Criptografía: ¿Es nuestro cerebro un verdadero generador de números aleatorios?

Aunque ha utilizado la frase “verdadero generador de números aleatorios”, he inferido que realmente está hablando de “generadores aleatorios seguros”, un concepto en criptografía relacionado con las máquinas de Turing.

Parece estar malinterpretando las implicaciones de un generador aleatorio seguro en P vs NP. La idea con los generadores computacionales de números aleatorios es que les dé un valor ‘semilla’ de unos pocos bits y expanda ese valor semilla en un resultado mucho mayor.

La cuestión de si existen o no generadores aleatorios seguros es si una fuente de aleatoriedad se puede hacer polinomialmente más grande de una manera que sea indetectable (con alta probabilidad) sin hacer un trabajo superpolinomial. Si incluso los programas adversos no pueden distinguir entre bits puramente aleatorios y bits del generador, entonces está claro para todos los efectos, los bits aleatorios extendidos son tan buenos como perfectamente aleatorios.

Esta configuración realmente no tiene sentido cuando comienzas a hablar sobre cerebros humanos. Primero, para tener implicaciones en P! = NP, necesitamos hablar sobre las máquinas de Turing y no queda claro si son equivalentes a un cerebro humano. En segundo lugar, tenemos que apegarnos al formalismo donde se le da una semilla de un tamaño fijo y lo hace polinomialmente más grande. No puede hacer esto en su cerebro sin incorporar toda su experiencia pasada a la ecuación que rompe el formalismo porque está haciendo uso del estado externo (que por supuesto no tiene una máquina de Turing).

Finalmente, si pudiera producir bits verdaderamente aleatorios, no tendría implicación en P vs NP porque eso no es algo que las máquinas de Turing puedan hacer.

Varias personas han señalado que los humanos son malas fuentes de aleatoriedad. Esto parece un poco fuera de lugar ya que la aleatoriedad se puede extraer de cualquier fuente de entropía (extractor de aleatoriedad). La entropía por bit de salida es bastante irrelevante.

Los seres humanos son terribles generadores de números aleatorios.

Las personas son categorizadores inherentes y buscadores de patrones. Sesgarán la entrada de muchas maneras diferentes, tanto generando patrones como evitándolos deliberadamente. Comenzarás a preguntarte si has estado demasiado bajo últimamente y comenzarás a sacar algunos más altos. No se distribuirán de manera uniforme. Y así.

Eso no lo hace “predecible”, per se, pero tiene propiedades terribles para cualquier uso al que le gustaría poner números aleatorios.

Desde mi experiencia, las personas no son buenas para generar números aleatorios. Si se les pide que hagan 100 números, intentarán distribuirlos en todo el rango, evitando los números que han dado previamente. Esto se debe a que creen que un número aleatorio significa nunca el mismo número dos veces.

La manera fácil de probar esto es hacer el experimento en ti mismo.
Hazlo hoy.
Hazlo mañana
Hazlo al día siguiente.

Busca la correlación. Busca patrones

Creo que encontrarás que hay un sesgo en los números. Pero no creo que necesariamente encuentre una secuencia para los números, ni creo que al conocer un número pueda predecir completamente el siguiente.

Sin embargo, creo que podrás predecir cuál no será el próximo número. A menos que sea excepcional, no repetirá el mismo número dos veces seguidas. Probablemente ni siquiera darás dos números dentro del mismo rango de diez seguidos (es decir, 1432, 1435 …).

El cerebro seguirá una regla para crear el siguiente número. Esto no siempre significa que se repetirá el patrón exacto de números, pero la regla ciertamente lo será.

ACTUALIZACIÓN: Aquí hay algunos datos de la vida real, un caso de fraude en Arizona en 1993 donde un malversador inventó cantidades aleatorias para transacciones.

Entre los dos primeros dígitos de las cantidades inventadas, 87 , 88 , 93 y 96 se usaron dos veces. Para los últimos dos dígitos, 16 , 67 y 83 fueron duplicados. Había una tendencia hacia los dígitos superiores; Tenga en cuenta que 7 a 9 fueron los dígitos más utilizados, en contraste con la ley de Benford. Se utilizaron un total de 160 dígitos en los 23 números. Los recuentos para los diez dígitos del 0 al 9 fueron 7, 19, 16, 14, 12, 5, 17, 22, 22 y 26, respectivamente.

Tenga en cuenta que, en este caso, el malversador fue doblemente cuestionado por las matemáticas. Se pretendía que los números fueran aleatorios (y sin embargo seguían un patrón) y que no se podían descubrir (la ley de Benford nos dice que los montos financieros no son aleatorios y que la distribución de dígitos no es uniforme. El número 1 aparece como el primer dígito en conjuntos de datos aproximadamente el 30% del tiempo).

ACTUALIZACIÓN # 2
Si vas a conseguir que alguien te dé 100 números aleatorios, ¿no sería más fácil solo preguntar su nombre y usarlo como identificador? ¡No aleatorio! = Identificable de forma única. Aleatorio significa que cada valor es independiente de cualquier valor anterior. Debe comprender que un patrón puede ser bastante complejo y tener algunos elementos aleatorios, pero no ser aleatorio. E incluso un patrón regular puede ser demasiado complejo para usarlo para comprender y hacer predicciones específicas.

Imagina que tengo 1000 monedas. 500 tienen solo cabezas. 500 tienen solo colas. Con un solo lanzamiento de una moneda puedo saber cuáles serán los resultados posteriores. Sin embargo, no puedo saber qué moneda se usó. El patrón utilizado por cada moneda es completamente predecible.

Ahora, imagina que agrego 500 monedas regulares. Lanzo una moneda. Tengo una idea de qué tipo de moneda fue utilizada por el resultado, pero realmente no puedo saberlo, y estoy aún más lejos de poder identificar la moneda individual a pesar de que hay un patrón o regla muy fuerte. Sé lo suficiente que es probable que ocurra el mismo resultado en la próxima prueba, pero existe una gran incertidumbre.

No de lejos.

Editar: un verdadero RNG debe ser un sistema completamente no determinista (es decir, salidas variables para la misma entrada) Si bien es discutible si la mente humana es un sistema completamente determinista, en la mayoría de los casos, con las mismas entradas siempre producirá la misma salida . El desafío aquí es descubrir qué entradas (por ejemplo, factores que afectan su cerebro o cuerpo) lo hacen derramar cosas pseudoaleatorias como, por ejemplo, 23, 99, 1, 100, 92.

La mejor manera sería mirar aleatoriamente la manecilla de segundos de servicio y si es un número par o impar.

¿Seguramente nuestros cerebros no pueden saber de antemano en qué número estará la mano antes de mirar?