A aleatoriedade nem sempre é tão aleatória quanto você pensa. Na verdade, é muito desafiador para os computadores gerar verdadeira aleatoriedade, porque os algoritmos introduzem padrões sutis que podem ser detectados, o que significa que os números apresentados são pseudo-aleatórios e, em última análise, imprevisíveis.
O que não quer dizer que as máquinas não possam desempenhar tal papel. E se pegássemos algo, como um robô, e o combinássemos com um processo verdadeiramente aleatório? Os cientistas fizeram exatamente isso, aproveitando a imprevisibilidade inata da química de uma maneira que nunca foi feita antes: neste caso, observando os cristais crescerem.
A cristalização não é realmente uma reação química, mas uma mudança física que ocorre quando sólidos de cristal se formam a partir dos produtos de uma reação, e os pesquisadores dizem que as possibilidades de randomização fornecidas pelo processo de cristalização podem ser infinitas.
“Em um sistema químico, cada vez que uma reação é realizada, existe um número quase infinito de maneiras energeticamente equivalentes para determinados reagentes combinarem, resultando em alta incerteza e entropia, e o caminho exato realizado nunca será repetido”, uma equipe da Universidade de Glasgow explica em um novo estudo.
“Como tal, a entropia de um sistema químico é extraordinariamente alta e, portanto, pode servir como um pool de entropia muito bom para a aplicação da geração aleatória de números”.
No novo estudo, os pesquisadores exploraram esse potencial aparentemente interminável de aleatoriedade construindo um sistema robótico para preparar, iniciar e monitorar centenas de reações químicas paralelas em uma vasta gama de frascos químicos.
À medida que os cristais cresciam aleatoriamente em cada frasco, o robô observava as formações via câmera, detectando e registrando a miríade de variáveis resultantes, incluindo localização, tamanho, forma, orientação e cor do cristal.
Snapshots da matriz de frascos foram capturados a cada 10 minutos e as imagens então convertidas em seqüências binárias. Nos testes subsequentes de quebra de criptografia, a saída do robô de cristalização satisfez os testes de aleatoriedade especificados pelo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, superando os resultados dos geradores de números pseudo-aleatórios convencionais, baseados em computador.
“Descobrimos que nossas mensagens codificadas com números genuinamente aleatórios levaram mais tempo para decifrar do que o algoritmo, porque nosso sistema podia adivinhar o algoritmo e depois forçá-lo com força bruta”, disse um dos membros da equipe, o químico Leroy Cronin.
É claro que, embora seja uma prova notável de conceito – o primeiro exemplo de geração de números aleatórios verdadeiros usando a estocasticidade da química, afirma a equipe – talvez não seja a maneira mais prática de alcançar a aleatoriedade.
Afinal, nem todo mundo pode ter espaço físico para hospedar um robô de cristalização executando centenas de experimentos químicos em conjunto.
Felizmente, os pesquisadores sugerem que o mesmo tipo de sistema poderá ser miniaturizado no futuro – de alguma forma selando todas essas infinitas possibilidades no corpo dos computadores eletrônicos convencionais.
“Essa é uma idéia um pouco louca, mas é uma maneira de procurar espaço químico”, disse Cronin. “Porque o espaço químico é grande demais para explorar. Há muito a ser dito sobre a direção aleatória”. Conclui.
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