Gli scienziati di Tutto il Mondo Sono a Caccia di Pura Casualità

0
24

Gli scienziati di Tutto il Mondo Sono a Caccia di Pura Casualità

Da Michael Dhar, Vivere La Scienza Collaboratore |

10 ottobre, 2018 07:54am ET

  • PIÙ

Credito: Shutterstock

Si prende l’autostrada per tornare a casa, e si basano su l’acqua per bere un drink. Ma avete mai sentito il bisogno di qualche pubblicamente disponibili casualità?

I governi e i ricercatori di tutto il mondo, credo che si potrebbe, con progetti in cantiere per produrre fonti di pubblico dominio, o “beacon”, di casualità. Da quantum-esperimenti di fisica distribuito progetti che chiunque con un computer portatile può aiutare a produrre una vasta gamma di sforzi mirano a portare la casualità a portata di mano.

Pubblicamente disponibili casualità aiuta a garantire la sicurezza online, elezioni libere ed eque pratiche di immigrazione — e può anche aiutare ad affrontare le domande profonde sulla natura dell’universo. Ma la produzione di queste casualità beacon — secure, numeri veramente casuali che il pubblico può fidare — pone enormi sfide, l’invio di ricercatori nel quantum regno e di là in cerca di fondamentalmente fenomeni imprevedibili. Ecco perché gli scienziati vedere la casualità di pubblica utilità — e come stanno cercando di fare un casino per il tuo bene.

Tutti noi abbiamo sperimentato, ma non può sapere esattamente di cosa si tratta: la Casualità è il livello di disturbo e l’imprevedibilità di un sistema.Vero, pura casualità è fondamentalmente imprevedibile, ha detto il fisico Krister Shalm, che conduce quantum esperimenti per il National Institute of Standards and Technology (NIST). Per esempio, se avete guardato una fonte di numeri veramente casuali per sempre, nel tempo, le vostre probabilità di ottenere un dato numero sarebbe lo stesso. (Casualità si differenzia leggermente dal termine correlato entropia, che è una misura numerica di disturbo.) [Le 11 Più Belle Equazioni Matematiche]

Perché qualcuno dovrebbe voler aumentare il disordine nel mondo? Risulta, da fonti pubbliche di casualità può aiutare in un certo numero di compiti, dalla salvaguardia del complesso di crittografia a mischiare i mazzi di carte per il gioco online, ha detto Ewa Syta, un computer scientist presso il Trinity College nel Connecticut.

“Pubblico casualità è utilizzato in … qualsiasi tipo di sistema che richiede qualche modo, a fare una decisione … a fare qualcosa di cui volete qualche modo equo per concordare le cose”, Syta, ha detto a Live Science. “In sostanza, ciò che il pubblico casualità ti dà è un modo per implementare un sistema equo lancio di moneta.”

La parte pubblica di questi progetti garantisce che più soggetti in grado di verificare e di fiducia che il lancio, ha affermato Michael Fischer, Università di Yale, l’informatico che ha consultato su un nuovo governo, faro di casualità. Non solo sono i beacon”, uscite liberamente disponibile, ma i metodi basilari e l’uscita archivi sono pubblici.

“Vuoi che le scelte che sono liberi di influenza da parte di persone con particolare agende,” Fischer ha detto.

La creazione di questi pubblici rubinetti di entropia, o casualità beacon, tuttavia, è estremamente stimolante. I fari utilizzare una varietà di fonti per il loro disturbo, da processi fisici come il fotone emissioni o sismica, di fermenti, di lunghe stringhe di tweet alimentato attraverso le trasformazioni di crittografia. Qualunque sia la fonte, però, faro produttori hanno obiettivi simili: L’output deve essere imprevedibile, autonoma e coerente (significato diverso, gli utenti possono aspettarsi di ottenere la stessa stringa casuale dal faro), secondo il NIST. Le ultime due caratteristiche in grado di influenzare notevolmente la fiducia e l’usabilità. La prima tratta del cuore di casualità, secondo il NIST.

“Che domanda, come fai a sapere se qualcosa è veramente casuale, è davvero profondo e difficile problema,” Shalm, ha detto a Live Science.

