Les scientifiques à Travers le Monde Sont la Chasse pour un Pur Hasard

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Les scientifiques à Travers le Monde Sont la Chasse pour un Pur Hasard

Par Michael Dhar, Vivre La Science Contributeur |

Le 10 octobre 2018 07:54am ET

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Crédit: Shutterstock

Vous prenez l’autoroute pour rentrer à la maison et de s’appuyer sur le service de l’eau pour boire un verre. Mais avez-vous jamais ressenti le besoin de certains publiquement disponibles hasard?

Les gouvernements et les chercheurs à travers le monde pense que vous pourriez, avec des projets de travaux pour produire des sources publiques, ou “invisibles” de l’aléatoire. Quantique-les expériences de physique à distribué des projets que n’importe qui avec un ordinateur portable peut aider à produire une large gamme d’activités ont pour but d’apporter de l’aléatoire au bout de vos doigts.

Disponible publiquement l’aléatoire permet d’assurer la sécurité en ligne, les élections libres et justes pratiques en matière d’immigration — et peut même aider à répondre à des questions profondes sur la nature de l’univers. Mais le caractère aléatoire de la production de ces balises — secure, de nombres réellement aléatoires que le public peut faire confiance — pose d’énormes défis, l’envoi de chercheurs dans le domaine quantique et l’au-delà, à la recherche de fondamentalement des phénomènes imprévisibles. Voici pourquoi les scientifiques ne voient aléatoire comme un service public, et comment ils essaient de faire un gâchis pour l’amour de vous.

Nous avons tous fait l’expérience, mais peut ne pas savoir exactement ce qu’il est: le Hasard est le niveau de désordre et d’imprévisibilité dans un système.De vrai, de pur hasard est fondamentalement imprévisible, a déclaré le physicien Krister Shalm, qui conduit quantique des expériences pour le US National Institute of Standards and Technology (NIST). Par exemple, si vous avez regardé une source de nombres réellement aléatoires pour toujours, au fil du temps, vos chances d’obtenir un nombre donné serait le même. (Aléatoire diffère légèrement de l’expression de l’entropie, qui est une mesure numérique de désordre). [Les 11 Plus Belles Équations Mathématiques]

Pourquoi quelqu’un voudrait-il augmenter le désordre dans le monde? Il s’avère, les sources publiques de l’aléatoire peut vous aider dans un certain nombre de tâches de sauvegarde complexes de la cryptographie pour brouiller les jeux de cartes dans les jeux en ligne, dit Ewa Syta, un chercheur en informatique au Trinity College dans le Connecticut.

“Le Public de l’aléatoire est utilisé dans … toute sorte de système qui exige une certaine façon de prendre une décision … rien à faire où vous voulez de la juste façon de s’entendre sur les choses,” Syta dit Live Science. “Au fond, ce que le public hasard vous donne est une façon de mettre en œuvre une juste pile ou face.”

La partie publique de ces projets de garanties que de multiples parties peuvent vérifier et de confiance que de le jeter, a déclaré Michael Fischer, de l’Université de Yale informaticien qui consultés sur un nouveau gouvernement phare de l’aléatoire. Non seulement les balises’ sorties librement disponible, mais le sous-tendent les méthodes et la sortie de archives sont également publiques.

“Vous voulez des choix qui sont libres de l’influence de personnes avec des ordres du jour,” Fischer dit.

La création de ces emboîtements de l’entropie, ou de l’aléatoire des balises, cependant, est extrêmement difficile. Ces balises utiliser une variété de sources pour leur trouble, à partir des processus physiques comme des émissions de photons sismiques ou de grondements, de longues chaînes de tweets de la fed par le biais de transformations cryptographiques. Quelle que soit la source, bien que, beacon producteurs ont des objectifs similaires: La sortie doit être imprévisible, autonome et cohérente (sens différents utilisateurs peuvent s’attendre à obtenir la même chaîne aléatoire à partir de la balise), selon le NIST. Ces deux derniers traits grandement affecter la confiance et la convivialité. Le premier aborde le cœur de l’aléatoire, selon le NIST.

“Cette question, comment savez-vous si quelque chose est vraiment aléatoire, c’est vraiment profondément et difficile problème,” Shalm dit Live Science.

