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摘要：世界各地的...和研究人员认为，随着项目的进行，可能会产生随机性的公共资源或“信标”。令人惊讶的难以捉摸的随机性创建了这些公共的熵或随机信标，然而，这是一项极具挑战性的工作。根据NIST的说法，第一个解决了随机性的核心问题。[现存的9个最庞大的数字]尽管这些困难，科学家们正在努力创造随机的公共来源。今年7月，NIST发布了随机信标的生产实例，计划无限期地维护这个版本。沙姆说，量子力学的核心是随机理论。
你走州际公路回家，依靠自来水公司喝一杯。但你有没有觉得需要一些公开的随机性？”世界各地的 ... 和研究人员认为，随着项目的进行，可能会产生随机性的公共资源或“信标”。从量子物理实验到任何拥有笔记本电脑的人都可以帮助 ... 的分布式项目，各种各样的努力都旨在将随机性带到你的指尖。
公开可用的随机性有助于确保在线安全，自由选举和公平的 ... 实践——甚至可能有助于解决有关宇宙性质的深层次问题。但是，产生这些随机信标——安全的、公众可以信任的真正随机数字——带来了巨大的挑战，使研究人员进入量子领域并超越量子领域，寻找根本上不可预测的现象。这就是为什么科学家们把随机性看作是一种公共设施——他们是如何为了你而把事情弄得一团糟的。
什么算随机性美国国家标准与技术研究所（NIST）量子实验负责人、物理学家克里斯特·沙姆（Krister Shalm）说：“我们都经历过这种情况，但可能不知道它到底是什么：随机性是一个系统中无序和不可预测的程度。确实，纯粹的随机性从根本上来说是不可预测的。”。例如，如果你一直观察一个真正随机数的来源，随着时间的推移，你得到任何给定数的几率都是一样的。（随机性与相关术语熵略有不同，熵是无序度的一种数值度量。）[最美的11个数学方程]为什么有人想增加世界无序度？事实证明，随机性的公共来源可以帮助完成许多任务，从保护复杂的密码系统到在网络游戏中洗牌，Ewa Syta说，康涅狄格州三一学院的一位计算机科学家赛塔告诉《生活科学》杂志说：
“公共随机性被用于……任何需要某种方式来做出决定的系统……去做任何你想用某种公平的方式就事情达成一致的事情。”耶鲁大学计算机科学家迈克尔·费舍尔（Michael Fischer）在一项新的 ... 随机性指标咨询中说，基本上，公众随机性给你的是一种实现公平抛硬币的 ... 。
这些项目的公共部分保证了多方能够验证和信任抛硬币。不仅信标的输出是免费的，而且潜在的 ... 和输出的档案也是公开的。
“你想要的选择是不受特定议程的人的影响，”费舍尔说。
令人惊讶的难以捉摸的随机性创建了这些公共的熵或随机信标，然而，这是一项极具挑战性的工作。这些信标使用各种各样的信号源来处理它们的紊乱，从光子发射或地震隆隆声等物理过程，到通过加密转换而发出的长串tweets。然而，无论信标的来源是什么，信标生产者都有相似的目标：根据NIST的说法，信标的输出应该是不可预测的、自主的和一致的（这意味着不同的用户可以期望从信标中得到相同的随机字符串）。后两个特性极大地影响了信任和可用性。根据NIST的说法，第一个解决了随机性的核心问题。
“这个问题，你如何知道某个东西是否真的是随机的，这是一个非常深刻和困难的问题，”Shalm告诉Live Science。
关键是不可预测性，他说。虽然自然界中的许多事物看起来很混乱，但它们几乎总是有潜在的结构或顺序，在理论上，有人可以用来进行预测。这使得寻找真正随机的——根本上不可预测的——数字变得异常困难。例如，沙姆说，想想一场足球比赛的掷硬币，就是随机性的象征。”如果你确切地知道裁判对硬币施加了多大的压力，当硬币在空中翻滚时，有多少湍流与之相互作用，你就能准确地预测出“那东西会降落，”他说，
类似的批评适用于（几乎）任何基于物理过程的随机数生成器，Shalm说。而基于软件的生成器也可以被预测，因为它们遵循算法，正在为NIST运行随机信标项目的计算机科学家Rene Peralta说。[现存的9个最庞大的数字]尽管这些困难，科学家们正在努力创造随机的公共来源。今年7月，NIST发布了随机信标的生产实例，计划无限期地维护这个版本。佩拉尔塔说，这项服务每分钟广播512位随机字符串（或计算机数据单位），并对输出时间进行标记和签名。
