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[review_prng.git] / review_prng.tex
1 \documentclass{article}
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4 \usepackage[english]{babel}
5
6 \usepackage{stmaryrd}
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9 \usepackage{dsfont}
10
11
12
13 \title{A Review of Chaotic Iteration Based Pseudorandom Number Generators}
14 \author{Jacques M. Bahi, Jean-Fran\c cois Couchot, Raphaël Couturier, and Christophe Guyeux~\thanks{Authors in alphabetic order}}
15
16
17
18 \begin{document}
19
20 \maketitle
21
22 \begin{abstract}
23
24 \end{abstract}
25
26
27 \section{Introduction}
28
29
30 \section{Topologycal Study of Disorder}
31
32 \subsection{Historical Context}
33
34 Pseudorandom number generators are recurrent sequences having a disordered behavior.
35
36 Recurrent sequences, also called discrete dynamical systems, of the form 
37 \begin{equation}
38 \label{sdd}
39 u^0 \in \mathds{R}, u^{n+1} = f(u^n),
40 \end{equation}
41 with 
42 $f$ continuous, have been well studied since the early years of mathematical
43 analysis. They are widely used, for instance to resolve equations using a
44 Newton method, or when approximating the solutions to differential equations 
45 using finite difference equations to approximate derivatives.
46 The context study was the seek for convergence, which is for instance guarantee
47 when using monotonic functions or contractions. 
48 In the middle of the last century, Coppel has 
49 established a link between this desire of convergence
50 and the existence of a cycle in iterations~\cite{Coppel55}. 
51 More precisely, his theorem states that, considering Eq.~\eqref{sdd} with a function
52 $f:I \longrightarrow I$ continuous on the line segment $I$, the absence of
53 any 2-cycle implies the convergence of the discrete dynamical system.
54
55 This theorem establish a clear link between the existence of a cycle of 
56 a given length and the convergence of the system. In other words, between
57 cycles and order. Conversely, Li and Yorke have established in 1975~\cite{Li75} that
58 the presence of a point of period three implies chaos in the same situation
59 than previously. By chaos, they mean the existence of points of any 
60 period: this kind of disorder, which is the first occurrence of the
61 term ``chaos'' in the mathematical litterature, is thus related to the 
62 multiplicity of periods. Since that time, the mathematical theory of
63 chaos has known several developments to qualify or quantify the richness
64 of chaos presented by a given discrete dynamical system, one of the most
65 famous work, although old, being the one of Devaney~\cite{devaney}.
66
67 \subsection{Iterative Systems}
68
69 In the distributed computing community, dynamical systems have been
70 generatized to take into account delay transmission or heterogeneous
71 computational powers. Mathematically, the intended result is often one 
72 fixed point resulting from the iterations of a given function over a
73 Boolean vector, considering that:
74 \begin{itemize}
75 \item at time $t$, $x^{t}$ is computed using not only $x^{t-1}$, but 
76 potentially any $x^{k}, k<t$, due to delay transmission,
77 \item not all the components of $x^{t}$ are supposed to be updated at
78 each iteration: each component represents a unit of computation, and 
79 these units have not the same processing frequency.
80 \end{itemize} 
81
82 These considerations lead to the following definition of an iterative
83 system~\cite{GuyeuxThese10}.
84
85 \begin{definition}
86 Iterative systems on a set $\mathcal{X}$ are defined by
87 $$\left\{
88   \begin{array}{l}
89     x^0 \in \mathcal{X}\\
90     x^{n+1} = f^n(x^0, \hdots, x^n)
91   \end{array}
92  \right.$$
93 where $f^n:\mathcal{X}^{n+1}\rightarrow \mathcal{X}$.
94 \end{definition}
95
96 Some particular cases of these iterative systems are well documented,
97 namely the serial, parallel, or chaotic modes.
98 In the serial mode, each component is updated one by one, whereas the
99 parallel mode consists in updating all the components at each iteration,
100 leading to an usual discrete dynamical system.
101 These modes are compliant with the definition above, 
102 as the parallel mode consists in considering that the sequence
103 $f^n$ defined above is constant equal to a given $f: \mathcal{X} 
104 \longrightarrow \mathcal{X}$,
105 whereas the serial mode can be rewritten as parallel iterations of
106 $$ G=F_\mathsf{N} \circ \ldots \circ F_2 \circ F_1 $$
107 where, $\forall i \in \llbracket 1, \mathsf{N} \rrbracket $:
108 $$\begin{array}{rccc}
109 F_i: & \mathcal{X} & \longrightarrow & \mathcal{X}\\
110         & (x_1, \hdots, x_\mathsf{N}) & \longmapsto & \left(x_1, \hdots, x_{i-1},f_i\left(x_1, \hdots, x_\mathsf{N}\right), x_{i+1}, \hdots, x_\mathsf{N}\right).
111 \end{array}$$
112
113
114
115 Finally, iterative systems in chaotic mode, simply called chaotic iterations,
116 are defined as follows~\cite{Robert}.
117  
118
119 \begin{definition}
120 Let $f: \mathds{B}^\mathsf{N} \longrightarrow \mathds{B}^\mathsf{N}$ and 
121 $S \subset \mathcal{P} \left(\llbracket1,\mathsf{N}\rrbracket\right)^\mathds{N}$. 
122 \emph{Chaotic iterations} $(f, (x^0, S))$ are defined by:
123 $$\left\{
124 \begin{array}{l}
125 x^0 \in \mathds{B}^\mathsf{N} \\
126 \forall n \in \mathds{N}^*, \forall i \in \llbracket 1; \mathsf{N} \rrbracket,  x^{n}_i = \left\{
127 \begin{array}{ll}
128 x^{n-1}_{i} & \textrm{ if } i \notin S^n\\
129 f(x^{n-1})_{i} & \textrm{ if } i \in S^n
130 \end{array}
131 \right.
132 \end{array}
133 \right.$$
134 \end{definition}
135
136 \emph{A priori}, there is no relation between these chaotic iterations
137 and the mathematical theory of chaos recalled in the previous section.
138 On our side, we have regarded whether these chaotic iterations can 
139 behave chaotically, as it is defined for instance by Devaney, and if so, 
140 in which applicative context this behavior can be profitable.
141 This questioning has led to a first necessary condition of non convergence~\cite{GuyeuxThese10}.
142
143 \begin{proposition}
144 Let $f : \mathds{B}^\mathsf{N} \to \mathds{B}^\mathsf{N}$ and 
145 $S \in \llbracket 1, \mathsf{N} \rrbracket^{\mathds{N}}$. 
146 If the chaotic iterations $\left(f,(x^0,S)\right)$ are not convergent, then:
147 \begin{itemize}
148 \item either $f$ is not a contraction, meaning that there is no Boolean matrix
149     $M$ of size $\mathsf{N}$ satisfying $\forall x,y\in \mathds{B}^\mathsf{N}$,
150     $d(f(x),f(y)) \leqslant M d(x,y)$, where $d$ is here the ``vectorial distance''
151     defined by $d(x,y) = \left(\begin{array}{c} \delta(x_1,y_1)\\ \vdots \\ \delta(x_\mathsf{N}, 
152     y_\mathsf{N}) \end{array}\right)$, with $\delta$ the discrete metric defined by $\delta(x,y) = \left\{\begin{matrix} 1 &\mbox{if}\ x\neq y , \\ 0 &\mbox{if}\ x = y \end{matrix}\right.$, and $\leqslant$ is the inequality term by term~\cite{Robert}.
153 \item or $S$ is not pseudo-periodic: it is not constituted by an infinite succession of finite sequences, each having any element of $\llbracket
154     1, \mathsf{N} \rrbracket$ at least once.
155 \end{itemize}
156 \end{proposition}
157
158 The second alternative of the proposition above concerns the strategy,
159 which should be provided by the outside world. Indeed, in our opinion, 
160 chaotic iterations can receive a PRNG $S$ as input, and due to 
161 properties of disorder of $f$, generate a new pseudorandom sequence
162 that presents better statistical properties than $S$. Having this 
163 approach in mind, we thus have searched vectorial Boolean iteration
164 functions that are not contractions. The vectorial negation function
165 $f_0:\mathds{B}^\mathsf{N} \longrightarrow \mathds{N}^\mathsf{N},$
166 $(x_1, \hdots, x_\mathsf{N}) \longmapsto (\overline{x_1}, \hdots, 
167 \overline{x_\mathsf{N}}) $ is such a function, which served has a
168 model in our further studies ($\overline{x}$ stands for the negation
169 of the Boolean $x$).
