficacité accrue du capital

En mettant en commun des actifs de manière algorithmique, les AMMs peuvent offrir une plus grande efficacité du capital que les carnets d'ordres traditionnels, en particulier pour les actifs de niche ou illiquides. Les fournisseurs de liquidité peuvent gagner un revenu passif sur leurs actifs numériques, tandis que les traders bénéficient d'un accès continu et automatisé au marché.

3. Innovation dans les produits financiers

Les AMMs ont stimulé la création de produits et services financiers entièrement nouveaux au sein de la DeFi. Ceux-ci inclus :

• Yield Farming : Les LPs peuvent jalonner leurs jetons LP pour gagner des récompenses supplémentaires, créant des stratégies de revenu passif complexes.
• Dérivés décentralisés : Les AMMs constituent le fondement de plateformes proposant des options décentralisées, des contrats à terme et d'autres produits dérivés.
• Gestion de portefeuille automatisée : Les AMMs comme Balancer permettent la création de fonds indiciels pondérés personnalisés qui se rééquilibrent automatiquement.

4. Transactions transfrontalières et inclusion financière

Pour les personnes dans les pays dont les monnaies sont instables ou qui ont un accès limité aux services bancaires traditionnels, les AMMs offrent une voie vers la participation financière. Ils facilitent les transactions transfrontalières quasi instantanées et peu coûteuses et donnent accès à un marché mondial pour les actifs numériques.

5. Transparence et auditabilité

Toutes les transactions et le code de smart contract sous-jacent des AMMs sont enregistrés sur la blockchain, ce qui les rend transparents et vérifiables. Cela contraste fortement avec la nature opaque de nombreuses institutions financières traditionnelles.

Défis et avenir des AMMs

Malgré leur potentiel transformateur, les AMMs sont confrontés à plusieurs défis :

• Évolutivité : Des frais de transaction élevés et des temps de traitement lents sur certaines blockchains (comme Ethereum aux heures de pointe) peuvent entraver l'adoption massive. Les solutions de mise à l'échelle de couche 2 s'y attaquent activement.
• Risques liés aux smart contracts : Les bogues ou les vulnérabilités dans le code des smart contracts peuvent entraîner des pertes financières importantes. Des audits et des tests rigoureux sont primordiaux.
• Incertitude réglementaire : La nature décentralisée des AMMs pose des défis aux régulateurs, et le cadre juridique entourant la DeFi est toujours en évolution à l'échelle mondiale.
• Expérience utilisateur : Bien que s'améliorant, l'expérience utilisateur pour interagir avec les AMMs peut encore être complexe pour les utilisateurs novices.
• Risques de centralisation : Certains AMMs peuvent avoir des structures de gouvernance ou des équipes de développement qui introduisent des points de centralisation, ce qui a une incidence sur leur véritable décentralisation.

La voie à suivre :

L'avenir des AMMs est prometteur et continue d'évoluer rapidement :

• Algorithmes sophistiqués : Attendez-vous à une nouvelle innovation dans les algorithmes AMM pour optimiser l'efficacité du capital, réduire la perte impermanente et répondre à un plus large éventail de types d'actifs.
• AMMs inter-chaînes : Au fur et à mesure que les solutions d'interopérabilité arriveront à maturité, les AMMs inter-chaînes apparaîtront, permettant le trading transparent d'actifs sur différents réseaux blockchain.
• Intégration avec la finance traditionnelle : Nous pourrions voir davantage de ponts entre les AMMs DeFi et les marchés financiers traditionnels, offrant de nouvelles voies d'investissement et de liquidité.
• Interfaces utilisateur améliorées : Les plateformes continueront de perfectionner leurs interfaces utilisateur pour rendre les AMMs plus accessibles et intuitifs pour un public mondial.

Conclusion

Les Automated Market Makers représentent un changement de paradigme dans le fonctionnement des marchés financiers. En tirant parti d'algorithmes sophistiqués et de la puissance des pools de liquidité, les AMMs ont créé un système financier plus accessible, transparent et efficace. Bien que des défis subsistent, leur capacité à démocratiser la finance, à favoriser l'innovation et à autonomiser les individus à l'échelle mondiale assure leur croissance et leur évolution continues. Comprendre les algorithmes sous-jacents et la dynamique des pools de liquidité est crucial pour naviguer dans le monde passionnant de la finance décentralisée et exploiter son potentiel de transformation.

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