Los números aleatorios que guían nuestras vidas.

La vida moderna se desmoronaría en ellos.; sin embargo, es difícil encontrar estos números.

Hace algunos años un grupo de amigos se esfuerzan por explicar a un vendedor lo que buscan: una radio con mucho ruido estático, ese que se produce cuando giras el dial entre una emisora ​​y otra. El vendedor no sabía qué hacer.

"Creo que pensó que estábamos bastante locos", recuerda Mads Haahr.

La escena ocurre en una tienda de Radio Shack en Berkeley, California, en 1997. La mayoría de las radios en venta tenían filtros de ruido que eliminaban el ruido importante que buscaban.

Tras un poco de persuasión, el vendedor permitió que Haahr y sus amigos escucharan uno de los dispositivos más baratos que tenía en la parte trasera de la tienda .
Ese ruido molesto estalló cuando colocaron un par de pilas en la pequeña radio gris de $10. Haahr afirma que: "estábamos saltando con entusiasmo". Pensaban que la radio pequeña los haría ricos.

Haahr y tres de sus amigos habían estado trabajando en el software de apuestas que querían poner en línea: máquinas tragamonedas digitales y juegos de "blackjack". Los casinos en línea apenas estaban comenzando.

Haahr estaba consciente de que necesitarían tener la capacidad de generar números aleatorios de manera confiable para su empresa. Un juego de póker en línea consistía en una serie infinita de dígitos que determinaban qué combinaciones aparecían cuando el jugador tiraba de la palanca virtual o qué cartas se repartían.

El casino digital no sería justo si estas cosas no fueran aleatorias. Los jugadores podrían incluso intentar ganarle al sistema buscando patrones predecibles en los juegos.

Por lo tanto, los amigos cuatro estaban buscando una fuente confiable de aleatoriedad. Algo que no podía ser sesgado por definición. El sonido de una radio analógica económica podría contribuir.

En realidad, el ruido producido por un dispositivo de este tipo es una señal desordenada que ha sido influenciada por la actividad electromagnética y los rayos en la atmósfera de la Tierra. Eso es lo que provoca la explosión de estática inesperada.

Haahr tenía la intención de que una computadora escuchara todo ese caos, convertira los altibajos en unos y ceros y luego usara esa información para generar cadenas de números aleatorios como 4107567387. Eso podría ser útil para determinar que la próxima carta a repartir en tu juego de póker en línea sea un seis de espadas, por ejemplo.

Un fracaso que resultó exitoso.

La aleatoriedad es una de las cosas que las computadoras, a pesar de todas sus habilidades, no hacen bien.

Las computadoras escuchan datos constantemente, ¿por qué no números aleatorios?

El problema es que las computadoras tienen mecanismos internos predecibles, lo que significa que los resultados de los algoritmos informáticos también serán predecibles con el tiempo, lo contrario de lo que deseas al administrar un casino.

Los criptógrafos pueden experimentar dolor de cabeza debido al mismo problema. Cuando encriptas información, debes asegurarte de que las claves del código sean lo más aleatorias posibles para que nadie pueda descubrir cómo modificaste el texto original; esto podría permitirles leer el mensaje secreto.

Durante mucho tiempo, la gente ha buscado fuentes externas de aleatoriedad como base para los generadores de números aleatorios.

Se ha explorado prácticamente en todas partes en busca de fenómenos caóticos impredecibles y no controlables en la búsqueda de la verdadera aleatoriedad. Han jugado con las partículas más diminutas del universo conocido, han captado imágenes de gotas de lluvia sobre el vidrio y han escuchado el ruido de las tormentas eléctricas. Sin embargo, la búsqueda no ha llegado a su fin.

Al final, Haahr y sus amigos no ganaron mucho dinero con la pequeña radio gris. Los jóvenes emprendedores no pudieron sacar provecho del negocio de los juegos en línea cuando estaba tan nuevo.

Pero descubrir que su generador de números aleatorios era útil. Por lo tanto, Haahr lo hizo público en random.org, un sitio que recibe muchas visitas y genera números aleatorios.

