سر الأرقام العشوائية التي تسيطر على مقدرات أمورنا في الحياة

هناك بعض الأشياء التي لا تجيدها أجهزة الكمبيوتر على الرغم من براعتها، وأحد هذه الأمور هي العشوائية. من المؤكد أن أجهزة الكمبيوتر تنتج البيانات طوال الوقت، فلماذا لا تنتج أرقاماً عشوائية؟ تكمن المشكلة في أن أجهزة الكمبيوتر تعتمد على آليات داخلية يمكن التنبؤ بها على مستوى ما، مما يعني أن مخرجات خوارزميات الكمبيوتر تصبح في النهاية قابلة للتنبؤ بها أيضاً، وهذا ليس ما ترغب به إذا كنت تدير كازينو مقامرات.

وقد تسبب هذه المشكلة صداعاً لمتخصصي التشفير. فعندما تقوم بتشفير المعلومات، فأنت تريد أن تكون مفاتيح الشيفرة عشوائية قدر الإمكان، بحيث لا يمكن لأحد أن يكتشف كيف قمت بتشويش (تشفير) النص الأصلي لأن ذلك قد يسمح له بقراءة الرسالة السرية.

وسعى كثيرون من قبل إلى التعرف على مصادر خارجية للعشوائية لتكون أساساً لمولدات أرقام عشوائية. وأثناء رحلة البحث عن العشوائية الحقيقية، بحثوا عملياً في كل مكان عن الظواهر الفوضوية التي لا يمكن التنبؤ بها أو التلاعب بها. كما استمعوا إلى ضجيج العواصف الكهربائية، والتقطوا صوراً لقطرات المطر على الزجاج، ولعبوا بأصغر الجزيئات في الكون المعروف. ولا تزال رحلة البحث هذه مستمرة.

على أي حال، لم يتسبب الراديو الرمادي الصغير في ثراء هاهر وأصدقائه. فقد كان قطاع الألعاب عبر الإنترنت في مهده في ذلك الوقت بحيث لم يتمكن رواد الأعمال الشباب من الاستفادة منه كثيراً. لكنهم اعتقدوا أن مولد الأرقام العشوائية الذي بنوه لا يزال مفيداً. لذلك نشره هاهر على موقع random.org، حيث ظل يُنتج أرقاماً عشوائية منذ ذلك الحين. وحظي هذا المولد باهتمام كبير والكثير من الزيارات.

وقال هاهر: “أحد الأشياء التي يمكنني أن أذكرها هي أن مكتب عمدة سان فرانسيسكو استخدم خدمتنا لاختيار الفائزين المحظوظين بمنازل بأسعار في المتناول”.

كما استخدم هذه الخدمة القائمون على يانصيب المجتمع المحلي، إذ يختارون الأرقام الفائزة كل أسبوع على موقع هاهر. وبلغت أهميته حد استخدامه من قبل علماء لاختيار المشاركين في التجارب بشكل عشوائي. كما استعانت شركات التسويق، التي تمنح الجوائز للمستهلكين، في اختيار الفائزين بموقع random.org.

وأضاف هاهر: “يستخدمه الناس في فحص المخدرات على سبيل المثال، واختيار الموظفين بشكل عشوائي”. كما يحتوي الموقع أيضاً على إمكانية اختيار كلمة مرور عشوائية. وبالطبع تعتمد بعض خدمات المقامرة عبر الإنترنت على هذا الموقع الإلكتروني.

حتى أن أحد الرجال يقول إنه لجأ إليه لمساعدته في اختيار الأقراص المضغوطة من مجموعته المكونة من 700 قرص لوضعها في سيارته كل أسبوع.

كل هذه النتائج، بما في ذلك بعض الحالات التي قد تغير حياة البعض بسبب عمليات السحب أو الاختيار، تعتمد في الأساس على النشاط الجوي الذي تلتقطه مجموعة من أجهزة الاستقبال اللاسلكية. واعترف هاهر بأن جهاز الراديو الأصلي الذي تبلغ قيمته 10 دولارات لم يحصل على ما يستحق من أهمية منذ فترة طويلة. فعلى مدار سنوات طويلة، عكف هو وزملاؤه على تجهيز معدات أكثر تقدماً لإنتاج ضوضاء جوية عالية الجودة، ويعتمد الموقع حالياً على تسعة أجهزة استقبال كبيرة في مواقع جغرافية مختلفة.

