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15.09.2004 - MATHEMATIK

Zufallszahlen aus dem All

Carsten Meinke

Normalerweise sind Astronomen darauf bedacht, Störeffekte aus ihren Aufnahmen zu entfernen. Aus dieser Not machen zwei australische Wissenschaftler nun eine Tugend. Anhand der störenden Bildpunkte in astronomischen Bildern - oder in den letzten Urlaubsfotos - erzeugen sie echte Zufallszahlen.

Zufallszahlen werden bei einer ganzen Reihe von Anwendungen benötigt - von Lotterien über Verschlüsselungsalgorithmen bis hin zu so genannten Monte-Carlo-Simulationen. Rechnerisch ermittelten Pseudo-Zufallszahlen haftet jedoch stets ein Rest Systematik an. Daher greift man zur Erzeugung "echter" Zufallszahlen auf physikalische Phänomene wie den radioaktiven Zerfall oder thermisches Rauschen zurück.

"Eine bislang übersehene und potenziell sehr reichhaltige Quelle für
Zufallszahlen stellen astronomische Aufnahmen dar", sind Kevin Pimbblet und Michael Bulmer von der University of Queensland in Brisbane überzeugt. In den unbearbeiteten Bildern fänden sich stets Störungen durch Satellitenspuren, kosmische Strahlung und das Rauschen der Kameraelektronik.

Im ersten Bearbeitungsschritt wandeln die Forscher diese eng umgrenzten Störungen in weiße Bildpunkte um, die ungestörten Bereiche der Aufnahme dagegen in schwarze.

Das Resultat ist ein überwiegend schwarzes Bild - insbesondere im Bereich des eigentlichen Beobachtungsobjekts - mit wenigen weißen Bildpunkten. Diese Ungleichverteilung verschieben Pimbblet und Bulmer mit einfachen Algorithmen, sodass schwarz und weiß, entsprechend Nullen und Einsen, gleich häufig sind. Wie die Forscher demnächst in den "Publications of the Astronomical Society of Australia" berichten, bestätigen statistische Tests den so erzeugten Zahlenfolgen alle Eigenschaften reiner Zufallsfolgen.

Demnächst wollen sie Rohaufnahmen des Projekts Continuous Camera (CONCAM) nutzen, um fortwährend Zufallszahlen zu erzeugen. "Prinzipiell kann man aber auch jedes andere Bild nutzen, sei es ein Foto oder ein Scan, weil darin ebenfalls zufälliges Rauschen enthalten ist", erläutert Bulmer. Gemeinsam mit seinem Kollegen hat der Mathematiker eine Website eingerichtet, auf der
jedermann eigene Schnappschüsse in Zufallszahlen umrechnen lassen kann.


Mehr im Internet:
Preprint der Arbeit
Homepage Michael Bulmer 
Cosmic Random Numbers   
Now it's a nice little Ernie
HotBits   


 

 

 

 

 

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