Haahr afirma que la Oficina del Alcalde de San Francisco es un ejemplo.

Explica: "usa nuestro servicio para seleccionar a los que obtendrán viviendas asequibles".

Otros usuarios manejan loterías locales. Cada semana, en el sitio web de Haahr, seleccione los números ganadores.

Los científicos también han numerado a los participantes en experimentos con el generador de números en línea. Random.org también ha sido utilizado por empresas de marketing que ofrecen premios a los clientes.

Algunas empresas lo usan para elegir al azar a los empleados para un examen de drogas.

Además, el sitio ofrece la opción de seleccionar una contraseña aleatoria. Sí, algunos servicios de juego en línea también dependen de random.org.

Un hombre dijo que lo llamó para ayudarlo a decidir qué discos de su colección colocar en su automóvil cada semana.

Todos estos resultados, incluso los desenlaces de sorteos o los procesos de selección, provienen de la actividad atmosférica captada por un grupo de receptores de radio.

Haahr reconoce que la radio de $10 original se ha perdido hace mucho tiempo. El sitio actualmente depende de nueve grandes receptores en diferentes ubicaciones geográficas después de que él y sus colegas instalen equipos más avanzados para obtener ruido atmosférico de alta calidad con el tiempo.

Una computadora agrega otro fragmento de datos cada vez que selecciona una nueva contraseña, incluso una que creas tú mismo. Esto encripta la contraseña para su almacenamiento, lo que significa que, si alguien hackea y roba tu contraseña, no puede desencriptarla y usarla para acceder a tu cuenta. El fragmento de datos que se agrega a la contraseña se llama "salt", y se deriva de un número aleatorio.

"Los estamos usando todos los días sin realmente saberlo", dice Alan Woodward, experto en seguridad informática de la Universidad de Surrey (Reino Unido).

"Dado que se utilizan cada vez que una computadora cifra datos, lo que hace que parezca un galimatías indescifrable a ojos de cualquier observador casual, los números aleatorios son esenciales para asegurar la información", señala.

"Cuando accedes a un sitio web que comienza con "https://", por ejemplo, estás solicitando a tu computadora y al servidor que aloja el sitio web que genera una serie de números aleatorios, los intercambien y luego los utilizan para cifrar los datos. enviados de un lado a otro mientras cargas y usas el sitio web".
Lo anterior es una gran simplificación del intercambio que ocurre en unos milisegundos.

Es crucial proteger los datos sensibles mientras viajan por las redes informáticas, especialmente las que están disponibles para el público.

Buscando al santo grial.

Cloudflare, una empresa de tecnología que ofrece servicios de seguridad en la nube, utiliza una gran cantidad de números aleatorios en sus centros de datos.

La empresa ha buscado algunas formas llamativas de generar aleatoriedad, como una colección de lámparas de lava.

Su director de Tecnología, John Graham-Cumming, dice: "casi comenzó como una broma y luego dijimos: espera un minuto, podríamos hacer eso'".

Una cámara en el techo de la oficina de Cloudflare en San Francisco mira hacia una pared de lámparas de lava vibrantes.

Graham-Cumming explica que el movimiento de esa cosa viscosa, aceitosa y cerosa dentro de las lámparas es impredecible.
Cloudflare utiliza una variedad de técnicas para asegurar la información y generar números aleatorios, una de las cuales fue presentada por Silicon Graphics a finales de los años 90.

La lista de cosas que las personas han utilizado para encontrar números aleatorios es deliciosamente extraña.

Al salir a caminar en un día lluvioso, un ingeniero de software se dio cuenta de que las gotas de lluvia que caían sobre sus gafas podrían proporcionar una fuente adecuada de aleatoriedad. Como experimento, simuló los patrones utilizando un pequeño fragmento de código.
Otra persona intentó generar números aleatorios capturando la actividad de las burbujas en su acuario.

Un método alternativo se basó en el comportamiento inesperado de un gatito cuyos movimientos se grabaron en una cámara web.