La chiave è l’imprevedibilità, ha detto. Mentre molte cose in natura apparire caotica, hanno, quasi sempre, strutture sottostanti o ordine che qualcuno potrebbe, in teoria, utilizzare per fare previsioni. Che ti consente di trovare veramente casuale — fondamentalmente imprevedibile, numeri diabolicamente difficile. Per esempio, Shalm detto, pensare ad un partita di calcio del lancio della moneta, che l’icona di casualità. “Se si sapeva esattamente quanta pressione l’arbitro la domanda di moneta e, come si lanci in aria, quanta turbolenza interagisce con esso, è possibile prevedere esattamente come che cosa sta per terra,” ha detto.

La critica simile vale per (quasi) qualsiasi generatore di numeri casuali basato su un processo fisico, Shalm, ha detto. E software basati su generatori possono anche essere previsto perché seguono algoritmi, ha detto Rene Peralta, un informatico che è in esecuzione una casualità beacon progetto per NIST. [9 Più Massiccia Numeri di Esistenza]

Nonostante queste difficoltà, gli scienziati stanno andando avanti a creare fonti di casualità. Questo mese di luglio, il NIST ha pubblicato l’istanza di produzione della sua casualità faro, una versione che prevede di mantenere per un tempo indefinito. Questo servizio trasmette stringhe casuali di 512 bit, o di unità di dati del computer, ogni minuto, con il tempo di uscita-timbrato e firmato.

La nuova “Versione 2.0”, che rende più facile combinare beacon uscita con altre fonti, l’aggiunta di un bisogno di aumentare la sicurezza per gli utenti, Peralta, ha detto. Ora, gli utenti possono unire NIST uscita di bit casuali con, per esempio, un segnale lanciato dal governo Cileno, anche nel mese di luglio, e una versione Brasiliana previsto per il 2019. In questo modo, anche se qualcuno ha manomesso una fonte di influenza (e quindi prevedere) la sua uscita, unita fascio sarebbe rimangono imprevedibili, Peralta, ha detto.

Per la maggior parte delle persone, utilizzando NIST faro da solo funziona bene, Peralta, ha detto. Ma anche la minima possibilità di attacco può essere un problema per applicazioni di elevato valore, come l’hosting di un big-money lotteria o la scelta di elezione macchine per il monitoraggio, ha detto. Un hacker che ha influenzato NIST uscita potrebbe prevedere i risultati della lotteria o che macchine di voto sarebbe testato se il NIST ha solo fornito la casualità.

“Il NIST Beacon è più sicuro rispetto alla maggior parte dei sistemi di informazione”, perché non importare dati in un luogo sicuro, Peralta, ha detto. Ma un insider o un attaccante sostenuto dal governo di finanziamenti e risorse può ottenere attraverso tutto questo, Peralta aggiunto.

I protocolli di sicurezza, come la crittografia dei messaggi, anche fare uso frequente di casualità, e anche questi hanno bisogno di garanzie contro eventuali manomissioni. Pubblico la casualità potrebbe essere utilizzato, ad esempio, per l’autenticazione quando si accede a messaggi cifrati, in cui dimostrare la propria identità utilizzando una chiave pubblica e una privata, Syta detto.

Syta e altri ricercatori stanno sviluppando sistemi alternativi che sarebbe anche l’indirizzo di manomissione preoccupazioni: i fari disegnare entropia di più, “distribuiti” fonti che sono in luoghi separati e controllati da diverse organizzazioni o individui. I modelli a parametri distribuiti rimanere in fasi di prove, ma anche di affrontare un problema per la sicurezza di mentalità della gente: la diffidenza del governo, Syta detto.

I ricercatori del NIST, hanno iniziato la loro ricerca di fonti di entropia nel reame quantistico. La meccanica quantistica, il suo centro, è random, in teoria, Shalm, ha detto. Per esempio, non è possibile prevedere esattamente quando un particolare atomo radioattivo decadrà solo una probabilità, ha scritto Scott Aaronson, il direttore del Quantum Information Center presso L’Università del Texas a Austin. [Twisted Fisica: 7 Mind-Blowing Risultati]

“La meccanica quantistica … dice che le cose accadono casualmente,” Shalm, ha detto. “Non si può prevedere cosa succederà esattamente — si può solo prevedere le probabilità.”

Così, la corrente NIST beacon si basa in parte su un quantum a base di generatore di numero casuale; questo dispositivo misura il tempo di arrivo dei fotoni prodotti da un attenuato laser, che emette fotoni, a volte casuali, Shalm, ha detto. (Pensate di questo laser come un ristretto acqua di rubinetto, ma per la luce, ha detto.) Il NIST faro combina quella uscita con la produzione commerciale di generatori di numero casuali, che si basano sulla elettronici circuito di rumore invece di proprietà quantistiche, aumentando il combinato entropia delle trasformazioni matematiche.