新的“2.0版”使信标的输出更容易与其他信源相结合，为用户增加了所需的安全性增强。现在，用户可以将NIST的随机比特输出与智利 ... 也在7月推出的信标和计划于2019年推出的巴西版本合并。这样，即使有人篡改了一个光源来影响（从而预测）它的输出，合并后的光束仍将是不可预测的，佩拉尔塔说，对大多数人来说，
，仅使用NIST的信标就可以了，佩拉尔塔说。但他表示，即使是最微小的攻击可能性，也可能是高价值应用程序的问题，比如举办巨额彩票或选择选举机进行监控。佩拉尔塔说，一个影响NIST输出的黑客可以预测彩票结果，或者如果NIST单独提供随机性，将测试哪些投票机。
“NIST信标比大多数信息系统更安全”，因为它不导入数据，而且处于安全位置。但佩拉尔塔补充说，有 ... 资金和资源支持的内部人员或攻击者可以度过所有这一切，
安全协议（如消息加密）也经常使用随机性，而且这些协议还需要防止篡改的保证。例如，公共随机性可以用于访问加密消息时的身份验证，在这种情况下，您可以使用公钥和私钥证明您的身份，Syta说，
Syta和其他研究人员正在开发替代系统，也可以解决篡改问题：这些信标从多个信标中提取熵，位于不同地点并由不同组织或个人控制的“分布式”源。这些分布式模型仍处于测试阶段，但它们也会为有安全意识的人解决一个相关问题：对 ... 的不信任，Syta说，
随机性在哪里NIST的研究人员开始在量子领域寻找熵源。沙姆说，量子力学的核心是随机理论。德克萨斯大学奥斯汀分校量子信息中心主任斯科特·阿伦森写道，例如，你无法准确预测某个特定的放射性原子何时会衰变，这只是一种可能性。[扭曲的物理学：7个令人震惊的发现]“量子力学…说事情是随机发生的，”沙姆说沙姆说，你无法准确预测将要发生的事情——你只能预测概率。
所以，目前的NIST信标部分依赖于基于量子的随机数发生器；这个设备测量衰减激光产生的光子的到达时间，衰减激光在随机时间发射光子。（他说，把这种激光想象成一个狭窄的水龙头，但光是用的。）NIST信标将这种输出与商业随机数发生器的生产结合在一起，后者依靠电子电路噪声而不是量子特性，通过数学转换来提高组合熵。
智利信标，同时，利用地震多发国家的地震数据，再加上推特订阅。串连在一起的长串tweets是“相当不可预测的，因为你不知道人们会说什么，佩拉尔塔说。他说，加密散列压缩了这些长字符串，去掉了语言的结构特征，产生了“几乎一致随机”的东西。
分布式模型可以从个人在笔记本电脑上运行产生熵的程序和从私有公司（如Cloudflare）中提取随机性，从熔岩灯中提取随机性。这家公司拍摄了高分辨率的照片，照片中的墙壁上的灯的移动，无序的模式。
将量子错误转化为的特征，因为这些信标接近纯粹的随机性，他们的创造者设想了多种进一步的用途任何需要公平决策的事情，都是公众随机性的良好应用，”西塔说。这可能意味着选择强力球赢家或选择陪审团——甚至在网络游戏中洗牌。[照片：定义宇宙的大量数据]
更具必然性，因为NIST的信标保存着一个档案（在一个安全的、区块链似的结构中），它可以帮助 ... 证明他们的 ... 做法是公平的，Peralta说。例如，美国多样性 ... 签证计划（又名绿卡彩票）将签证授予美国历史上 ... 率较低的国家的人，从这些地区随机选择潜在的接受者。然而，佩拉尔塔说，有人可能会指责所谓的随机程序对 ... 有偏见，比如说，
“但是如果你用我们这种随机性的外部来源挑选（彩票中奖者），那么你就不能提出这样的论点。”。佩拉尔塔说， ... 只需参考档案。
最近入侵美国投票机的尝试显示了另一个应用程序的重要性：随机测试。从逻辑上讲，选举监督人不能检查每台投票机是否有篡改，所以他们必须进行抽查。但是，如果黑客能够预测哪些机器将被检查，那么这些代理就可以简单地篡改其他机器。随机信标可以选择不可预测的子集进行测试，Shalm说：
不管应用程序是什么，这些信标中最酷的部分是它们将深入的科学辩论转化为公共产品。阿尔伯特·爱因斯坦与尼尔斯·玻尔和其他人因量子力学认为自然界是随机的而不和，爱因斯坦说：“上帝不会玩骰子。”
“我们把爱因斯坦称之为错误的东西变成一个特征，”沙姆说宇宙是随机的，没关系。有一些有趣的事情是从中产生的。
最初发表在Live Science上。
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