專(zhuān)利名稱(chēng)：生成隨機(jī)數(shù)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生成隨機(jī)數(shù)的方法和裝置。具體地，但不唯一地，本發(fā)明涉及在生成隨機(jī)數(shù)中使用一采用放射性源的隨機(jī)脈沖發(fā)生器。
當(dāng)前生成隨機(jī)數(shù)的方法通常采用使用一相當(dāng)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)程序和一8-24位處理器的數(shù)學(xué)算法。該數(shù)學(xué)算法使用各種可能的數(shù)學(xué)公式而生成一自初始的籽數(shù)計(jì)算的數(shù)流。各生成的隨機(jī)數(shù)然后被使用作為籽數(shù)用于下一計(jì)算。這些算法生成通常被描述為假隨機(jī)的數(shù)(因?yàn)樗鼈兪腔谝挥?jì)算)且因此總有一機(jī)會(huì)使一隨機(jī)數(shù)將被重復(fù)而導(dǎo)致被重復(fù)的序列數(shù)的一無(wú)限閉合的循環(huán)。
另外的已知的生成隨機(jī)數(shù)的方法采用自然的不可預(yù)測(cè)的處理例如黑體輻射、布朗運(yùn)動(dòng)或放射性衰變。在JP58-166448中，描述了長(zhǎng)周期假隨機(jī)數(shù)的生成，其中來(lái)自放射性鈾的毫居α輻射照射一64,000位RAM。該RAM的所有位被初始地設(shè)定至‘0’且各位被個(gè)別地復(fù)位至‘1’結(jié)果一α粒子被入射在該位上。在一預(yù)定時(shí)間周期后，在該RAM內(nèi)生成的該數(shù)被讀取為一假隨機(jī)數(shù)。以此方法，通過(guò)入射在該RAM上的α粒子的空間分布而生成假隨機(jī)數(shù)作為放射性衰變的結(jié)果。然而，該被描述的生成這些數(shù)的裝置是笨重的，因?yàn)楸仨殞⒎派湫栽炊ㄎ坏眠h(yuǎn)離該RAM。而且，為了健康的原因，該裝置需要的放射強(qiáng)度限定了該裝置可被使用的條件。
本發(fā)明力圖提供一種至少克服上述已知方法的一些缺陷的生成隨機(jī)數(shù)的方法和裝置。而且，當(dāng)在該方法中使用放射性衰變時(shí)，本發(fā)明提供了采用非常低的放射強(qiáng)度使可其被視為以‘虛擬地?zé)o放射’(VNR)工作的裝置。
本發(fā)明提供了一種生成隨機(jī)數(shù)的方法，包括在預(yù)定時(shí)間周期期間檢測(cè)放射性衰變事件，將檢測(cè)的事件與一選擇的輸出進(jìn)行比較并在該些檢測(cè)的事件對(duì)應(yīng)于該選擇的輸出時(shí)生成第一信號(hào)或在該些檢測(cè)的事件對(duì)應(yīng)于非該選擇的輸出的一輸出時(shí)生成一第二信號(hào)，其中該時(shí)間周期被確定以使該些檢測(cè)的事件對(duì)應(yīng)于該選擇的輸出的概率基本上等于該些檢測(cè)的事件對(duì)應(yīng)于非該選擇的輸出的一輸出的概率。
理想地，該時(shí)間周期通過(guò)測(cè)量放射性衰變事件的平均數(shù)并計(jì)算該選擇的輸出被檢測(cè)的的概率為1/2的一時(shí)間周期而被確定。在一優(yōu)選實(shí)施例中，檢測(cè)放射性衰變事件，將檢測(cè)的事件與一選擇的輸出進(jìn)行比較并生成第一或第二信號(hào)的步驟被周期地重復(fù)以產(chǎn)生一串第一和第二信號(hào)。這樣，當(dāng)該預(yù)定時(shí)間周期被計(jì)算以使該選擇的輸出被檢測(cè)的概率等于除該選擇的輸出以外的任意輸出被檢測(cè)的概率時(shí)，可從通過(guò)重復(fù)上述步驟而生成的該串第一和第二信號(hào)生成一真隨機(jī)數(shù)。