إذا لم يسبق لك المشاركة في لعبة اليانصيب أو في تجربة طبية، فقد تعتقد أن الأرقام العشوائية لا تهمك حقاً. لكن ذلك ليس صحيحاً.

في كل مرة تختار فيها كلمة مرور جديدة، حتى تلك التي تتوصل إليها بنفسك، يضيف الكمبيوتر جزءاً آخراً من البيانات إليها. ويؤدي هذا إلى تشفير كلمة المرور لغايات التخزين، مما يعني أنه إذا قام شخص ما باختراق قاعدة بيانات وسرق كلمة المرور الخاصة بك، فلن يتمكن من فك تشفيرها بسهولة واستخدامها للوصول إلى حسابك. يُطلق على هذا الجزء من البيانات المُضاف إلى كلمة المرور اسم “الملح” وهو مشتق من رقم عشوائي.

وقال آلان وودوارد، خبير أمن الكمبيوتر في جامعة ساري: “إننا نستخدم الأرقام العشوائية كل يوم دون أن نعرف ذلك حقاً”.

وأكد أن الأرقام العشوائية ضرورية لتأمين المعلومات، إذ تستخدم عندما يقوم الكمبيوتر بتشفير البيانات بحيث تبدو لأي مراقب عادي وكأنها مجرد هراء. فعندما تزور موقع على الإنترنت يبدأ بـ “//:https”، على سبيل المثال، فإنك تطلب من جهاز الكمبيوتر الخاص بك والخادم الذي يقوم بتخزين موقع الويب، من بين أمور أخرى، توليد بعض الأرقام العشوائية وتبادلها ثم استخدامها بغرض التشفير ليتم إرسال البيانات ذهاباً وإياباً أثناء تحميل موقع الإنترنت والاستمرار في استخدامه. (هذا تبسيط هائل للتبادل الذي يحدث في أجزاء قليلة من الثانية فقط، لكنك فهمت المغزى مما سبق بالتأكيد).

عندما تتنقل البيانات الحساسة عبر شبكات الكمبيوتر، خاصة تلك التي يمكن للجمهور الوصول إليها، فمن الضروري تأمين تلك المعلومات. تستخدم شركة “كلاود فلاير”، وهي شركة تكنولوجيا تقدم خدمات الأمن الإلكتروني السحابي، الكثير من الأرقام العشوائية في مراكز البيانات الخاصة بها. وقد سعت الشركة إلى إيجاد بعض الطرق الملفتة للنظر لتوليد العشوائية، بما في ذلك مجموعة من مصابيح الحمم البركانية (مصابيح تصدر إضاءات عشوائية متغيرة بألوان مختلفة تستخدم كعنصر جمالي في الأماكن التي توضع فيها).

وقال جون غراهام كومينغ، كبير مسؤولي التكنولوجيا لدى هذه الشركة: “بدأ الأمر على سبيل المزاح، ثم قلنا: انتظروا لحظة، يمكننا بالتأكيد أن نفعل ذلك”. وفي مكتب “كلاود فلاير” في سان فرانسيسكو، وُجهت كاميرا مثبتة في السقف نحو جدار من مصابيح الحمم البركانية الملونة. وأوضح كومينغ: “لا يمكن التنبؤ بحركة مصابيح الحمم البركانية، تلك الأشياء الشمعية الزيتية المتلألئة في الداخل”. وهذا يعني أن الكاميرا يمكنها التقاط صور للفقاعات على فترات، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى سلسلة من الأرقام – بشكل أو بآخر بناءً على شكل الفقاعات وموضعها. هذه الفكرة، التي ظهرت للمرة الأولى في شركة “سليكون غرافيكس” في أواخر التسعينيات من القرن العشرين، هي إحدى الطرق المتعددة التي ابتكرتها شركة تكنولوجيا الأمن الإلكتروني عبر الخدمات السحابية وطورتها من أجل توليد أرقام عشوائية لتأمين المعلومات.

