Potraga za nasumičnim brojkama koje upravljaju našim životima

Naš svet funkcioniše zato što je zasnovan na nasumično generisanim brojevima, a bez njih bi se iznenađujući veliki segment savremenog života raspao. Zbog čega ih je onda toliko teško pronaći?

Prijatelji su dali sve od sebe da objasne šta traže - radio aparat koji proizvodi pravi šum.

Znate već, od onih koji proizvode beli šum između stanica kada okrećete brojčanik.

Prodavac u radnji nije znao šta da im kaže.

„Mislim da je bio ubeđen da smo potpuno ludi", kaže Mads Har.

• „Logika, Votsone, samo logika"
• Frojdovski izrazi koje koristite a da toga niste ni svesni
• Zašto možemo da sanjamo na više jezika

Bilo je to 1997. godine, a on i njegovi drugari su se muvali po radnji Radio Šeka u Berkliju, u Kaliforniji.

Većina radio aparata koja se prodavala imala je filtere za buku koji su prigušivali ključne šumove koje su oni tražili.

Nakon malo ubeđivanja, međutim, prodavac je pristao da dozvoli Haru i njegovim prijateljima da poslušaju jedan od najjeftinijih uređaja koje je imao pozadi u radnji.

Kad su ubacili par baterija u mali, sivi tranzistor od 10 dolara, iz njega je pokuljao pravi zid belog šuma.

Bio je bučan kao sam đavo.

„Počeli smo da skačemo od sreće", kaže Har.

Taj mali radio aparat je, potencijalno, trebalo da ih obogati.

Har i trojica njegovih prijatelja radili su na softveru za kockanje - na digitalnim slot mašinama i blekdžek igrama koje su želeli da ponude na internetu.

U to vreme, onlajn kazina tek su počinjala da uzimaju maha.

Har je znao da će morati da proizvode pouzdano nasumične brojke.

Beskrajne nizove cifara koji će određivati koje kombinacije izlaze kad povučete virtuelnu polugu ili koje karte budu podeljene u onlajn partiji pokera.

Kad te stvari ne bi bile nasumične, digitalni kazino ne bi bio previše fer i igrači bi čak mogli da pokušaju da pobede sistem tražeći predvidljive obrasce u igrama.

I tako su četvorica prijatelja potražila izvor nasumičnosti za koji svi mogu da se slože da je pouzdan.

Nešto na šta, po definiciji, neće moći da se utiče.

Ideja koja je udarila Hara u glavu kao tona žetona za poker bila je - šum najjeftinijeg analognog radio aparata.

Buka koju proizvodi jedan takav uređaj zapravo je haotičan signal koji oblikuju munje i elektromagnetna aktivnost u Zemljinoj atmosferi.

To generiše udar nepredvidivog belog šuma.

Har je planirao da namesti kompjuter tako da sluša svo to baljezganje, pretvara uspone i padove u male jedinice i nule, poznate i kao bitove, a potom ih iskoristi za proizvođenje niza nasumičnih brojki - nešto poput 4107567387.

Što bi, da uzmemo pojednostavljen primer, moglo da odredi da je naredna karta koju vam udele u vašoj onlajn partiji pokera, na primer, šestica pik.

(Oh, vi ste se nadali petici trefu. Pa zar niste znali? Morate da osetite kad treba da odustanete.)

Ima nekih stvari koje kompjuteri, uprkos svoj njihovoj moći, ne rade dobro - a jedna od njih je nasumičnost.

Jeste, kompjuteri sve vreme izbacuju podatke, pa zašto onda ne bi mogli i nasumične brojke?

Problem je u tome što se kompjuteri oslanjaju na unutrašnje mehanizme koji su na nekom nivou predvidivi, što znači da ishodi kompjuterskih algoritama na kraju postanu predvidivi takođe, što ne želite ako vodite kazino.

Isti problem može da donese glavobolju kriptografima.

• Matematičar koji je spasao kockarnice Las Vegasa
• Neobični pioniri elektriciteta dobijenog iz biljnog sveta

Kad šifrujete informacije, želite da ključ za šifru bude što nasumičniji, da niko ne bi mogao da provali kako je šifrovan originalni tekst jer bi mu to omogućilo da pročitaju tajnu poruku.