最好，這些第一和第二信號(hào)為二進(jìn)制位且該系列位被組合以形成二進(jìn)制數(shù)。也可從這些二進(jìn)制位確定反二進(jìn)制數(shù)且這些二進(jìn)制數(shù)和反二進(jìn)制數(shù)可被轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)。
另外，該預(yù)定的時(shí)間周期可依據(jù)于檢測(cè)的平均值而被調(diào)整。該檢測(cè)的平均值可通過(guò)對(duì)重復(fù)的檢測(cè)的衰變事件數(shù)進(jìn)行求和以計(jì)算一總輸出且然后將該總輸出除以衰變事件被檢測(cè)的被求和的總時(shí)間周期。
在另一種方法中，多個(gè)放射性隨機(jī)事件源的各個(gè)輸出在各時(shí)間周期期間被檢測(cè)且各檢測(cè)的輸出與該選擇的輸出進(jìn)行比較從而同時(shí)生成多個(gè)第一或第二信號(hào)。
在另一方面中，本發(fā)明提供用于生成隨機(jī)數(shù)的裝置，包括一衰變檢測(cè)器，用于檢測(cè)放射性衰變事件；一定時(shí)器，用于控制通過(guò)該衰變檢測(cè)器檢測(cè)衰變事件的時(shí)間周期；一比較器裝置，用于將這些檢測(cè)的事件與一選擇的輸出進(jìn)行比較；及一數(shù)發(fā)生器，用于當(dāng)這些檢測(cè)的事件對(duì)應(yīng)于該選擇的輸出時(shí)生成一第一信號(hào)及用于當(dāng)這些檢測(cè)的事件對(duì)應(yīng)于非該選擇的輸出的一輸出時(shí)生成一第二信號(hào)。
最好，該衰變檢測(cè)器包括一放射性源和一對(duì)衰變產(chǎn)物的輻射敏感的半導(dǎo)體襯底形式的檢測(cè)器。例如該檢測(cè)器可以是一PIN二極管。理想地，該裝置安裝在一半導(dǎo)體芯片上并形成該芯片的部分。
可設(shè)置存儲(chǔ)器裝置，用于序列地存儲(chǔ)生成的第一和第二信號(hào)從而形成一隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)，且可設(shè)置一數(shù)一模轉(zhuǎn)換器，用于將存儲(chǔ)的隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成一模擬數(shù)。
另外，可設(shè)置一反饋裝置，用于依據(jù)于該隨機(jī)事件源的檢測(cè)的平均輸出來(lái)調(diào)整該預(yù)定的時(shí)間周期。
下面參考本發(fā)明所基于的概率理論的說(shuō)明、下面給出的詳細(xì)示例及作為該描述的示例中執(zhí)行的邏輯操作的視圖的

圖1，通過(guò)該示例對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施例進(jìn)行描述。
理論本發(fā)明是基于這樣的關(guān)系一例如隨機(jī)脈沖發(fā)生器(RPG)的隨機(jī)事件源可生成隨機(jī)數(shù)，當(dāng)該RPG的平均脈沖輸出被設(shè)定以使在一固定周期期間有該RPG生成一選擇的輸出或生成任一其他輸出的相等的概率時(shí)。這要求該概率對(duì)于正生成的該選擇的輸出是1/2且因此對(duì)于正生成的任一其他輸出也是1/2。
通過(guò)泊松概率函數(shù)對(duì)一RPG在一固定時(shí)間內(nèi)發(fā)射m個(gè)脈沖的一輸出的概率進(jìn)行描述MPm=Mm·e-M/m！其中m為在測(cè)量期間出現(xiàn)的隨機(jī)脈沖數(shù)，M為每次測(cè)量的平均脈沖輸出及MPm為m個(gè)脈沖出現(xiàn)的概率。
對(duì)于該選擇的輸出為無(wú)脈沖且任一其他輸出因此為一或多個(gè)脈沖的情況，RPG在該固定時(shí)間期間不發(fā)射的概率為MP0=M0·e-M/0！=e-M由于該概率對(duì)于正生成的該選擇的輸出是等于1/2，可求解出e-M=1/2，給出M=ln2=0.693147181…可對(duì)不同的選擇的輸出推導(dǎo)出其他的類(lèi)似的公式。例如該P(yáng)RG生成0或1作為選擇的輸出的概率如下
