您带州际公路回家，依靠水电站喝一杯。但是，您是否曾经感到需要一些公开可用的随机性？
世界各地的政府和研究人员都认为您可能会在制作随机性的公共资源或“信标”的项目中。从量子物理实验为了分发带有笔记本电脑的任何人都可以帮助生产的项目，各种各样的努力旨在使您的触手可及。
公开可用的随机性有助于确保在线安全，免费选举和公平的移民实践，甚至可能有助于解决有关宇宙本质的深刻问题。但是，产生这些随机性信标（公众可以信任的安全，真正的随机数字）提出了巨大的挑战，使研究人员进入量子领域及以后，以寻找根本不可预测的现象。这就是为什么科学家将随机性视为公共事业的原因，以及他们如何为您的缘故造成混乱。
什么是随机的？
我们都经历过它，但可能不知道它是什么：随机性是系统中的混乱和不可预测性的水平。纯粹的随机性在根本上是不可预测的，他领导美国国家标准和技术研究所（NIST）的量子实验。例如，如果您永远观看一个真正随机数的来源，随着时间的流逝，获得任何给定号码的几率将相同。 （随机性与相关术语略有不同熵，这是疾病的数值衡量。）[11个最美丽的数学方程式这是给出的
为什么有人想增加世界上的障碍？康涅狄格州Trinity College的计算机科学家Ewa Syta说，事实证明，从保护复杂的密码学到在在线游戏中拼凑牌甲板的公共源头可以帮助完成许多任务。
Syta告诉Live Science：“在……任何需要某种方式做出决定的系统中都使用了公共随机性。 “基本上，公众随机性给您的是实施公平硬币的一种方式。”
耶鲁大学计算机科学家迈克尔·菲舍尔（Michael Fischer）说，这些项目的公共部分保证多个政党可以验证并相信折腾。信标的输出不仅可以免费获得，而且基础方法和输出档案也是公开的。
菲舍尔说：“您希望选择具有特定议程的人的影响。”
令人惊讶的是难以捉摸的随机性
但是，创建这些熵或随机信标的公共齿轮极具挑战性。这些信标利用各种来源来使其混乱，从光子排放或地震隆隆声等物理过程到通过加密转换提供的长条推文。但是，无论是什么来源，信标生产商都有相似的目标：输出应该是不可预测的，自主和一致的（这意味着不同用户可以期望从信标中获得相同的随机字符串），根据Nist。后两个特征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。
Shalm告诉Live Science：“这个问题，您如何知道某事是真正的随机问题，这是一个非常深刻而困难的问题。”
他说，关键是不可预测的。尽管自然界中的许多事物显得混乱，但在理论上，他们几乎总是具有基本的结构或秩序，从理论上讲，他们可以用来做出预测。这使得找到真正随机的 - 从根本上是不可预测的 - 数字非常艰难。例如，沙尔姆说，想想足球游戏的硬币折腾，那个随机性的图标。他说：“如果您确切地知道裁判对硬币施加了多少压力，并且当它在空中翻转时，湍流与之相互作用，您可以准确地预测那件事将如何降落。”
Shalm说，类似的批评也适用于（几乎）基于物理过程的任何随机数发电机。计算机科学家Rene Peralta表示，基于软件的发电机也可以预测，因为它们遵循算法，他正在为NIST运行随机信标项目。 [存在9个最大数字这是给出的
公共信标发布
尽管遇到了这些困难，科学家仍在提前建立公共随机来源。今年7月，NIST发布了其生产实例随机信标，它计划无限期地维护的版本。该服务每分钟播放512位或计算机数据单元的随机字符串，并使用输出时间标记和签名。
Peralta说，新的“ 2.0版”使将信标的输出与其他来源相结合起来更加容易，从而为用户增加了所需的安全性提升。现在，用户可以将NIST的随机位输出与例如信标Peralta说，即使有人篡改了一个来源（并因此预测）其产出的人，也将于7月推出，并计划于2019年进行2019年的巴西版本。
