Quando pensamos em números imprevisíveis, a imagem clássica é a de um dado rolando até revelar um resultado desconhecido. Esse método funciona bem para jogos de mesa, mas em áreas como criptografia e inteligência artificial, é essencial um processo rápido e automatizado. É aí que entram os geradores de números aleatórios, ou RNGs (Random Number Generators), dispositivos eletrônicos que exploram a incerteza inerente a processos quânticos para gerar 0s ou 1s com probabilidades equivalentes.
Ao me aprofundar no estudo da aleatoriedade, percebi uma lacuna: existem RNGs comerciais de alto custo, mas poucos dispositivos de código aberto que ofereçam o mesmo nível de confiabilidade. Isso me motivou a desenvolver o RAVA, um RNG de código aberto baseado no ruído de avalanche. Esse ruído surge quando uma certa tensão é aplicada na direção de polarização reversa de diodos Zener, resultando no fenômeno de “avalanche breakdown”. Nesse regime, os elétrons livres no material semicondutor são acelerados pelo intenso campo elétrico, colidindo com átomos da estrutura cristalina e liberando novos elétrons. Esse efeito em cascata gera flutuações de voltagem altamente imprevisíveis, que são então processadas em uma janela temporal e convertidas em bits verdadeiramente aleatórios com base no número par ou ímpar de eventos detectados.
Diferente de muitos RNGs que operam como uma “caixa-preta”, o RAVA permite auditoria completa, garantindo transparência e confiabilidade. Os usuários podem monitorar diretamente as tensões do ruído de avalanche, inspecionar o firmware do microcontrolador e até carregá-lo novamente no dispositivo. Isso contrasta com métodos baseados em chips FPGA ou sensores ópticos, onde os eventos físicos ocorrem em camadas internas do hardware, impedindo uma verificação direta da qualidade da entropia.
A implementação do RAVA, com um microcontrolador ATmega32U4, atinge uma taxa de transmissão de 136,0 Kbit/s. Embora outros dispositivos que utilizam diferentes fontes de aleatoriedade possam alcançar taxas na ordem de milhões ou até bilhões de bits por segundo, o RAVA se mostra adequado para diversas aplicações, incluindo privacidade pessoal, pesquisa científica e projetos em educação, artes e na comunidade maker. Como projeto de código aberto, sua implementação atual não é um ponto final, mas um primeiro passo dentro de uma iniciativa maior. Com a colaboração da comunidade, o RAVA pode evoluir continuamente, tornando-se uma referência para pesquisas científicas e qualquer aplicação que exija aleatoriedade transparente e verificável.
Para mais informações, consulte:
IEEE Access : https://ieeexplore.ieee.org/document/10295491
Repositório no GitHub : https://github.com/gabrielguerrer/rng_rava
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