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ETH科学家使用DNA合成技术已经产生了巨大的真实随机数

ETH科学家使用DNA合成技术已经产生了巨大的真实随机数。这是第一次通过生化手段创造出如此数量的数量。在老虎机和数据加密等众多领域中都需要真实的随机数。这些数字必须真正地是随机的,以至于即使对具有用于生成它们的方法的详细知识的人也无法预测它们。

通常,它们是使用物理方法生成的。例如,由于最细微的高频电子运动,导线的电阻不是恒定的,而是以无法预测的方式稍微波动。这意味着该背景噪声的测量结果可用于生成真实的随机数。

现在,由化学与生物工程研究所教授罗伯特·格拉斯(Robert Grass)领导的研究小组首次描述了一种非物理方法来产生这样的数字:一种利用生化信号并在实践中实际起作用的方法。过去,其他科学家提出的通过化学方法生成随机数的想法在很大程度上是理论上的。

具有随机结构的DNA合成

对于这种新方法,ETH研究人员应用了DNA分子的合成方法,这是一种多年使用的成熟化学研究方法。传统上,它用于产生精确定义的DNA序列。但是,在这种情况下,研究团队构建了具有64个基块位置的DNA分子,其中四个DNA碱基A,C,G和T之一随机位于每个位置。科学家通过在合成的每个步骤中混合使用四个构建模块而不是仅使用一个构建模块来实现这一目标。

结果,相对简单的合成产生了大约三个四千万个单个分子的组合。随后,科学家们使用一种有效的方法来确定其中五百万个分子的DNA序列。这产生了12兆字节的数据,研究人员将这些数据以零和一的形式存储在计算机上。

小空间中的大量随机性

但是,分析表明,四个构件A,C,G和T的分布不完全均匀。大自然的复杂性或所采用的合成方法导致碱基G和T比A和C更为频繁地整合在分子中。尽管如此,科学家们仍可以使用简单的算法纠正这种偏差,从而生成完美的随机数。

ETH教授格拉斯教授和他的团队的主要目的是证明化学反应中的随机事件可以被利用以产生完美的随机数。起初,将发现转化为直接应用并不是主要关注。格拉斯说:“与其他方法相比,我们的方法具有能够产生大量随机性的优点,这些随机性可以存储在一个很小的空间中,只有一个试管。” “我们可以稍后读出信息并以数字形式重新解释。以前的方法不可能做到这一点。”

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