Οι φίλοι έβαλαν τα δυνατά τους για να εξηγήσουν τι ακριβώς έψαχναν – ένα πραγματικά χαλασμένο ραδιόφωνο. Εκείνο με τα παράσιτα μεταξύ των σταθμών, καθώς γυρίζεις το κουμπί. Ο πωλητής του καταστήματος δεν ήξερε τι να πει.

«Νομίζω ότι μας πέρασε για τρελούς» θυμάται ο Mads Haahr. Ήταν το 1997, όταν αυτός και οι φίλοι του επισκέφτηκαν ένα κατάστημα Radio Shack στο Μπέρκλεϊ της Καλιφόρνια. Τα περισσότερα από τα ραδιόφωνα που πωλούνταν είχαν φίλτρα θορύβου που έκοβαν τα παράσιτα που αναζητούσαν.

Μετά από λίγη πειθώ, όμως, ο πωλητής συμφώνησε να αφήσει τον Haahr και τους φίλους του να ακούσουν μια από τις φθηνότερες συσκευές που είχε στο πίσω μέρος του καταστήματος. Καθώς τοποθέτησαν μερικές μπαταρίες στο μικρό, γκρίζο ραδιόφωνο των 10 δολαρίων, ξέσπασε ένα βουητό από παράσιτα. Ήταν πολύ θορυβώδες. «Χοροπηδούσαμε πάνω κάτω» λέει ο Haahr.

posa-chrimata-fernoun-telika-tin-eftychia-ti-apantoun-epistimones

Αυτό το μικρό ραδιόφωνο θα τους έκανε, ενδεχομένως, πλούσιους. Ο Haahr και τρεις φίλοι του δούλευαν πάνω σε λογισμικό για τυχερά παιχνίδια – ψηφιακούς κουλοχέρηδες και παιχνίδια blackjack που ήθελαν να φιλοξενήσουν στο διαδίκτυο. Τότε, τα διαδικτυακά καζίνο μόλις είχαν αρχίσει να απογειώνονται.

Ο Haahr ήξερε ότι θα έπρεπε να είναι σε θέση να παράγουν αξιόπιστα τυχαίους αριθμούς. Ατελείωτες ροές ψηφίων που θα καθόριζαν τι θα εμφανιζόταν όταν θα τραβούσατε τον εικονικό μοχλό ή ποια χαρτιά θα μοιράζονταν σε ένα διαδικτυακό παιχνίδι πόκερ. Αν αυτά τα πράγματα δεν ήταν τυχαία, το ψηφιακό καζίνο δεν θα ήταν πολύ δίκαιο και οι παίκτες θα μπορούσαν ακόμα και να προσπαθήσουν να νικήσουν το σύστημα αναζητώντας προβλέψιμα μοτίβα στα παιχνίδια.

Έτσι οι τέσσερις φίλοι αναζητούσαν μια πηγή τυχαιότητας στην οποία θα συμφωνούσαν όλοι ότι ήταν αξιόπιστη. Κάτι που, εξ ορισμού, δεν θα μπορούσε να είναι προκαθορισμένο.

Η ιδέα είχε έρθει ξαφνικά στον Haahr: το σφύριγμα ενός φτηνού αναλογικού ραδιοφώνου. Ο θόρυβος που εκπέμπει μια τέτοια συσκευή είναι στην πραγματικότητα ένα ακατάστατο σήμα που διαμορφώνεται από τους κεραυνούς και την ηλεκτρομαγνητική δραστηριότητα στη γήινη ατμόσφαιρα.

Αυτό είναι που δημιουργεί την έκρηξη απρόβλεπτου στατικού ηλεκτρισμού. Ο Haahr σχεδίαζε να βάλει έναν υπολογιστή να ακούσει όλες αυτές τις ασυναρτησίες, να μετατρέψει τα σκαμπανεβάσματα σε bits, και στη συνέχεια να τα χρησιμοποιήσει για να παράγει σειρές τυχαίων αριθμών – κάτι σαν το 4107567387. Οι οποίοι, για να πάρουμε ένα απλουστευμένο παράδειγμα, θα μπορούσαν να καθορίσουν ότι το επόμενο φύλλο που θα σας μοιράσουν στο διαδικτυακό σας παιχνίδι πόκερ είναι, ας πούμε, το εξάρι μπαστούνι.

