Как работает новая система генерации случайных чисел разработанная в ЛЭТИ

В Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете "ЛЭТИ" была разработана инновационная система генерации случайных чисел, предназначенная для использования в шифровании и проверке сигналов. Данная технология оптимизирована для применения в устройствах с высокими требованиями к безопасности.

«Наша идея сработала, и полученный алгоритм обладает как математической простотой, так и способностью порождать псевдослучайные числа, неотличимые от истинно случайных чисел. Хотя современные компьютеры могут выполнять сложные алгоритмы генерирования псевдослучайных последовательностей для шифрования без особых проблем, необходимо было найти более простой алгоритм для маломощных встраиваемых систем.

Суть нового подхода заключается в использовании концепции «математических матрёшек», представляющих собой множество самоподобных элементов с различными характеристиками. Эта аналогия с традиционной русской игрушкой позволила разработать фрактальную функцию, которая легла в основу нового программного обеспечения.

Существующие генераторы псевдослучайных чисел обычно используют громоздкие алгоритмы, что ведет к их низкой эффективности. В последние годы учёные все чаще обращаются к компактным хаотичным отображениям, которые позволяют генерировать псевдослучайные числа, похожие на истинно случайные. Одним из популярных подходов является использование алгоритма, имеющего свойства, схожие с треугольным графиком «тент». Этот метод позволяет генерировать бинарные псевдослучайные числа.

Но, как и в других алгоритмах, основанных на использовании "тента", наблюдаются недостатки, включая ограниченность диапазона комбинаций и явление "вырождения хаоса", когда после больших повторений алгоритм начинает выдавать периодические последовательности.

Разработчики из ЛЭТИ нашли способ устранить указанные недостатки, заменив стандартные функции на фрактальные. Этот подход обеспечил компактность и экономность системы при использовании вычислительных ресурсов.

«Мы взяли только один из возможных вариантов фрактальной функции, но их можно предложить сколь угодно много. По сути, мы ступаем на terra incognita в области хаотических систем, и перед нами открывается огромное поле для дальнейших исследований.»

Новый алгоритм был успешно протестирован и стал основой генератора случайных чисел, который продемонстрировал свою высокую эффективность.