170
171 The quantity of disorder generated by such chaotic iterations, when
172 satisfying the proposition above, has then been measured. To do so, 
173 chaotic iterations have first been rewritten as simple discrete 
174 dynamical systems, as follows.
175
176
177 \subsection{Chaotic Iterations as Dynamical Systems}
178
179 The problems raised by such a formalization can be summarized as 
180 follows. 
181 Chaotic iterations are defined in the discrete mathematics framework,
182 considering $x^0 \in \mathds{B}^\mathds{N}$ and $S \in \mathcal{S} = \llbracket 1,\mathsf{N}\rrbracket^\mathds{N}$, and iterations having the
183 form 
184 $$x_i^{n+1} = \left\{ \begin{array}{ll} x^{n}_{i} & \textrm{ si } i \neq S^n\\ f(x^{n})_{i} & \textrm{ si } i = S^n \end{array} \right.$$ 
185 where $f: \mathds{B}^\mathsf{N} \to \mathds{B}^\mathsf{N}$.
186 However, the mathematical theory of chaos takes place into a 
187 topological space $(\mathcal{X},\tau)$. It studies the iterations
188 $x^0 \in \mathcal{X}$, $\forall n \in \mathds{N}, x^{n+1} = f(x^n)$,
189 where $f : \mathcal{X} \to \mathcal{X}$ is continuous for the
190 topology $\tau$.
191
192 To realize the junction between these two frameworks, the following
193 material has been introduced~\cite{GuyeuxThese10,bgw09:ip}:
194 \begin{itemize}
195 \item the shift function: $\sigma : \mathcal{S} \longrightarrow \mathcal{S}, (S^n)_{n \in \mathds{N}} \mapsto (S^{n+1})_{n \in \mathds{N}}$.
196 \item the initial function, defined by $i : \mathcal{S} \longrightarrow \llbracket 1 ; \mathsf{N} \rrbracket, (S^n)_{n \in \mathds{N}} \mapsto S^0$
197 \item and $F_f : \llbracket 1 ; \mathsf{N} \rrbracket \times \mathds{B}^\mathsf{N} \longrightarrow \mathds{B}^\mathsf{N},$ $$(k,E) \longmapsto  \left( E_j.\delta(k,j) + f(E)_k.\overline{\delta (k,j)} \right)_{j \in \llbracket 1 ; \mathsf{N} \rrbracket}$$
198 \end{itemize}
199 where $\delta$ is the discrete metric.
200
201
202
203
204 Let $\mathcal{X} = \llbracket 1 ; \mathsf{N} \rrbracket^\mathds{N} \times \mathds{B}^\mathsf{N},$ and $G_f\left(S,E\right) = \left(\sigma(S), F_f(i(S),E)\right).$ 
205 Chaotic iterations $\left(f, (S,x^0)\right)$ can be modeled by the 
206 discrete dynamical system:
207 $$\left\{
208 \begin{array}{l}
209 X^0 = (S,x^0) \in \mathcal{X}, \\
210 \forall k \in \mathds{N}, X^{k+1} = G_f(X^k).
211 \end{array}
212 \right.$$
213 Their topological disorder can then be studied.
214 To do so, a relevant distance must be defined of $\mathcal{X}$, as
215 follows~\cite{GuyeuxThese10,bgw09:ip}:
216 $$d((S,E);(\check{S};\check{E})) = d_e(E,\check{E}) +  d_s(S,\check{S})$$
217 \noindent where $\displaystyle{d_e(E,\check{E}) = \sum_{k=1}^\mathsf{N} \delta (E_k, \check{E}_k)}$, ~~and~ $\displaystyle{d_s(S,\check{S}) = \dfrac{9}{\textsf{N}} \sum_{k = 1}^\infty \dfrac{|S^k-\check{S}^k|}{10^k}}$.
218
219 This new distance has been introduced in \cite{bgw09:ip} to satisfy the following requirements.
220 \begin{itemize}
221 \item When the number of different cells between two systems is increasing, then their distance should increase too.
222 \item In addition, if two systems present the same cells and their respective strategies start with the same terms, then the distance between these two points must be small because the evolution of the two systems will be the same for a while. Indeed, the two dynamical systems start with the same initial condition, use the same update function, and as strategies are the same for a while, then components that are updated are the same too.
223 \end{itemize}
224 The distance presented above follows these recommendations. Indeed, if the floor value $\lfloor d(X,Y)\rfloor $ is equal to $n$, then the systems $E, \check{E}$ differ in $n$ cells. In addition, $d(X,Y) - \lfloor d(X,Y) \rfloor $ is a measure of the differences between strategies $S$ and $\check{S}$. More precisely, this floating part is less than $10^{-k}$ if and only if the first $k$ terms of the two strategies are equal. Moreover, if the $k^{th}$ digit is nonzero, then the $k^{th}$ terms of the two strategies are different.
225
226 It has then be stated that
227 \begin{proposition}
228 $G_f : (\mathcal{X},d) \to  (\mathcal{X},d)$ is a continuous function
229 \end{proposition}
230
231 With all this material, the study of chaotic iterations as a discrete
232 dynamical system has then be realized. 
233 This study is summarized in the next section.
234
235 % \frame{
236 %  \frametitle{\'Etude de $(\mathcal{X},d)$}
237 %  \begin{block}{Propriétés de $(\mathcal{X},d)$}
238 %  \begin{itemize}
239 %    \item $\mathcal{X}$ est infini indénombrable
240 %    \vspace{0.15cm}
241 %    \item $(\mathcal{X},d)$ est un espace métrique compact, complet et parfait
242 %  \end{itemize}
243 %  \end{block}
244
245 %  \vspace{0.5cm}
246
247 %    \begin{block}{\'Etude de $G_{f_0}$}
248 %    $G_{f_0}$ est surjective, mais pas injective \vspace{0.3cm}\newline $\Rightarrow (\mathcal{X},G_{f_0})$ pas réversible.
249 %  \end{block}
250
251 % }
252
253
254
255 %%\frame{
256 %% \frametitle{Etude des périodes}
257 %% \begin{block}{Multiplicité des périodes ?}
258 %% Soit $f_0:\mathds{B}^\mathsf{N} \rightarrow \mathds{B}^\mathsf{N}$ la négation vectorielle.
259 %%   \begin{itemize}
260 %%     \item $\forall k \in \mathds{N}, Per_{2k+1}(G_{f_0}) = \varnothing, card\left(Per_{2k+2}(G_{f_0})\right)>0$ \vspace{0.3cm} \linebreak  $\Rightarrow G_{f_0}$ pas chaotique sur $\mathcal{X}$
261 %%     \item Cependant :
262 %%     \begin{itemize}
263 %%       \item Il y a chaos sur $\mathcal{X}^G = \mathcal{P}\left(\llbracket 1,\mathsf{N}\rrbracket\right)^\mathds{N}\times \mathds{B}^\mathsf{N}$.
264 %%       \item $G_{f_0}$ possède plus de $n^2$ points périodiques de période $2n$.
265 %%     \end{itemize}
266 %%   \end{itemize}
267 %% \end{block}
268 %% \uncover<2->{
269 %%    Cette multiplicité des périodes n'est pas le désordre complet...