Ljudi odavno traže spoljne izvore nasumičnosti kao osnov za generatore nasumičnih brojeva.

U toj potrazi za istinskom nasumičnošću, tražili su praktično svuda haotične fenomene koji ne mogu da se predvide i kojima ne može da se manipuliše.

Slušali su buku električnih oluja, pravili slike kišnih kapi na staklu i igrali se sa najmanjim česticama u poznatom univerzumu.

Daleko od toga da je ta potraga sada okončana.

Na kraju, taj mali sivi tranzistor ipak nije doneo bogatstvo Haru i njegovim prijateljima.

Onlajn kockarski biznis bio je suviše tek u povoju u to vreme da bi se mladi preduzetnici obogatili od njega preko noći.

Ali je generator nasumičnih brojeva koji su napravili, rezonovali su oni, i dalje bio od koristi.

BBC na srpskom je od sada i na Jutjubu, pratite nas OVDE.

Zato ga je Har obznanio javno na random.org, gde od tada redovno izbacuje nasumične brojke.

Sajt ima mnogo posetilaca.

„Jedan kog mogu da navedem je kabinet gradonačelnika San Franciska", kaže Har.

„Oni koriste naše usluge da bi izvlačili dobitnike koji su bili dovoljno srećni da dobiju pristupačno stanovanje."

U druge korisnike spadaju ljudi koji vode lutrije u lokalnim zajednicama.

Oni biraju dobitne kombinacije svake nedelje na Harovoj internet stranici.

Naučnici su čak koristili onlajn generator brojeva da randomizuju učesnike u eksperimentima.

Marketinške firme koje dele nagrade mušterijama takođe su birale dobitnike uz pomoć random.org.

„Ljudi ih koriste za testiranje na drogu, na primer", dodaje Har, „nasumično odabravši zaposlene."

Internet stranica takođe ima funkciju biranja nasumične lozinke.

I da, čak i neki servisi za onlajn kockanje oslanjaju se na random.org.

Jedan čovek čak kaže da ga koristi da bi izabrao koje diskove iz svoje kolekcije od 700 kompakt diskova da stavi u kola svake nedelje.

Svi ovi rezultati, među njima i, u nekim slučajevima, ishodi izvlačenja koji mogu život da vam promene, nastali su na osnovu atmosferske aktivnosti koju hvata gomila radio prijemnika.

Prvobitni tranzistor od 10 dolara u međuvremenu je odavno zamenjen, priznaje Har.

Tokom godina, on i njegove kolege počeli su da koriste savremeniju opremu koja proizvodi visokokvalitetni atmosferski šum i trenutno se stranica oslanja na devet velikih prijemnika na različitim geografskim lokacijama.

Komešanje u lava lampama, tih mehurastih, uljanih, voštanih stvari u njima, zapravo nije predvidivo - Džon Grejem-Kaming

Ako nikada ne igrate loto ili nemate nameru da učestvujete u kliničkom testiranju, pomislili biste da vam nasumični brojevi zapravo nisu važni.

I prevarili biste se.

Pogledajte video: Naka vratolomnih tačaka u cirkusu

Svaki put kad odaberete novu lozinku, čak i neku koju ste sami smislili, kompjuter na nju prilepi još jedan komad informacija.

On šifrira lozinku radi čuvanja, što znači da, ako neko hakuje bazu podataka i ukrade vašu lozinku, neće moći lako da je dešifruje i iskoristi za ulazak u vaš nalog.

Taj komad podataka koji se dodaje na lozinku zove se „so" (salt) i proistekao je iz nasumičnog broja.

„Koristimo ih svaki dan a da to zapravo ni ne znamo", kaže Alan Vudvord, ekspert za bezbednost kompjutera na Univerzitetu u Sariju.

Nasumični brojevi ključni su za čuvanje informacija, ističe on, budući da se koriste kad god kompjuter šifruje podatke da bi svakom nasumičnom posmatraču izgledale kao obične škrabotine.

Kad posetite internet stranicu čija adresa počinje sa „https://", na primer, vi od vašeg kompjutera i servera na kom se ona nalazi tražite, između ostalog, da generišu neke nasumične brojke, zamene ih i potom upotrebe da šifruju podatke koji se šalju tamo i nazad dok učitavate stranicu i koristite je.

