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杨净丰色发源于凹非寺
量子位|公众号QbitAI
一根香蕉就这么好用?
真随机数发生器,项目开源了。
要知道,平时计算机产生的例如Random (函数)都是可预测的伪随机数。 用于生成密码时,不能保证绝对的安全性。
于是,研究者们开始从自然中寻找大气噪声、量子力学、宇宙微波背景辐射等随机数。
香蕉如何保证真随机数的生成呢?
据哥哥介绍,首先检测香蕉中放射性物质的衰变,经过简单的算法处理后产生0-255范围的随机数。
等一下,好像有什么地方不对吗? 香蕉、放射能、放射线……
我吃了二十几年香蕉,你跟我说这个吗?
水果界的“辐射之王”仔细研究后发现,香蕉确实有辐射,而且不小。
水果界还有“放射之王”的江湖称号。
核心原因是香蕉中含有的钾元素在作祟。 100g香蕉含有约350毫克的钾。
目前天然存在的钾由三种同位素组成。 其中只有少量原子核(约0.015% )钾-40具有放射性。
这些原子自发衰变,释放能量将电子(射线)和伽马射线分离,对蛋白质orDNA等生物分子造成损伤,引起放射性疾病和癌症。
根据这样的原理,确定了香蕉是电离辐射,即核辐射。
嗯,世卫组织是致癌物质的一种。
但是,没有必要担心。 为了达到真正的致死量,人类需要吃3500万根香蕉。
再加上我们的身体含有约120g钾的天然成分,通过新陈代谢将钾的量维持在一定的水平。
钾-40想要在体内蓄积,其实并不容易。
而为了更好地提高科普辐射强度,物理学家们喜欢对其进行比较,设计了名词。
描述辐射强度的非正式单位——香蕉的等效剂量。
一根香蕉的辐射剂量=0.0778微希(正式计算单位); 胸部CT扫描=相当于7万根香蕉量; 对核电站周边环境的最大允许放射线暴露=每年相当于2500根香蕉的量。 因此也制造了谣言。
你可能见过隔壁的一些朋友关于香蕉辐射比手机高的论断吗?
其实,这两者完全没有可比性。 一种是电离辐射,另一种是非电离辐射。
两者最大的不同在于,能量的高低是否足以引起分离电子等原子水平的变化。
图源:国际原子能机构的非电离辐射能量很低,不足以将电子分离成原子和分子,但可以使这些分子振动产生热量。 这就是微波炉的工作原理。
香蕉300多个硬件这次理解了。 香蕉是天然的钾-40放射源。
利用钾-40辐射衰变完全随机的原理,可以制造出真正的随机数发生器。
那么,具体怎么办呢?
很简单。 硬件上只需要准备Arduino开发板和盖革计数器。
两者加起来300多元(板块约40元,柜台约300元)。
盖革计数器全部称为盖革反射镜计数器( Geiger-Mller counter ),是从1928年开始检测电离放射线强度的专用记数器。
相关算法非常简单,将寄存器从0加到n,如果等于n,则寄存器重置为0。
在此过程中检测到装置上方香蕉中的钾-40衰变释放粒子时,主循环暂停,执行中断程序,寄存器中的最后一个值作为随机数返回,寄存器再次复位为0,周期继续。
例如,可以将寄存器从0加到15,然后用十六进制表示这些数。 0-15是0-9,A-F。 因此,可以用两位十六进制数创建一个字节的随机数,最终可以得到十进制范围内0-255的任意数。
如果将PS.6f等十六进制数转换为二进制数,则为0110 1111,一共为8位。 一个字节正好是8位二进制数。
这就是香蕉随机数发生器的诞生。
传统上,要获得真随机数,一般是将一些自然物理现象产生的随机量转化为数字信息。
例如电阻热噪声、半导体中的雪崩效应、电路混沌效应等。
还使用了更复杂的量子现象,如散射噪声、光电效应、宇宙微波背景辐射,也就是前面提到的放射性衰变。
现在一个香蕉,可以用300多块硬件制作。 不方便。
实际上,GitHub其实已经有很多类似的项目,推特也有一个每天发送200多个随机数并持续一年的专用账户。
香蕉不仅能吃。 其实,香蕉的妙用还不止这些。
例如,它会成为游戏的手柄。
今年,索尼以“将廉价、简单、电子设备以外的设备变成游戏外围设备”为目标,申请了看起来很有趣的专利。
不,他们用一些设备和技术把虚拟按钮投影到香蕉上,变成了方向盘。
还可以通过扫描识别两根香蕉并将其变成两个摇杆来控制行走模拟器和飞行类游戏。
例如,香蕉也可以用来感受物理学学科的不可思议,即正电子。
因为钾-40发生衰变成为氩40后,同时放出一个正电子。 于是,一位来自果壳的网友提供了一种方法:
买一根香蕉,恶作剧涂在手上。
平均每1小时51分,正电子就会在你手中消失! ”
嗯,感兴趣的邻居朋友,试试看。
当然,香蕉也可以作为平时恶搞的道具。
准备“香蕉枣”、“香蕉雪碧”等组合,让你旁边的朋友发现新世界。
在虚拟世界里,香蕉也有你想不到的有用之处。
在《杀手3》游戏中,被设定为武器! 便携性和隐蔽性出色,连子弹的攻击都无法破坏。
因此,成为玩家非常好评的“暗杀”工具,以分钟为单位拍摄了让一个高马大昏厥的基地守卫,但一到“地雷”,敌人马上摔倒,变成了尸体。
图源游研社
(越来越离谱了。 )
最后,别忘了一个人和香蕉的基因也有41%的相似性哦~
参考链接: [1] www.mcgill.ca/OSS/article/you-asked/it-true-banana-radio active [2] 3ww.IAEA.OSS it-true-banana-radio active [4] MP.weixin.QQ.com/s nuclear _ random _ number _ generator [6] 3twite
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