270 %% }
271 %%}
272
273
274
275 %\subsection*{Approche type Devaney/Knudsen}
276
277 %\frame{
278 %  \frametitle{Les approches Devaney et Knudsen}
279 %  \begin{block}{3 propriétés pour de l'imprévisibilité}
280 %    \begin{enumerate}
281 %      \item \emph{Indécomposabilité.} On ne doit pas pouvoir simplifier le système
282 %      \begin{itemize}
283 %        \item Impossible de diviser pour régner
284 %        \item Des orbites doivent visiter tout l'espace
285 %      \end{itemize}
286 %      \item \emph{Élément de régularité.}
287 %      \begin{itemize}
288 %        \item Contrecarre l'effet précédent
289 %        \item Des points proches \textit{peuvent} se comporter complètement différemment
290 %      \end{itemize}
291 %      \item \emph{Sensibilité.} Des points proches \textit{peuvent} finir éloignés
292 %    \end{enumerate}
293 %  \end{block}
294 %}
295
296
297 %\frame{
298 % \frametitle{Exemple : définition de Devaney}
299 %\begin{enumerate}
300 %\item \emph{Transitivité:} Pour chaque couple d'ouverts non vides $A,B \subset \mathcal{X}$, il existe $k \in \mathbb{N}$ tel que $f^{(k)}(A)\cap B \neq \varnothing$
301 %\item \emph{Régularité:} Les points périodiques sont denses
302 %\item \emph{Sensibilité aux conditions initiales:} Il existe $\varepsilon>0$ tel que $$\forall x \in \mathcal{X}, \forall \delta >0, \exists y \in \mathcal{X}, \exists n \in \mathbb{N}, d(x,y)<\delta \textrm{ et } d(f^{(n)}(x),f^{(n)}(y)) \geqslant \varepsilon$$
303 %\end{enumerate}
304 %}
305
306 %\frame{
307 %   \frametitle{Systèmes intrinsèquement compliqués}
308 %   \begin{block}{Définitions de l'indécomposabilité}
309 %   \begin{itemize}
310 %     \item \emph{Indécomposable}: pas la réunion de deux parties non vides, fermées et t.q. $f(A) \subset A$
311 %     \item \emph{Totalement transitive}: $\forall n \geqslant 1$, l'application composée $f^{(n)}$ est transitive.
312 %     \item \emph{Fortement transitif}:
313 %$\forall x,y \in \mathcal{X},$ $\forall r>0,$ $\exists z \in B(x,r),$ $\exists n \in \mathbb{N},$ $f^{(n)}(z)=y.$
314 %     \item \emph{Topologiquement mélangeant}:  pour toute paire d'ouverts disjoints et non vides $U$ et $V$, il existe $n_0 \in \mathbb{N}$ tel que $\forall n \geqslant n_0, f^{(n)}(U) \cap V \neq \varnothing$.
315 %   \end{itemize}
316 %   \end{block}
317 %}
318
319
320
321
322 %\frame{
323 %\frametitle{Stabilité et expansivité}
324 %   \begin{block}{Définitions de la sensibilité}
325 %     \begin{itemize}
326 %       \item $(\mathcal{X},f)$ est \emph{instable} si tous ses points le sont: $\forall x \in \mathcal{X},$ $\exists \varepsilon >0,$ $\forall \delta > 0,$ $\exists y \in \mathcal{X},$ $\exists n \in \mathbb{N},$ $d(x,y)<\delta$  et $d(f^{(n)}(x),f^{(n)}(y)) \geqslant \varepsilon$
327 %       \item $(\mathcal{X},f)$ est \emph{expansif} si
328 %$\exists \varepsilon >0,$ $\forall x \neq y,$ $\exists n \in \mathbb{N},$ $d(f^{(n)}(x),f^{(n)}(y)) \geqslant \varepsilon$
329 %     \end{itemize}
330 %   \end{block}
331 %}
332
333 %%\frame{
334 %%  \frametitle{Des systèmes imprévisibles}
335 %%    \begin{block}{Définitions des systèmes dynamiques désordonnés}
336 %%    \begin{itemize}
337 %%      \item \emph{Devaney:} $(\mathcal{X},f)$ est sensible aux conditions initiales, régulier et transitif
338 %%       \item \emph{Wiggins:} $(\mathcal{X},f)$ est transitif et sensible aux conditions initiales
339 %%       \item \emph{Knudsen:} $(\mathcal{X},f)$ a une orbite dense et s'il est sensible aux conditions initiales
340 %%       \item \emph{expansif:} $(\mathcal{X},f)$ est transitif, régulier et expansif
341 %%    \end{itemize}
342 %%    \end{block}
343 %%}
344
345
346
347 %\subsection*{Autres approches}
348
349
350 %\frame{
351 %  \frametitle{Selon Li et Yorke}
352 %    \begin{block}{Définitions}
353 %    \begin{description}
354 %\item[Couple de Li-Yorke.] $(x,y)$ en est un quand: $\limsup_{n \rightarrow +\infty} d(f^{(n)}(x), f^{(n)}(y))>0$ et $\liminf_{n \rightarrow +\infty} d(f^{(n)}(x), f^{(n)}(y))=0.$
355
356 %\item[Ensemble brouillé.] $B \subset \mathcal{X}$ en est un si tout couple de points distincts de $B$ est de Li-Yorke.
357
358 %\item[Systèmes de Li-Yorke.] $\mathcal{X}$ est compact et contient un ensemble brouillé indénombrable.
359 %\end{description}
360 %\end{block}
361 %}
362
363
364
365
366
367
368 %\frame{
369 % \frametitle{Approche entropie topologique}
370 %   \begin{block}{Entropie topologique}
371 %   \begin{itemize}
372 %   \item $x,y \in \mathcal{X}$ sont ~$\varepsilon-$\emph{séparés en temps $n$} s'il existe $k \leqslant n$ tel que $d\left(f^{(k)}(x),f^{(k)}(y)\right)>\varepsilon$.
373 %   \item Les ensembles $(n,\varepsilon)-$séparé sont des ensembles de points qui seront tous $\varepsilon-$séparés en temps $n$
374 %   \item $s_n(\varepsilon,Y)$: cardinal maximal d'un ensemble $(n,\varepsilon)-$séparé $$h_{top}(\mathcal{X},f)  = \displaystyle{\lim_{\varepsilon \rightarrow 0} \Big[ \limsup_{n \rightarrow +\infty} \dfrac{1}{n} \log s_n(\varepsilon,\mathcal{X})\Big]}$$
375 %   \end{itemize}
376 %   \end{block}
377 %}
378
379
380
381
382 %\frame{
383 % \frametitle{Exposant de Lyapunov}
384 %\begin{block}{L'exposant de Lyapunov}
385 %$$\lambda(x^0) = \displaystyle{\lim_{n \to +\infty} \dfrac{1}{n} \sum_{i=1}^n \ln \left| ~f'\left(x^{i-1}\right)\right|}$$
386 %Il doit être positif pour multiplier les erreurs
387 %\end{block}
388 %}
389
390
391
392
393
394 %\subsection*{Etude des systèmes itératifs}
395
396 %%\frame{
397 %%  \frametitle{IC et propriété de Devaney}
398 %%\begin{alertblock}{Théorème}
399 %%$G_{f_0}$ est régulier et transitif (Devaney). 
400
401 %%Sa sensibilité est $\geqslant \mathsf{N}-1$.
402 %%\end{alertblock}
403
404 %%\uncover<2->{
405 %% \begin{exampleblock}{Question}
406 %% $f_0$ est-elle la seule fonction dont le système itératif vérifie la condition de Devaney ?
407 %% \end{exampleblock}
408 %% 
409 %% \vspace{0.5cm}
410
411 %%Pour y répondre, nous avons utilisé le graphe de tous les possibles par itérations chaotiques : le GTPIC.}
412 %%}
413
414
415
416
417 %%\frame{
418 %%  \frametitle{Nombre de fonctions imprévisibles}
419 %%  \begin{alertblock}{Caractérisation des IC imprévisibles selon Devaney}
420 %%$G_f$ vérifie l'hypothèse de Devaney $\Leftrightarrow$ Son graphe des possibles est fortement connexe.
421
422 %%$\Rightarrow$ Il y a $\left(2^\mathsf{N}\right)^{2^\mathsf{N}}$ IC chaotiques.
423 %%\end{alertblock}
424 %%}
425
426
427
428
429
430
431
432 %\frame{
433 %  \frametitle{Etude topologique}
434 %    \begin{exampleblock}{Etude topologique des ICs}
435 %      \begin{itemize}
436 %        \item $\forall f \in \mathcal{C}$, $Per\left(G_f\right)$ est infini dénombrable, $G_f$ est fortement transitive,  est chaotique selon Knudsen, 
437 %        \item $\left(\mathcal{X}, G_{f_0}\right)$ est topologiquement mélangeant, expansif (constante 1), est chaotique selon Li-Yorke, a une entropie topologique infinie, un exposant de Lyapunov de $ln(\mathsf{N})$
438 %        \item Indécomposabilité, instabilité, chaos de Wiggins, de la multiplicité des périodes...
