A dinâmica dos fluidos não é algo que normalmente vem à mente quando se pensa em bitcoin. Mas para um físico de Stanford, a conexão é tão simples quanto mexer seu café.

Em um estudo publicado em 23 de abril em Proceedings of the National Academy of Sciences , O estudante de doutorado em física aplicada de Stanford, William Gilpin, descreveu como os líquidos rodopiantes, como café, siga os mesmos princípios das transações com criptomoedas, como bitcoin. Este paralelo entre as funções matemáticas que regem as criptomoedas e as naturais, os processos físicos podem ajudar no desenvolvimento de segurança digital mais avançada e na compreensão dos processos físicos da natureza.

"Ter um modelo físico real e mostrar que este é um processo que ocorre naturalmente pode abrir novas maneiras de pensar sobre essas funções, "Gilpin disse.

Transformações tangíveis

Criptomoedas como bitcoin funcionam de maneiras misteriosas de propósito. Como moeda virtual, não é protegido ou controlado por nenhum grupo central. Em vez de, as criptomoedas trocam e protegem informações por meio de uma função matemática chamada hash criptográfico - um burro de carga moderno para segurança cibernética. Essas funções transformam matematicamente a informação digital em uma saída única que disfarça a entrada.

As funções de hash são deliberadamente projetadas para serem complexas, mas também permanecem consistentes para que a mesma entrada sempre produza a mesma saída. Contudo, duas entradas semelhantes provavelmente produzirão resultados muito diferentes. Essas funções tornam mais fácil para os computadores rastrear criptomoedas, mas difícil para os hackers fazerem o mesmo.

Como físico, Gilpin disse que viu semelhanças entre a maneira como as funções do hash funcionam e as leis físicas envolvidas na agitação de um líquido. "Achei que provavelmente havia alguma analogia que valeria a pena analisar, "disse ele. E, com algumas semanas livres durante as férias de inverno, ele decidiu explorar sua ideia.

Gilpin se concentrou em um princípio chamado mistura caótica, que descreve a ação de misturar um fluido. Imagine misturar o creme de café em uma caneca de café preto e observar o creme se separar em um padrão giratório. Se o creme fosse mexido exatamente da mesma maneira no futuro, o mesmo padrão resultaria. Mas mesmo a menor mudança na localização da colher ou na velocidade da mistura resulta em um padrão muito diferente. Em outras palavras, cada agitação inicial produz uma assinatura de redemoinho única.

Adicionalmente, apenas olhar para o padrão resultante do creme no café não revela nada sobre a ação original - onde a colher estava, quão rápido ele se moveu, ou quantos círculos - semelhante à maneira como uma função hash transforma as informações de forma que a entrada seja impossível de identificar.

Gilpin decidiu testar o exemplo caótico de mistura de fluidos como uma função hash. Ele descobriu que as equações envolvidas na mistura de um fluido se encaixam quase perfeitamente nos requisitos das funções hash. "Eu não esperava que tivesse um desempenho tão bom, "disse ele." Quando parecia que satisfazia todas as propriedades de uma função hash, comecei a ficar muito animado. Isso sugere que há algo mais fundamental acontecendo com a forma como a matemática caótica está agindo. "

Fora da caixa

As funções hash modernas são uma área contínua de pesquisa, já que criptomoedas e aplicativos semelhantes, como assinaturas digitais, estão se tornando cada vez mais comuns para transações de cartão de crédito e documentos legais. Gilpin suspeita que o paralelo entre os campos da ciência da computação e da física aplicada pode ajudar a criar maneiras ainda mais seguras de proteger as informações digitais.

Essa conexão também pode ajudar a validar procedimentos precisos, como aqueles usados ​​no desenvolvimento de drogas, disse Gilpin. Certos métodos de desenvolvimento de drogas requerem a injeção de vários fluidos em momentos específicos, semelhante à maneira como uma função hash executa uma ordem precisa de equações. "Se você não formar o arranjo correto quando terminar, então você sabe que um de seus processos não deu certo, "disse ele." A propriedade caótica garante que você não obterá acidentalmente um produto final que pareça correto. "

A descoberta também sugere que a criptografia, presumivelmente, computações criadas por humanos não são exclusivas do mundo digital. "Algo tão comum como um fluido ainda está realizando cálculos, "disse Gilpin." Não é algo que apenas humanos dizem aos computadores para fazer. É algo que a natureza faz e aparece na estrutura de como as coisas se formam. "

Gilpin não é um cientista da computação ou desenvolvedor de drogas. Quando ele não está conectando os campos digital e físico, ele estuda a forma como os fluidos funcionam na natureza com Manu Prakash, professor assistente de bioengenharia. Então, para ele, "a ideia de que podemos começar a usar algumas dessas ideias da ciência da computação é muito empolgante."