La dinámica de fluidos no es algo que normalmente nos viene a la mente cuando se piensa en bitcoin. Pero para un físico de Stanford, la conexión es tan simple como remover su café.

En un estudio publicado el 23 de abril en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , El estudiante de doctorado en física aplicada de Stanford, William Gilpin, describió cómo los líquidos arremolinados, como el café, siga los mismos principios que las transacciones con criptomonedas como bitcoin. Este paralelo entre las funciones matemáticas que gobiernan las criptomonedas y las naturales, Los procesos físicos pueden ayudar a desarrollar una seguridad digital más avanzada y a comprender los procesos físicos en la naturaleza.

"Tener un modelo físico real y demostrar que se trata de un proceso que ocurre naturalmente podría abrir nuevas formas de pensar sobre esas funciones, "Dijo Gilpin.

Transformaciones tangibles

Las criptomonedas como bitcoin funcionan de formas misteriosas a propósito. Como moneda virtual, no está protegido ni controlado por ningún grupo central. En lugar de, Las criptomonedas intercambian y protegen la información a través de una función matemática llamada hash criptográfico, un caballo de batalla moderno para la ciberseguridad. Estas funciones transforman matemáticamente la información digital en una salida única que disfraza la entrada.

Las funciones hash están diseñadas deliberadamente para ser complejas, pero también permanecen consistentes para que la misma entrada siempre produzca la misma salida. Sin embargo, dos entradas similares probablemente producirán salidas muy diferentes. Estas funciones facilitan a las computadoras el seguimiento de las criptomonedas, pero les dificulta a los piratas informáticos hacer lo mismo.

Como físico, Gilpin dijo que vio similitudes entre la forma en que funcionan las funciones hash y las leyes físicas relacionadas con la agitación de un líquido. "Pensé que probablemente había alguna analogía allí que valía la pena investigar, ", dijo. Y, con unas semanas libres durante las vacaciones de invierno, decidió explorar su idea.

Gilpin se centró en un principio llamado mezcla caótica, que describe la acción de mezclar un fluido. Imagínese revolviendo la crema de café en una taza de café negro y observando cómo la crema se separa en un patrón de remolino. Si la crema se agita exactamente de la misma manera en el futuro, el mismo patrón resultaría. Pero incluso el cambio más pequeño en la ubicación de la cuchara o la velocidad del batido da como resultado un patrón muy diferente. En otras palabras, cada movimiento inicial produce una firma de remolino única.

Adicionalmente, solo mirar el patrón resultante de la crema en el café no revela nada sobre la acción original:dónde estaba la cuchara, qué tan rápido se movió, o cuántos círculos, similar a la forma en que una función hash transforma la información para que la entrada sea imposible de identificar.

Gilpin decidió poner a prueba el ejemplo de la mezcla caótica de fluidos como función hash. Descubrió que las ecuaciones involucradas en la mezcla de un fluido se ajustan a los requisitos de las funciones hash casi a la perfección. "No esperaba que funcionara tan bien, ", dijo." Cuando parecía que satisfacía todas las propiedades de una función hash, comencé a emocionarme mucho. Sugiere que hay algo más fundamental en la forma en que actúan las matemáticas caóticas ".

Fuera de la caja

Las funciones hash modernas son un área de investigación en curso, ya que las criptomonedas y aplicaciones similares, como las firmas digitales, se están volviendo cada vez más comunes para transacciones con tarjetas de crédito y documentos legales. Gilpin sospecha que el paralelo entre los campos de la informática y la física aplicada podría ayudar a crear formas aún más seguras de proteger la información digital.

Esta conexión también puede ayudar a validar procedimientos precisos, como los que se utilizan en el desarrollo de fármacos, dijo Gilpin. Ciertos métodos de desarrollo de fármacos requieren la inyección de varios líquidos en momentos específicos, similar a la forma en que una función hash realiza un orden preciso de ecuaciones. "Si no forma el arreglo correcto cuando haya terminado, entonces sabrá que uno de sus procesos no salió bien, ", dijo." La propiedad caótica asegura que no obtendrá accidentalmente un producto final que se vea correcto ".

El descubrimiento también sugiere que criptográfico, presumiblemente, los cálculos creados por humanos no son exclusivos del ámbito digital. "Algo tan ordinario como un fluido todavía está realizando cálculos, ", dijo Gilpin." No es algo que solo los humanos digan a las computadoras que hagan. Es algo que hace la naturaleza y se manifiesta en la estructura de cómo se forman las cosas ".

Gilpin no es un científico informático ni un desarrollador de fármacos. Cuando no está conectando los campos físico y digital, estudia la forma en que funcionan los fluidos en la naturaleza con Manu Prakash, profesor asistente de bioingeniería. Así que para él "La idea de que podamos empezar a utilizar algunas de estas ideas de la informática es bastante emocionante".