439 %      \end{itemize}
440 %    \end{exampleblock}
441 %}
442
443
444
445
446
447
448
449 %\frame{
450 % \frametitle{Graphe de tous les possibles par IC}
451 %  \begin{center}
452 %   \includegraphics[scale=0.55]{14.Caracterisation_des_IC_chaotiques_selon_Devaney/grapheTPICver2.pdf}
453 %  \end{center}
454 %}
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474 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
475 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
476 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
477 %\section*{Topologie des programmes}
478 %\frame{
479 %% 'transition': Crossfade,
480 % \begin{center}
481 %   \Huge{Topologie des programmes}
482 %   
483 %  \end{center}
484 %}
485 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
486 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
487 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
488
489
490
491 %%\frame{
492 %%  \frametitle{Premières questions}
493 %%  \begin{exampleblock}{Le chaos dans mon PC ?}
494 %%  Le désordre, l'imprévisibilité (vrai, sans perte) sont-ils possibles sur un ordinateur ?
495 %%\begin{itemize}
496 %%      \item Il n'y a pas de réels sur mon PC
497 %%      \item Toute machine ayant un nombre fini d'états finit par entrer dans un cycle.
498 %%\end{itemize}
499 %%  \end{exampleblock}
500 %%}
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510 %%\frame{
511 %%  \frametitle{Mode d'emploi}
512 %%  \begin{alertblock}{Chaos sur machine: quelques règles}
513 %%    \begin{enumerate}
514 %%      \item Ne pas laisser la machine travailler en vase clos %\newline
515 %%      %$\Rightarrow$ Une nouvelle entrée à chaque itérée
516 %%      \item Utiliser les médias sur lesquels on travaille %\newline
517 %%      %$\Rightarrow$ Ensemble infini dénombrable
518 %%      \item Ne manipuler que des entiers 
519 %%      \item \'Eviter les tailles fixes %(graine, nombre d'itérations, etc.)
520 %%    \end{enumerate}
521 %%  \end{alertblock}
522 %%}
523
524
525
526
527
528 %\frame{
529 %  \frametitle{Introduction}
530 %  \begin{block}{Deux cas de figure}
531 %    \begin{itemize}
532 %      \item En vase clos :
533 %      \begin{itemize}
534 %        \item 4 Go de mémoire $\Rightarrow 2^{4000000000}$ états possibles...
535 %        \item Lemme de filature/lemme fantôme
536 %      \end{itemize}
537 %      \item $\mathcal{X}=\mathds{B}^\mathsf{N}\times \mathcal{P}\left(\llbracket 1;\mathsf{N}\rrbracket\right)^\mathds{N}$:
538 %      \begin{itemize}
539 %        \item Pas de réels, que des entiers bornés par $\mathsf{N}$
540 %        \item On peut utiliser le média à chaque itérée
541 %      \end{itemize}
542 %    \end{itemize}
543 %  \end{block}
544 %}
545
546
547
548
549
550
551 %\frame{
552 %  \frametitle{Introduction}
553 %  \begin{exampleblock}{Deux questions}
554 %%  Vos ICs sont chaotiques, mais pour moi c'est pas ça une machine, un programme.
555 %\begin{itemize}
556 %      \item Peut-on construire des automates chaotiques ?
557 %      \item Peut-on évaluer si un programme est chaotique ?
558 %\end{itemize}
559 %  \end{exampleblock}
560 %}
561
562
563
564
565
566 %\frame{
567 % \frametitle{Une machine de Moore chaotique}
568 %  \begin{center}
569 %   \includegraphics[scale=0.55]{14.Caracterisation_des_IC_chaotiques_selon_Devaney/grapheTPICver2.pdf}
570 %  \end{center}
571 %}
572
573
574
575
576
577 %\frame{
578 %\frametitle{Le chaos d'un programme}
579 %\begin{block}{Machines de Turing et systèmes itératifs}
580 %Soit $(w,i,q)$ la configuration actuelle de la machine de Turing\\
581 %\begin{center}
582 %\includegraphics[scale=0.3]{Steganalyse/Medias/Turing.pdf} 
583 %\end{center}
584 %\begin{itemize}
585 %\item $w=\sharp^{-\omega} w(0) \hdots w(k)\sharp^{\omega}$ est la bande de lecture,
586 %\item $i$ est la position de la tête de lecture,
587 %\item $q$ décrit l'état de la machine,
588 %\item  et $\delta$ est sa fonction de transition. 
589 %\end{itemize}
590 %\end{block}
591 %}
592
593
594
595 %\frame{
596 %\frametitle{Le chaos d'un programme}
597 %\begin{block}{Machines de Turing et systèmes itératifs}
598 %On définit $f$ par: 
599
600 %\begin{itemize}
601 %\item Si $\delta(q;w(i)) = (q'; a; \rightarrow)$, alors $f(w(0) \hdots w(k);i;q) = ( w(0) \hdots w(i-1) ~ a ~ w(i+1) \hdots w(k); i+1; q')$
602 %\item Si $\delta(q;w(i)) = (q'; a; \leftarrow)$, alors $f( w(0) \hdots w(k);i;q) = (w(0) \hdots w(i-1) ~ a ~ w(i+1) \hdots w(k); i-1; q')$
603 %\end{itemize} 
604
605 %La machine peut être écrite sous la forme $x^{n+1}=f(x^n)$
606 %\end{block}
607 %}
608
609
610
611
612
613
614
615 %\frame{
616 %  \frametitle{A quoi ça sert ?}
617 %  \begin{exampleblock}{Un programme chaotique, pour quoi faire ?}
618 %\begin{itemize}
619 %      \item Se placer dans de bonnes conditions lors de conception de nouveaux algorithmes 
620 %      \item Renforcer les attaques (virus chaotique) 
621 %      \item Simuler numériquement des processus chaotiques
622 %      \item Renforcer la sécurité     
623 %      \item Battre l'intelligence artificielle
624 %\end{itemize}
625 %  \end{exampleblock}
626 %  
627 %%  \uncover<3->{
628 %%  Tentons une première illustration
629 %%  }
630 %}
631
632
633
634
635
636 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
637 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
638 %\section{Applications aux PRNGs}
639 %\subsection*{PRNGs}
640 %\begin{frame}{Applications}
641 %% 'transition': Crossfade,
642 %  \begin{center}
643 %   \Huge{Applications}
644
645 %\medskip
646 %   \huge{Générateurs pseudo-aléatoires}
647 %  \end{center}
648 %\end{frame}
649 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
650 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
651
652
653 %\frame{
654 %  \frametitle{Chaos et aléas}
655 %    \begin{block}{Motivations: La batterie du NIST}
656 %      \begin{itemize}
657 %\item \textbf{Transitivités}
658 %    \begin{itemize}
659 %        \item \textbf{Random Excursions Variant Test.} To detect deviations from the expected number of visits to various states in the random walk.
660 %        \item \textbf{Random Excursions Test.} To determine if the number of visits to a particular state within a cycle deviates from what one would expect for a random sequence.
661 %    \end{itemize}
662 %\item \textbf{Chaos selon Li-Yorke}
663 %    \begin{itemize}
664 %        \item \textbf{Runs Test.} To determine whether the number of runs of ones and zeros of various lengths is as expected for a random sequence. In particular, this test determines whether the oscillation between such zeros and ones is too fast or too slow.
665 %    \end{itemize}
666 %\end{itemize}
667 %\end{block}
668 %}    
669
670 %\frame{
671 %  \frametitle{Chaos et aléas}
672 %    \begin{block}{Motivations: La batterie du NIST}
673 %      \begin{itemize}
674 %    \item \textbf{Régularité}
675 %    \begin{itemize}
676 %        \item \textbf{Non-overlapping Template Matching Test} To detect generators that produce too many occurrences of a given non-periodic (aperiodic) pattern (m is the length in bits of each template which is the target string).
677 %        \item \textbf{Discrete Fourier Transform (Spectral) Test} To detect periodic features (i.e., repetitive patterns that are near each other) in the tested sequence that would indicate a deviation from the assumption of randomness.
678 %    \end{itemize}
679 %    \item \textbf{Entropie}
680 %    \begin{itemize}
681 %\item \textbf{Approximate Entropy Test} To compare the frequency of overlapping blocks of two consecutive/adjacent lengths (m and m+1) against the expected result for a random sequence (m is the length of each block).