MP0或1=M0·e-M/0！+M1·e-M/1！=e-M(1+M)進(jìn)而給出e-M(1+M)=1/2且M=1.67835…自然意味脈沖輸出還提供對(duì)于該RPG在該固定時(shí)間內(nèi)生成非0或1(即2或更大)的一輸出的1/2的概率。
從上將清楚地看到可為任一選擇的輸出確定平均脈沖輸出，其中正生成的這(些)選擇的輸出的概率為1/2。通常其他的選擇的輸出不提供超過(guò)以上給出的示例的任何優(yōu)點(diǎn)。
方法為了生成一隨機(jī)數(shù)，配置一隨機(jī)事件源例如一RPG以使有在一RPG生成一選擇的脈沖數(shù)的情況下正被檢測(cè)的一選擇的輸出與有任一其他輸出或任一除該正被檢測(cè)的選擇的數(shù)之外的任意數(shù)脈沖相同的概率。對(duì)于一預(yù)定的固定的時(shí)間周期將由該源生成的事件數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)且將計(jì)數(shù)的總數(shù)與該選擇的輸出進(jìn)行比較。當(dāng)該計(jì)數(shù)的事件數(shù)等于該選擇的輸出時(shí)，生成二進(jìn)制‘1’而當(dāng)該計(jì)數(shù)的事件數(shù)不同于該選擇的輸出時(shí)，生成二進(jìn)制‘0’。然后重復(fù)該程序一或多次以生成一串二進(jìn)制數(shù)字，該程序被執(zhí)行的總次數(shù)等于在這樣形成的二進(jìn)制數(shù)中期望的數(shù)字?jǐn)?shù)。當(dāng)生成二進(jìn)制‘1’或生成二進(jìn)制‘0’的概率是相等的時(shí)，所有相等長(zhǎng)度的‘1’序列和‘0’序列具有相等的出現(xiàn)概率且因此這些數(shù)字串是真正隨機(jī)的。所得到的隨機(jī)數(shù)可以以二進(jìn)制形式被保持或可被轉(zhuǎn)換成等效的模擬數(shù)字。
顯然每當(dāng)重復(fù)該程序時(shí)，生成二進(jìn)制‘1’或二進(jìn)制‘0’的情況可被反轉(zhuǎn)或可被改變。而且，當(dāng)該選擇的輸出是無(wú)輸出脈沖時(shí)，在該預(yù)定時(shí)間周期期間生成的脈沖數(shù)不需要被計(jì)數(shù)。代之以，由當(dāng)檢測(cè)到第一脈沖時(shí)被致動(dòng)的一開(kāi)關(guān)導(dǎo)致二進(jìn)制‘1’或‘0’的生成。
裝置該裝置由一隨機(jī)事件源和各自事件檢測(cè)器組成。該檢測(cè)器被連接至一計(jì)數(shù)器和一時(shí)鐘以使可對(duì)一預(yù)定時(shí)間周期的檢測(cè)的事件數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。該計(jì)數(shù)器進(jìn)而被連接到一比較器，該比較器將該計(jì)數(shù)器的輸出與一相關(guān)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的一選擇的輸出相比較。帶有一移位寄存器的一多位RAM被連接至該比較器的輸出端以使來(lái)自該比較器的序列的輸出可被存儲(chǔ)在該RAM的序列的位中。當(dāng)該選擇的輸出為一或多個(gè)事件時(shí)，則不需要該計(jì)數(shù)器和比較器而替代地可直接將該檢測(cè)器連接至該RAM。
