Sarafu Dijiti za Benki Kuu: Uchambuzi na Utafiti Kamili

Yaliyomo

• 1.1 Utangulizi
• 1.2 Uainishaji wa Muundo wa CBDC
• 1.3 Uchambuzi wa Kulinganisha
• 1.4 Utekelezaji wa Kiufundi
• 1.5 Matokeo ya Majaribio
• 1.6 Matumizi ya Baadaye
• 1.7 Uchambuzi wa Asili
• 1.8 Marejeo

1.1 Utangulizi

Sarafu Dijiti za Benki Kuu (CBDC) zinawakilisha mageuzi makubwa katika mfumo wa kifedha, zikionekana kama majibu kwa msukumo wa kifedha wa mwaka 2008 na kuongezeka kwa sarafu za kibinafsi kama Bitcoin. Kulingana na Benki ya Makusanyo ya Kimataifa (BIS), CBDC inafafanuliwa kama "aina mpya ya sarafu dijiti, iliyopimwa kwa vitengo vya sarafu ya taifa na kutolewa moja kwa moja na benki kuu." Utafiti huu unachambua karatasi 135 za utafiti zilizochapishwa kati ya 2018-2025 ili kutoa ufahamu kamili kuhusu muundo wa mfumo wa CBDC na mifumo ya utekelezaji.

1.2 Uainishaji wa Muundo wa CBDC

Mfumo wa Piramidi ya Muundo wa CBDC huandaa vipengele muhimu vya usanidi katika sehemu zilizopangwa kwa mpangilio. Uainishaji huu unajumuisha:

• Miundo ya Usanidi: Mifumo ya tabaka mbili ikilinganishwa na mifumo ya tabaka moja
• Teknolojia ya Daftari: Utekelezaji wa Teknolojia ya Daftari Iliyosambazwa (DLT)
• Miundo ya Ufikiaji: Mbinu zenye msingi wa tokeni na zenye msingi wa akaunti
• Mifumo ya Makubaliano: Uthibitisho wa Kazi (Proof-of-Work), Uthibitisho wa Hisa (Proof-of-Stake), na miundo mseto

1.2.1 Uchaguzi wa Mfumo wa Makubaliano

Uchaguzi wa mifumo ya makubaliano hufuata mbinu ya uboreshaji wa kihisabati. Kipimo cha utendaji kwa makubaliano kinaweza kuonyeshwa kama:

$P_c = \frac{T_{throughput}}{L_{latency}} \times S_{security} \times E_{energy}$

Ambapo $T_{throughput}$ inawakilisha uwezo wa shughuli, $L_{latency}$ inaonyesha ucheleweshaji wa mtandao, $S_{security}$ inapima kiwango cha usalama, na $E_{energy}$ inapima ufanisi wa nishati.

1.3 Uchambuzi wa Kulinganisha

Utafiti ulifanya uchambuzi wa kina wa kulinganisha katika pande nne: usanidi wa mfumo, teknolojia ya daftari, muundo wa ufikiaji, na kikoa cha matumizi. Matokeo muhimu yanaonyesha:

• Usanidi Uliojulikana Zaidi: Muundo wa tabaka mbili (78%), DLT (85%), ufikiaji wenye msingi wa tokeni (67%)
• Maeneo ya Matumizi: Hakuna mwelekeo uliodhihirika, na tofauti kubwa katika utekelezaji
• Mwelekeo wa Malipo Ya Kivita: Utafiti wa hivi karibuni unaonyesha ongezeko la 45% katika matumizi ya malipo ya kivita

1.4 Utekelezaji wa Kiufundi

1.4.1 Ujumuishaji wa Mkoba Dijiti

Utekelezaji wa mkoba dijiti unahitaji usimamizi salama wa funguo na uthibitishaji wa shughuli. Hapa chini kuna msimbo bandia uliorahisishwa kwa usindikaji wa shughuli za CBDC:

class CBDCTransaction:
    def __init__(self, sender, receiver, amount):
        self.sender = sender
        self.receiver = receiver
        self.amount = amount
        self.timestamp = time.now()
        self.transaction_id = self.generate_hash()
    
    def validate_transaction(self):
        # Angalia salio la mtumaji
        if self.sender.balance >= self.amount:
            # Thibitisha saini za dijiti
            if verify_signature(self.sender.public_key, self.signature):
                return True
        return False
    
    def execute_transaction(self):
        if self.validate_transaction():
            self.sender.balance -= self.amount
            self.receiver.balance += self.amount
            return "Shughuli Imefanikiwa"
        return "Shughuli Imeshindwa"

1.4.2 Changamoto za Malipo Nje ya Mtandao

Malipo ya CBDC nje ya mtandao yanaonyesha changamoto kubwa za kiufundi, zikiwemo kuzuia matumizi mara mbili na matatizo ya usawazishaji. Mfumo wa usalama kwa shughuli nje ya mtandao unaweza kuonyeshwa kama:

$S_{offline} = \frac{R_{revocation} \times V_{verification}}{T_{timeout} + D_{delay}}$

1.5 Matokeo ya Majaribio

Uchambuzi wa mifumo 26 ya CBDC ulifunua sifa tofauti za utendaji katika usanidi tofauti wa usanidi:

1.6 Matumizi ya Baadaye

Maendeleo ya baadaye ya CBDC yanalenga maeneo kadhaa muhimu:

