Exploring decentralized autonomous organisations for enhancing critical infrastructure resilience

Critical Infrastructures (CIs) are complex socio-technical systems essential for public safety, economic stability, and stable living. Over the past decade, their interdependent nature has raised resilience issues as traditional centralised governance models often lack the necessary transparency and efficiency to manage potential cascading effects during crises. Existing frameworks are particularly hampered by coordination inefficiencies and stakeholder hesitation to share sensitive information due to their centralized nature. To address these governance gaps and enhance inter-organizational collaboration, this thesis explores the potential of Decentralized Autonomous Organizations (DAOs) as adaptive governance model. DAOs leverage Blockchain Technology (BCT) and smart contracts to enforce self-executing regulations and decentralize governance, offering novel frameworks to enhance transparency, coordination, and resource allocation within multi-stakeholder CI networks. The study employs a mixed-methods approach involving systematic literature review, cross-domain analysis, and use-case application. The research investigates the current challenges in inter-organizational governance of CI resilience, evaluating DAO-based coordination mechanisms for suitability. This includes assessing governance gaps within the existing cross-border CI systems. A critical incident use case, a severe snowfall disruption scenario on the Italy-Switzerland corridor, was modelled to comparatively evaluate the baseline workflow against a DAO-augmented governance layer, using the NATO Architecture Framework (NAF) for mapping. The main results demonstrate a significant improvement in both structural and behavioural performance, with the implementation of the DAO-add on layer. DAO mechanisms accelerate critical decision cycles, reducing consensus formation time during high-impact events. This research concludes that the DAO-enabled governance layer significantly enhances systemic resilience, transforming the decision-making process into a distributed, transparent, and auditable mechanism that elevates resilience maturity across all emergency phases.

Le infrastrutture critiche (CI) sono sistemi socio-tecnici complessi essenziali per la sicurezza pubblica, la stabilità economica e una vita stabile. Negli ultimi dieci anni, la loro natura interdipendente ha sollevato questioni di resilienza, poiché i modelli di governance centralizzati tradizionali spesso non dispongono della trasparenza e dell'efficienza necessarie per gestire i potenziali effetti a cascata durante le crisi. I quadri esistenti sono particolarmente ostacolati dalle inefficienze di coordinamento e dall'esitazione delle parti interessate a condividere informazioni sensibili a causa della loro natura centralizzata. Per colmare queste lacune di governance e migliorare la collaborazione tra le organizzazioni, questa tesi esplora il potenziale delle organizzazioni autonome decentralizzate (DAO) come modello di governance adattivo. Le DAO sfruttano la tecnologia blockchain (BCT) e gli smart contract per applicare regolamenti autoesecutivi e decentralizzare la governance, offrendo nuovi quadri teorici per migliorare la trasparenza, il coordinamento e l'allocazione delle risorse all'interno delle reti CI multi-stakeholder. Lo studio utilizza un approccio metodologico misto che comprende una revisione sistematica della letteratura, un'analisi cross-domain e l'applicazione di casi d'uso. La ricerca indaga le attuali sfide nella governance interorganizzativa della resilienza delle infrastrutture critiche, valutando l'idoneità dei meccanismi di coordinamento basati sulle DAO. Ciò include la valutazione delle lacune di governance all'interno dei sistemi transfrontalieri di infrastrutture critiche esistenti. È stato modellato un caso d'uso di incidente critico, uno scenario di grave interruzione dovuta a nevicate sul corridoio Italia-Svizzera, per valutare in modo comparativo il flusso di lavoro di base rispetto a un livello di governance potenziato da DAO, utilizzando il NATO Architecture Framework (NAF) per la mappatura. I risultati principali dimostrano un miglioramento significativo delle prestazioni sia strutturali che comportamentali, con l'implementazione del livello aggiuntivo DAO. I meccanismi DAO accelerano i cicli decisionali critici, riducendo i tempi di formazione del consenso durante eventi ad alto impatto. Questa ricerca conclude che il livello di governance abilitato da DAO migliora significativamente la resilienza sistemica, trasformando il processo decisionale in un meccanismo distribuito, trasparente e verificabile che eleva la maturità della resilienza in tutte le fasi di emergenza.