Πώς πετυχαίνεις την τυχαιότητα;

Υπάρχουν κάποια πράγματα που οι υπολογιστές, παρά τις ικανότητές τους, δεν τα καταφέρνουν καλά – και ένα από αυτά είναι η τυχαιότητα. Βέβαια, οι υπολογιστές βγάζουν συνεχώς δεδομένα, γιατί όχι και τυχαίους αριθμούς; Το πρόβλημα είναι ότι οι υπολογιστές βασίζονται σε εσωτερικούς μηχανισμούς που είναι σε κάποιο επίπεδο προβλέψιμοι, πράγμα που σημαίνει ότι και οι έξοδοι των αλγορίθμων των υπολογιστών γίνονται τελικά προβλέψιμες, πράγμα που δεν είναι αυτό που θέλετε αν διαχειρίζεστε ένα καζίνο.

Το ίδιο ζήτημα μπορεί να προκαλέσει πονοκεφάλους στους κρυπτογράφους. Όταν κρυπτογραφείτε πληροφορίες, θέλετε τα κλειδιά του κώδικα να είναι όσο το δυνατόν πιο τυχαία, έτσι ώστε κανείς να μην μπορεί να καταλάβει πώς αλλοιώσατε το αρχικό κείμενο, αφού αυτό θα του επέτρεπε να διαβάσει το μυστικό μήνυμα.

Οι άνθρωποι αναζητούν εδώ και πολύ καιρό εξωτερικές πηγές τυχαιότητας ως βάση των τυχαίων αριθμών. Σε αυτήν την αναζήτηση για αληθινή τυχαιότητα, έχουν ψάξει σχεδόν παντού για χαοτικά φαινόμενα που δεν μπορούν να προβλεφθούν ή να χειραγωγηθούν. Έχουν ακούσει τον θόρυβο των ηλεκτρικών καταιγίδων, έχουν απαθανατίσει εικόνες από σταγόνες βροχής πάνω σε γυαλί και έχουν παίξει με τα μικρότερα σωματίδια του γνωστού Σύμπαντος. Η αναζήτηση δεν έχει ακόμη τελειώσει.

Τελικά, το μικρό γκρίζο ραδιόφωνο δεν έκανε τελικά τον Haahr και τους φίλους του πλούσιους. Η επιχείρηση των διαδικτυακών παιχνιδιών ήταν τότε πολύ στα σπάργανα για να μπορέσουν οι νεαροί επιχειρηματίες να βγάλουν λεφτά από αυτήν. Αλλά η γεννήτρια τυχαίων αριθμών που κατασκεύασαν ήταν, όπως σκέφτηκαν, ακόμα χρήσιμη. Έτσι, ο Haahr τη δημοσιοποίησε στο random.org, όπου έκτοτε παράγει τυχαίους αριθμούς. Έχει πολλούς επισκέπτες.

«Ένας από αυτούς που μπορώ να αναφέρω είναι το γραφείο του δημάρχου του Σαν Φρανσίσκο», λέει ο Haahr. «Χρησιμοποιούν την υπηρεσία μας για να κληρώσουν νικητές που είναι αρκετά τυχεροί για να πάρουν προσιτή κατοικία».

Άλλοι χρήστες περιλαμβάνουν άτομα που διαχειρίζονται τοπικές κοινοτικές λοταρίες. Επιλέγουν τους νικητήριους αριθμούς κάθε εβδομάδα στον ιστότοπο του Haahr. Οι επιστήμονες έχουν χρησιμοποιήσει ακόμα και τη διαδικτυακή γεννήτρια αριθμών για την τυχαία επιλογή των συμμετεχόντων σε πειράματα. Εταιρείες μάρκετινγκ που μοιράζουν βραβεία στους καταναλωτές έχουν επίσης επιλέξει τους νικητές τους με τη βοήθεια του random.org.

«Οι άνθρωποι το χρησιμοποιούν για παράδειγμα για τον έλεγχο ναρκωτικών» προσθέτει ο Haahr. «Επιλέγουν τους υπαλλήλους με τυχαίο τρόπο». Ο ιστότοπος διαθέτει επίσης μια δυνατότητα για την επιλογή ενός τυχαίου κωδικού πρόσβασης. Και ναι, ορισμένες υπηρεσίες διαδικτυακών τυχερών παιχνιδιών βασίζονται επίσης στο random.org.

Όλα αυτά τα αποτελέσματα, συμπεριλαμβανομένων, σε ορισμένες περιπτώσεις, των αποτελεσμάτων των κληρώσεων ή των διαδικασιών επιλογής που αλλάζουν τη ζωή, προέρχονται από την ατμοσφαιρική δραστηριότητα που λαμβάνεται από ένα πλήθος ραδιοφωνικών δεκτών.

Το αρχικό ραδιόφωνο των 10 δολαρίων έχει εδώ και πολύ καιρό χαθεί, ομολογεί ο Haahr. Με την πάροδο των ετών, ο ίδιος και οι συνάδελφοί του εγκατέστησαν πιο προηγμένο εξοπλισμό για την παραγωγή ατμοσφαιρικού θορύβου υψηλής ποιότητας και, σήμερα, ο ιστότοπος βασίζεται σε εννέα μεγάλους δέκτες σε διαφορετικές γεωγραφικές τοποθεσίες.