682 %    \end{itemize}
683 %    \end{itemize}
684 %\end{block}
685 %}    
686
687 %\frame{
688 %  \frametitle{Chaos et aléas}
689 %    \begin{block}{Motivations: La batterie du NIST}
690 %      \begin{itemize}
691 %    \item \textbf{Non-linéarité, complexité}
692 %    \begin{itemize}
693 %\item \textbf{Binary Matrix Rank Test} To check for linear dependence among fixed length substrings of the original sequence.
694 %\item \textbf{Linear Complexity Test} To determine whether or not the sequence is complex enough to be considered random (M is the length in bits of a block).
695 %      \end{itemize}
696 %\end{itemize}
697 %    \end{block}
698 %}
699
700
701 %\subsection*{Le Old CI PRNG}
702 %\frame{
703 %  \frametitle{Notre PRNG}
704 % \begin{alertblock}{Le PRNG $CI_f(PRNG_1,PRNG_2)$}
705 % \begin{description}
706 %\item[\underline{Paramètres:}] Une fonction $f: \mathds{B}^\mathsf{N} \rightarrow  \mathds{B}^\mathsf{N}$, et deux PRNGs:\\
707 %\begin{itemize}
708 %\item $S\in\llbracket 1,\mathsf{N}\rrbracket^\mathds{N}$
709 %\item et $m\in S^\mathds{N}, S \subset \mathds{N}$
710 %\end{itemize}
711 %\item[\underline{Graine:}] Les graines de $S$ et $m$, et $E\in \mathds{B}^\mathsf{N}$\\
712 %\item[\underline{PRNG:}] $\left(G_f(E,S)^{m^i}\right)_{i\in\mathds{N}}$
713 %\end{description}
714 % \end{alertblock}
715
716 %% \uncover<2->{
717 %% \begin{exampleblock}{Exemple: $X^{n+1} = X^n \oplus Y^n$}
718 %%  où $Y \in \llbracket 0, 2^{\mathsf{N}}-1 \rrbracket^\mathds{N}$
719 %% \end{exampleblock}
720 %% }
721 %}
722
723
724
725 %%\frame{
726 %%  \frametitle{Old CI PRNG: Illustration}
727 %%  \begin{block}{}
728 %%\begin{figure}
729 %%\centering
730 %%  \includegraphics[scale=0.4]{OldCI1.png}
731 %%  \caption{Le Old CI PRNG}
732 %%  \end{figure}
733 %%  \end{block}
734 %%}
735
736
737
738 %%\frame{
739 %%  \frametitle{Old CI PRNG: Illustration}
740 %%  \begin{block}{}
741 %%\begin{figure}
742 %%\centering
743 %%  \includegraphics[scale=0.41]{OldCI2.png}
744 %%  \caption{Le Old CI PRNG}
745 %%  \end{figure}
746 %%  \end{block}
747 %%}
748
749
750 %%\frame{
751 %%  \frametitle{Old CI PRNG: Illustration}
752 %%  \begin{block}{}
753 %%\begin{figure}
754 %%\centering
755 %%  \includegraphics[scale=0.4]{OldCI3.png}
756 %%  \caption{Le Old CI PRNG}
757 %%  \end{figure}
758 %%  \end{block}
759 %%}
760
761
762
763
764 %%\frame{
765 %%  \frametitle{Old CI PRNG: Illustration}
766 %%  \begin{block}{}
767 %%\begin{figure}
768 %%\centering
769 %%  \includegraphics[scale=0.4]{OldCI4.png}
770 %%  \caption{Le Old CI PRNG}
771 %%  \end{figure}
772 %%  \end{block}
773 %%}
774
775
776
777 %%\frame{
778 %%  \frametitle{Old CI PRNG: Illustration}
779 %%  \begin{block}{}
780 %%\begin{figure}
781 %%\centering
782 %%  \includegraphics[scale=0.4]{OldCI5.png}
783 %%  \caption{Le Old CI PRNG}
784 %%  \end{figure}
785 %%  \end{block}
786 %%}
787
788
789
790
791 %%\frame{
792 %% \frametitle{Graphe de tous les possibles par IC}
793 %%  \begin{center}
794 %%   \includegraphics[scale=0.55]{14.Caracterisation_des_IC_chaotiques_selon_Devaney/grapheTPICver2.pdf}
795 %%  \end{center}
796 %%}
797
798
799
800
801
802 %\begin{frame}{Le Old $CI_{f_0}$(logistic,logistic)}
803 %\begin{block}{}
804 %\begin{tabular}{llllllllll}
805 %m (logistic map):&\uncover<1->{2}      &\uncover<3->{~}                &\uncover<4->{~}        &\uncover<5->{~1}&\uncover<8->{~4}&\uncover<9->{~}&\uncover<10->{~}&\uncover<11->{~}& \uncover<13->{...}\\
806 %S (logistic map):&\uncover<2->{1}      &\uncover<3->{~3}               &\uncover<4->{~}        &\uncover<6->{~2}&\uncover<9->{~1}&\uncover<10->{~1}&\uncover<11->{~2}&\uncover<12->{~1}& \uncover<14->{...}\\
807 %\end{tabular}
808 %\end{block}
809
810 %\begin{block}{\'Etat interne du système x:}
811 %\begin{equation}
812 %\label{Basic equations}
813 %\begin{array}{r@{\;}l}
814 %\ \textbf{0}\uncover<2->{\rightarrow \textbf{1}} \uncover<3->{\rightarrow 1}  \uncover<6->{\rightarrow 1} \uncover<9->{\rightarrow \textbf{0}} \uncover<10->{\rightarrow \textbf{1}} \uncover<11->{\rightarrow 1} \uncover<12->{\rightarrow \textbf{0}} \uncover<14->{...}\\
815 %\ \textbf{0}\uncover<2->{\rightarrow 0} \uncover<3->{\rightarrow 0} \uncover<6->{\rightarrow \textbf{1}} \uncover<9->{\rightarrow 1} \uncover<10->{\rightarrow 1} \uncover<11->{\rightarrow \textbf{0}} \uncover<12->{\rightarrow 0} \uncover<14->{...}\\
816 %\ \textbf{0}\uncover<2->{\rightarrow 0} \uncover<3->{\rightarrow \textbf{1}} \uncover<6->{\rightarrow 1} \uncover<9->{\rightarrow 1}\uncover<10->{\rightarrow 1} \uncover<11->{\rightarrow 1} \uncover<12->{\rightarrow 1} \uncover<14->{...}\\
817 %\ \textbf{0}\uncover<2->{\rightarrow 0} \uncover<3->{\rightarrow 0} \uncover<6->{\rightarrow 0} \uncover<9->{\rightarrow 0} \uncover<10->{\rightarrow 0} \uncover<11->{\rightarrow 0} \uncover<12->{\rightarrow 0} \uncover<14->{...}\\
818 %\end{array}
819 %\end{equation}
820 %\end{block}
821
822 %\begin{block}{}
823
824 %\alert{Sortie:} \uncover<4->{1 0 1 0 }\uncover<7->{1 1 1 0 }\uncover<13->{0 0 1 0 }\uncover<14->{...}
825
826 %\end{block}
827 %\end{frame}
828
829
830
831
832 %\begin{frame}{Choix de l'ensemble $\mathcal{M}$}
833 % \begin{figure}[!t]
834 % \centering
835 % \includegraphics[width=3.5in,height=2in]{lesM.png}
836 % \DeclareGraphicsExtensions.
837 % \caption{Nombre d'itérations entre deux sorties}
838 % \label{Premiers tests élémentaires}
839 % \end{figure}
840 %\end{frame}
841
842
843
844
845 %\begin{frame}{Choix de l'ensemble $\mathcal{M}$}
846 % \begin{figure}[!t]
847 % \centering
848 % \includegraphics[width=3.5in,height=2in]{leM.png}
849 % \DeclareGraphicsExtensions.
850 % \caption{Choix de $\mathcal{M}$}
851 % \end{figure}
852 %\end{frame}
853
854
855
856
857
858 %\frame{
859 %\frametitle{Résultats}
860 %\begin{alertblock}{Premiers résultats}
861 %\begin{enumerate}
862 %  \item Générateur chaotique dès que le GTPIC de $G_f$ est fortement connexe
863 %  \item Toutes les autres propriétés de chaos
864 %  \item Sortie uniforme si la matrice d'adjacence réduite du GTPIC est doublement stochastique
865 %  \item Les résultats aux tests statistiques sont meilleurs (DieHARD, NIST, TestU01)
866 %\end{enumerate}
867 %\end{alertblock}
868 %}
869
870
871
872
873 %\begin{frame}{Premiers tests comparatifs}
874 % \begin{figure}[!t]
875 % \centering
876 % \includegraphics[width=3.5in,height=2in]{1.pdf}
877 % \DeclareGraphicsExtensions.