(Ovo je ogromna simplifikacija razmene koja se dešava za samo nekoliko milisekundi, ali shvatili ste poentu.)

Kad osetljivi podaci putuju po kompjuterskim mrežama, naročito oni dostupni javnosti, od ključne je važnosti da se te informacije zaštite.

Klaudfler, tehnološka firma koja pruža bezbednosne usluge za „oblake", koristi mnogo nasumičnih brojeva u svojim data centrima.

Kompanija je iznašla neke atraktivne načine za generisanje nasumičnosti - među kojima su i kolekcija lava lampi.

„Maltene je krenulo kao šala a onda smo rekli sebi: 'Hej, čekaj malo, to bismo zapravo mogli da uradimo'", kaže Džon Grejem-Kaming, glavni službenik za tehnologiju.

U sedištu Klaudflera u San Francisku, kamera na tavanici uperena je nadole ka zidu živopisnih lava lampi.

„Komešanje u lava lampama, tih mehurastih, uljanih, voštanih stvari u njima, zapravo nije predvidivo", objašnjava Grejem-Kaming.

To znači da kamera može da uslika mehure u intervalima, koji se potom pretvaraju u nizove brojeva - manje ili više na osnovu oblika i položaja mehurova.

Ova ideja, koju je prvi put demonstrirala kompanija po imenu Silikon grafiks krajem devedesetih, jedna je od više metoda koje Klaudfler ima u rukavu za generisanje nasumičnih brojeva da bi se zaštitile informacije.

Spisak stvari kojima su se ljudi okrenuli u potrazi za nasumičnim brojevima je predivno neobičan.

Jedan softverski inženjer shvatio je kad je izašao po vlažnom danu da kišne kapi koje padaju po njegovim naočarima mogu da posluže kao odgovarajući izvor nasumičnosti, pa je simulirao obrasce preko kratkog koda čisto eksperimenta radi.

Neko drugi je pokušao da dočara aktivnost mehurića u njegovom akvarijumu kao osnovu za generisanje nasumičnih brojki.

Jedan drugi pristup oslanjao se na nepredvidivo ponašanje mačeta, kada je njeno kretanje snimljeno veb kamerom.

Jedna grupa istraživača čak je tražila nasumičnost posmatrajući jedinstvene genetske sekvence sadržane u DNK molekulima unutar svih živih bića.

Potom su tu mnogi pokušaji otkrivanja klikova radioaktivnog otpada, koje hvataju Gajgerovi brojači, na primer.

Ne možete tačno da predvidite kada će se atom raspasti i ispustiti subatomske čestice koje aktiviraju Gajgerov brojač, što znači da se to smatra dobrim izvorom nasumičnosti.

Postoji čak i projekat koji je upotrebio bananu za generisanje brojeva - budući da se zna da je ova nakrivljena voćka blago radioaktivna.

Njujork tajms je 2016. godine pomenuo primer mladog kompjuterskog gejmera koji je otkrio način da pravi generator nasumičnih brojeva u Majnkraftu.

Ovaj gejmer je, naime, konstruisao neku vrstu turnira za prijatelje sa Svetom Majnkrafta, ali je želeo da može da aktivira klopku u nasumičnim intervalima - da bi uhvatio učesnike u igri nespremne.

I tako je odlučio da podigne ograđene pašnjake i u njima zatoči virtualne krave zvane „mu-šrums" zato što se kreću unaokolo u nasumičnim obrascima.

Kad god bi mu-šrum stala na jednu od ploča pod pritiskom koje je gejmer postavio u tlu pašnjaka, to bi aktiviralo zamku u igri u okviru igre koju je osmislio.

„Ingeniozno" rešenje, kako ga je nazvao Njujork tajms.

Ima još mnogo više banalnih inputa za generatore nasumičnih brojki.

Moguće je koristiti kretanje kursora miša na kompjuterskom ekranu, vremensku pauzu između dva pritiska na tipke na tastaturi ili buku saobraćaja u kompjuterskoj mreži, na primer.

„Prilično smo sigurni da je to bezbedno", kaže Stiven Mardok, profesor inženjeringa bezbednosti na Univerzitetskom koledžu u Londonu, govoreći o ovom poslednjem primeru.