Incluso un grupo de investigadores buscó aleatoriedad en las secuencias genéticas que se encuentran dentro de las moléculas de ADN de todos los seres vivos.

Luego vienen los numerosos esfuerzos para detectar los clics de desintegración radiactiva, que se recogen con contadores Geiger, por ejemplo.

Cuando un átomo se desintegra y libera partículas subatómicas, el contador Geiger se activa, lo que lo convierte en una buena fuente de aleatoriedad.

Debido a que se sabe que el plátano es ligeramente radiactivo, incluso se utiliza en un proyecto para crear un generador de números.

En 2016, el "New York Times" habló sobre un joven jugador de computadora que descubrió cómo crear un generador de números aleatorios en Minecraft.

Aunque había creado un torneo para sus amigos en el mundo de Minecraft, el jugador deseaba poder activar una trampa a intervalos aleatorios para intentar atrapar a los participantes del juego. Así que construyeron refugios y esclavizaron vacas virtuales que caminaban aleatoriamente.

Cada vez que el jugador pisaba una de las placas de presión colocadas en el suelo de sus recintos, se activaba una trampa de juego dentro del juego que había creado. Según el diario, se trata de una solución "inteligente".

Además, existen métodos más comunes para alimentar a los generadores de números aleatorios. Por ejemplo, el movimiento del cursor del ratón en una pantalla de computadora, el retraso entre las teclas de un teclado o el ruido del tráfico en una red informática pueden ser utilizados.

Steven Murdoch, profesor de ingeniería de seguridad en el University College de Londres, dice: "Estamos bastante seguros de que eso es seguro".

Murdoch es el creador del navegador Tor, que utiliza múltiples capas de cifrado para permitir la navegación segura por Internet.

Según Murdoch, tenemos la capacidad de producir números suficientemente aleatorios, pero con frecuencia no hay suficiente evidencia para garantizar que un resultado supuestamente aleatorio realmente sea impredecible.

Darren Hurley-Smith, profesor de seguridad de la información en la Universidad de Londres, dice: "No puedes saber si algo es aleatorio; solo puedes descubrir si no lo es".

Los investigadores pueden encontrar fuentes de números no aleatorios utilizando análisis estadísticos, que buscan secuencias en las que un número aparece más de lo que debería si la secuencia fuera verdaderamente aleatoria; demasiados árboles, por ejemplo.

No obstante, esto no es suficiente. ¿Cuál es el resultado si su secuencia es "123123123123123"? Hurley-Smith señala que en ese caso hay muchos números tres, pero que no están más representados que uno o dos. Sin embargo, la secuencia tiene un patrón muy evidente, una estructura subyacente que indica que no es aleatoria.

Las pruebas estadísticas de aleatoriedad se vuelven extremadamente complicadas para conjuntos de números muy grandes; Sin embargo, nunca se puede probar que algo sea verdaderamente aleatorio; simplemente es indistinguible de la aleatoriedad según su mejor análisis.

Garantizar la seguridad.

Si los generadores de números aleatorios no funcionan bien, es probable que personas malintencionadas intenten aprovecharlos.

En 2017, Wired publicó un caso de un hacker ruso que supuestamente grabó a personas jugando a las máquinas tragamonedas en los casinos.

Basándose en los resultados de cada jugada, pudo predecir cómo funcionaban los generadores de números aleatorios internos de las máquinas y determinar cuándo pagarían la próxima vez.

Y hace aproximadamente diez años, investigadores de seguridad de la Universidad de Cambridge, incluido Murdoch, descubrieron que los estafadores podían robar dinero prediciendo los números generados en las tarjetas de chip y PIN.

Cuando pagas algo en una tienda, estos números son necesarios para autenticar una transacción. Sin embargo, se descubrió que era posible predecir los números futuros y usar la tarjeta de débito de alguien para gastar su dinero sin su permiso.

La mayoría de los generadores de números aleatorios mencionados anteriormente aún podrían ser un poco más fuertes, incluso si los consideramos una mala ingeniería.

