Oamenii De Știință De Pe Glob Se Vânează Pentru Întâmplări Pure

{h1}

Ciudățea cuantică și fluxurile twitter se adaugă entropiei în aceste balize ale aleatoriei publice.

Luați interstatul pentru a ajunge acasă și vă bazați pe utilitatea apei pentru o băutură. Dar ați simțit vreodată nevoia de oarecare întâmplare publică?

Guvernele și cercetătorii din întreaga lume cred că s-ar putea, cu proiecte în lucrările de a produce surse publice, sau „balize”, aleatoriei. De la experimente de fizică cuantică până la proiecte distribuite pe care oricine are un laptop le-ar putea ajuta, o gamă largă de eforturi urmăresc să aducă aleatoriu la îndemână.

Randomitatea disponibilă publică ajută la asigurarea securității online, a alegerilor gratuite și a practicilor corecte de imigrare - și poate chiar ajuta la abordarea întrebărilor profunde despre natura universului. Dar producerea acestor balize aleatoriei - numere sigure, într-adevăr aleatorii pe care publicul le poate avea încredere - pune provocări uriașe, trimitând cercetătorii pe tărâmul cuantic și nu numai, în căutarea unor fenomene fundamental imprevizibile. Iată de ce oamenii de știință văd randomitatea ca o utilitate publică - și cum încearcă să facă o mizerie de dragul tău.

Ce contează la fel de întâmplător?

Cu toții am experimentat-o, dar poate nu știm exact ce este: Randomitatea este nivelul de tulburare și imprevizibilitate într-un sistem. Adevărat, randomitatea pură este fundamental imprevizibilă, a spus fizicianul Krister Shalm, care conduce experimente cuantice pentru Institutul Național al SUA de standarde și tehnologie (NIST). De exemplu, dacă ai privi o sursă de numere cu adevărat aleatoare pentru totdeauna, în timp, șansele tale de a obține orice număr dat ar fi aceleași. (Randomness diferă ușor de termenul de entropie aferent, care este o măsură numerică a tulburării.) [Cele mai frumoase ecuații matematice]

De ce ar vrea cineva să crească tulburarea în lume? S-a dovedit că surse publice de aleatoriu pot ajuta într-o serie de sarcini, de la salvgardarea criptografiei complexe la amestecarea punților de cărți din jocurile online, a declarat Ewa Syta, un om de informatică din Trinity College din Connecticut.

"Aleatoria publică este folosită în... orice fel de sistem care necesită un anumit mod de a lua o decizie... de a face orice acolo unde doriți un mod corect de a conveni asupra lucrurilor", a spus Syta pentru WordsSideKick.com. "Practic, ceea ce vă oferă aleatoriu public este o modalitate de a implementa un joc echitabil de monede."

Partea publică a acestor proiecte garantează faptul că mai multe părți pot verifica și au încredere în acest lucru, a spus Michael Fischer, un informatician al Universității Yale, care a consultat un nou far al guvernului. Nu numai că ieșirile balizelor sunt disponibile în mod liber, dar metodele de bază și arhivele de ieșire sunt, de asemenea, publice.

"Vrei alegeri care să nu fie influențate de oameni cu anumite agende", a spus Fischer.

Randomitate surprinzător evazivă

Crearea acestor spigote publice de entropie, sau balize aleatorie, este însă extrem de dificilă. Aceste balize folosesc o varietate de surse pentru tulburarea lor, de la procese fizice precum emisiile de fotoni sau zvonuri seismice, la șiruri lungi de tweeturi alimentate prin transformări criptografice. Oricare ar fi sursa, însă, producătorii de beacon au obiective similare: Produsul ar trebui să fie imprevizibil, autonom și consecvent (ceea ce înseamnă că utilizatorii diferiți se pot aștepta să obțină același șir aleatoriu de la beacon), conform NIST. Ultimele două trăsături afectează foarte mult încrederea și capacitatea de utilizare. Primul se adresează inimii aleatoriei, conform NIST.

"Întrebarea respectivă, de unde știi dacă ceva este într-adevăr aleatoriu, asta este o problemă cu adevărat profundă și dificilă", a spus Shalm pentru WordsSideKick.com.