• Malipo Ya Kivita: Miradi ya Kituo cha Ubunifu cha BIS kama mBridge inaonyesha matumaini ya kupunguza muda wa malipo kutoka siku hadi sekunde
• Pesa Zinazoweza Kuprogramishwa: Ujumuishaji wa kandarasi mahiri unaowezesha malipo ya masharti na sera ya kiotomatiki ya fedha
• Uwajibikaji wa Kifedha: CBDC zenye uwezo wa kufanya kazi nje ya mtandao kwa watu wenye ufikiaji mdogo wa mtandao
• Uwezo wa Kufanya Kazi Pamoja: Maendeleo ya viwango vya utangamano wa kuvuka mifumo na malipo ya kimataifa

1.7 Uchambuzi wa Asili

Utafiti huu wa kina wa utafiti wa CBDC unafichua mazingira yanayobadilika kwa kasi ambapo ubunifu wa kiteknolojia unakabiliana na malengo ya sera ya fedha. Utawala wa miundo ya tabaka mbili yenye msingi wa DLT unaonyesha mbinu ya vitendo ambayo inalinda usawa kati ya udhibiti wa benki kuu na faida za mifumo iliyosambazwa. Usanidi huu, ulioonekana katika 78% ya mifumo iliyochambuliwa, unafanana na muundo mseto ulioonekana katika nyanja nyingine za mageuzi ya dijiti, sawa na umoja wa jenereta na kitambuzi katika utekelezaji wa CycleGAN ambapo uthibitisho uliokolea husaidiana na usindikaji uliosambazwa.

Msisitizo unaoongezeka kwenye malipo ya kivita (ongezeko la 45% katika utafiti wa hivi karibuni) unalingana na miradi ya kimataifa kama Project Dunbar ya Kituo cha Ubunifu cha BIS, ambayo ilionyesha majukwaa ya CBDC nyingi kwa malipo ya kimataifa. Mwelekeo huu unaonyesha kutambua kwamba CBDC zinaweza kushughulikia gharama zisizo na ufanisi za kila mwaka za dola trilioni 120 katika malipo ya kivita zilizobainishwa na Benki ya Dunia. Uboreshaji wa kihisabati wa mifumo ya makubaliano, hasa usawa kati ya $T_{throughput}$ na $S_{security}$, unafanana na changamoto sawa katika utafiti wa mifumo iliyosambazwa, ambapo aina tofauti za Uvumilivu wa Makosa ya Byzantine zimebadilika ili kukidhi mahitaji ya sekta ya kifedha.

Ni muhimu kutambua, kutokuwepo kwa maeneo madhubuti ya matumizi yanaonyesha kuwa CBDC bado ni vyombo vya sera kwanza na suluhisho za kiteknolojia pili. Hii inatofautiana na mifumo ya sarafu za siri ambapo uwezo wa kiteknolojia mara nyingi huendesha matumizi. Ujumuishaji wa teknolojia za kuboresha faragha, hasa uthibitisho wa kutojua uliorejelewa katika 35% ya miundo ya hivi karibuni, unaonyesha umakini unaoongezeka kwa maswala ya haki za msingi yaliyoinuliwa na mashirika kama Electronic Frontier Foundation. Kadri utafiti wa CBDC unavyokomaa, muunganiko na mifumo mingine ya utambulisho wa dijiti na ulinzi wa data utakuwa muhimu kwa kukubalika na umma.

Changamoto za utekelezaji wa kiufundi, hasa kuhusu malipo nje ya mtandao, zinaangazia mgogoro kati ya ufikiaji na usalama unaoashiria miundombinu mingi ya umma ya dijiti. Mfumo wa usalama $S_{offline}$ lazima ulinde usawa kati ya uwezo wa kufuta na vikwazo vya utumiaji, changamoto pia iliyoonekana katika mfumo wa UPI wa India na jukwaa la malipo ya papo hapo la Pix la Brazil. Miundo ya baadaye ya CBDC huenda itajumuisha masomo kutoka kwa mifumo hii iliyopo ya malipo ya kiwango kikubwa huku ikishughulikia mahitaji maalum ya pesa za benki kuu.

1.8 Marejeo

1. Benki ya Makusanyo ya Kimataifa. (2023). Ripoti ya Kila Mwaka ya Kiuchumi. Machapisho ya BIS.
2. Zhu, J. Y., Park, T., Isola, P., & Efros, A. A. (2017). Ubadilishaji wa Picha hadi Picha Usio na Jozi kwa Kutumia Mitandao ya Kupingana Yenye Mzunguko Thabiti. ICCV.
3. Kikundi cha Benki ya Dunia. (2022). Mifumo ya Malipo Ulimwenguni. Machapisho ya Benki ya Dunia.
4. Kituo cha Ubunifu cha BIS. (2023). Project mBridge: Kuunganisha Uchumi kupitia CBDC. Karatasi za BIS.
5. Narayanan, A., Bonneau, J., Felten, E., Miller, A., & Goldfeder, S. (2016). Bitcoin na Teknolojia za Sarafu za Siri. Chuo Kikuu cha Princeton Press.
6. Benki Kuu ya Ulaya. (2022). Yuro Dijiti: Upeo wa Kazi na Mazingatio ya Muundo. Mfululizo wa Karatasi za Ziada za ECB.
7. Bodi ya Uimara wa Kifedha. (2023). Mbinu za Udhibiti kwa Huduma za Crypto na Sarafu Thabiti. Machapisho ya FSB.