Учените По Целия Свят Ловуват За Чиста Случайност

{h1}

Квантовата странност и емисиите в twitter добавят към ентропията в тези публични маяци за случайност.

Вземете междудържавното да се приберете вкъщи и разчитате на водоснабдяването за питие. Но чувствали ли сте някога необходимостта от някаква публично достъпна случайност?

Правителствата и изследователите по целия свят смятат, че може да имате проекти в произведения за създаване на публични източници или „маяци“ на случайността. От експериментите по квантова физика до разпределените проекти, които всеки, който има лаптоп, би могъл да помогне за производството, широк спектър от усилия имат за цел да внесат случайност на пръстите ви.

Публично достъпните случайности помагат да се гарантира сигурността в мрежата, свободните избори и честните имиграционни практики - и дори могат да помогнат за справяне с дълбоки въпроси за същността на Вселената. Но създаването на тези маяци за случайност - сигурни и наистина случайни числа, на които обществеността може да се довери - представлява огромни предизвикателства, изпращайки изследователи в квантовата сфера и извън нея в търсене на фундаментално непредсказуеми явления. Ето защо учените разглеждат случайността като обществена услуга - и как се опитват да направят бъркотия заради вас.

Какво се счита за случайно?

Всички сме го преживели, но може и да не знаем точно какво е: Случайността е нивото на разстройство и непредсказуемост в една система. Наистина, чистата случайност е фундаментално непредсказуема, каза физикът Кристър Шалм, който ръководи квантовите експерименти за Националния институт на САЩ на стандартите и технологиите (NIST). Например, ако сте гледали източник на наистина случайни числа завинаги, с течение на времето шансовете ви за получаване на дадено число биха били еднакви. (Случайността се различава леко от свързания термин ентропия, който е числова мярка за разстройство.) [11-те най-красиви математически уравнения]

Защо някой би искал да увеличи разстройството в света? Оказва се, че публичните източници на случайност могат да помогнат в редица задачи - от запазването на сложна криптография до разбъркване на тестета на карти в онлайн игри, каза Ева Сита, компютърна ученичка от Trinity College в Кънектикът.

"Публичната случайност се използва във... всяка система, която изисква някакъв начин да вземете решение... да направите всичко, където искате някакъв справедлив начин да постигнете съгласие по нещата", каза Syta пред WordsSideKick.com. "По принцип това, което публичната случайност ви дава, е начин да реализирате справедливо хвърляне на монети."

Обществената част от тези проекти гарантира, че много страни могат да проверят и да се доверят на това хвърляне, заяви Майкъл Фишер, компютърен учен от университета в Йейл, който се консултира за нов правителствен сигнал за случайност. Не само, че резултатите на маяците са свободно достъпни, но основните методи и архивите на изхода също са публични.

„Искате избор, който не влияе от хората с конкретни програми“, каза Фишер.

Изненадващо неуловима случайност

Създаването на тези публични спирали на ентропията или случайни маяци обаче е изключително предизвикателно. Тези маяци използват най-различни източници за своето разстройство - от физически процеси като емисии на фотони или сеизмични бучене, до дълги струни от туитове, захранвани чрез криптографски трансформации. Какъвто и да е източникът, производителите на маяците имат сходни цели: Резултатът трябва да бъде непредсказуем, автономен и последователен (което означава, че различните потребители могат да очакват да получат еднакъв случаен низ от маяка), според NIST. Последните две черти значително влияят на доверието и използваемостта. Първият се обръща към сърцето на случайността, според NIST.

„Този ​​въпрос, как да разберете дали нещо е наистина случайно, това е наистина дълбок и труден проблем“, каза Шалм пред WordsSideKick.com.

Ключът е непредсказуемостта, каза той. Въпреки че много неща в природата изглеждат хаотични, те почти винаги имат основни структури или ред, които на теория някой би могъл да използва, за да прави прогнози. Това прави намирането на наистина случайни - в основата си непредсказуеми - числа дяволски трудно. Например, каза Шалм, помислете за хвърляне на монети на футболна игра, тази икона на случайността. "Ако знаехте точно колко натиск реферът оказва върху монетата и докато се върти във въздуха, колко турбуленция взаимодейства с нея, можете да предвидите как точно ще се приземи това нещо", каза той.