وتُعد قائمة الأشياء التي يلجأ إليها الناس سعياً للحصول على أرقام عشوائية غريبة جدًا. وأدرك أحد مهندسي البرمجيات أثناء سيره في يوم رطب أن قطرات المطر المتساقطة على نظارته قد توفر مصدراً مناسباً للأرقام العشوائية، لذلك قام بمحاكاة الأنماط عبر جزء قصير من التعليمات البرمجية كتجربة مستعيناً بحركة تساقط تلك القطرات. كما حاول شخص آخر التقاط نشاط الفقاعات في حوض السمك الخاص به واستخدام ذلك كمولد للأرقام العشوائية، بينما يعتمد أسلوب آخر على السلوك غير المتوقع للهررة الصغيرة على أساس صور التقطت لها بكاميرا تعمل عبر الإنترنت.

حتى أن مجموعة من الباحثين سعوْا إلى العشوائية من خلال النظر في التسلسل الجيني الفريد الموجود داخل جزيئات الحمض النووي لجميع الكائنات الحية.

وهناك أيضاً جهود كثيرة بُذلت من أجل الكشف عن نقرات التحلل الإشعاعي التي يتم التقاطها باستخدام عدادات “جايغر” على سبيل المثال. وبالطبع، لا يمكن التنبؤ بالضبط بموعد تحلل الذرة وإطلاقها جسيمات تحت-ذرية يرصدها هذا العداد، مما يعني أن هذا يعتبر مصدر جيد للعشوائية. حتى أن هناك مشروعا يستخدم موزة لصنع مولد أرقام عشوائية، إذ من المعروف أن الفاكهة المنحنية تكون مشعة إلى حد ما.

وفي 2016، ذكرت صحيفة نيويورك تايمز مثالا لأحد الأشخاص البارعين في ألعاب الكمبيوتر، وهو شاب اكتشف طريقة لإنشاء مولد أرقام عشوائية في لعبة “Minecraft”. وأقام اللاعب بطولة لأصدقائه في عالم هذه اللعبة الإلكترونية، لكنه استهدف وضع فخ على فترات عشوائية – لمحاولة الإمساك بمنافسيه الآخرين في اللعبة. وهكذا، قرر أن يبني حظائر ويربي داخلها أبقار افتراضية على هيئة “الفطر” لأنها تتجول بنمط عشوائي. وكلما ضغط فطر على إحدى لوحات الضغط التي قام اللاعب بتثبيتها في أرضية حظائرها، كان ذلك يؤدي إلى صناعة فخ داخل اللعبة التي صممها. وهو حل “عبقري”، على حد تعبير صحيفة نيويورك تايمز الأمريكية.

وهناك أيضاً الكثير من المدخلات العادية لمولدات الأرقام العشوائية. من الممكن استخدام حركة مؤشر فأرة على شاشة الكمبيوتر، أو التأخير بين الضغطات على لوحة المفاتيح، أو ضجيج حركة المرور على شبكة الكمبيوتر على سبيل المثال. وقال ستيفن مردوخ، أستاذ الهندسة الأمنية في جامعة كلية لندن، في إشارة إلى الخيار الأخير: “نحن واثقون تماماً من أن ذلك آمن”. يُذكر أن مردوخ هو الذي طور متصفح الإنترنت “Tor”، الذي يسمح للمستخدمين بالتصفح الآمن للإنترنت عبر طبقات متعددة من التشفير.

ويرى مردوخ أن لدينا ما يكفي من معلومات لتوليد أرقام عشوائية مناسبة، ولكن في كثير من الأحيان لا يكون هناك ما يكفي من التحقق لضمان عدم القدرة على التنبؤ بالمخرجات العشوائية المفترضة. وقال: “الشيء الذي أود أن أرى المزيد منه هو التصميم والاختبار الدقيق”.

لكن يبدو أن هذا هو الجزء الصعب من القصة.