Formal semantics and analysis of tokenomics properties

Abstract

Today we are witnessing the rapid development of products and services based on blockchain technology. Cryptocurrencies and tokens are becoming an integral part of a person’s daily life. One of the main and, at the same time, the most difficult task for each project is the creation of a self-governing token economy. The violation of properties, such as equilibrium and decentralization, can result in the failure of a project and financial losses. Using the math and formal methods is a simple and efficient way to create self-sustainable token economies right at the stage of MVP development. Despite the rapid development of tokenomics, its popularity, and the rapid pace of implementing blockchain technology in various business areas, only a small number of works have examined formal models of tokenomics. In this study, we present an algebraic approach to analyzing the properties of tokenomics. The algebraic modeling approach is implemented within the framework of the Insertion Modeling System (IMS) that was developed at the Glushkov Institute of Cybernetics of the National Academy of Sciences of Ukraine under the guidance of an Academician of the National Academy of Sciences of Ukraine, Professor A.A. Letichevsky. The algebraic modeling methods prove the properties of safety and liveness. Insertion modeling is an approach for modeling complex distributed systems, which is based on the theory of interaction between agents and environments. The modeling algorithm is based on the historical data of exchange trading and the liquidity of tokens - which allows us to make accurate predictions and show possible outcomes. The interaction of tokenomics agents and their behavior, represented by the equations of behavioral algebra, is considered. The use of the algebraic approach to tokenomics development for the Internet of Things is considered, and the formal representations and methods of property analysis are presented. The obtained results allow us to discuss the possibility of using formal methods in the study of tokenomics.

Сьогодні ми спостерігаємо швидкий розвиток продуктів і послуг, в основі яких лежить технологія блокчейн. Криптовалюти та токени стають невід’ємною частиною повсякденного життя людини. Одним із головних і, водночас, найскладніших задач для кожного проєкту є створення самокеруючої економіки токенів. Порушення таких властивостей, як рівновага та децентралізація, може призвести до провалу проєкту та фінансових втрат. Використання математичних і формальних методів є простим і ефективним способом створення самокеруючої економіки токенів на етапі розробки MVP. Незважаючи на швидкий розвиток токеноміки, її популярність і швидкі темпи впровадження технології блокчейн в різних сферах бізнесу, побудові формальних моделей токеноміки присвячено мало наукових та технічних робіт. У цьому дослідженні ми представляємо алгебраїчний підхід до аналізу властивостей токеноміки. Підхід до алгебраїчного моделювання реалізовано в рамках системи інсерційного моделювання (IMS), розробленої в Інституті кібернетики ім. Глушкова НАН України під керівництвом академіка НАН України, проф. О.А. Летичевського. Методи алгебраїчного моделювання доводять властивості безпеки та живучості. Інсерційне моделювання — це підхід до моделювання складних розподілених систем, який базується на теорії взаємодії агентів та середовищ. Алгоритм моделювання базується на історичних даних біржової торгівлі та ліквідності токенів, що дозволяє нам робити точні прогнози та показувати можливі результати. Розглянуто взаємодію агентів токеноміки та їх поведінку, представлену рівняннями поведінкової алгебри. Розглянуто використання алгебраїчного підходу до розробки токеноміки для Інтернету речей, представлено формальні представлення та методи аналізу властивостей. Отримані результати дозволяють обговорювати можливість використання формальних методів у дослідженні токеноміки.