Hispanopedia WikiLa aleatoriedad tiene múltiples usos en la ciencia , el arte , la estadística , la criptografía , los juegos , las apuestas y otros campos. Por ejemplo, la asignación aleatoria en los ensayos controlados aleatorios ayuda a los científicos a probar hipótesis, y los números aleatorios o pseudoaleatorios son útiles en videojuegos como el video póker .
Estos usos presentan distintos niveles de exigencia , lo que conlleva el uso de diferentes métodos. Matemáticamente, existen distinciones entre aleatorización , pseudoaleatorización y cuasialeatorización , así como entre generadores de números aleatorios y generadores de números pseudoaleatorios . Por ejemplo, las aplicaciones en criptografía suelen tener requisitos estrictos, mientras que otros usos (como generar una "cita del día") pueden emplear un estándar de pseudoaleatoriedad menos riguroso.
Primeros usos
Juegos
Los números impredecibles (para los humanos involucrados), que generalmente se consideran aleatorios , se investigaron por primera vez en el contexto del juego , desarrollando a veces formas patológicas como la apofenia . Parece que se desarrollaron múltiples dispositivos aleatorios, como dados , barajas de cartas y ruletas , para su uso en juegos de azar . Los equipos de juego electrónicos no pueden utilizarlos, por lo que los problemas teóricos son más difíciles de evitar; los métodos para crearlos a veces están regulados por comisiones gubernamentales de juegos.
Los juegos de casino electrónicos modernos suelen contener uno o más generadores de números aleatorios que determinan el resultado de cada ronda. Incluso en las máquinas tragamonedas modernas , donde los rodillos mecánicos parecen girar en la pantalla, en realidad solo giran con fines de entretenimiento. Finalmente, se detienen exactamente donde el software de la máquina decidió que se detendrían al tirar de la palanca por primera vez. Se ha alegado que el software de algunas máquinas de juego está deliberadamente sesgado para impedir la verdadera aleatoriedad, con el fin de maximizar los ingresos de sus propietarios. El historial de máquinas sesgadas en la industria del juego es la razón por la que los inspectores gubernamentales intentan supervisarlas; los equipos electrónicos han ampliado el alcance de la supervisión. Algunos robos en casinos han utilizado modificaciones ingeniosas del software interno para sesgar los resultados de las máquinas, al menos en aquellas que se han descubierto. Los establecimientos de juego llevan un control estricto de los pagos de las máquinas para intentar detectar dichas alteraciones.
Los sorteos aleatorios se utilizan a menudo para tomar decisiones cuando no existe una base racional o justa para tomar una decisión determinista, o para realizar movimientos impredecibles.
Uso político
democracia ateniense
La democracia ateniense del siglo V a. C. se desarrolló a partir de la noción de isonomía (igualdad de derechos políticos), y la selección aleatoria fue una forma principal de lograr esta equidad. [ 1 ] La democracia griega (que literalmente significa "gobierno del pueblo") era realmente dirigida por el pueblo: la administración estaba en manos de comités designados por el pueblo y que se renovaban periódicamente. Aunque pueda parecer extraño para quienes están acostumbrados a la democracia liberal moderna , los griegos atenienses consideraban que las elecciones eran esencialmente antidemocráticas. [ 2 ] [ 3 ] Esto se debía a que los ciudadanos elegidos por mérito o popularidad contradecían la igualdad democrática de toda la ciudadanía. Además, la asignación impedía la práctica corrupta de comprar votos, ya que nadie podía saber quién sería seleccionado como magistrado o para formar parte de un jurado .
Política moderna
La asignación, también llamada sorteo , se utiliza hoy en día en la selección de jurados en sistemas jurídicos anglosajones como el Reino Unido y Estados Unidos . [ 4 ] Se han presentado propuestas para su uso en el gobierno, como una nueva constitución para Irak y varias propuestas para Cámaras Altas elegidas por asignación (véase Reforma de la Cámara de los Lores § Asignación (sorteo)) . [ 4 ] Los académicos han estudiado el potencial de la selección aleatoria de personal en la política y las organizaciones. [ 5 ]
Ciencia
Los números aleatorios tienen aplicaciones en física, como en estudios de ruido electrónico , ingeniería e investigación operativa . Diversos métodos de análisis estadístico, como el método bootstrap , requieren números aleatorios. Los métodos de Monte Carlo en física e informática también los requieren.