Cile beacon, nel frattempo, si basa su dati sismici nel sismica paese, più di feed Twitter. Lunghe stringhe concatenate tweet sono “abbastanza imprevedibile, perché non è possibile sapere in anticipo ciò che la gente sta andando a dire,” Peralta, ha detto. Un hash crittografico si restringe queste stringhe lunghe, rimuovendo la struttura caratteristica della lingua e produrre qualcosa di “più o meno uniformemente casuale”, ha detto.

I modelli a parametri distribuiti possibile disegnare la casualità sia dai singoli esecuzione di entropia-produzione di programmi sui loro computer portatili e da aziende private, come Cloudflare, estratti di casualità da lampade lava. L’azienda si scatta foto ad alta risoluzione di un muro, lampade’ cambiata, disordinato modelli.

Come i fari approccio pura casualità, i loro creatori immaginare molteplici usi futuri. “Tutto ciò che richiede il processo decisionale, e piuttosto, è una buona applicazione per la pubblica casualità,” Syta detto. Questo potrebbe significare la raccolta Powerball vincitori o la scelta di una giuria — anche mischiare un mazzo di carte in un gioco online. [Foto: Grandi Numeri Che Definiscono l’Universo]

Più di conseguenza, perché il NIST beacon tiene un archivio (in un sicuro, blocco a catena-come struttura), che potrebbe aiutare i governi a dimostrare la loro immigrazione pratiche sono fiera, Peralta, ha detto. Per esempio, gli stati UNITI Diversity Immigrant Visa program, aka green card lottery, premi di visto per le persone provenienti da paesi con un livello storicamente basso di immigrazione degli stati UNITI, della selezione dei potenziali destinatari casualmente da quelle regioni. Tuttavia, qualcuno potrebbe accusare il preteso casuale programma di pregiudizi, per esempio, contro i Musulmani, Peralta, ha detto.

“Ma se si sceglie [vincitori della lotteria] utilizzando una sorgente esterna di casualità, come la nostra, quindi non è possibile fare tale argomento,” ha detto. Il governo può solo riferimento l’archivio.

I recenti tentativi di hack USA macchine di voto in evidenza l’importanza di un’altra applicazione: test casuali, Peralta, ha detto. Dal punto di vista logistico, l’elezione di controllori non può esaminare ogni macchina di voto per la manomissione, così devono fare controlli in loco. Ma se gli hacker possono prevedere che le macchine saranno mostrati anche esaminato, gli agenti possono semplicemente interferire con altre macchine. Inserire la casualità beacon, che può prendere imprevedibile sottoinsiemi per il test.

Qualunque sia l’applicazione, la parte più bella di questi beacon è che tornino profondo dibattito scientifico in beni pubblici, Shalm, ha detto. Albert Einstein notoriamente feuded con Niels Bohr e altri nel corso della meccanica quantistica’ implicazione che la natura è casuale, con Einstein, dicendo: “Dio non gioca a dadi”.

“Stiamo prendendo ciò che Einstein avrebbe chiamato un bug e trasformarlo in un lungometraggio,” Shalm, ha detto. “L’universo è casuale, e che è OK. Ci sono cose interessanti che vengono fuori”.

Originariamente pubblicato su Live Science.

Si piacerebbe Anche a

  • Nucleare Detective a Caccia Particelle Invisibili Che sfuggivano più Grande del Mondo Atom Smasher
    Spazio

  • Questo Quantum Generatore Di Numeri Casuali Non Può Mai Essere Violato
    Spazio

  • Come Stephen Hawking ha Trasformato la Nostra Comprensione dei Buchi Neri
    Spazio

  • Potrebbe Il Coraggio Di Questa Nuova Tecnica Di Spinta Gravitazionale Di Rilevamento Dell’Onda?
    Spazio

Iscriviti Alla SPACE.com

Invia

Seguici

Più Popolari

  1. Nuovo Equipaggio Della Stazione Spaziale Lancia Giovedì: Guarda In Diretta!

  2. NASA SLS Megarocket Oltre il Budget, in ritardo, il Rapporto Rileva

  3. ‘Uno Spaventoso bello Tempesta’: Orologio Uragano Michael Arrivare in Video dalla Stazione Spaziale

  4. “Chiedere un Astronauta’: 15 Minuti Può Cambiare una Stella per Sempre

  5. Misterioso Spazio Profondo Lampeggia: 19 Piu ‘Fast Radio Burst’ Trovato