En el mejor de los casos, las fuentes de aleatoriedad de las que dependen son completamente aleatorias para nosotros. Probablemente podríamos predecir el bullicio detallado del ruido atmosférico o el patrón de las gotas de lluvia cayendo sobre el vidrio si de alguna manera conociéramos cada intrincado detalle del Universo y pudiéramos modelarlo perfectamente.

Por lo tanto, hay quienes sostienen que el tipo más adecuado de generador de números aleatorios es un generador de números aleatorios cuántico, es decir, uno que depende de las propiedades de la mecánica cuántica. Lo que sabemos es que estos son tan aleatorios como pueden ser.

Por ejemplo, la entropía, o comportamiento extraño, de las partículas subatómicas, incluyendo el tiempo de desintegración de un solo átomo radiactivo, es completamente impredecible. Aunque existe cierta controversia sobre la veracidad de la aleatoriedad en algunos lugares, podemos permitir que los físicos teóricos se ocupen de eso.

Debido a factores prácticos como el tiempo de llegada de fotografías y las diminutas partículas de luz, un detector se ha considerado completamente aleatorio y adecuado para generar números al azar.

Contar fotografías emitidas por un pulso láser, que en una configuración experimental específica producirá un número impar o par de fotografías al azar, es otro método. Se puede generar una cadena de bits aleatorios y usarla para producir números aleatorios haciendo esto una y otra vez.

En principio, los generadores de números aleatorios cuánticos son "intrínsecamente impredecibles", según Zhanet Zaharieva, cofundadora de Quantum Dice, una empresa con sede en Reino Unido que está desarrollando su propia tecnología para generar números aleatorios cuánticos.

Sin embargo, incluso algunos de estos sistemas más nuevos son susceptibles a defectos. "Lo que terminas teniendo es un sistema que es una mezcla de entropía cuántica (..) y ruido clásico", explica Zaharieva.

Hurley-Smith señala, por ejemplo, que algunos generadores de números aleatorios cuánticos dependen de equipos que pueden hacerlos menos aleatorios con el tiempo.

"Si un fotón golpea el sensor, calentará ligeramente, posiblemente haciendo que sea más o menos sensible a futuros impactos", explica. En otras palabras, tienes un fenómeno aleatorio que termina sesgado.

Podemos esperar ver aún más generadores de números aleatorios inventivos y, con suerte, confiables en el futuro gracias al avance de la tecnología cuántica.

Mientras tanto, random.org siempre está disponible. Las personas escriben a Mads Haahr quejándose de haber visto una secuencia de números predecibles en el sitio.

Haahr sostiene que esto se debe a que las personas son muy malas para reconocer la aleatoriedad. Parecemos ver patrones en todo.

Aunque Haahr inicialmente no tenía la intención de crear un recurso como random.org, con el tiempo se dio cuenta de que era algo que quería hacer.

Quizás se debe a que es originario de Dinamarca, una nación que ha sido clasificada reiteradamente como una de las más corruptas del planeta. Ahora, las personas utilizan su sitio web para convencer a sus usuarios o audiencias de que, al menos dentro de los límites de la aleatoriedad, cualquier juego o proceso en el que participante es justo y honesto.

La experiencia de Haahr con random.org lo ha llevado a considerar la importancia de tener confianza cuando se utilizan generadores de números aleatorios. Él reconoce que la confianza sigue siendo esencial a pesar de la sofisticación técnica y los principios detrás de estos generadores.

Los usuarios confían en random.org para garantizar la equidad en una variedad de aplicaciones, desde juegos hasta experimentos científicos e incluso sorteos de lotería.

Haahr enfatiza la integridad que él y sus colegas siempre han mantenido, arraigada en su compromiso con la honestidad y la equidad, a pesar de que teóricamente es posible manipular los resultados.

Como señala Haahr: "Siempre, supongo, algo de confianza es necesario en algún lugar del proceso, la confianza es una parte esencial de la ecuación".

Fuentes:

BBC, Derivando, euronews, Sala Polimedia UCAM.