Muestreo estadístico
La práctica estadística se basa en la teoría estadística, la cual, a su vez, se fundamenta en el concepto de aleatoriedad . Varios elementos de la práctica estadística dependen de la aleatoriedad mediante números aleatorios. Cuando estos números aleatorios no son realmente aleatorios, cualquier análisis estadístico posterior puede sufrir un sesgo sistemático . Algunos elementos de la práctica estadística que dependen de la aleatoriedad incluyen: la selección de una muestra representativa de la población examinada, el ocultamiento del protocolo de un estudio a un participante (véase ensayo controlado aleatorizado ) y la simulación de Monte Carlo .
Estas aplicaciones son útiles en auditorías (para determinar muestras, como facturas ) y en el diseño experimental (por ejemplo, en la creación de ensayos doble ciego ).
Análisis
Muchos experimentos en física se basan en un análisis estadístico de sus resultados. Por ejemplo, un experimento podría recolectar rayos X de una fuente astronómica y luego analizar el resultado en busca de señales periódicas. Dado que se espera que el ruido aleatorio parezca contener débiles señales periódicas, se requiere un análisis estadístico para determinar la probabilidad de que una señal detectada represente realmente una señal genuina. Estos métodos de análisis requieren la generación de números aleatorios. Si el método estadístico es extremadamente sensible a los patrones en los datos (como los utilizados para buscar púlsares binarios ), se necesitan grandes cantidades de datos sin ningún patrón reconocible.
Simulación
En numerosos campos científicos y de ingeniería, se utilizan habitualmente simulaciones por ordenador de fenómenos reales. Cuando estos fenómenos se ven afectados por procesos impredecibles, como el ruido radioeléctrico o las condiciones meteorológicas cotidianas, dichos procesos pueden simularse mediante números aleatorios o pseudoaleatorios.
Los generadores automáticos de números aleatorios se construyeron inicialmente para llevar a cabo simulaciones informáticas de fenómenos físicos, en particular la simulación del transporte de neutrones en la fisión nuclear .
Los números pseudoaleatorios se utilizan frecuentemente en la simulación de eventos estadísticos; un ejemplo sencillo es el resultado de lanzar una moneda . Situaciones más complejas incluyen la simulación de la genética de poblaciones o el comportamiento de partículas subatómicas. Estos métodos de simulación, a menudo denominados métodos estocásticos , tienen diversas aplicaciones en la simulación por ordenador de procesos del mundo real.
Algunos proyectos más especulativos, como el Proyecto de Conciencia Global , monitorean las fluctuaciones en la aleatoriedad de los números generados por múltiples generadores de números aleatorios de hardware en un intento por predecir el alcance de un evento en un futuro cercano. El objetivo es demostrar que los eventos a gran escala que están por ocurrir generan una "presión" que afecta a los generadores de números aleatorios.
Criptografía
Un uso generalizado de números aleatorios impredecibles se encuentra en la criptografía , que subyace a la mayoría de los sistemas que intentan proporcionar seguridad en las comunicaciones modernas (por ejemplo, confidencialidad , autenticación , comercio electrónico , etc.).
Por ejemplo, si un usuario desea utilizar un algoritmo de cifrado , lo mejor es que seleccione un número aleatorio como clave . Esta selección debe tener una alta entropía (es decir, imprevisibilidad) para cualquier atacante, lo que aumenta la dificultad del ataque. Con claves de baja entropía (es decir, relativamente fáciles de adivinar por los atacantes), es probable que la seguridad se vea comprometida. Para ilustrarlo, imaginemos que se utiliza como fuente de claves un generador de números pseudoaleatorios congruencial lineal simple de 32 bits, del tipo que se incluye en la mayoría de los lenguajes de programación (por ejemplo, como la función 'rand' o 'rnd'). Solo se producirán unos cuatro mil millones de valores posibles antes de que el generador se repita. Un adversario con la motivación adecuada podría simplemente probarlos todos; esto es factible en 2010, utilizando ordenadores fácilmente disponibles. Incluso si se utiliza un generador de números aleatorios congruencial lineal con parámetros de 1000 bits, es un simple ejercicio de álgebra lineal recuperar el módulo m y las constantes a y b, donde x' = ax + b (mod m), dados solo cinco valores consecutivos. Incluso si se utiliza un generador de números aleatorios mejor, podría ser inseguro (por ejemplo, la semilla podría ser predecible), produciendo claves predecibles y reduciendo la seguridad a cero. (Una vulnerabilidad de este tipo se descubrió en una versión temprana de Netscape Navigator , lo que obligó a los autores a encontrar rápidamente una fuente de números aleatorios "más aleatorios"). Para estas aplicaciones, los números verdaderamente aleatorios son ideales, y los números pseudoaleatorios de alta calidad son necesarios si no se dispone de números verdaderamente aleatorios, como los que provienen de un generador de números aleatorios de hardware .
