Kimyasal reaksiyonlarla gerçek rastgele sayı üretme
Real random number generation by chemical reactions
Yazar: TUNCAY GENÇ
Danışman: DOÇ. DR. MUHARREM TUNCAY GENÇOĞLU
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Ekobilişim Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Matematik = Mathematics
Dizin: Kimyasal reaksiyon = Chemical reaction ; Kuantum sayıları = Quantum numbers ; Rasgele sayı üretme = Random number production ; Rastgele sayılar = Random numbers

Özet:
Rastgelelik şans oyunları, istatistik hesaplamaları, bilgisayar simülasyonları, bilgi güvenliği ve şifreleme gibi içerisinde rastgele olayların yaşandığı her türlü uygulamada kullanılmaktadır. Rastgele sayıları üretmek için kullanılan araçlara rastgele sayı üreteçleri (RSÜ) adı verilir. RSÜ, aralarında herhangi bir örüntü veya ilişki olmayacak şekilde tahmin edilemeyecek sayı dizileri üretilmesini sağlayan yazılımsal veya donanımsal bileşenlerdir. RSÜ ile ilgili farklı tekniklerle çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalarda rastgele sayı üretiminin zorlukları ve maliyetin yüksek olması geliştirilen üreteçlerin verimliliğini olumsuz etkilemektedir. Gerçek rastgele sayı üretiminde çok farklı yöntemler kullanılmış hatta tahmin edilebilirliği zorlaştırmak için radyoaktif rastgele sayı üreteçleri (kuantum rastgele sayı üreteci) dahi geliştirilmiştir. Kuantum Rastgele Sayı Üreteçleri (KRSÜ);  klasik fizik yerine Kuantum fiziği yasalarının temel alındığı bir üreteç çeşididir. 
Fotonik tabanlı KRSÜ'de fotonların belirsizliğinden faydalanılarak çeşitli yazılımsal ve donanımsal işlemlerden sonra rastgele sayılar üretilir. Üretilen bu sayılar, tahmin edilemeyecek seviyede güçlü rastgele sayılardır. Ancak bu yöntemin hem insan sağlığı hem de maliyet açısından olumsuzlukları mevcuttur. Bu çalışmada, özellikle radyoaktif rastgele sayı üreteçlerine alternatif olacak ve maliyeti düşürmek adına daha önce çalışılmamış olan kimyasal reaksiyonlar kullanılarak gerçek rastgele sayı üreteci geliştirilmesi amaçlanmıştır. 
Donanımsal kaynaklar ve kimyasal reaksiyonlar birlikte kullanılarak gerçek rastgele sayılar üretilecektir. Bu üreteç geliştirilirken öncelikle bitki tohumu çimlendirilecektir. Sensörler ve diğer donanım elemanlarının (Kütle ölçer, nem ve sıcaklık ölçer gibi) ortak kullanımıyla veri üretilmiş, üretilen değerler tohum değeri olarak alınıp rastgele sayı üretmede kullanacağımız algoritmaya girdi olarak kullanılarak gerçek rastgele sayılar üretilmiş ve bu sayılar bilinen test yöntemleriyle detaylı olarak test edilmiştir.

Abstract:
Randomness is used in all kinds of applications in which random events occur, such as games of chance, statistical calculations, computer simulations, information security and encryption. The tools used to generate random numbers are called random number generators (RSU). RSU are software or hardware components that enable the generation of unpredictable number sequences without any pattern or relationship between them. Various studies have been carried out with different techniques related to RSU. In these studies, the difficulties of random number generation and the high cost negatively affect the efficiency of the developed generators. Many different methods have been used in real random number generation, and even radioactive random number generators (quantum random number generator) have been developed to make predictability difficult. 
Quantum Random Number Generators (KRSÜ); It is a type of generator based on the laws of quantum physics instead of classical physics. In photonics-based KRSÜ, random numbers are generated after various software and hardware processes by utilizing the uncertainty of photons. These generated numbers are unpredictably strong random numbers. However, this method has disadvantages in terms of both human health and cost. In this study, it is aimed to develop a real random number generator, which will be an alternative to radioactive random number generators and by using chemical reactions that have not been studied before in order to reduce the cost. 
By using hardware resources and chemical reactions together, true random numbers will be generated. While developing this generator, first of all, plant seed will be germinated. With the common use of sensors and other hardware elements (such as mass meter, humidity and temperature meter), data was produced, real random numbers were produced by taking the values produced as seed values and using them as inputs to the algorithm we will use to generate random numbers, and these numbers were tested in detail with known test methods.