EXPLORING BITCOIN WITH COMPUTATIONAL SOCIAL SCIENCE METHODS

This dissertation investigates the emergence, evolution, and internal dynamics of Bitcoin as a socio-technical and economic system. Conceived as a radical alternative to traditional finance, Bitcoin was designed to decentralise the economic system, eliminate intermediaries, and foster autonomy. Yet, rather than establishing a new financial order, it has quickly developed patterns and structures similar to those of traditional markets. This increasing similarity raises fundamental questions about the mechanisms driving Bitcoin’s trajectory, its sustainability and its implications for global finance. Drawing on a unique dataset of fifteen years of transaction-level records, this thesis combines network analysis, temporal network modelling, and agent-based modelling to capture Bitcoin’s complexity. The analysis shows that, despite its ideological roots in decentralisation, Bitcoin has evolved into a highly centralised and concentrated network. Wealth, activity, and influence are increasingly accumulated within a small set of actors, producing choke points and stabilisation dynamics that resemble traditional financial structures. The research further explores Bitcoin’s responses to uncertainty and exogenous shocks, including the Mt. Gox collapse in 2014 and the COVID-19 pandemic in 2020. Results indicate that while the system does adapt through network reconfiguration, its responses are asymmetric: the Mt. Gox crisis produced lasting structural change, whereas the pandemic triggered rapid but temporary adjustments. The latter resembles the reconfiguration patterns observed in traditional markets and reveals the growing influence of institutional participation, which amplifies short-term volatility while reinforcing long-term stability. Finally, an empirically informed agent-based model of Bitcoin trading demonstrates how micro-level behaviours, by combining price and network preferences, reproduce macro-level concentration and centralisation trends. This highlights how networked interactions and behavioural dynamics influence the system’s structural asymmetries. Overall, the thesis reveals strong similarities between Bitcoin and traditional financial markets, challenging narratives of radical decentralisation and autonomy. Far from nurturing a libertarian utopia, Bitcoin has converged with familiar market logics, raising questions about its long-term viability, systemic risks and regulatory integration.

La tesi indaga l’emergere, l’evoluzione e le dinamiche interne di Bitcoin come sistema sociotecnico ed economico. Concepito come un’alternativa radicale alla finanza tradizionale, Bitcoin nasce con l’obiettivo di decentralizzare il sistema economico, eliminare gli intermediari finanziari e promuovere l’autonomia individuale. Tuttavia, invece di dar vita a un nuovo ordine finanziario, il sistema Bitcoin ha sviluppato rapidamente schemi e strutture simili a quelli dei mercati tradizionali. Questa crescente somiglianza solleva numerosi interrogativi sui meccanismi che ne determinano la traiettoria di sviluppo, sulla sua sostenibilità di lungo termine e sulle sue implicazioni per la finanza globale. Basandosi su un dataset unico di transazioni di Bitcoin -su un periodo di quindici anni- la ricerca combina network analysis, temporal network modelling e agent-based modelling per catturare la complessità del sistema. L’analisi mostra che, nonostante le sue radici ideologiche basate sulla decentralizzazione, Bitcoin si è evoluto in una rete fortemente centralizzata e concentrata. Ricchezza, attività e influenza nella rete si concentrano progressivamente nelle mani di un ristretto gruppo di attori, generando dinamiche evolutive e di stabilizzazione che richiamano le strutture della finanza tradizionale. La ricerca esplora inoltre le risposte di Bitcoin all’incertezza e agli shock esogeni, come il crollo di Mt. Gox nel 2014 e la pandemia di COVID-19 nel 2020. I risultati mostrano che, pur adattandosi attraverso riconfigurazioni della rete, le risposte del sistema sono asimmetriche: la crisi di Mt. Gox ha prodotto un cambiamento strutturale duraturo, mentre la pandemia ha innescato risposte rapide ma temporanee. Quest’ultimo caso ricalca i modelli di riconfigurazione di rete osservati nei mercati tradizionali e rivela la crescente influenza della partecipazione istituzionale che amplifica la volatilità di breve periodo pur rafforzando la stabilità di lungo termine. Infine, un agent-based model calibrato su dati reali, che simula l’attività di trading di Bitcoin, mostra come i comportamenti a livello micro, combinando preferenze di prezzo e di rete, riproducano macro-tendenze di concentrazione e centralizzazione. Ciò evidenzia come le interazioni nella rete e le dinamiche comportamentali degli agenti influenzino le asimmetrie strutturali del sistema. Nel complesso la tesi rivela profonde analogie tra Bitcoin e i mercati finanziari tradizionali, mettendo in discussione le narrazioni di radicale decentralizzazione e autonomia che accompagnano il sistema. Lungi dal coltivare l’utopia libertaria su cui il sistema si fonda, Bitcoin è confluito in ben note logiche di mercato, sollevando interrogativi sulla sua sostenibilità di lungo periodo, sui rischi sistemici che emergono e sugli aspetti di regolamentazione che lo riguardano.