該隨機(jī)事件源最好采用低放射性輻射源RPG，其發(fā)射α、β、γ、x射線(xiàn)、轉(zhuǎn)換電子、俄歇電子或其他由放射性衰變引起的隨機(jī)輻射發(fā)射。較好的發(fā)射基本上是單能α粒子或轉(zhuǎn)換電子且理想地這些發(fā)射是來(lái)自一具有較長(zhǎng)的半衰期的放射性核素例如241Am、252Cf、250Cf、226Ra、238U、244Cm、243Cm、223Th、208Po、209Po、210Po、238Pu、或148Gd或它們的組合的α粒子。該RAM中的放射性核素可以是一小片薄金屬箔的形式或可被沉積在一單獨(dú)的襯底上。在兩種情況下，該放射性核素被定位在該檢測(cè)器的表面的幾微米內(nèi)。該檢測(cè)器可以是包括一小片硅或其他對(duì)放射性發(fā)射敏感的固態(tài)半導(dǎo)體材料。另外一種替換方案，該放射性核素可被直接沉積到一充當(dāng)該襯底的半導(dǎo)體芯片上。當(dāng)將一偏置電壓施加至該檢測(cè)器時(shí)，照射在該檢測(cè)器上的由該RPG發(fā)射的α粒子產(chǎn)生可由如上所述的適當(dāng)?shù)南嚓P(guān)電路檢測(cè)和計(jì)數(shù)的一電壓和/或電流脈沖。另外一種替換方案，當(dāng)自然本底輻射將被檢測(cè)到時(shí)僅需要采用一衰變檢測(cè)器。
適于生成隨機(jī)數(shù)的一RPG可具有在每秒10-3和106個(gè)脈沖之間的一平均脈沖輸出。較好的每秒平均輸出是10-7和104個(gè)脈沖，更好的是每秒1-1000個(gè)脈沖。期望的平均輸出依據(jù)于對(duì)具體的有關(guān)應(yīng)用所要求的該RPG的輸出率。例如，具有每秒10個(gè)脈沖的平均輸出的-RPG可包含0.7nCi左右的放射性α發(fā)射核素，帶有一具有約40％的整體效率的PIN二極管檢測(cè)器。具體地該RPG的平均輸出必須通過(guò)定時(shí)約1000個(gè)脈沖的生成而被實(shí)驗(yàn)地確定。具有上述的RPG，該測(cè)量將取約100秒左右。該測(cè)量中的統(tǒng)計(jì)不定性導(dǎo)致該RPG的測(cè)量的輸出中的+/-3.16％的不定性(帶有68％的置信水平或1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差)。
一旦得知該RPG的平均輸出，來(lái)自該RPG的脈沖必須被計(jì)數(shù)的時(shí)間周期可被計(jì)算以確保生成的選擇的脈沖數(shù)的1/2的概率。當(dāng)選擇的脈沖數(shù)為零且具有上述RPG時(shí)，該測(cè)量時(shí)間周期為ln2/10=0.0693秒(+/-3.16％)。
可從圖1看到，連接至該RPG的一計(jì)數(shù)器電路計(jì)數(shù)預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)的由該RPG生成的脈沖數(shù)，在該示例中，該預(yù)定時(shí)間周期為0.0693秒。計(jì)數(shù)結(jié)果被輸入一控制芯片的存儲(chǔ)器，該控制芯片被編程以詢(xún)問(wèn)該存儲(chǔ)器并在該計(jì)數(shù)為零時(shí)生成一‘0’或在計(jì)數(shù)為非零時(shí)生成一‘1’，反之亦然。
該RPG輸出被反復(fù)計(jì)數(shù)，導(dǎo)致該控制芯片生成一連續(xù)的‘0’和‘1’的隨機(jī)流。這些隨機(jī)數(shù)字可立即被使用或可被存儲(chǔ)在一具有移位寄存器的RAM中以使序列地生成的數(shù)字被序列地存儲(chǔ)在該RAM中。在每秒10個(gè)脈沖的一平均輸出時(shí)，生成每秒約15個(gè)數(shù)字左右。顯然這些數(shù)字的生成率依據(jù)于該RPG的放射性。根據(jù)通常經(jīng)驗(yàn)，假定整體檢測(cè)效率為40％,1nCi產(chǎn)生每秒約21個(gè)‘0’或‘1’。例外的情況是每次衰變發(fā)射5個(gè)α粒子的226Ra。在此情況下，每nCi的生成率快5倍(即≌每nCi每秒105個(gè)‘0’或‘1’)。