La clé, c’est l’imprévisibilité, dit-il. Alors que beaucoup de choses dans la nature semble chaotique, ils ont presque toujours des structures sous-jacentes ou que quelqu’un pourrait, en théorie, utiliser pour faire des prédictions. Qui permet de trouver vraiment aléatoire fondamentalement imprévisible — les numéros diablement difficile. Par exemple, Shalm dit, penser à un match de football du tirage au sort, l’icône de l’aléatoire. “Si l’on savait exactement comment beaucoup de pression de l’arbitre était d’appliquer à la pièce et, comme il bascule dans l’air, comment beaucoup de turbulences interagit avec elle, vous pouvez prédire exactement comment cette chose va à la terre,” dit-il.

Même critique s’applique à (presque) n’importe quel générateur de nombres aléatoires basé sur un processus physique, Shalm dit. Et logiciel, les générateurs peuvent également être prévu parce qu’ils suivent des algorithmes, dit René Peralta, un informaticien qui est en cours d’exécution un caractère aléatoire projet phare pour le NIST. [9 Plus massivement dans l’Existence]

En dépit de ces difficultés, les scientifiques sont à aller de l’avant pour créer des sources publiques de l’aléatoire. En ce mois de juillet, le NIST a publié l’instance de production de son caractère aléatoire de la balise, une version qu’il envisage de maintenir indéfiniment. Ce service diffuse des chaînes aléatoires de 512 bits, ou des unités de données de l’ordinateur, chaque minute, le temps de sortie-le cachet et la signature.

La nouvelle “Version 2.0” permet de combiner la balise de sortie avec d’autres sources, l’ajout d’un besoin de sécurité coup de pouce pour les utilisateurs, Peralta a dit. Maintenant, les utilisateurs peuvent fusionner NIST sortie de bits aléatoires, avec, par exemple, un phare lancé par le gouvernement Chilien, également en juillet, et une version Brésilienne prévue pour 2019. De cette façon, même si quelqu’un a trafiqué une source d’influence (et donc prévoir) sa sortie, la fusion de faisceau restera imprévisible, Peralta a dit.

Pour la plupart des gens, à l’aide du NIST balise seul suffira, Peralta a dit. Mais même la moindre possibilité d’une attaque peut être un problème pour la haute valeur des applications, comme l’hébergement d’un grand-argent loterie ou le choix d’élection pour des machines de surveillance, dit-il. Un hacker qui a influencé NIST sortie pourrait prédire les résultats de loterie ou des machines de vote sera mis à l’épreuve si NIST seuls, à condition que le caractère aléatoire.

“Le NIST Beacon est plus sûr que la plupart des systèmes d’information,” parce qu’il n’a pas d’importation de données et est dans un emplacement sécurisé, Peralta a dit. Mais un initié ou un attaquant soutenu par les fonds et les ressources pourraient passer à travers tout cela, Peralta ajouté.

Les protocoles de sécurité, telles que le cryptage des messages, aussi fréquemment recours à l’aléatoire, et celles-ci doivent avoir l’assurance contre la falsification. Public de l’aléatoire peut être utilisée, par exemple, pour l’authentification lors de l’accès à des messages cryptés, dans lequel vous prouver votre identité en utilisant à la fois une clé publique et privée, Syta dit.

Syta et d’autres chercheurs mettent au point des systèmes alternatifs qui pourrait également traiter l’altération des préoccupations: Ces balises attirer l’entropie à partir de plusieurs “distribué” des sources qui sont dans des endroits différents et contrôlé par diverses organisations ou des individus. Les modèles répartis rester dans les phases d’essais, mais ils permettront également de régler un problème pour la sécurité des personnes engagées: la méfiance envers le gouvernement, Syta dit.

Les chercheurs du NIST ont commencé leur recherche de sources d’entropie dans le domaine quantique. La mécanique quantique, en son cœur, est une théorie aléatoire, Shalm dit. Par exemple, vous ne pouvez pas prédire exactement quand un atome radioactif se désintègre — seulement une probabilité, écrit Scott Aaronson, le directeur de l’Information Quantique Center à L’Université du Texas à Austin. [Tordu Physique: 7 Hallucinant Résultats]

“La mécanique quantique … dit que les choses se passent au hasard,” Shalm dit. “Vous ne pouvez pas prédire ce qui va se passer exactement — vous ne pouvez prédire des probabilités.”

