Uchambuzi wa Kitopolojia wa Mitandao ya Sarafu ya Jumuiya: Utafiti wa Kesi ya Sarafu Token

Yaliyomo

1 Utangulizi

Mifumo ya malipo ya kidijitali hutoa data ya miamala ambayo inawezesha uchambuzi wa kina usio na kifani wa michakato ya kiuchumi. Utafiti huu unachunguza mtandao wa tokeni ya Sarafu, sarafu ya jumuiya ya kujumuishwa nchini Kenya iliyotumika wakati wa dharura ya COVID-19 kama sehemu ya misaada ya kibinadamu. Utafiti unatumia mbinu za sayansi ya mtandao kuchambua mifumo ya miamala, ukilenga hasa kugawa katika kategoria za kitopolojia za vipengele vilivyo na mzunguko na visivyo na mzunguko na jukumu lao katika mzunguko wa sarafu.

Mtandao wa Sarafu unawakilisha mfumo wa sarafu ya jumuiya ya kidijitali uliopangwa na Grassroots Economics, shirika lisilo la kiserikali. Katika kipindi kilichochambuliwa, mfumo ulifanya kazi kama programu ya dharura ya uhamisho wa pesa iliyoundwa pamoja na Msalaba Mwekundu wa Kenya. Sarafu za Kujumuishwa kwa Jumuiya ni mifumo ya vocha za kienyeji zilizoundwa kwa ajili ya uhamisho wa pesa wa kibinadamu, zikiwekewa mipaka katika maeneo yaliyobainishwa awali au mitandao ya washiriki ili kuchochea maendeleo ya kiuchumi ya kienyeji.

2 Mbinu

2.1 Uundaji wa Mtandao

Mfumo wa malipo unachorwa kama mtandao wa kuelekezwa, wenye uzito, wa kitempo ambapo nodi zinawakilisha washiriki wa mfumo na viungo vilivyoelekezwa vilivyo na uzito na muhuri wa saa vinahusiana na miamala. Kwa uchambuzi wa kitopolojia, miamala inakusanywa kwa muda katika viungo vilivyoelekezwa vilivyo na uzito, hali ya mambo ya kitempo inahifadhiwa kwa uchambuzi wa mzunguko.

2.2 Uchambuzi wa Vipengele

Mbinu inajumuisha kutambua vipengele vilivyounganishwa vikali (SCCs) na muundo wao wa kihierarkia. Vipengele vinagawanywa katika vilivyo na mzunguko (vyenye mizunguko iliyoelekezwa) au visivyo na mzunguko (miundo kama ya mti). Ugawaji huu husaidia kutofautisha kati ya mifumo tofauti ya ushiriki wa watumiaji na tabia ya mzunguko wa sarafu.

2.3 Miundo Tupu

Miundo tupu iliyochaguliwa kwa nasibu inatumika kutathmini umuhimu wa kitakwimu wa mifumo ya kitopolojia iliyozingatiwa. Miundo hii husaidia kuamua ikiwa ukolezi wa aina fulani za vipengele unazidi kile kingetarajiwa kwa bahati katika mtandao wa nasibu wenye mali ya msingi sawa.

3 Mfumo wa Kiufundi

3.1 Uundaji wa Kihisabati

Mtandao unafafanuliwa kimasomo kama $G = (V, E, W, T)$ ambapo $V$ ni seti ya vipeo (watumiaji), $E \subseteq V \times V$ ni seti ya kingo (miamala), $W: E \rightarrow \mathbb{R}^+$ hupeana uzito kwa kingo (kiasi cha miamala), na $T: E \rightarrow \mathbb{R}^+$ hupeana mihuri ya saa.

Mzunguko wa sarafu katika kipengele $C$ hupimwa kama:

$$R(C) = \frac{\sum_{e \in E(C)} w(e)}{\max_{v \in V(C)} \sum_{e \in E^{out}(v)} w(e)}$$

ambapo $E(C)$ inaashiria kingo ndani ya kipengele $C$, $w(e)$ ni uzito wa kingo $e$, na $E^{out}(v)$ inawakilisha kingo zinazotoka kwenye kipeo $v$.