Mardok je tvorac pretraživača Top, koji omogućava bezbedno pretraživanje interneta preko više slojeva enkripcije.

Mardok tvrdi da znamo dovoljno da bismo generisali odgovarajući nasumične brojke, ali da često nema dovoljno verifikacija koje bi garantovale da je navodno nasumičan rezultat zaista nepredvidiv.

„Voleo bih da vidim više pažljivog dizajna i testiranja", kaže ona.

Ali to je zaista nezgodan deo svega ovoga.

„Ne možete da tvrdite da je nešto nasumično - možete samo da provalite kad je nenasumično", objašnjava Daren Harli-Smit, predavač bezbednosti informacija na Kraljevskom Holoveju, na Univerzitetu u Londonu.

Istraživači imaju načine da prepoznaju nenasumične generatore brojeva, kao što su statističke analize koje traže sekvence u kojima se jedan broj pojavljuje češće nego što bi da je dotična sekvenca zaista nasumična - ima previše trojki, na primer.

To, međutim, nije dovoljno.

Šta ako je vaša sekvenca „123123123123123"?

U tom slučaju, ističe Harli-Smit, imate mnogo trojki, ali one nisu zastupljene više od jedinica ili dvojki.

Međutim, postoji izričito očigledan obrazac ove sekvence, njegova prožimajuća struktura, koji je odaje kao nenasumičnu.

Kod istinski velikog skupa brojki, statistički testovi za nasumičnost postaju veoma komplikovani a opet ne možete nikad da dokažete da je nešto istinski nasumično, samo da je neraspoznatljivo od nasumičnog, na osnovu vaše najbolje moguće analize.

Posledice pogrešne procene nasumičnosti su, međutim, ozbiljne.

Kad generatori nasumičnih brojeva ne rade svoj posao kako treba, možete da očekujete da će zlonamerni ljudi pokušati da ih iskoriste.

Godine 2017, Vajerd je pisao o slučaju ruskog hakera koji je navodno zadužio ljude da snimaju aktivnost slot mašina u kazinima.

Na osnovu rezultata svake odigrane igre, uspeo je da predvidi kako rade unutrašnji generatori nasumičnih brojeva svake mašine i, stoga, predvidi kada će sledeći put isplatiti dobitak.

A pre oko decenije, istraživači bezbednosti na Univerzitetu u Kembridžu, među njima i Mardok, slavno su shvatili da su prevaranti uspevali da ukradu novac od ljudi tako što su predviđali navodno nasumične brojke generisane u karticama sa čipom i pinom.

Takvi brojevi moraju da odobre transakciju kad platite nešto u prodavnici.

Ali ispostavilo se da je moguće predvideti naredne brojeve i tako oponašati nečiju debitnu karticu da biste potrošili njegov novac bez odobrenja.

Takve prevare verovatno se vrše i dan-danas, prema jednom od istraživača koji su otkrili ovu grešku.

• Delovi svemirske slagalice: Šta donose nove fotografije sa teleskopa Džejms Veb
• Nobelova nagrada za fiziku naučnicima koji su uspeli nezamislivo - da „uhvate" atom

Čak i ako rešite njihov loš inženjering, većina do sada pomenutih generatora nasumičnih brojeva bi i dalje mogla da budu malo ubedljivija.

Izvori nasumičnosti od kojih zavise su, u najboljem slučaju, nasumični samo za nas.

Kad bismo nekako znali svaku zakonitost univerzuma i mogli savršeno da je modelujemo, verovatno bismo uspeli detaljno da predvidimo graju atmosferskog šuma ili obrazac kišnih kapi koje padaju na staklo.

Iz tog razloga, neki ljudi tvrde da je najbolja vrsta generatora nasumičnih brojeva kvantni generator nasumičnih brojeva - što će reći, onaj koji se oslanja na efekte kvantne mehanike.

Oni su, prema našem saznanju, onoliko nasumični koliko je to uopšte moguće.

Neobično ponašanje, ili entropija, subatomskih čestica, u koje spada i tajming propadanja jednog radioaktivnog atoma, na primer, potpuno je nepredvidivo.