878 % \caption{Premiers tests élémentaires}
879 % \label{Premiers tests élémentaires}
880 % \end{figure}
881 %\end{frame}
882
883
884 %\begin{frame}{NIST pour les PRNG en entrée}
885 % \begin{figure}[!t]
886 % \centering
887 % \includegraphics[scale=0.27]{NistSeul.png}
888 % \DeclareGraphicsExtensions.
889 % \caption{Le NIST pour 3 PRNG}
890 % \end{figure}
891 %\end{frame}
892
893
894
895 %\begin{frame}{NIST pour le Old CI}
896 % \begin{figure}[!t]
897 % \centering
898 % \includegraphics[scale=0.27]{NistAvec.png}
899 % \DeclareGraphicsExtensions.
900 % \caption{Résultats du Old CI PRNG}
901 % \end{figure}
902 %\end{frame}
903
904
905
906 %\begin{frame}{DieHard pour les PRNG en entrée}
907 % \begin{figure}[!t]
908 % \centering
909 % \includegraphics[scale=0.27]{DieHardSeul.png}
910 % \DeclareGraphicsExtensions.
911 % \caption{DieHard pour 3 PRNG}
912 % \end{figure}
913 %\end{frame}
914
915
916
917
918 %\begin{frame}{DieHard pour le Old CI}
919 % \begin{figure}[!t]
920 % \centering
921 % \includegraphics[scale=0.24]{DieHarda.png}
922 % \DeclareGraphicsExtensions.
923 % \caption{Résultats du Old CI PRNG}
924 % \end{figure}
925 %\end{frame}
926
927
928
929
930 %\begin{frame}{TestU01 pour les PRNG en entrée}
931 % \begin{figure}[!t]
932 % \centering
933 % \includegraphics[scale=0.3]{TestUSeul.png}
934 % \DeclareGraphicsExtensions.
935 % \caption{TestU01 pour 3 PRNG}
936 % \end{figure}
937 %\end{frame}
938
939
940
941
942
943
944
945
946 %\begin{frame}{TestU01 pour le Old CI}
947 % \begin{figure}[!t]
948 % \centering
949 % \includegraphics[scale=0.25]{TestUAvec.png}
950 % \DeclareGraphicsExtensions.
951 % \caption{Résultats du Old CI PRNG}
952 % \end{figure}
953 %\end{frame}
954
955
956
957 %\subsection*{Le New CI PRNG}
958 %\frame{
959 %  \frametitle{Variantes}
960 %    \begin{block}{Quelques variantes du CI PRNG}
961 %      \begin{itemize}
962 %        \item $New ~CI_f(PRNG_1,PRNG_2)$: éviter de changer deux fois de suite un même bit entre deux outputs
963 %          \begin{itemize}
964 %            \item Ne plus compter le nombre d'itérées entre deux outputs
965 %            \item Mais le nombre de bits à changer
966 %          \end{itemize}
967 %        \item $Xor CI PRNG$: $S^{n+1}=S^n \oplus PRNG^n$
968 %        \item etc.
969 %      \end{itemize}
970 %    \end{block}
971 %}
972
973
974
975
976
977
978 %\begin{frame}{La suite $m$ du New CI}
979 %Supposons que $x_0 = (0, 0, 0)$. Alors $m_0 \in \llbracket 0, 3 \rrbracket$: on
980 %peut changer de 0 à 3 bits dans cet état pour produire $x_1$.
981 %\begin{itemize}
982 %  \item Si $m_0 = 0$, alors aucun bit ne changera entre la première et la
983 %  seconde sortie de notre générateur. Et donc $x_1 = (0, 0, 0)$.
984 %  \item Si $m_0 = 1$, alors exactement 1 bit changera, ce qui conduit à trois
985 %  valeurs possibles pour $x_1$, à savoir (1, 0, 0), (0, 1, 0) et (0, 0, 1).
986 %  \item etc.
987 %\end{itemize}
988 %\end{frame}
989
990
991
992 %\begin{frame}{La suite $m$ du New CI}
993 %\begin{equation}
994 %\label{Formula}
995 %m^n = f(y^n)=
996 %\left\{
997 %\begin{array}{l}
998 %0 \text{   si   }0                             \leqslant\frac{y^n}{2^{32}}<\frac{C^0_N}{2^N},\\
999 %1 \text{   si   }\frac{C^0_N}{2^N}             \leqslant\frac{y^n}{2^{32}}<\sum_{i=0}^1\frac{C^i_N}{2^N},\\
1000 %2 \text{   si   }\sum_{i=0}^1\frac{C^i_N}{2^N} \leqslant\frac{y^n}{2^{32}}<\sum_{i=0}^2\frac{C^i_N}{2^N},\\
1001 %\vdots~~~~~                                    ~~\vdots~~~                 ~~~~\\
1002 %N \text{   si   }\sum_{i=0}^{N-1}\frac{C^i_N}{2^N}     \leqslant\frac{y^n}{2^{32}}<1.\\
1003 %\end{array}
1004 %\right.
1005 %\end{equation}
1006 %\end{frame}
1007
1008
1009
1010
1011
1012 %\begin{frame}{Stratégie chaotique}
1013 %Une suite de marquage controlera la suite du XORshift $b$ ainsi:
1014 %\begin{itemize}
1015 %\item si $d^{b^j} \neq 1$, alors $S^k=b^j$, $d^{b^j} = 1$ et $k = k+1$
1016 %\item si $d^{b^j}=1$, alors $b^j$ est écarté.
1017 %\end{itemize}
1018 %Par exemple, si $b = 142\underline{2}334
1019 %142\underline{1} \underline{1}\underline{2}\underline{2}34...$ et $m =
1020 %4241...$, alors $S=1423~34~1423~4...$
1021 %\end{frame}
1022
1023
1024
1025
1026
1027
1028 %%\subsection*{Chaotic iterations as pseudo-random generator}
1029 %% \begin{frame}{CI(XORshift, XORshift) algorithm}
1030 %% \begin{tiny}
1031 %% \begin{table}
1032 %% \centering
1033 %% \begin{tabular}{|l|}
1034 %% \hline
1035 %% ~\textbf{Input}: the internal state $x$ (an array of $\mathsf{N}$ bits)\\
1036 %% \hline
1037 %% ~\textbf{Output}: a state $r$ of $\mathsf{N}$ bits \\
1038 %% \hline
1039 %% ~\textbf{for} $i=0,\dots,N$ \textbf{do}\\
1040 %% ~~~~~~ $d_i\leftarrow{0}$;\\
1041 %% ~\textbf{end for}\\
1042 %% ~$a\leftarrow{XORshift1(~)}$;\\
1043 %% ~$m\leftarrow{f(a)}$\;\\
1044 %% ~$k\leftarrow{m}$\;\\
1045 %% ~\textbf{for} $i=0,\dots,k$ \textbf{do}\\
1046 %% ~~~~~~ $b\leftarrow{XORshift2() mod ~ N}$;\\
1047 %% ~~~~~~ $S\leftarrow{b}$;\\
1048 %% ~~~~~~~\textbf{if} $d_S=0$ \textbf{then}\\
1049 %% ~~~~~~~~~~~~ $x_S\leftarrow{ \overline{x_S}}$;\\
1050 %% ~~~~~~~~~~~~ $d_S\leftarrow{1}$;\\
1051 %% ~~~~~~~\textbf{end}\\
1052 %% ~~~~~~~\textbf{else if} $d_S=1$ \textbf{then}\\
1053 %% ~~~~~~~~~~~~ $k\leftarrow{k+1}$;\\
1054 %% ~~~~~~~\textbf{end}\\
1055 %% ~\textbf{end for}\\
1056 %% ~$r\leftarrow{x}$\;\\
1057 %% ~\textbf{return} $r$;\\
1058 %% \hline
1059 %% 
1060 %% \end{tabular}
1061 %% \caption{An arbitrary round of the proposed generator}
1062 %% \label{Chaotic iteration}
1063 %% \end{table}
1064 %% \end{tiny}
1065 %% 
1066 %% \end{frame}
1067 %% 
1068
1069
1070
1071
1072
1073
1074
1075
1076
1077
1078
1079
1080
1081
1082
1083
1084 %%\begin{frame}{Exemple du New CI}
1085 %%\begin{block}{}
1086 %%\begin{tabular}{llllll}
1087 %%m:&\uncover<2->{0~}   &\uncover<4->{4~~}                      &\uncover<6->{2 }       &\uncover<8->{2}&\uncover<10->{...}\\
1088 %%k:&\uncover<2->{0~}   &\uncover<4->{4~~~~~~+1~}               &\uncover<6->{2 }       &\uncover<8->{2~+1}&\uncover<10->{...}\\
1089 %%b:&\uncover<2->{~~}   &\uncover<4->{1~4~2~\underline{2}~3}    &\uncover<6->{3~4}      &\uncover<8->{1~\underline{1}~~~4}&\uncover<10->{...}\\
1090 %%S:&\uncover<2->{~~}   &\uncover<4->{1~4~2~~~~3}               &\uncover<6->{3~4}      &\uncover<8->{1~~~~~~4}&\uncover<10->{...}
