توليد سلاسل أرقام عشوائية باستخدام إشارات تخطيط الدماغ EEG

الملخص

تلعب الأرقام العشوائية دوراً هاماً في العديد من التطبيقات، مثل الألعاب، وتوليد مفاتيح التعمية، ونمذجة ومحاكاة الظواهر المعقدة، واختبار البرمجيات وغيرها. يوجد هناك العديد من الخوارزميات والإجرائيات والظواهر التي تُعدّ مصدراً لتوليد أرقام عشوائية صحيحة أو أرقام شبه عشوائية، ولكن هذه الطرائق التقليدية كان لها بعض السلبيات كالتعقيد الحسابي واستهلاك الزمن. بينت الدراسات الحديثة فعالية استخدام العلامات الحيوية كمولدات للأرقام العشوائية، مثل بصمة الإصبع، وبصمة الوجه، والصوت، وقزحية العين وخط اليد. ولكن كان لهذه العلامات الحيوية التقليدية نقاط ضعف أيضاً، فهي موروثة وغير قابلة للتغيير، كما أنها مكشوفة للعلن وهناك إمكانية لسرقتها. توجهت الأبحاث الحديثة إلى دراسة علامات حيوية أخرى كمولدات للأرقام العشوائية مثل تخطيط كهربائية الدماغ EEG. يقدّم تخطيط كهربائية الدماغ تسجيلاً للنشاط الكهربائي للدماغ من خلال أقطاب كهربائية تتوضع في مناطق محددة على فروة الرأس، ويعرض هذا التسجيل على شكل سلسلة من الموجات التي تحوي مميزات خاصة وفريدة، يمكن استخراجها ومعالجتها لتشكيل أرقام عشوائية.

    سنقدم في بحثنا هذا مخططاً لتوليد سلاسل أرقام عشوائية طول كل منها 512 بت اعتماداً على مميزات إشارات تخطيط الدماغ الخاصة بتخيل الحركة مستخدمين قاعدة البيانات EEG Motor Movement/Imagery Dataset ودرسنا عشوائية هذه السلاسل من خلال الاختبارات الإحصائية للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا NIST، كما درسنا خاصية التميز (التفرد) لهذه السلاسل من خلال مسافة هامينغ، وتبين لنا إمكانية استخدام هذه السلاسل كمفاتيح تعمية في التطبيقات الأمنية.