3.2 Utekelezaji wa Algorithm

Msimbo ufuatao wa bandia unaonyesha algorithm ya uchambuzi wa kipengele:

function analyze_currency_network(G):
    # Tambua vipengele vilivyounganishwa vikali
    SCCs = tarjan_strongly_connected_components(G)
    
    # Jenga grafu ya mkato
    DAG = condense_graph(G, SCCs)
    
    # Gawanya vipengele katika kategoria
    cyclic_components = []
    acyclic_components = []
    
    for component in SCCs:
        if is_cyclic(component):
            cyclic_components.append(component)
        else:
            acyclic_components.append(component)
    
    # Kokotoa vipimo vya mzunguko
    metrics = {}
    for component in cyclic_components + acyclic_components:
        metrics[component] = calculate_circulation(component)
    
    return cyclic_components, acyclic_components, metrics

4 Matokeo ya Majaribio

4.1 Usambazaji wa Vipengele

Uchambuzi ulifunua uwepo mkubwa wa vipengele vilivyounganishwa vikali ikilinganishwa na miundo tupu iliyochaguliwa kwa nasibu, ikionyesha umuhimu wa mizunguko katika mitandao ya kiuchumi. Vipengele vilivyo na mzunguko vilionyesha viwango vya juu vya kuzunguka kwa sarafu tena, ikionyesha jumuiya zenye shughuli za biashara ambapo sarafu ilizunguka mara nyingi miongoni mwa washiriki.

Katika vipengele visivyo na mzunguko, muundo muhimu zaidi wa utatu ulipendekeza uwepo wa watumiaji wakusanya sarafu kutoka kwa akaunti zilizo shughuli mara moja tu, ikaelekeza kwa matumizi mabaya ya mfumo. Vikundi vidogo vilivyotengwa vya watumiaji walio shughuli mara moja tu pia vilitambuliwa, vikipendekeza watumiaji walikuwa wakijaribu mfumo tu bila ushiriki endelevu.

4.2 Uchambuzi wa Muda

Uchambuzi wa kitempo wa mifumo ya miamala ulifunua mienendo tofauti ya mzunguko. Vipengele vilivyo na mzunguko viliweka shughuli thabiti kwa muda, huku vipengele visivyo na mzunguko vikionyesha mifumo ya ushiriki isiyo ya kawaida. Uonyeshaji wa mageuzi ya kipengele kwa muda ulionyesha jinsi mikakati ya ushiriki wa watumiaji ilivyobadilika katika kipindi chote cha dharura.

5 Uchambuzi wa Asili

Utafiti huu unawakilisha maendeleo makubwa katika kutumia sayansi ya mtandao kwa mifumo ya sarafu ya jumuiya, ukijenga juu ya kazi ya msingi katika uchambuzi wa mtandao wa kiuchumi. Mbinu ya kitopolojia iliyotengenezwa na Criscione hutoa mfumo madhubuti wa kuelewa mifumo ya mzunguko wa sarafu ambayo inazidi zaidi ya vipimo vya kitamaduni vya kiuchumi. Ikilinganishwa na mbinu za kitamaduni za uchambuzi wa mtandao wa kifedha zilizotumika katika masomo ya mifumo ya benki (Battiston et al., 2016) au mitandao ya sarafu za kidijitali (Kondor et al., 2014), mbinu hii inatoa ufahamu wa kipekee katika mifumo ya kiuchumi ya msingi wa jumuiya.

Utambuzi wa vipengele vilivyo na mzunguko kama viashiria vya mzunguko mzuri wa sarafu unafanana na nadharia ya kiuchumi inayosisitiza kasi ya pesa kama kiashiria muhimu cha kiuchumi. Hata hivyo, mtazamo wa mtandao huongeza vipimo vya anga na uhusiano kwa uelewa huu. Uwepo muhimu wa vipengele vilivyo na mzunguko ikilinganishwa na miundo tupu unapendekeza kuwa sarafu za jumuiya zilizofanikiwa huendeleza mifumo ya mtiririko wa mviringo, sawa na mitandao ya metaboli iliyojifunza katika biolojia ya mifumo (Jeong et al., 2000).