Подобна критика се отнася за (почти) всеки генератор на произволни числа, базиран на физически процес, каза Шалм. И софтуерно базирани генератори също могат да бъдат предвидени, защото те следват алгоритмите, каза Рене Пералта, компютърен учен, който провежда проект за сигнализация за случайност за NIST. [9-те най-масови числа в съществуването]

Пускане на обществените маяци

Въпреки тези трудности, учените продължават да създават публични източници на случайност. Този юли NIST пусна производствения екземпляр на своя маяк за случайност - версия, която планира да поддържа за неопределено време. Тази услуга излъчва произволни низове от 512 бита или единици компютърни данни всяка минута, с изходно време и печат.

Новата "Версия 2.0" улеснява комбинирането на изходните данни на маяка с други източници, добавяйки необходимо увеличаване на сигурността за потребителите, каза Peralta. Сега потребителите могат да обединят изхода на NIST от случайни битове, например с маяк, пуснат от чилийското правителство, също през юли, и бразилска версия, планирана за 2019 г. По този начин, дори ако някой е подправен с един източник, за да повлияе (и по този начин прогнозира) нейната продукция, слетият лъч ще остане непредсказуем, каза Пералта.

За повечето хора самото използване на сигнала на NIST ще работи добре, каза Пералта. Но дори и най-малката възможност за атака може да бъде проблем за приложения с висока стойност, като хостинг на лотария с големи пари или избор на машини за избор за наблюдение, каза той. Хакер, който повлия на резултатите от NIST, може да предскаже резултатите от лотарията или кои машини за гласуване ще бъдат тествани, ако NIST сам предостави случайността.

"NIST Beacon е по-сигурен от повечето информационни системи", защото не импортира данни и е на сигурно място, каза Пералта. Но инсайдер или нападател, подкрепен от правителственото финансиране и ресурси, би могъл да премине през всичко това, добави Пералта.

Протоколите за сигурност, като криптиране на съобщения, също често използват случайности и те също се нуждаят от гаранции срещу подправяне. Публичната случайност може да се използва, например, за удостоверяване при достъп до криптирани съобщения, в които доказвате самоличността си, като използвате публичен и частен ключ, каза Syta.

Syta и други изследователи разработват алтернативни системи, които също ще се справят с проблемите на подправяне: Тези маяци черпят ентропия от множество, „разпределени“ източници, които са на отделни места и се контролират от различни организации или индивиди. Разпределените модели остават на етапи на тестване, но те също ще се справят с свързан проблем за хората, замислени върху сигурността: недоверие към правителството, каза Syta.

Къде е случайността?

Изследователите от NIST започнаха да търсят източници на ентропия в квантовата сфера. Квантовата механика в основата си е случайна теория, каза Шалм. Например, не можете да прогнозирате кога точно да се разпадне определен радиоактивен атом - само вероятност, пише Скот Арънсън, директор на квантовия информационен център в Тексаския университет в Остин. [Усукана физика: 7 умопомрачителни констатации]

"Квантовата механика... казва, че нещата се случват на случаен принцип", каза Шалм. „Не можете да прогнозирате какво точно ще се случи - можете само да прогнозирате вероятности.“

И така, настоящият сигнал NIST разчита отчасти на квантово базиран генератор на случайни числа; това устройство измерва времето на пристигане на фотони, произведени от атенюиран лазер, който излъчва фотони в произволни моменти, каза Шалм. (Мислете за този лазер като за стеснен водопровод, но за светлината, каза той.) Файлът NIST комбинира това производство с производството на търговски генератори на произволни числа, които разчитат на шум от електронни вериги вместо на квантови свойства, повишавайки комбинираната ентропия с математически преобразувания.