Para garantizar la seguridad teórica que ofrece la clave de un solo uso ( el único algoritmo de cifrado cuya integridad está demostrada, se requieren números verdaderamente aleatorios ). Además, estas secuencias aleatorias no pueden reutilizarse y nunca deben estar disponibles para ningún atacante, lo que implica un generador que funcione de forma continua. Véase el caso de Venona para un ejemplo de lo que sucede cuando se incumplen estos requisitos al usar una clave de un solo uso.
Para fines criptográficos, normalmente se asume un límite superior para el trabajo que un adversario puede realizar (generalmente este límite es astronómicamente grande). Si se dispone de un generador de números pseudoaleatorios cuya salida es suficientemente difícil de predecir, se pueden generar números aleatorios verdaderos para usarlos como valor inicial (es decir, la semilla) y luego usar el generador de números pseudoaleatorios para producir números para aplicaciones criptográficas. Estos generadores de números aleatorios se denominan generadores de números pseudoaleatorios criptográficamente seguros , y se han implementado varios (por ejemplo, el dispositivo /dev/urandom disponible en la mayoría de los sistemas Unix, los diseños Yarrow y Fortuna , el servidor y "truerand" de AT&T Bell Laboratories ). Como ocurre con todo software criptográfico, existen problemas sutiles que van más allá de los aquí tratados, por lo que se recomienda precaución en la práctica. En cualquier caso, a veces es imposible evitar la necesidad de generadores de números aleatorios verdaderos (es decir, basados en hardware ).
Dado que la criptografía exige una alta entropía, cualquier secuencia aleatoria publicada resulta inadecuada, al igual que secuencias como los dígitos de un número irracional como φ o incluso de números trascendentales como π o e . Todas ellas están al alcance de un atacante ingenioso. En otras palabras, en criptografía, las secuencias de bits aleatorias no solo deben ser aleatorias, sino también secretas y, por lo tanto, impredecibles. Las fuentes públicas o de terceros de valores aleatorios, o los valores aleatorios calculados a partir de fenómenos observables públicamente (clima, resultados deportivos, precios de acciones), casi nunca son criptográficamente aceptables. Su uso puede resultar tentador, pero en realidad, permiten ataques más sencillos que los que se pueden realizar directamente en la criptografía.
Dado que la mayoría de las aplicaciones criptográficas requieren como máximo unos pocos miles de bits , los generadores de números aleatorios lentos resultan útiles , siempre y cuando sean realmente aleatorios. Este uso de generadores aleatorios es importante; algunos expertos creen que todos los ordenadores deberían tener un método para generar números verdaderamente aleatorios.
Literatura, música y arte
Algunas teorías estéticas afirman basarse en el azar de una u otra forma. Sin embargo, en estos casos se realizan pocas pruebas, por lo que las afirmaciones sobre la dependencia y el uso del azar suelen carecer de fundamento teórico sólido y se basan más en una impresión de aleatoriedad proveniente de campos técnicos.
Un ejemplo de la necesidad de aleatoriedad se observa a veces en la disposición de las obras en una exposición de arte. Generalmente, esto se evita mediante el uso de un tema. Como señaló John Cage: «Si bien existen muchas maneras de producir sonidos [es decir, en términos de patrones], pocas se intentan». De manera similar, la disposición de las obras de arte en las exposiciones suele ser deliberadamente no aleatoria. Un ejemplo de esto fue el intento de Hitler de presentar el arte moderno de la peor manera posible, organizando las obras de la peor forma posible. Se puede argumentar a favor de intentar crear arte de la peor manera posible; es decir, como antiarte o como arte verdaderamente aleatorio.
El dadaísmo , al igual que otros movimientos artísticos y literarios, ha intentado integrar y reconocer la aleatoriedad de diversas maneras. A menudo, la gente confunde el orden con la aleatoriedad por falta de información; por ejemplo, las pinturas de goteo de Jackson Pollock o las abstracciones de Helen Frankenthaler (como «For EM»). Así, en algunas teorías del arte, todo arte es aleatorio, ya que se reduce a «solo pintura y lienzo» (la explicación de la obra de Frank Stella ).
