در آتن، حدود سال 300 قبل از میلاد، در آغاز آنچه که امروزه دموکراسی مینامیم، رأیگیری در انتخابات به شکلی که امروز میشناسیم صورت نمیگرفت. در عوض، تمام پستهای مهم حکومتی، از مجلس گرفته تا اعضای هیئتمنصفهی کیفری، با روشی تحت عنوان قرعهکشی یا انتخاب شانسی تعیین میشدند. دستگاهی به نام کلروتریون استفاده میشد که بااستفاده از توالی توپهای رنگی مشخص میکرد چه کسی به چه مقامی منصوب شود. درحالیکه ما یونان باستان را خاستگاه سیستم انتخاباتی خود میدانیم، خود یونانیها این انتخاب تصادفی به کمک دستگاه را سنگبنای برابری خود میدانستند. ارسطو نیز اظهار داشته است: «حکومتی را دموکراتیک میدانند که مناصب عمومی با قرعهکشی واگذار شوند؛ و آن را الیگارشیک میخوانند زمانیکه که این مناصب از راه انتخابات تعیین شوند.»
تصادفِ حقیقی امری گریزان است: ویژگیای نیست که در خودِ چیزها، مانند اعداد منفرد، وجود داشته باشد، بلکه در نسبت و ارتباط میان آنها معنا پیدا میکند. هیچ عددی به تنهایی تصادفی نیست؛ بلکه در تناسب با توالی اعداد دیگر تصادفی محسوب میشود. و میزان تصادفی بودن، ویژگیای است که به کل گروه نسبت داده میشود. به تعبیر امروزی، تصادفی بودن ممکن نیست مگر اینکه اساس مشترکی از هنجار و تناسب برای سنجش وجود داشته باشد.
مشکل رایانههای امروزی با تصادف این است که چنین امری هیچ منطق ریاضی ندارد. ممکن نیست رایانهای را برنامهنویسی کرد تا به عددی تصادفی حقیقی دست یابد، طوری که هیچ مؤلفهای رابطهای ثابت و قاعدهمند با مؤلفهی دیگر نداشته باشد، زیرا که در این صورت دیگرتصادفی نیست. همیشه ساختاری اصولی و ریاضیاتی برای تولید عدد تصادفی وحود دارد، بنابراین با مهندسی معکوس میتوان آن را بازآفرینی کرد. در نتیجه، تصادفی نیست.
این یک معضل بزرگ برای همه نوع صنایعی است که متکی بر اعداد تصادفی هستند، از جمله شرکتهای کارت بانکی یا لاتاریها؛ زیرا اگر کسی بتواند روند ساخت عدد تصادفی را پیشبینی کند میتواند آن را هک کند، مثل قماربازی که از کارتهای نشانشده در بازی تقلب میکند. در حقیقت، بسیاری از سرقتها به این شیوه صورت گرفتند. در سال ۲۰۱۰، یک مقام مسئول در بختآزمایی ایالت آیوا، ژنراتور اعداد تصادفی لاتاری را بهگونهای دستکاری کرد که بتواند قرعهکشی را در روزهای مشخص پیشبینی کند. او پیش از اینکه دستگیر شود، دستکم 14 میلیون دلار به جیب زد. در آرکانزاس، معاون مدیر امنیت کمیسیون لاتاری بیش از 22 هزار بلیط لاتاری را بین سالهای 2009 تا 2012 دزدید و با دستکاری کد زیرساختی انتخاب اعداد تقریبا 500 هزار دلار برد.
جهت تأکید، رایانهها طوری طراحی شدهاند که قادر نیستند اعداد تصادفی حقیقی بسازند، زیرا عددی که بر پایهی معادلات ریاضی بهدست آید واقعا تصافی نیست. به همین دلیل است که هنوز هم بسیاری از لاتاریها از لولههای چرخان توپی استفاده میکنند. در چنین سیستمی، در مقایسه با هر ابررایانه، احتمال دستکاری و پیشبینی نتایج بسیار کمتر است. بااینحال، رایانهها در بسیاری موارد به اعداد تصادفی نیاز دارند که باعث شده مهندسین با روشهای بسیار پیچیدهای بسازند تا اعدادی موسوم به «شبهتصادفی» بهدست آید. برخی از این روشها کاملا مبتنی بر ریاضی هستند، برای مثال عددِ ساعت روز را میگیرند و متغیری دیگر مثلا ارزش سهام بورس را به آن اضافه میکنند و معادلات پیچیدهای روی نتیجهی آن انجام میدهند تا عدد سوم بهدست آید. این عدد نهایی چنان سخت پیشبینی میشود که تصادفی بودنِ آن برای بسیاری از کاربردها کافی است. اما اگر بارها استفاده شود، تحلیل دقیق آن همیشه الگویی اساسی را نشان میدهد. برای دستیابی به یک عدد تصادفی حقیقی، رایانهها باید کاری نامعمول بکنند. باید از جهان بیرونی کمک بگیرند.
یک مطالعهی موردی در زمینهی اعداد تصادفی حقیقی رایانهای ERNIE نام دارد که رایانهای بود که برای برگزیدن پرمیوم باندها، لاتاری دولت انگلستان از سال 1956، بهکار گرفته میشد. اِرنی توسط مهندسانی به نام تامی فلاورز و هری فنسوم در مرکز پژوهشی ادارهی پست ساخته شد که مبنای آن کلوسوس ماشینِ رمزگشایی کد انیگما، بود. اِرنی اولین دستگاهی بود که قادر بود به عددی تصادفی دست یابد، اما برای این کار لازم بود به دنیای بیرون از خود دسترسی داشته باشد. به جای اینکه صرفا محاسبات ریاضی انجام دهد، به تعدادی لامپهای نئونی (لولههای شیشهای پر از گاز، مانند تابلوهای نئونی) متصل بود. جریان گازی داخل لاکپها در معرض انواع عواملِ خارج از دسترس دستگاه بود: از جمله امواج رادیویی، شرایط جوی، نوسانات شبکهی برق، و حتی ذراتی که از فضای بیرون به زمین میرسند. با اندازهگیری نویز درون لامپها، همان تغییرات شار الکتریکی در گاز نئون که بر اثر این اختلالات ایجاد میشد، ارنی میتوانست اعدادی کاملا تصادفی تولید کند که از نظر ریاضیقابل راستیآزمایی اما تماما غیرقابلپیشبینی باشند.