1091 %%\end{tabular}
1092 %%\end{block}
1093 %% 
1094 %%\begin{block}{x:}
1095 %%\begin{equation}
1096 %%\label{Basic equations}
1097 %%% \left\{
1098 %%\begin{array}{r@{\;}l}
1099 %%\ \textbf{0}\uncover<2->{\rightarrow \textbf{0}}      \uncover<4->{\rightarrow \textbf{1}\rightarrow 1\rightarrow 1\rightarrow \textbf{1}}    \uncover<6->{\rightarrow 1\rightarrow \textbf{1}}               \uncover<8->{\rightarrow \textbf{0}\rightarrow \textbf{0}}      \uncover<10->{...}\\
1100 %%\ \textbf{1}\uncover<2->{\rightarrow \textbf{1}}      \uncover<4->{\rightarrow 1\rightarrow 1\rightarrow \textbf{0}\rightarrow \textbf{0}}    \uncover<6->{\rightarrow 0\rightarrow \textbf{0}}               \uncover<8->{\rightarrow 0\rightarrow \textbf{0}}                               \uncover<10->{...}\\
1101 %%\ \textbf{0}\uncover<2->{\rightarrow \textbf{0}}      \uncover<4->{\rightarrow 0\rightarrow 0\rightarrow 0\rightarrow \textbf{1}}                             \uncover<6->{\rightarrow \textbf{0}\rightarrow \textbf{0}}      \uncover<8->{\rightarrow 0\rightarrow \textbf{0}}                               \uncover<10->{...}\\
1102 %%\ \textbf{0}\uncover<2->{\rightarrow \textbf{0}}      \uncover<4->{\rightarrow 0\rightarrow \textbf{1}\rightarrow 1\rightarrow \textbf{1}}    \uncover<6->{\rightarrow 1\rightarrow \textbf{0}}               \uncover<8->{\rightarrow 0\rightarrow \textbf{1}}                               \uncover<10->{...}
1103 %%\end{array}
1104 %%% \right.
1105 %%\end{equation}
1106 %%\end{block}
1107
1108 %%\begin{block}{}
1109
1110 %%\alert{Sortie:} 0 1 0 0 \uncover<3->{0 1 0 0 }\uncover<5->{1 0 1 1
1111 %%}\uncover<7->{1 0 0 0 }\uncover<9->{0 0 0 1 }\uncover<10->{...}
1112
1113 %%\end{block}
1114
1115 %%\end{frame}
1116
1117
1118
1119
1120
1121 %\begin{frame}{Nouvelle version de $CI_f(PRNG_1,PRNG_2)$}
1122 % \begin{figure}[!t]
1123 % \centering
1124 % \includegraphics[scale=0.25]{newCI.png}
1125 % \DeclareGraphicsExtensions.
1126 % \caption{Le NEW CI PRNG}
1127 % \end{figure}
1128 %\end{frame}
1129
1130
1131
1132 %\begin{frame}{NIST pour le New CI}
1133 % \begin{figure}[!t]
1134 % \centering
1135 % \includegraphics[scale=0.27]{NistNew.png}
1136 % \DeclareGraphicsExtensions.
1137 % \caption{Résultats du New CI PRNG (Nist)}
1138 % \end{figure}
1139 %\end{frame}
1140
1141
1142
1143
1144 %\begin{frame}{DieHard pour le New CI}
1145 % \begin{figure}[!t]
1146 % \centering
1147 % \includegraphics[scale=0.24]{DieHardNew.png}
1148 % \DeclareGraphicsExtensions.
1149 % \caption{Résultats du New CI PRNG (DieHard)}
1150 % \end{figure}
1151 %\end{frame}
1152
1153
1154
1155
1156
1157
1158
1159 %\begin{frame}{TestU01 pour le New CI}
1160 % \begin{figure}[!t]
1161 % \centering
1162 % \includegraphics[scale=0.37]{TestUNew.png}
1163 % \DeclareGraphicsExtensions.
1164 % \caption{Résultats du New CI PRNG (TestU01)}
1165 % \end{figure}
1166 %\end{frame}
1167
1168
1169
1170
1171
1172
1173
1174 %%\begin{frame}{Premiers tests comparatifs}
1175 %%\begin{tiny}
1176 %%\begin{table}[!t]
1177 %%\renewcommand{\arraystretch}{1.3}
1178 %%\caption{Comparaison avec $2 \times 10^5$ bits}
1179 %%\label{Comparison2}
1180 %%\centering
1181 %%  \begin{tabular}{ccccccc}
1182 %%    \hline
1183 %%Method & Monobit & Serial & Poker & Runs & Autocorrelation & Time  \\ \hline
1184 %%Logistic map &0.1280&0.1302&240.2893&26.5667&0.0373&0.965s \\
1185 %%XORshift &1.7053&2.1466&248.9318&18.0087&-0.5009&0.096s \\
1186 %%Old CI(Logistic, Logistic) &1.0765&1.0796&258.1069&20.9272&-1.6994&0.389s \\
1187 %%New CI(XORshift,XORshift) &0.3328&0.7441&262.8173&16.7877&-0.0805&0.197s\\
1188 %%    \hline
1189 %%  \end{tabular}
1190 %%\end{table}
1191 %%\end{tiny}
1192 %%\end{frame}
1193
1194
1195
1196
1197
1198
1199
1200
1201 %%\frame{
1202 %%  \frametitle{Résultats au TestU01}
1203 %%  \begin{center}
1204 %%  \begin{tabular}{|c|c|}
1205 %%  \hline
1206 %%  PRNG & Échecs (sur 516 tests) \\
1207 %%  \hline
1208 %%  Suite logistique & 261 \\
1209 %%  XORshift & 146 \\
1210 %%  ISAAC & 0 \\
1211 %%  \hline
1212 %%  Old CI(Logistic,Logistic) & 138 \\
1213 %%  Old CI(XORshift,XORshift) & 9 \\
1214 %%  Old CI(ISAAC,XORshift) & 0 \\
1215 %%  Old CI(ISAAC,ISAAC) & 0 \\
1216 %%  \hline
1217 %%  New CI(Logistic,Logistic) & 0 \\
1218 %%  New CI(ISAAC,XORshift) & 0 \\
1219 %%  New CI(ISAAC,ISAAC) & 0 \\
1220 %%  \hline
1221 %%  \end{tabular}
1222 %%  \end{center}
1223 %%%  \begin{figure}
1224 %%%  \centering
1225 %%%  \includegraphics[scale=0.35]{testU010.png}
1226 %%%  \caption{Score de quelques PRNGs au TestU01}
1227 %%%  \end{figure}
1228 %%}
1229
1230
1231
1232 %%\frame{
1233 %%  \frametitle{Résultats}
1234 %%  \begin{figure}
1235 %%  \centering
1236 %%  \includegraphics[scale=0.35]{testU011.png}
1237 %%  \caption{Améliorations via le $Old CI(PRNG_1,PRNG_2)$}
1238 %%  \end{figure}
1239 %%}
1240
1241
1242
1243 %%\frame{
1244 %%  \frametitle{Résultats}
1245 %%  \begin{figure}
1246 %%  \centering
1247 %%  \includegraphics[scale=0.35]{testU012.png}
1248 %%  \caption{Améliorations via le $New CI(PRNG_1,PRNG_2)$}
1249 %%  \end{figure}
1250 %%}
1251
1252
1253
1254 %\frame{
1255 %  \frametitle{Résultats}
1256 %  \begin{figure}
1257 %  \centering
1258 %  \includegraphics[scale=0.27]{prngs.png}
1259 %  \caption{Autres résultats}
1260 %  \end{figure}
1261 %  }
1262
1263
1264
1265 %\frame{
1266 %  \frametitle{Résultats}
1267 %  \begin{figure}
1268 %  \centering
1269 %  \includegraphics[scale=0.27]{vitesse.png}
1270 %  \caption{Perte de vitesse}
1271 %  \end{figure}
1272 %  }
1273
1274
1275 %%\frame{
1276 %%  \frametitle{A quel prix ?}
1277 %%  \begin{figure}
1278 %%  \centering
1279 %%  \includegraphics[scale=0.35]{rapide.png}
1280 %%  \caption{Dégradation de la vitesse}
1281 %%  \end{figure}
1282 %%}
1283
1284
1285
1286
1287
1288
1289 %\subsection*{Une famille pour le Old CI}
1290
1291
1292
1293 %\frame{
1294 %  \frametitle{Définition d'une famille de Old CI}
1295 %\begin{block}{La matrice associée à $f$}
1296 %Matrice de taille $N\times 2^N$ dont l'élément $(p,q)$ est 
1297 %l'entier ayant la décompistion binaire:
1298 %$$q_N, \hdots, q_{N-p}, f(q)_{N-p+1}, q_{N-p+2}, \hdots, q_1$$
1299 %avec $q_i$: $i-$ième chiffre en base 2 de $q$.