以下給出上述裝置的輸出的一假定的示例。RPG輸出(計(jì)數(shù))(0020113000100102)(2111010000012104)(01000…該假定流的平均輸出為≌每次測(cè)量1n2個(gè)脈沖(即37次測(cè)量中的26個(gè)脈沖=每次測(cè)量0.7)控制芯片輸出(0010111000100101)(1111010000011101)(01000…反芯片輸出(1101000111011010)(0000101111100010)(10111…該‘0’和‘1’的隨機(jī)流被用于通過(guò)將該數(shù)字流組合成塊而構(gòu)成二進(jìn)制數(shù)。例如，采用16個(gè)數(shù)字的塊，可生成高達(dá)65536個(gè)隨機(jī)數(shù)。在該示例中，括號(hào)中包括的數(shù)字生成以下數(shù)1)0010111000100101=118131101000111011010=53722(反芯片輸出)2)1111010000011101=624930000101111100010=3042自然可適當(dāng)?shù)夭捎貌煌L(zhǎng)度的塊。
替代在一流中序列地生成二進(jìn)制數(shù)的位，可采用一排RPG，各生成該二進(jìn)制數(shù)的一各自的隨機(jī)位。必須為各RPG確定一單獨(dú)的時(shí)間周期以確保各獨(dú)自的RPG生成該選擇的輸出的概率為1/2。這樣可基本上同時(shí)生成該二進(jìn)制數(shù)的這些位，自然保證了比序列地生成該二進(jìn)制數(shù)的各位的情況更快地生成隨機(jī)數(shù)。
在一實(shí)際裝置中，由于在平均輸出的測(cè)量中一直有一些統(tǒng)計(jì)的不定性，該裝置永遠(yuǎn)不可能將該平均輸出設(shè)定至精確地為1/2的概率。由于例如PIN檢測(cè)器二極管的劣化或放射性衰變，在其工作壽命期間該裝置的性能將會(huì)發(fā)生偏移。這些影響將使該裝置根據(jù)平均輸出低于或高于期望值多少而平均地產(chǎn)生稍多的‘0’或‘1’。
即使該平均輸出未被精確地設(shè)定，該‘0’和‘1’的流將依然是隨機(jī)和不可斷定的。僅這些隨機(jī)數(shù)的發(fā)生概率是不相等的。換句話(huà)說(shuō)，一些帶有比‘1’多的‘0’的二進(jìn)制數(shù)比那些帶有比‘0’多的‘1’的二進(jìn)制數(shù)稍微更加頻繁的出現(xiàn)(反之亦然)。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，這不是一個(gè)問(wèn)題。如果需要以下所述的方法可幫助確保期望的平均輸出的精度。
當(dāng)RPG的平均輸出未與期望的平均輸出精確地相匹配時(shí)，在輸出中將有一偏移以如果該測(cè)量時(shí)間周期太短則平均地產(chǎn)生更多的‘0’或如果該時(shí)間周期太長(zhǎng)則產(chǎn)生更多的‘1’。為提高該裝置的精度，可包括一反饋機(jī)構(gòu)，監(jiān)視該RPG的平均輸出。該反饋裝置進(jìn)行工作以對(duì)該RPG的脈沖輸出進(jìn)行求和以確定一累積總脈沖輸出且在同時(shí)記錄該總測(cè)量時(shí)間。如果需要，該數(shù)據(jù)然后被用于計(jì)算該RPG的實(shí)際平均輸出，該實(shí)際平均輸出然后被使用以調(diào)整該測(cè)量周期。該放射性衰變的統(tǒng)計(jì)特性確保該裝置工作的越長(zhǎng)，任意偏移將逐漸地減少。
除了該反饋裝置使實(shí)現(xiàn)了確定精確的測(cè)量時(shí)間周期外，對(duì)于該反饋裝置，可使用更短壽命的放射性同位素例如252Cf(2.64y)或208Po(2.9y)。就它們?cè)诩俣?到10年的可用工作壽命后在該材料中未留下放射性痕量來(lái)說(shuō)，這些更短壽命的放射性同位素提供了附加的環(huán)境和管理上的益處。
盡管專(zhuān)對(duì)于使用放射性衰變作為隨機(jī)事件源的裝置進(jìn)行了參照，可以理解該方法和這些裝置可采用任意隨機(jī)或假隨機(jī)處理，產(chǎn)生離散的、可檢測(cè)的事件。而且，記錄這些事件的裝置和用于生成這些隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)的控制電路可被改變同時(shí)仍然保證在可為二進(jìn)制或可使用另外替代的基數(shù)的隨機(jī)數(shù)的生成中采用這些隨機(jī)事件的出現(xiàn)。