Τυχαίοι αριθμοί και ασφάλεια

Αν δεν παίρνετε ποτέ μέρος στη λοταρία ή αν δεν έχετε καμία πρόθεση να λάβετε μέρος σε κλινική δοκιμή, μπορεί να νομίζετε ότι οι τυχαίοι αριθμοί δεν έχουν σημασία για εσάς. Αλλά κάνετε λάθος.

Κάθε φορά που επιλέγετε έναν νέο κωδικό πρόσβασης, ακόμα και αυτόν που σκέφτεστε μόνοι σας, ένας υπολογιστής προσθέτει ένα ακόμη κομμάτι δεδομένων σε αυτόν. Αυτό αποκρυπτογραφεί τον κωδικό πρόσβασης για αποθήκευση, πράγμα που σημαίνει ότι, αν κάποιος παραβιάσει μια βάση δεδομένων και κλέψει τον κωδικό πρόσβασής σας, δεν μπορεί εύκολα να τον αποκρυπτογραφήσει και να τον χρησιμοποιήσει για να αποκτήσει πρόσβαση στον λογαριασμό σας. Αυτό το κομμάτι δεδομένων που προστίθεται στον κωδικό πρόσβασης ονομάζεται salt και προέρχεται από έναν τυχαίο αριθμό.

«Τα χρησιμοποιούμε καθημερινά χωρίς να το γνωρίζουμε πραγματικά», λέει ο Alan Woodward, ειδικός σε θέματα ασφάλειας υπολογιστών στο Πανεπιστήμιο του Surrey.

Οι τυχαίοι αριθμοί είναι απαραίτητοι για την ασφάλεια των πληροφοριών, επισημαίνει, δεδομένου ότι χρησιμοποιούνται κάθε φορά που ένας υπολογιστής κρυπτογραφεί δεδομένα έτσι ώστε αυτά να φαίνονται σε οποιονδήποτε απλό παρατηρητή σαν απλή ασυναρτησία.

Όταν επισκέπτεστε έναν ιστότοπο που αρχίζει με το “https://”, για παράδειγμα, ζητάτε από τον υπολογιστή σας και τον διακομιστή που αποθηκεύει τον ιστότοπο να δημιουργήσουν, μεταξύ άλλων, κάποιους τυχαίους αριθμούς, να τους ανταλλάξουν και στη συνέχεια να τους χρησιμοποιήσουν για να κρυπτογραφήσουν τα δεδομένα που στέλνονται μπρος-πίσω καθώς φορτώνετε τον ιστότοπο και συνεχίζετε να τον χρησιμοποιείτε. (Αυτή είναι μια τεράστια απλούστευση της ανταλλαγής που λαμβάνει χώρα μέσα σε λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου).

Όταν ευαίσθητα δεδομένα κυκλοφορούν σε δίκτυα υπολογιστών, ιδίως σε αυτά που είναι προσβάσιμα από το κοινό, είναι απαραίτητο να διασφαλίζονται αυτές οι πληροφορίες. Η Cloudflare, μια τεχνολογική εταιρεία που παρέχει υπηρεσίες ασφάλειας, χρησιμοποιεί πολλούς τυχαίους αριθμούς στα κέντρα δεδομένων της. Η εταιρεία έχει αναζητήσει μερικούς εντυπωσιακούς τρόπους για τη δημιουργία τυχαίων αριθμών – συμπεριλαμβανομένης μιας συλλογής από λάμπες λάβας.

«Ξεκίνησε σχεδόν ως αστείο και μετά είπαμε: Για μισό λεπτό, θα μπορούσαμε να το κάνουμε αυτό», λέει ο John Graham-Cumming, επικεφαλής τεχνολογίας. Στα γραφεία της Cloudflare στο Σαν Φρανσίσκο, μια κάμερα στο ταβάνι είναι στραμμένη προς έναν τοίχο με πολύχρωμες λάμπες λάβας. «Η κίνηση αυτών των λαμπτήρων, το θολό, λιπαρό, κηρώδες πράγμα στο εσωτερικό τους, δεν είναι προβλέψιμα» εξηγεί ο Graham-Cumming. Αυτό σημαίνει ότι η κάμερα μπορεί να τραβήξει φωτογραφίες των σταγόνων ανά διαστήματα, οι οποίες στη συνέχεια μετατρέπονται σε μια σειρά αριθμών – λίγο πολύ με βάση το σχήμα και τη θέση των σταγόνων. Η ιδέα αυτή, που παρουσιάστηκε για πρώτη φορά από μια εταιρεία που ονομάζεται Silicon Graphics στα τέλη της δεκαετίας του 1990, είναι μία από τις πολλαπλές μεθόδους που έχει στο μανίκι της η Cloudflare για τη δημιουργία τυχαίων αριθμών για την ασφάλεια των πληροφοριών.

