Trong tương lai, tinh thể sẽ được sử dụng để mã hóa thông tin

Việc tạo ra một chuỗi số hoàn toàn ngẫu nhiên là rất khó, nhưng nhờ vào hóa học con người có thể mở ra các khả năng mới trong bảo mật thông tin.

Nghiên cứu toán học này cho thấy khi liên tiếp chọn hai số ngẫu nhiên, số thứ hai thường có liên hệ với số trước, chỉ ra tỷ lệ chọn được hai số thực sự ngẫu nhiên là rất thấp. Máy tính cũng không tạo ra được một con số thực sự ngẫu nhiên.

Việc tạo ra một dãy số ngẫu nhiên rất quan trọng trong ngành thiết kế hình mẫu toán học và mã hóa thông tin; số ngẫu nhiên đóng vai trò lớn  trong việc đảm bảo việc lướt web an toàn nhất có thể. Thông thường, các nhà khoa học và người tạo mã sẽ dựa vào các hiện tượng tự nhiên như phân rã hạt nhân và âm thanh trong không khí để tạo ra sự ngẫu nhiên trong dãy số của họ.

Nhưng tương lai sẽ khác: lần đầu tiên, các nhà hóa học có thể sử dụng một nguồn tạo ngẫu nhiên khác, dựa vào các tính chất hóa học của vật chất. Họ vừa công bố kết quả nghiên cứu của mình lên tạp chí khoa học Matter.

'Chúng tôi mã hóa từ 'crytal!' nhờ trình tạo số của mình song song với một thuật toán được nhiều người biết tới', theo lời của Lee Cronin, tác giả chính của công trình nghiên cứu này và là một giáo sư bộ môn Hóa học tại đại học Glasgow. 'Chúng tôi thấy rằng thông tin của chúng tôi được mã hóa bằng một dãy số ngẫu nhiên hoàn toàn sẽ khó phá giải hơn các thuật toán thông thường, vì các hệ thống máy tính của mình có thể đoán được thuật toán và tấn công thông qua đó.'

Dưới điều kiện thích hợp, các chất hóa học trong một dung dịch lỏng hỗn tạp có thể hợp lại thành một hình dạng đồng nhất và tập trung như các hạt tinh thể. Quá trình này bao gồm rất nhiều yếu tố ngẫu nhiên, từ thời gian cho tới hình dạng của các tinh thể đó.

Cronin và những đồng nghiệp của ông đã phát triển một robot đơn giản có thể nhìn thấy các mảng của buồng kết tinh thông qua một webcam và biến đổi những yếu tố đó thành một chuỗi số 0 và 1. Những nhà nghiên cứu đã nghiên cứu ba quá trình biến đổi khác nhau và so sánh chuỗi mã hóa dành cho từ 'crystal!' này với Mersene Twister, một trình tạo dãy số ngẫu nhiên thông qua các thuật toán. Không giống như các thuật toán thông thường, chuỗi số được tạo ra bởi các tinh thể này khó để giải mã hơn nhiều.

Phương thức này đề xuất một biện pháp mới có thể thay đổi cho các trình tạo dãy số tự nhiên hiện nay, và theo Cronin, hệ thống của ông thậm chí còn có vài ưu điểm, như khả năng tái sử dụng vô tận.

Cronin cũng so sánh nó với một loại hóa chất chuyên dùng để làm ấm tay - vốn hoạt động bằng quá trình kết tinh. Sau khi thiết bị này giảm nhiệt độ khi phản ứng hoàn thành, ta có thể đun nóng nó trong nước ấm nhằm tan rã các tinh thể được tạo ra để có thể sử dụng lại.

Trong các thí nghiệm sắp tới, Cronin muốn tăng thêm 'sự hỗn loạn' bằng cách thêm các phản ứng hóa học khác trước khi bắt đầu quá trình kết tinh. Về mặt lý thuyết, một hacker có thể tạo ra một phản ứng tương tự để đẩy nhanh quá trình giải mã được tạo ra bởi robot của Cronin; ông nhận định rằng 'một hệ thống với càng nhiều sự ngẫu nhiên thì càng khó giải mã'.

'Mục tiêu của dự án là tạo ra một quá trình hoàn toàn ngẫu nhiên, đưa ra một phương pháp và quá trình kết tinh để tạo ra một chuỗi số hoàn hảo cho việc mã hóa', Cronin kết luận.

Trong báo cáo nghiên cứu, Cronin và các đồng tác giả đã chỉ ra rằng họ cũng có thể xây dựng một phiên bản nhỏ hơn của robot này để tích hợp vào các máy tính thông thường, kích hoạt khả năng truy cập vào một trình tạo số ngẫu nhiên thông qua quá trình kết tinh này. Ông cũng nhấn mạnh rằng đây là một phương pháp hiệu quả về chi phí so với việc sử dụng tính toán lượng tử - phương pháp tiêu chuẩn cho việc tạo ra các chuỗi số ngẫu nhiên.

Mặc dù được phát triển cho dự án này, Cronin cũng cho biết rằng robot của ông có thể hữu ích trong nhiều dự án khác như phát triển y học, phát hiện chất cấm hoặc phát triển các loại pin mới.

'Hóa học là một lĩnh vực rộng lớn, chúng ta có thể phát triển theo nhiều hướng khác nhau', theo Cronin.

Theo VICE