Cheia este imprevizibilitatea, a spus el. În timp ce multe lucruri din natură par haotice, ele au aproape întotdeauna structuri subiacente sau ordine pe care cineva, în teorie, le-ar putea folosi pentru a face predicții. Acest lucru face ca găsirea cu adevărat aleatorie - în mod fundamental imprevizibilă - numere diabolic greu. De exemplu, a spus Shalm, gândiți-vă la o aruncare de monede a unui joc de fotbal, acea icoană a întâmplării. „Dacă ai ști exact câtă presiune arbitrul aplică asupra monedei și, în timp ce se aruncă în aer, câtă turbulență interacționează cu ea, poți prezice exact cum va ateriza acel lucru”, a spus el.

Shalm a spus Shalm. O critică similară se aplică (aproape) oricărui generator de număr aleatoriu bazat pe un proces fizic. Și generatoarele bazate pe software pot fi, de asemenea, prezise, ​​deoarece urmează algoritmi, a spus Rene Peralta, un om de informatică care execută un proiect de lumină aleatorie pentru NIST. [Cele mai numeroase numere masive din existență]

Lansarea balizelor publice

În ciuda acestor dificultăți, oamenii de știință continuă să creeze surse publice aleatoriu. În luna iulie, NIST a lansat instanța de producție a farului său aleatoriu, o versiune pe care intenționează să o mențină la nesfârșit. Acest serviciu transmite șiruri aleatorii de 512 biți sau unități de date computer, în fiecare minut, cu timpul de ieșire marcat și semnat.

Noua „Versiune 2.0” facilitează combinarea ieșirii beacon-ului cu alte surse, adăugând un impuls de securitate necesar pentru utilizatori, a spus Peralta. Acum, utilizatorii pot îmbina ieșirea NIST de biți aleatori cu, de exemplu, un far lansat de guvernul chilian, tot în iulie, și o versiune braziliană planificată pentru 2019. În felul acesta, chiar dacă cineva a manipulat o sursă de influență (și astfel prezice) puterea sa, fasciculul fuzionat va rămâne imprevizibil, a spus Peralta.

Pentru majoritatea oamenilor, folosirea singurului far de la NIST va funcționa bine, a spus Peralta. Dar chiar și cea mai mică posibilitate de atac poate fi o problemă pentru aplicațiile de mare valoare, cum ar fi găzduirea unei loterii cu bani mari sau alegerea mașinilor electorale pentru monitorizare, a spus el. Un hacker care a influențat producția NIST ar putea prezice rezultatele loteriei sau care mașini de vot ar fi testate dacă NIST singur ar furniza aleatoriu.

"NIST Beacon este mai sigur decât majoritatea sistemelor informaționale", deoarece nu importă date și se află într-o locație sigură, a spus Peralta. Dar un insider sau un atacator susținut de finanțare și resurse guvernamentale ar putea trece prin toate acestea, a adăugat Peralta.

Protocoalele de securitate, cum ar fi criptarea mesajelor, utilizează frecvent aleatoriu și acestea necesită, de asemenea, asigurări împotriva modificării. Aleatatea publică ar putea fi folosită, de exemplu, pentru autentificare atunci când accesați mesaje criptate, în care vă dovediți identitatea folosind atât o cheie publică cât și una privată, a spus Syta.

Syta și alți cercetători dezvoltă sisteme alternative care ar aborda, de asemenea, preocupările de modificare: Aceste balize atrag entropia din surse multiple, „distribuite”, care se află în locații separate și sunt controlate de diferite organizații sau persoane. Modelele distribuite rămân în stadii de testare, dar ar aborda, de asemenea, o problemă legată de oamenii cu siguranță: neîncrederea față de guvern, a spus Syta.

Unde e aleatoriu?

Cercetătorii de la NIST și-au început căutarea pentru surse de entropie pe tărâmul cuantic. Mecanica cuantică, la baza ei, este o teorie aleatorie, a spus Shalm. De exemplu, nu puteți prezice cu exactitate când un anumit atom radioactiv va cădea - doar o probabilitate, a scris Scott Aaronson, directorul Centrului de Informații Cuantice de la Universitatea Texas din Austin. [Fizică răsucită: 7 constatări suflante]

"Mecanica cuantică... spune că lucrurile se întâmplă la întâmplare", a spus Shalm. "Nu puteți prezice ce se va întâmpla exact - puteți prezice doar probabilități."

Deci, beacon-ul actual NIST se bazează, în parte, pe un generator de numere aleatoare bazat pe cuantică; acest dispozitiv măsoară timpul de sosire a fotonilor produși de un laser atenuat, care emite fotoni la ore aleatorii, a spus Shalm. (Gândiți-vă la acest laser ca la o spigotă cu apă restrânsă, dar pentru lumină, a spus el.) Beacon NIST combină acea ieșire cu producția de generatoare de numere aleatorii comerciale, care se bazează pe zgomotul circuitului electronic în locul proprietăților cuantice, crescând entropia combinată. cu transformări matematice.