Alors, le courant NIST phare s’appuie, en partie, sur un quantiques générateur de nombres aléatoires; cet appareil mesure le temps d’arrivée des photons produits par un atténué laser, qui émet des photons à des moments aléatoires, Shalm dit. (Pensez à ce laser comme le rétrécissement de l’eau de robinet, mais pour la lumière, dit-il.) Le NIST phare combine cette sortie avec la production commerciale des générateurs de nombres aléatoires, qui s’appuient sur les circuit de bruit à la place des propriétés quantiques, faire monter le combiné d’entropie avec des transformations mathématiques.

Le chili, le phare de, quant à lui, s’appuie sur des données sismiques dans le tremblement de terre sujettes à des pays, en plus des flux Twitter. De longues chaînes de concaténées tweets sont “assez imprévisible, parce que vous ne savez pas à l’avance ce que les gens vont dire,” Peralta a dit. Un hachage cryptographique se rétrécit de ces longues chaînes, en supprimant la structure caractéristique de la langue et de la production de quelque chose “à peu près uniformément aléatoire,” dit-il.

Les modèles répartis pouvez tirage aléatoire des individus exécution de l’entropie-la production de programmes sur leurs ordinateurs portables et des entreprises privées, comme Cloudflare, qui extrait de l’aléatoire à partir de lampes lava. La société s’enclenche photos haute résolution d’un mur de lampes déplacement, d’un dérèglement d’habitudes.

Comme ces balises approche de pur hasard, leurs créateurs envisager de multiples autres usages. “Tout ce qui nécessite la prise de décision, et de façon équitable, est une bonne application pour le public, de hasard, de la” Syta dit. Que pourrait signifier la cueillette Powerball gagnants ou le choix d’un jury — même aléatoire d’un jeu de cartes dans un jeu en ligne. [Photos: les Grands Nombres Qui Définissent l’Univers]

Plus par voie de conséquence, parce que le NIST, le phare de conserve des archives (dans un cadre sécurisé, bloc-chaîne-comme la structure), il pourrait aider les gouvernements à prouver leurs pratiques en matière d’immigration sont justes, Peralta a dit. Par exemple, les états-UNIS diversity Immigrant Visa program, alias loterie de la carte verte, accorde des visas à des ressortissants de pays ayant historiquement bas des états-UNIS de l’immigration, sélectionner des destinataires potentiels, au hasard de ces régions. Cependant, quelqu’un pourrait accuser le soi-disant aléatoire programme de biais, par exemple, à l’égard des Musulmans, Peralta a dit.

“Mais si vous choisissez [les gagnants à la loterie] à l’aide d’une source externe de hasard, comme le nôtre, alors vous ne pouvez pas faire cet argument,” dit-il. Le gouvernement pourrait simplement référence à l’archive.

Les récentes tentatives de hack états-UNIS des machines de vote montrent l’importance d’une autre application: le test de dépistage aléatoire, Peralta a dit. Du point de vue logistique, les élections, les surveillants ne peut pas examiner chaque machine à voter pour l’altération, de sorte qu’ils ont à faire des vérifications sur place. Mais si les pirates peuvent prévoir des machines qui vont passer des examens, ces agents peuvent simplement modifier avec d’autres machines. Entrez, le caractère aléatoire de la balise, ce qui peut prélèvement des sous-ensembles pour les tests.

Quelle que soit l’application, la partie la plus fraîche de ces espions est qu’ils se transforment profondément les débats scientifiques dans des biens publics, Shalm dit. Albert Einstein célèbre rivalisé avec Niels Bohr et d’autres sur la mécanique quantique’ implication que la nature est aléatoire, avec Einstein en disant: “Dieu ne joue pas aux dés.”

“Nous prenons ce qu’Einstein pourrait appeler un bug et le transformer en un long-métrage,” Shalm dit. “L’univers est aléatoire, et c’est OK. Il y a des choses intéressantes qui viennent de cela.”

Publié initialement sur le site Live Science.

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