Vodi se izvesna rasprava oko toga da li istinska nasumičnost zaista postoji bilo gde, ali to možemo da prepustimo teorijskim fizičarima.

Iz praktičnih razloga, stvari kao što je tajming fotona - sićušnih čestica svetla - kad stignu u detektor nešto je što se smatra istinski nasumičnim i odgovarajućim kao osnova za generisanje nasumičnih brojeva.

Još jedan pristup podrazumeva prebrojavanje fotona koje emituje laserski puls, koji će u specijalnom eksperimentalnom okruženju izroditi nasumično paran ili neparan broj fotona.

Radeći to iznova i iznova, možete da generišete niz nasumičnih bitova i iskoristite ih da izbacujete nasumične brojke.

Uz razvoj kvantne tehnologije, možemo da očekujemo još inventivnije i, uz malo sreće, pouzdane generatore nasumičnih brojeva u budućnosti

U načelu, kvantni generatori nasumičnih brojeva su „suštinski nepredvidivi" kaže Žanet Zaharieva, suosnivačica britanske firme Kvantum Dajs, koja razvija vlastitu kvantnu tehnologiju nasumičnih brojeva.

A opet čak i neki od ovih novijih sistema podložni su greškama koje mogu da utiču na pristrasnost njihovih rezultata.

„Na kraju možete da završite sa sistemom koji je mešavina kvantne entropije i klasičnog šuma", kaže Zaharieva.

Harli-Smit ističe, na primer, da se neki kvantni generatori nasumičnih brojeva oslanjaju na opremu koja bi mogla da ih vremenom načini manje nasumičnim.

„Ako foton pogodi senzor, malo po malo će ga zagrevati, verovatno ga učinivši osetljivijim ili manje osetljivim na buduće udare", objašnjava on.

Drugim rečima, imate istinski nasumični fenomen - ali ćete na kraju uticati na vašu detekciju na ovaj ili onaj način, smanjivši nasumičnost rezultata.

Uz razvoj kvantne tehnologije, možemo da očekujemo još inventivnije i, uz malo sreće, pouzdane generatore nasumičnih brojeva u budućnosti.

U međuvremenu, uvek imate random.org.

Ponekad ljudi pišu Mads Haru žaleći mu se da su primetili nešto što liči na predvidivu sekvencu brojeva u rezultatima sa njegove stranice.

To je samo zato što su ljudi samo vrlo loši u prepoznavanju nasumičnosti, kaže on.

Izgleda da smo predodređeni da primećujemo obrasce u svemu.

Har uživa da izdvoji vreme kako bi im odgovorio i podrobnije objasnio te koncepte.

Možda nije u startu krenuo da stvori resurs kao što je random.org, ali je tokom vremena Har shvatio da je to nešto što je u svakom slučaju želeo da uradi.

Možda je to, sugeriše on, zato što je poreklom iz Danske - redovno rangirane kao među najmanje korumpiranim zemljama na svetu.

Sada ljudi koriste njegovu stranicu da bi ubedili korisnike, učesnike ili publiku da im bacaju fer novčić.

Da je, kakvu god igru ili proces da vode, ona iskrena i pravedna - makar u okvirima nasumičnosti.

Postojao bi prilično velik podsticaj, mora se napomenuti, za Hara i njegove kolege koji sarađuju na random.org da manipulišu rezultatima internet stranice ako bi im to dozvolilo da nameste izvlačenje dobitka na lotu, na primer.

Oni to nikad ne bi uradili, insistira Har, jer je to protivno svemu za šta se oni zalažu.

Ali je to fer pitanje, zato što je, kako on otvoreno priznaje, to sasvim moguće.

Kad se sve sabere i oduzme, bez obzira koliko je u načelu savršen generator nasumičnih brojeva, i dalje morate da verujete da osoba koja ga vodi nije izgubila skrupule.

„Pretpostavljam da je uvek potrebno nekakvo poverenje u proces", kaže Har.

„Vi morate da verujete u to."

Pogledajte video: Kako se deca u Srbiji upoznaju sa popularnom naukom

Pratite nas na Fejsbuku, Tviteru, Instagramu, Jutjubu i Vajberu. Ako imate predlog teme za nas, javite se na bbcnasrpskom@bbc.co.uk

(BBC News, 08.18.2024)