Într-adevăr, farul din Chile se bazează pe date seismice din țara predispusă la cutremur, plus fluxuri Twitter. Șiruri lungi de tweet-uri concatenate sunt „destul de imprevizibile, pentru că nu știi dinainte ce vor spune oamenii”, a spus Peralta. Un haș criptografic micșorează aceste șiruri lungi, eliminând structura caracteristică limbajului și producând ceva „destul de uniform la întâmplare”, a spus el.

Modelele distribuite pot atrage aleatoriu atât de la persoanele care rulează programe producătoare de entropie pe laptopurile lor, cât și de la companii private, cum ar fi Cloudflare, care extrage aleatoriu de la lămpile de lavă. Compania surprinde fotografii de înaltă rezoluție a unui perete de modele schimbătoare, dezordonate.

Transformarea erorilor cuantice în funcții

Pe măsură ce aceste balize se apropie de pura aleatorie, creatorii lor au în vedere multiple utilizări ulterioare. „Orice lucru care necesită luarea deciziilor și corect, este o aplicație bună pentru aleatoriu public”, a spus Syta. Asta ar putea însemna alegerea câștigătorilor Powerball sau alegerea unui juriu - chiar și alungarea unui pachet de cărți într-un joc online. [Fotografii: Numere mari care definesc Universul]

Mai mult în consecință, deoarece baliza NIST păstrează o arhivă (într-o structură sigură, asemănătoare lanțului de bloc), ar putea ajuta guvernele să demonstreze că practicile lor de imigrare sunt corecte, a spus Peralta. De exemplu, programul Visa pentru imigranți pentru diversitate din SUA, numit loterie pentru carduri verzi, acordă vize persoanelor din țările cu imigrare istorică scăzută din SUA, selectând aleatorii potențiali din aceste regiuni. Cu toate acestea, cineva ar putea acuza presupusul program aleatoriu de prejudecăți, de exemplu, împotriva musulmanilor, a spus Peralta.

"Dar dacă alegeți [câștigătorii loteriei] folosind o sursă externă de aleatoriu ca a noastră, atunci nu puteți face acest argument", a spus el. Guvernul ar putea doar face referire la arhivă.

Peralta a spus Peralta. Din punct de vedere logistic, supraveghetorii electorali nu pot examina orice aparat de vot pentru modificarea lor, așa că trebuie să efectueze controale la fața locului. Dar, dacă hackerii pot prezice ce mașini vor fi examinate, acești agenți pot pur și simplu să modifice alte mașini. Introduceți, beacon aleatoriu, care poate alege subseturi imprevizibile pentru testare.

Oricare ar fi aplicația, cea mai tare parte a acestor balize este că transformă dezbateri științifice profunde în bunuri publice, a spus Shalm. Albert Einstein a faudat faimos cu Niels Bohr și alții despre implicația mecanicii cuantice că natura este întâmplătoare, cu Einstein spunând: „Dumnezeu nu joacă zaruri”.

"Luăm ceea ce Einstein ar numi un bug și îl transformăm într-o caracteristică", a spus Shalm. "Universul este la întâmplare și este în regulă. Există lucruri interesante care ies din asta."

Publicat inițial la Știința în direct.






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News


Care Sunt Culorile Din Spectrul Luminii Vizibile?
Care Sunt Culorile Din Spectrul Luminii Vizibile?

Dacă Gemenii Identici S-Au Căsătorit Cu Gemeni Identici, Cât De Asemănători Genetic Ar Fi Copiii Lor?
Dacă Gemenii Identici S-Au Căsătorit Cu Gemeni Identici, Cât De Asemănători Genetic Ar Fi Copiii Lor?

Greva Meteorologică Antică A Declanșat Erupții Care Durează Până La Un Milion De Ani
Greva Meteorologică Antică A Declanșat Erupții Care Durează Până La Un Milion De Ani

Vizionare Bizară: Toad Cane Mâncând Un Liliac?
Vizionare Bizară: Toad Cane Mâncând Un Liliac?

Ce Este O Scanare Pet Și Cum Funcționează?
Ce Este O Scanare Pet Și Cum Funcționează?


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RO.WordsSideKick.com