Peralta说，对于大多数人来说，仅使用NIST的信标就可以正常工作。他说，但是对于高价值应用程序来说，即使是丝毫攻击的可能性也可能是一个问题，例如举办大型彩票或选择用于监视的选举机器。影响NIST输出的黑客可以预测彩票结果，或者如果单独提供NIST提供随机性，则将测试哪些投票机。
Peralta说：“ NIST信标比大多数信息系统更安全。”但是，佩拉尔塔补充说，但是以政府资金和资源为支持的内部人士或攻击者可以通过所有这些。
安全协议（例如消息加密）也经常使用随机性，并且这些保证也需要保证防止篡改。可以使用公共随机性，例如，当访问加密消息Syta说，在其中您同时使用公共密钥和私钥证明自己的身份。
Syta和其他研究人员正在开发替代系统，这些系统也将解决篡改问题：这些信标从多个“分布式”来源中汲取熵，这些熵位于不同的位置，并由不同的组织或个人控制。 Syta说，分布式模型仍处于测试阶段，但他们还将解决有头脑中的人的相关问题：不信任政府。
随机性在哪里？
NIST的研究人员开始寻找熵来源量子领域。 Shalm说，量子力学是一种随机理论。例如，您无法准确预测特定放射性原子何时会衰减 - 只是一种概率，写德克萨斯大学奥斯汀分校的量子信息中心主任斯科特·亚伦森（Scott Aaronson）。 [扭曲的物理：7个令人振奋的发现这是给出的
沙尔姆说：“量子力学……说事情随机发生。” “您无法预测到底会发生什么 - 您只能预测概率。”
因此，当前的NIST信标部分依赖于基于量子的随机数生成器; Shalm说，该设备测量了衰减激光器产生的光子的到达时间，该激光器在随机时间发出光子。 （将这种激光器视为狭窄的水柱，但对于光，他说。）NIST信标将输出与商业随机数发生器的产生相结合，该输出依赖于电子电路噪声而不是量子性能，将组合的熵与数学变换相结合。
同时，智利的灯塔借鉴了易于地震的国家的地震数据，以及Twitter提要。佩拉尔塔说，一系列串联的推文“相当不可预测，因为您不知道人们会说什么。”他说，加密哈希缩小了这些长字符串，消除了语言的结构特征，并产生了“几乎均匀随机的东西”。
分布式模型可以从运行笔记本电脑上运行熵产生程序的个人和私人公司（如Cloudflare）中汲取随机性，从而从中提取随机性熔岩灯。该公司拍摄了灯墙变化，无序图案的高分辨率照片。
将量子错误变成功能
当这些信标接近纯粹的随机性时，他们的创造者设想了多种进一步的用途。 Syta说：“任何需要决策的东西，公平地说，都是公众随机性的一个很好的应用。”这可能意味着选择赢家或选择陪审团 - 甚至在在线游戏中洗牌一张牌。 [照片：定义宇宙的大量这是给出的
佩拉尔塔说，更重要的是，由于NIST的信标在安全的，类似于块链的结构中保留了一个档案，因此它可以帮助政府证明其移民行为是公平的。例如，美国多样性移民签证计划，又名绿卡彩票，向美国移民历史少的国家颁发签证，随机选择潜在的接收者来自这些地区。但是，有人可能会指责据称是随机的偏见，例如对穆斯林的偏见。
他说：“但是，如果您使用像我们这样的外部随机来源选择[彩票获奖者]，那么您就无法提出这一论点。”政府可以参考档案。
佩拉尔塔说，最近试图破解美国投票机的尝试表明了另一种应用的重要性：随机测试，佩拉尔塔说。从逻辑上讲，选举监督者无法检查所有投票机以篡改，因此他们必须进行现场检查。但是，如果黑客可以预测将检查哪些机器，这些代理可以简单地篡改其他机器。输入随机信标，它可以选择不可预测的子集进行测试。
沙尔姆说，无论采用什么应用，这些信标的最酷的部分是它们将深入的科学辩论转化为公共物品。阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein爱因斯坦说：“上帝不玩骰子。”
沙尔姆说：“我们正在接受爱因斯坦所说的错误并将其变成一个功能。” “宇宙是随机的，没关系。从中有很多有趣的事情。”
最初出版现场科学。
