DE4213988A1 - Verfahren und vorrichtung zur gewinnung von zufallszahlen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung einer beliebigen Anzahl von Zufallszahlen.

Die Gewinnung von Zufallszahlen hat große praktische Be­ deutung. Beispielsweise müssen bei Meinungsforschungen die Befragten nach Zufallskriterien ausgewählt werden. Auch bei der Wettersimulation oder anderen Simulations­ vorgängen und bei der Verschlüsselung von Daten ist man auf Zufallszahlen angewiesen.

Bisher hat man Zufallszahlen mittels eines Computers nach bestimmten mathematischen Prinzipien ermittelt. Gemeinsam ist jedoch allen Systemen zur Ermittlung von Zufallszah­ len, daß nach einer sehr großen Anzahl von aufeinander­ folgenden Zahlen die ihrer Gewinnung zugrundeliegende ma­ thematische Gesetzmäßigkeit erkennbar wird. Man spricht deshalb von Pseudozufallszahlen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung von Zufallszahlen zu entwickeln, bei denen auch bei einer beliebig großen Anzahl von aufeinanderfol­ genden Zahlen keine Gesetzmäßigkeit eintritt. Weiterhin soll eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.

Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß die elektromagnetische Hintergrundstrahlung des Weltraumes empfangen und aus den zumindest einen Schwel­ lenwert übersteigenden Amplituden dieser Hintergrund­ strahlung eine Bit-Folge erzeugt wird.

Durch Heranziehung dieser Hintergrundstrahlung, welche auch 3°-Kelvin-Strahlung genannt wird, kann man aus Si­ gnalen, welche von einer unendlich großen Anzahl von Kör­ pern ausgehen, echte Zufallszahlen mit geringem Aufwand und in beliebig großer Anzahl gewinnen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zur Gewinnung aufein­ anderfolgender Bit-Folgen mehrere Schwellenwerte vorgese­ hen werden.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren bekannt geworden ist und Verbreitung gefunden hat, dann wäre es denkbar, daß zur bewußten Verfälschung der gewonnenen Zufallszahlen ein anderer im Frequenzbereich des Hintergrundrauschens Störsignale sendet. Eine solche Manipulation kann auf einfache Weise verhindert werden, wenn zur Gewinnung der Zufallszahlen in unregelmäßiger Reihenfolge unterschied­ liche Frequenzen der Hintergrundstrahlung berücksichtigt werden.

Das zweitgenannte Problem, nämlich die Schaffung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Gewinnung einer großen Anzahl von Zufallszahlen, wird erfindungsge­ mäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung einen Empfänger für eine Hintergrundstrahlung im Bereich von etwa 3° Kel­ vin, einen nachgeschalteten Prozessor mit einem Analog/Digital- Wandler, einer Schwellenwertschaltung und einer Bit-Anreihung zur Umwandlung der Digitalsignale in eine Bit-Folge aufweist.

Die Erfindung ist für den Elektroniker sehr einfach aus­ führbar. Zu ihrer weiteren Verdeutlichung wird nachfol­ gend auf die Zeichnung Bezug genommen. Diese zeigt in

Fig. 1 ein Diagramm, welches die Amplitude des Hintergrundrauschens über die Zeit zeigt,

Fig. 2 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist die y-Achse übereinander in achtzehn Be­ reiche abwechselnd mit 0 und 1 eingeteilt. Die eingetra­ gene Linie zeigt die Amplitude einer ausgewählten Fre­ quenz des Hintergrundrauschens. Die x-Achse ist in 37 Meßbereiche eingeteilt. Man erkennt, wie aufgrund der zu­ fällig wechselnden Amplitude duale Zahlen für die Bit- Folge gewonnen werden können.

Das Blockschaltbild gemäß Fig. 2 zeigt einen als Radio­ wellenempfänger ausgebildeten Empfänger 1 mit einer An­ tenne 2. Dieser Empfänger 1, der auf die Frequenz der Hintergrundstrahlung des Weltalls eingestellt ist, gibt die empfangenen Amplituden an einen Analog/Digital-Wand­ ler 3 eines Prozessors 4 weiter. Eine Schwellenwertschal­ tung 5 ermittelt daraus binäre Zahlen, welche in einer Bit-Anreihung 6 zu Bit-Folgen aneinandergereiht werden. Diese Bit-Folgen werden an einen Computer 7 übertragen.

Um eventuellen Manipulationen der Auswahl der Zufalls­ zahlen vorzubeugen, ändert der Prozessor 4 in unregel­ mäßigen Abständen die Empfangsfrequenz. Da die Hinter­ grundstrahlung nicht auf einen engen Bereich begrenzt ist, können sich die Empfangsfrequenzen etwa zwischen 50 cm und 0,26 cm Wellenlänge bewegen.

Claims (4)

1. Verfahren zur Gewinnung einer beliebigen Anzahl von Zufallszahlen, dadurch gekennzeichnet, daß die elektroma­ gnetische Hintergrundstrahlung des Weltraumes empfangen und aus den zumindest einen Schwellenwert übersteigenden Amplituden dieser Hintergrundstrahlung eine Bit-Folge er­ zeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung aufeinanderfolgender Bit-Folgen mehrere Schwellenwerte vorgesehen werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Gewinnung der Zufallszahlen in un­ regelmäßiger Reihenfolge unterschiedliche Frequenzen der Hintergrundstrahlung berücksichtigt werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie einen Empfänger (1) für eine Hin­ tergrundstrahlung im Bereich von etwa 3° Kelvin, einen nachgeschalteten Prozessor (4) mit einem Analog/Digital- Wandler (3), einen Schwellenwertschaltung (5) und einer Bit-Anreihung (6) zur Umwandlung der Digitalsignale in eine Bit-Folge aufweist.