如上所述，采用所述方法，用于生成隨機(jī)數(shù)的裝置可被做得很小，小得足以被形成在一半導(dǎo)體芯片上且由于非常低的放射性含量，不需要特殊的屏蔽且該裝置不會(huì)歸于限制具有較高放射性的材料的使用的法規(guī)的控制之下。這進(jìn)而意味著該裝置可在通常的消費(fèi)品中被使用。而且，不象數(shù)學(xué)算法，所述方法可提供真隨機(jī)數(shù)。
因此該方法和裝置適用于較寬范圍的應(yīng)用領(lǐng)域，包括保密監(jiān)視和控制、統(tǒng)計(jì)參數(shù)控制和分析、游戲機(jī)及加密。例如，該裝置可與智能卡技術(shù)一起使用以使該智能卡在每次使用時(shí)生成一新的隨機(jī)數(shù)，然后在后續(xù)的時(shí)機(jī)上被重復(fù)作為識(shí)別。
權(quán)利要求
1．一種生成隨機(jī)數(shù)的方法，包括在一預(yù)定時(shí)間周期期間檢測(cè)放射性衰變事件；將檢測(cè)的事件與一選擇的輸出進(jìn)行比較；并在這些檢測(cè)的事件對(duì)應(yīng)于該選擇的輸出時(shí)生成一第一信號(hào)或在這些檢測(cè)的事件對(duì)應(yīng)于除該選擇的輸出之外的一輸出時(shí)生成一第二信號(hào)，其中該時(shí)間周期被確定以使對(duì)應(yīng)于該選擇的輸出的檢測(cè)的事件的概率基本上等于對(duì)應(yīng)于除該選擇的輸出外的一輸出的檢測(cè)的事件的概率。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中這些檢測(cè)放射性衰變事件、將這些檢測(cè)的事件與一選擇的輸出進(jìn)行比較并生成第一或第二信號(hào)的步驟被循環(huán)地重復(fù)以產(chǎn)生一串第一和第二信號(hào)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中這些第一和第二信號(hào)為二進(jìn)制位且這些位被組合以形成二進(jìn)制數(shù)。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中也自這些二進(jìn)制位確定反二進(jìn)制數(shù)。
5．根據(jù)權(quán)利要求3或4任一所述的方法，其中這些二進(jìn)制數(shù)和反二進(jìn)制數(shù)被轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)。
6．根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的方法，其中不執(zhí)行這些檢測(cè)的事件的計(jì)數(shù)且該選擇的輸出是一或多個(gè)檢測(cè)的事件從而當(dāng)在該預(yù)定時(shí)間周期期間檢測(cè)到至少一放射性衰變事件時(shí)生成該第一信號(hào)并當(dāng)在該預(yù)定時(shí)間周期期間未檢測(cè)到放射性衰變事件時(shí)生成該第二信號(hào)。
7．根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的方法，其中這些放射性衰變事件是使用一具有一放射性源的隨機(jī)事件發(fā)生器而被檢測(cè)的。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中在各自時(shí)間周期期間使用多個(gè)隨機(jī)事件發(fā)生器同時(shí)地單獨(dú)地檢測(cè)放射性衰變事件且將自各隨機(jī)事件發(fā)生器的輸出與該選擇的輸出進(jìn)行比較，從而同時(shí)生成多個(gè)第一和/或第二信號(hào)。