De igual modo, el final "inesperado" forma parte de la naturaleza de la literatura interesante. Un ejemplo de ello es la novela de Denis Diderot , Jacques le fataliste (literalmente: Jaime el fatalista ; a veces conocida como Jacques el fatalista o Jacques el sirviente y su amo ). En un momento de la novela, Diderot se dirige directamente al lector:
Ahora bien, yo, como autor de esta novela, podría haber hecho que fueran asaltados por ladrones, o que descansaran junto a un árbol hasta que dejara de llover, pero en realidad siguieron caminando y, al anochecer, divisaron a lo lejos la luz de una posada. [No es una cita textual]
Diderot quería dejar claro que la novela (por entonces una novedad en la literatura europea) parecía aleatoria (en el sentido de ser inventada de la nada por el autor, no en un sentido técnico moderno). Véase también Eugenio Montale , Teatro del Absurdo .
La aleatoriedad en la música incluye la obra de John Cage , Music of Changes , basada en el azar , la música estocástica , la música aleatoria , la música indeterminada o la música generativa .
Otros usos
Los números aleatorios también se utilizan en situaciones donde la "equidad" se aproxima mediante la aleatorización , como en la selección de jurados y en los sorteos para el servicio militar obligatorio .
Los números aleatorios se utilizan a menudo en parapsicología como prueba de precognición .
Otros ejemplos incluyen seleccionar o generar una "Cita aleatoria del día" para un sitio web, o determinar hacia dónde podría moverse un villano en un videojuego .
Las formas más débiles de aleatoriedad también están estrechamente asociadas con los algoritmos hash y con la creación de algoritmos de búsqueda y ordenación amortizados .
Véase también
Referencias
- ↑ Heródoto 3.80
- ↑ Hansen, Mogens Herman (1991). La democracia ateniense en la época de Demóstenes: estructura, principios e ideología . El mundo antiguo. Oxford, Reino Unido; Cambridge, MA: Blackwell. ISBN 0-631-13822-6OCLC 22809482
- ↑ "... se considera democrático que los cargos se asignen por sorteo, mientras que su elección es oligárquica." [Aristóteles, Política 4.1294b]
- 1 2 Dowlen, Oliver (2008). El potencial político del sorteo: un estudio de la selección aleatoria de ciudadanos para cargos públicos . La suerte del sorteo. Exeter, Reino Unido; Charlottesville, VA: Imprint Academic. ISBN 978-1-84540-179-5OCLC 213307148
- ↑ Por ejemplo:
- Carson, Lyn (2006). «Evitando guetos de personas con ideas afines: selección aleatoria y colaboración organizacional». En Schuman, Sandy (ed.). Creando una cultura de colaboración: manual de la Asociación Internacional de Facilitadores . Serie de Negocios y Gestión de Jossey-Bass. San Francisco: Jossey-Bass. pp. 419–434 . ISBN 0-7879-8116-8OCLC 70659897
- Carson, Lyn; Lubensky, Ron (mayo de 2009). "Nombramientos para juntas y comités mediante sorteo: un camino hacia la equidad y la diversidad". Journal of Public Affairs . 9 (2): 87– 94. doi : 10.1002/pa.317 .
- Carson, Lyn; Martin, Brian (1999). Selección aleatoria en política . Westport, CT: Praeger. ISBN 0-275-96702-6OCLC 41184996
- Pek, Simon (2019). "Reavivando la democracia sindical mediante el uso del sorteo". Journal of Business Ethics . 155 (4): 1033– 1051. doi : 10.1007/s10551-017-3526-2 . S2CID 157605321 .
- Pluchino, A.; Garofalo, C.; Rapisarda, A.; Spagano, S.; Caserta, M. (2011). "Políticos accidentales: cómo los legisladores seleccionados al azar pueden mejorar la eficiencia del Parlamento". Physica A: Mecánica estadística y sus aplicaciones . 390 ( 21– 22): 3944– 3954. arXiv : 1103.1224 . Bibcode : 2011PhyA..390.3944P . doi : 10.1016/j.physa.2011.06.028 . S2CID 2928707 .
- Caserta, Maurizio; Pluchino, Alessandro; Rapisarda, Andrea; Spagano, Salvatore (2021). "¿Por qué el sorteo? Cómo la selección podría ayudar a la democracia representativa". Physica A: Mecánica estadística y sus aplicaciones . 565 125430. Bibcode : 2021PhyA..56525430C . doi : 10.1016/j.physa.2020.125430 . S2CID 229495274 .
- Stone, Peter (2011). La suerte del sorteo: El papel de las loterías en la toma de decisiones . Oxford; Nueva York: Oxford University Press. doi : 10.1093/acprof:oso/9780199756100.001.0001 . ISBN 978-0-19-975610-0OCLC 664352650
Enlaces externos
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