مدلهای بعدی ارنی از شیوههای پیچیدهتر از همان روش استفاده کردند و از بهروزترین تکنولوژیهای زمان خود بهره بردند. ارنی2، که سال 1972 آغاز به کار کرد، اندازهاش نصف مدل قبلی بود و طراحی ظاهریاش مشخضا شبیه به رایانههای فیلم Goldfinger جیمز باند بود. ارنی3، که در سال 1988 این راه را ادامه داد، به اندازهی یک رایانهی رومیزی بود. این دستگاه فقط پنج ساعت و نیم زمان میبرد تا قرعهکشی را انجام دهد، یعنی پنج برابر سریعتر از مدل قبلی. ارنی 4 این زمان را به دو ساعت و نیم کاهش داد و لامپهای نئ.نی را کنار گذاشت، و بهجای آن از نویزهای حرارتیِ ترانزیستورهای داخلیاش و با کمک الگوریتمی پیشرفته استفاده میکرد. جدیدترین نسخهی ارنی، ارنی 5، از مارچ 2019 اوراق قرضهی ممتاز را بررسی ذرات کوانتومی نور انتخاب میکند.
ارنی بازتابی از سیر تکامل رایانهها در طی هفتاد سال است؛ از غولهای اتاقپرکن با انبوهی از سیم و مدار، تا مینفریمهای سنگین و جعبههای رومیزی، و در نهایت تا ریزتراشههای بسیار تخصصی و میکروسکوپی سیلیکونی که توانایی سنجش تکبهتک فوتونها را دارند. اما هر نسل از آن کاری کرده که کمتر دستگاهی آن را انجام داده: به بیرون از مدار خود نگریسته و در تعامل با دنیای فرابشریِ پیرامونش به تصادف حقیقی دست یابد.
در طول این سالها، راههای خلاقانه دیگری برای دستیابی به اعداد تصادفی نیز ساخته شده است. لاوارند ابتدا توسط کارکنان شرکت ابررایانهای سیلیکون گرافیکس بهعنوان یک شوخی مطرح شد. لاوارند از یک دوربین دیجیتال که به سمت یک چراغ لاوا گرفته شده استفاده میکند تا از نوسانهای بیشمار و آشفتهی آن، اعداد واقعاً تصادفی استخراج کند.» شرکت امنیت آنلاین کلودفلر، که هزاران وبسایت را در برابر هک و دیگر اختلالات محافظت میکند، در نهایت لاوارند را بهکار گرفت. در ستاد کلودفلر در سانفرانسیسکو، قفسههایی که با ۸۰ چراغ لاوا پر شدهاند، بهعنوان منبع پشتیبان تصادفی برای سرورهای دیجیتال آنها عمل میکنند. هاتبیتس (Hotbits) پروژه دیگری بود که توسط علاقهمندان ساخته شد. هاتبیتس از تشعشعسنجی استفاده میکند که به نمونهای از سزیم-۱۳۷ رادیواکتیو نشانه رفته است. این عنصر هنگام واپاشی ذرات بتا را در فواصل تصادفی تولید میکند.
هریک از این دستگاهها به نقصی مشترک اذعان دارند. و آن این است که طرحی این رایانهها به گونهای است که به خودی خود قادر به ساخت اعداد تصادفی حقیقی نیستند. برای اعمال این قابلیت ضروری، لازم است که به منابع گوناگونی از عدمقطعیت دسترسی یابند، از جمله نوسانات جوی، واپاشی مواد معدنی، جنبش تودههای موم داغشده در چراغهای لاوا و رقص کوانتومیِ خودِ جهان. از طرف دیگر، حقیقتی زیبا را نیز نمایان میکنند. رایانهها برای اینکه بتوانند تمام و کمال بخشی از این جهان باشند، باید با آن تعامل داشته باشند. باید دوطرفه با جهان در تماس باشند. و این دقیقا عکس آن شیوهای است که ما اکثر رایانهها را میسازیم. سامانههایی بر پایهی منطقی نامفهوم و غیرانسانی، که تنها بخش کوچکی از آن برای گروهی محدود از مهندسان بسیار آموزشدیده ــ و بسیار برخوردار ــ قابل درک است. سامانههایی که بر پایهی استخراج، تولید و بهرهبرداریای بنا شدهاند که به روشهای گوناگون به سیاره آسیب میزنند: از معدنکاوی گستردهی مواد معدنی گرفته تا گرما و گازهای گلخانهایِ تولیدشده در مزرعههای سرور، و در نهایت میدانهای عظیم پسماندهای الکترونیکی.
اما بهرهگیری از تصادف، هم فرآیندهایی که بهکار میگیرد و هم برابریِ بنیادینی که ممکن میسازد، نشان میدهد که این شرایط میتواند تغییر کند. میتوانیم فناوریها و حتی نظامهای سیاسیمان را از نو تصور کنیم؛ نه بر پایهی استخراج و فرسایش، بلکه بر مدار زایش، پویایی و در نهایت عدالت. شاید کافی باشد کمی به تصادف تن بدهیم تا راهی تازه گشوده شود.
