La aleatoriedad no siempre es tan aleatoria como piensas. En realidad, es muy difícil para las computadoras generar aleatoriedad verdadera, porque los algoritmos introducen patrones sutiles que se pueden detectar, lo que significa que los números que surgen son pseudoaleatorio, y no en última instancia impredecible.
Lo que no quiere decir que las máquinas no puedan desempeñar un papel. ¿Qué pasa si tomamos algo, como un robot, y combinado con un proceso realmente al azar? Los científicos han hecho tal cosa, aprovechando la imprevisibilidad innata de la química de una manera que nunca antes se había hecho: en este caso, ver crecer los cristales.
Cristalización en realidad no es una reacción química, sino un cambio físico que ocurre cuando se forman sólidos cristalinos a partir de los productos de una reacción, y los investigadores dicen que las posibilidades de aleatorización proporcionadas por el proceso de cristalización pueden ser infinitas.
"En un sistema químico, cada vez que se realiza una reacción hay un número casi infinito de formas energéticamente equivalentes para que se combinen reactivos particulares, lo que resulta en una alta incertidumbre y entropía, y el camino exacto emprendido nunca se repetirá", un equipo de la universidad de Glasgow explica en un nuevo estudio
"Como tal, la entropía de un sistema químico de este tipo es extraordinariamente alta y, por lo tanto, puede servir como un muy buen conjunto de entropía para la aplicación de la generación de números aleatorios".
(Lee et al., Materia, 2020)
En el nuevo trabajo, los investigadores explotaron este potencial aparentemente infinito de aleatoriedad mediante la construcción de un sistema robótico para preparar, iniciar y monitorear cientos de reacciones químicas paralelas en una amplia gama de viales de química.
A medida que los cristales crecían aleatoriamente en cada vial, el robot observaba las formaciones a través de la cámara, detectando y registrando la miríada de variables resultantes, incluida la ubicación, tamaño, forma, orientación y color del cristal.
Se capturaron instantáneas de la matriz de viales cada 10 minutos, y las imágenes se convirtieron en secuencias binarias. En las posteriores pruebas de descifrado de cifrado, la salida del robot de cristalización satisfizo las pruebas de aleatoriedad especificadas por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, superando los resultados de los convencionales basados en computadora generadores de números pseudoaleatorios.
"Descubrimos que nuestros mensajes codificados con números genuinamente aleatorios tardaron más en descifrar que el algoritmo, porque nuestro sistema podía adivinar el algoritmo y luego simplemente forzarlo", dijo uno de los miembros del equipo, el químico Leroy Cronin. Vicio.
Por supuesto, aunque es una prueba notable de concepto, el primer ejemplo de generación de números aleatorios verdaderos utilizando la estocasticidad de la química, afirma el equipo, podría no ser la forma más práctica de lograr la aleatoriedad.
Después de todo, no todos pueden tener el espacio físico para albergar un robot de cristalización que ejecuta cientos de experimentos químicos en conjunto.
Afortunadamente, los investigadores sugieren que el mismo tipo de sistema podría ser capaz de miniaturizarse en el futuro, de alguna manera sellando todas esas posibilidades infinitas dentro del cuerpo de las computadoras electrónicas convencionales.
"Esta es una idea un poco loca, pero esta es una forma de buscar en el espacio químico", dijo Cronin Vicio. "Debido a que el espacio químico es demasiado grande para explorar. Hay mucho que decir para ir en una dirección aleatoria".
Los hallazgos se informan en Importar.