Απίστευτα πειράματα

Ο κατάλογος των πραγμάτων στα οποία έχουν στραφεί οι άνθρωποι στην αναζήτηση τυχαίων αριθμών είναι απολαυστικά περίεργος. Ένας μηχανικός λογισμικού συνειδητοποίησε όταν περπατούσε μια βροχερή μέρα ότι οι σταγόνες της βροχής που έπεφταν στα γυαλιά του θα μπορούσαν να αποτελέσουν μια κατάλληλη πηγή τυχαιότητας, οπότε προσομοίωσε τα μοτίβα μέσω ενός σύντομου κομματιού κώδικα ως πείραμα.

Κάποιος άλλος προσπάθησε να καταγράψει τη δραστηριότητα των φυσαλίδων στο ενυδρείο του ως βάση για τη δημιουργία τυχαίων αριθμών. Μια άλλη προσέγγιση βασίστηκε στην απρόβλεπτη συμπεριφορά ενός γατιού, οι κινήσεις του οποίου είχαν καταγραφεί σε μια κάμερα.

Μια ομάδα ερευνητών αναζήτησε ακόμη και την τυχαιότητα εξετάζοντας τις μοναδικές γενετικές αλληλουχίες που περιέχονται στα μόρια DNA μέσα σε όλα τα έμβια όντα.

Το 2016, οι New York Times ανέφεραν το παράδειγμα ενός νεαρού παίκτη ηλεκτρονικών υπολογιστών που βρήκε έναν τρόπο να φτιάξει ένα είδος γεννήτριας τυχαίων αριθμών στο Minecraft. Ο παίκτης είχε κατασκευάσει ένα είδος τουρνουά για τους φίλους του μέσα στον κόσμο του Minecraft, αλλά ήθελε να μπορεί να ενεργοποιεί μια παγίδα σε τυχαία χρονικά διαστήματα – για να προσπαθήσει να πιάσει τους διαγωνιζόμενους στο παιχνίδι.

Και έτσι, αποφάσισε να κατασκευάσει κλουβιά και μέσα σε αυτά να υποδουλώσει εικονικές αγελάδες που ονομάζονται mooshrooms επειδή περπατούν με τυχαίο μοτίβο. Κάθε φορά που ένα mooshroom πατούσε πάνω σε μια από τις πλάκες πίεσης που είχε εγκαταστήσει ο παίκτης στο πάτωμα των περιβλημάτων τους, αυτό θα ενεργοποιούσε μια παγίδα στο παιχνίδι μέσα στο παιχνίδι που είχε σχεδιάσει. Μια «έξυπνη» λύση, όπως το έθεσαν οι New York Times.

«Δεν μπορείτε να πείτε αν κάτι είναι τυχαίο – μπορείτε μόνο να το εντοπίσετε ως μη τυχαίο» εξηγεί ο Darren Hurley-Smith, λέκτορας ασφάλειας πληροφοριών στο Royal Holloway του Πανεπιστημίου του Λονδίνου.

Οι ερευνητές έχουν τρόπους να εντοπίζουν μη τυχαίες γεννήτριες αριθμών, όπως στατιστικές αναλύσεις που αναζητούν ακολουθίες, όπου ένας αριθμός εμφανίζεται περισσότερο από ό,τι θα εμφανιζόταν αν η εν λόγω ακολουθία ήταν πραγματικά τυχαία – για παράδειγμα, πάρα πολλά τρίγωνα.

Αυτό όμως δεν είναι αρκετό. Τι γίνεται αν η ακολουθία σας είναι «123123123123123»; Σε αυτή την περίπτωση, επισημαίνει ο Hurley-Smith, έχετε πολλά τριάρια, αλλά δεν αντιπροσωπεύονται συχνότερα από ένα ή δύο. Ωστόσο, υπάρχει ένα εξαιρετικά προφανές μοτίβο στην ακολουθία, μια υποκείμενη δομή, που την προδίδει ως μη τυχαία.

Για πραγματικά μεγάλα σύνολα αριθμών, τα στατιστικά τεστ για την τυχαιότητα γίνονται πολύ περίπλοκα και παρόλα αυτά δεν μπορείτε ποτέ να αποδείξετε ότι κάτι είναι πραγματικά τυχαίο, παρά μόνο ότι δεν διακρίνεται από το τυχαίο, με βάση την καλύτερη δυνατή ανάλυση.

Με πληροφορίες από BBC