Междувременно чилийският маяк черпи данни от сеизмични данни в страната, предразположена към земетресението, плюс емисии в Twitter. Дългите струни от свързани туитове са "доста непредсказуеми, защото не знаете предварително какво ще кажат хората", каза Пералта. Криптографският хеш свива тези дълги низове, премахвайки структурата, характерна за езика, и създава нещо „почти еднакво случайно“, каза той.

Разпределените модели могат да изготвят случайности както от хора, които изпълняват програми за производство на ентропия на своите лаптопи, така и от частни компании, като Cloudflare, която извлича случайности от лава лампи. Компанията заснема снимки с висока разделителна способност на стена от сменящи се, неуредични модели.

Превръщане на квантови грешки в функции

Тъй като тези маяци се доближават до чиста случайност, техните създатели предвиждат множество допълнителни приложения. „Всичко, което изисква вземане на решения и честно, е добро приложение за публична случайност“, каза Syta. Това може да означава избор на победители в Powerball или избор на жури - дори разбъркване на тесте карти в онлайн игра. [Снимки: Големи числа, които определят Вселената]

Вследствие на това, тъй като маякът на NIST съхранява архив (в защитена структура, подобна на блок-верига), това би могло да помогне на правителствата да докажат, че техните имиграционни практики са справедливи, каза Пералта. Например американската програма за разнообразие на имигранти за виза, известна още като лотария за зелена карта, предоставя визи на хора от страни с исторически ниска имиграция в САЩ, избирайки на случаен принцип потенциални получатели от тези региони. Въпреки това, някой може да обвини предполагаемата случайна програма в предубеждения, например, срещу мюсюлманите, каза Пералта.

"Но ако изберете [победители в лотарията], използвайки външен източник на случайност като нашия, тогава не можете да направите този аргумент", каза той. Правителството може просто да се позове на архива.

Неотдавнашните опити за хакване на американските машини за гласуване показват значението на друго приложение: произволно тестване, каза Пералта. Логистично ръководителите на избори не могат да проверяват всяка машина за гласуване за подправяне, така че трябва да правят проверки на място. Но ако хакерите могат да предскажат кои машини ще бъдат прегледани, тези агенти могат просто да подправят други машини. Въведете, маяк за случайност, който може да избере непредвидими подмножества за тестване.

Каквото и да е приложението, най-готината част от тези маяци е, че те превръщат дълбоки научни дебати в обществени блага, каза Шалм. Алберт Айнщайн се сражаваше с Нийлс Бор и други заради намесата на квантовата механика, че природата е произволна, като Айнщайн казва: „Бог не играе на зарове“.

"Ние приемаме това, което Айнщайн би нарекъл бъг и го превърна в функция", каза Шалм. "Вселената е произволна и това е ОК. Има интересни неща, които излизат от това."

Първоначално публикувано на Наука на живо.


Видео Добавка: Die 5 Biologischen Naturgesetze - Die Dokumentation.




Изследване


Защо Бръмбарите Правят Секс С Бирени Бутилки: Въпроси И Учени
Защо Бръмбарите Правят Секс С Бирени Бутилки: Въпроси И Учени

Потъналият Военен Кораб „Струва Милиарди В Злато“ Вероятно Е Част От Измама За Криптовалута
Потъналият Военен Кораб „Струва Милиарди В Злато“ Вероятно Е Част От Измама За Криптовалута

Наука Новини


Колоезденето И Бързата Разходка Могат Да Пазят Килограми
Колоезденето И Бързата Разходка Могат Да Пазят Килограми

Технологията Lab-On-A-Chip Е Революционна, Но Все Пак Университетите Се Придържат Към Животински Модели От
Технологията Lab-On-A-Chip Е Революционна, Но Все Пак Университетите Се Придържат Към Животински Модели От "Тъмни Векове" (Op-Ed)

Екипът На Джеймс Камерън Разкрива Нов Образ На Морското Дъно
Екипът На Джеймс Камерън Разкрива Нов Образ На Морското Дъно

Еднополов Брак: 6 Последици От Решението На Върховния Съд
Еднополов Брак: 6 Последици От Решението На Върховния Съд

Какво Е Crispr?
Какво Е Crispr?


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2020 BG.WordsSideKick.com