9．根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的方法，還包括步驟確定包括測(cè)量放射性衰變事件的平均數(shù)的對(duì)衰變事件進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)間周期。
10．用于生成隨機(jī)數(shù)的裝置，包括一衰變檢測(cè)器，用于檢測(cè)放射性衰變事件；一定時(shí)器，用于控制通過(guò)該衰變檢測(cè)器檢測(cè)衰變事件的時(shí)間周期；一比較器裝置，用于將這些檢測(cè)的事件與一選擇的輸出進(jìn)行比較；和一數(shù)發(fā)生器，用于在這些檢測(cè)的事件對(duì)應(yīng)于該選擇的輸出時(shí)生成一第一信號(hào)或在這些檢測(cè)的事件對(duì)應(yīng)于除該選擇的輸出之外的一輸出時(shí)生成一第二信號(hào)。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，包括一存儲(chǔ)器，用于序列地存儲(chǔ)所生成的第一和第二信號(hào)從而形成一隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)。
12．根據(jù)權(quán)利要求10或11任一所述的裝置，其中該衰變檢測(cè)器包括一放射性源。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中該源的放射性含量小于1μCi。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中該源的放射性含量在1×10-8和1×10-10Ci之間。
15．根據(jù)權(quán)利要求10至14任一所述的裝置，其中還包括有一計(jì)數(shù)器，用于計(jì)數(shù)在一預(yù)定時(shí)間周期期間由該衰變檢測(cè)器檢測(cè)的衰變事件數(shù)。
16．根據(jù)權(quán)利要求10至14任一所述的裝置，其中該裝置未包括一事件計(jì)數(shù)裝置。
17．根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中該比較器裝置是一開(kāi)關(guān)裝置的形式，根據(jù)在該預(yù)定時(shí)間周期期間該衰變檢測(cè)器是否檢測(cè)到至少一衰變事件而在一第一信號(hào)輸出和一第二信號(hào)輸出之間開(kāi)關(guān)。
全文摘要
為了生成隨機(jī)數(shù)，具有一放射性源的一隨機(jī)脈沖發(fā)生器的輸出被監(jiān)視且在一預(yù)定時(shí)間周期期間上對(duì)檢測(cè)的衰變事件數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。該檢測(cè)的事件數(shù)然后被與一或多個(gè)選擇的數(shù)進(jìn)行比較且在該檢測(cè)的計(jì)數(shù)等于該一或多個(gè)選擇的輸出時(shí)生成一第一信號(hào)，例如二進(jìn)制‘1’或在該檢測(cè)的計(jì)數(shù)不等于該一或多個(gè)選擇的輸出時(shí)生成一第二信號(hào)，例如二進(jìn)制‘0’。該時(shí)間周期被確定以使生成的第一信號(hào)的概率等于生成的第二信號(hào)的概率。這樣通過(guò)重復(fù)產(chǎn)生一二進(jìn)制“1”和“0”的流的上述方法步驟可生成一真隨機(jī)數(shù)。實(shí)際上該裝置工作不要求放射性且原則上其可被集成入一單個(gè)芯片。
文檔編號(hào)H03K3/00GK1227679SQ9719710
公開(kāi)日1999年9月1日 申請(qǐng)日期1997年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月6日
發(fā)明者馬克·戈?duì)柕隆は栴D 申請(qǐng)人:尼庫(kù)米特阿默舍姆公司