Ugunduzi wa mifumo ya matumizi inayoweza kuwa na shida kupitia uchambuzi wa kipengele kisicho na mzunguko unaonyesha matumizi ya vitendo ya mbinu hii kwa usimamizi wa mfumo wa sarafu. Uwezo huu ni muhimu hasa kwa matumizi ya kibinadamu ambapo uboreshaji wa rasilimali ni muhimu. Mbinu zilizotengenezwa hapa zinaweza kuunganishwa na mbinu za kujifunza mashine kwa ajili ya utambuzi wa ukiukaji, sawa na mbinu zilizotumika katika utambuzi wa udanganyifu wa kifedha (Phua et al., 2010), lakini zimebadilishwa ili kufaa sifa za kipekee za mifumo ya sarafu ya jumuiya.

Kutoka kwa mtazamo wa kiufundi, mchanganyiko wa uchambuzi wa kitopolojia na mienendo ya kitempo inashughulikia kikomo kikuu katika masomo mengi ya mtandao ambayo huchukulia mifumo kama tuli. Mbinu hiyo inashiriki ufanano wa mbinu na uchambuzi wa mtandao wa kitempo katika mifumo ya kijamii (Holme & Saramäki, 2012), lakini inatumia mbinu hizi kwa tabia ya kiuchumi katika miktadha ya mgogoro. Kazi ya baadaye inaweza kufaidika na kujumuisha mifumo ya mtandao wa tabaka nyingi ili kukamata mwingiliano kati ya aina tofauti za mahusiano ya kiuchumi.

6 Matumizi na Mwelekeo wa Baadaye

Mbinu iliyotengenezwa katika utafiti huu ina matumizi mapana zaidi ya utafiti wa kesi maalum:

• Uboreshaji wa Misaada ya Kibinadamu: Ufuatiliaji wa muda halisi wa mzunguko wa sarafu katika programu za majibu ya dharura
• Maendeleo ya Kiuchumi ya Kienyeji: Kubuni sarafu za jumuiya ambazo huongeza athari ya kiuchumi ya kienyeji
• Kujumuishwa kwa Kifedha: Kuelewa mifumo ya kupitishwa katika jumuiya zisizohudumiwa vizuri
• Tathmini ya Sera: Tathmini ya kiasi ya kuingiliwa kwa fedha na athari zao za mtandao

Maelekezo ya utafiti wa baadaye ni pamoja na:

• Ujumuishaji na uundaji wa mfano wa wakala ili kuiga athari za kuingilia kati
• Maendeleo ya dashibodi za ufuatiliaji wa muda halisi kwa wasimamizi wa sarafu
• Masomo ya kulinganisha kitamaduni ya mitandao ya sarafu ya jumuiya
• Matumizi ya kujifunza mashine kwa uchambuzi utabiri wa sababu za mafanikio ya sarafu

7 Marejeo

1. Battiston, S., et al. (2016). Complexity theory and financial regulation. Science, 351(6275), 818-819.
2. Holme, P., & Saramäki, J. (2012). Temporal networks. Physics reports, 519(3), 97-125.
3. Jeong, H., et al. (2000). The large-scale organization of metabolic networks. Nature, 407(6804), 651-654.
4. Kondor, D., et al. (2014). Do the rich get richer? An empirical analysis of the Bitcoin transaction network. PloS one, 9(2), e86197.
5. Phua, C., et al. (2010). A comprehensive survey of data mining-based fraud detection research. arXiv preprint arXiv:1009.6119.
6. Grassroots Economics. (2023). Community Inclusion Currencies: Design Principles. Retrieved from grassrootsconomics.org