1300 %\end{block}
1301 %  
1302
1303 %\begin{block}{Vecteur des images}
1304 %Le vecteur des images de $f$ est:
1305 %$$\mathcal{F}(f)=(f(0), f(1), \hdots, f(2^N-1)) \in \llbracket 0, 2^N-1 \rrbracket^{2^N}$$
1306 %\end{block}
1307 %}
1308
1309
1310
1311
1312 %\frame{
1313 %  \frametitle{Exemple de matrice associée}
1314 %  \begin{figure}
1315 %  \centering
1316 %  \includegraphics[scale=0.27]{mappingMatrix.png}
1317 %  \caption{Matrice associée et vecteur des images pour $f_0$}
1318 %  \end{figure}
1319 %  
1320 %}
1321
1322
1323
1324 %\frame{
1325 %  \frametitle{Une règle pour le Old CI PRNG}
1326 %  \begin{itemize}
1327 %    \item Supposons que $\mathcal{F}(f)=(f(0), f(1), \hdots, f(2^N-1)) \in \llbracket 0, 2^N-1 \rrbracket^{2^N}$, avec $Old~ CI_f$ équilibré
1328 %    \item Si on veut changer $\mathcal{F}(f)_j$ en $C$, alors il faut aussi que $\mathcal{F}(f)_{2^N-C}=2^N-j$
1329 %  \end{itemize}
1330 %  
1331 %}
1332
1333
1334
1335
1336 %\frame{
1337 %  \frametitle{Exemple de fonctions pour le Old CI}
1338 %  \begin{figure}
1339 %  \centering
1340 %  \includegraphics[scale=0.27]{mappingF0.png}
1341 %  \caption{Création de nouvelles fonctions équilibrées}
1342 %  \end{figure}
1343 %  }
1344
1345
1346 %\frame{
1347 %  \frametitle{Un théorème pour l'équilibrage}
1348 %\begin{alertblock}{Théorème}
1349 %Soit $f: \mathds{B}^{n} \rightarrow \mathds{B}^{n}$, $\Gamma(f)$ son graphe d'itération, 
1350 %$\check{M}$ sa matrice d'adjacence.
1351
1352 %Si $\Gamma(f)$ est fortement connexe, alors la sortie produite par le Old CI PRNG
1353 %suit une loi qui tend vers l'uniforme répartition si et seulement si $M$ est 
1354 %doublement stochastique.
1355 %\end{alertblock}
1356 %}
1357
1358
1359
1360
1361 %\frame{
1362 %  \frametitle{D'autres Old CI chaotiques}
1363 %  \begin{block}{Pour obtenir d'autres Old CI chaotiques}
1364 %  \begin{enumerate}
1365 %    \item Partir du graphe de tous les possibles de $f_0$
1366 %    \item Tant que le taux ne suppression n'est pas atteint:
1367 %    \begin{itemize}
1368 %      \item tirer une arête au sort
1369 %      \item la supprimer si le graphe reste fortement connexe (algorithme de Tarjan)
1370 %    \end{itemize}
1371 %  \end{enumerate}
1372 %  (Problème avec les graphes isomorphes)
1373 %  \end{block}
1374 %}
1375
1376
1377 %\frame{
1378 %  \frametitle{Exemple de fonctions pour le Old CI}
1379 %  \begin{figure}
1380 %  \centering
1381 %  \includegraphics[scale=0.27]{SCC.png}
1382 %  \caption{Création de nouvelles fonctions au générateur chaotique}
1383 %  \end{figure}
1384 %  
1385 %}
1386
1387
1388
1389 %\frame{
1390 %  \frametitle{Condition suffisante de chaoticité}
1391 %\begin{alertblock}{Théorème}
1392 %Soit $f$ une fonction de $\mathds{B}^n$ dans lui-même telle que:
1393 %\begin{enumerate}
1394 %\item 
1395 %Le graphe de connexion $G(f)$ n'a pas de cycle de longueur au moins 2;
1396 %\item 
1397 %Chaque arête de $G(f)$ ayant une boucle positive a aussi une boucle négative;
1398 %\item
1399 %Chaque arête de $G(f)$ est joignable à partir d'un noeud ayant une boucle négative.
1400 %\end{enumerate}
1401 %Alors $\Gamma(f)$ est fortement connexe. 
1402 %\end{alertblock}
1403 %}
1404
1405
1406
1407 %%\begin{theorem}
1408 %%  Let $f: \mathds{B}^{n} \rightarrow \mathds{B}^{n}$, $\Gamma(f)$ its
1409 %%  iteration graph, $\check{M}$ its adjacency
1410 %%  matrix and $M$ a $n\times n$ matrix defined as in the previous lemma.
1411 %%  If $\Gamma(f)$ is SCC then 
1412 %%  the output of the PRNG detailed in Algorithm~\ref{CI Algorithm} follows 
1413 %%  a law that tends to the uniform distribution 
1414 %%  if and only if $M$ is a double stochastic matrix.
1415 %%\end{theorem} 
1416
1417
1418 %\subsection*{PRNG cryptographiquement sûr}
1419 %    
1420
1421 %\frame{
1422 %\frametitle{Les PRNG cryptographiquement sûrs}
1423 %\begin{block}{Définition: Générateur $G$ \emph{cryptographiquement sûr}}
1424 %%Pour tout 
1425 %%algorithme probabiliste polynomial en temps $\mathcal{D}$, pour tout
1426 %%polynome $\mathfrak{p}>0$, et pour tout $n$ suffisamment large,
1427 %$$\left| \mathrm{Pr}[\mathcal{D}(\mathcal{G}(\mathfrak{U}_n))=1]-Pr[\mathcal{D}(\mathfrak{U}_{\ell_\mathcal{G}(n)})=1]\right|< \frac{1}{\mathfrak{p}(n)},$$
1428 %%où $\mathfrak{U}_r$ est la loi de probabilité uniforme sur $\{0,1\}^r$ et les
1429 %%probabilités sont prises sur $\mathfrak{U}_n$, $\mathfrak{U}_{\ell_G(n)}$ de la même manière
1430 %%que pour le lancer d'une pièce de monnaie dans $\mathcal{D}$. 
1431 %\end{block}
1432 %}
1433
1434
1435
1436 %\subsection*{Version GPU}
1437
1438 %\frame{
1439 %\frametitle{Derniers Résultats}
1440 %\begin{alertblock}{Nos derniers résultats}
1441 %\begin{enumerate}
1442 %  \item Si le premier PRNG en entrée est polynomialement indistinguable d'une suite aléatoire, alors notre PRNG l'est aussi
1443 %  \item Implantation sur GPU $\Rightarrow$ 20 milliards de nombres (32 bits) par seconde sur un PC
1444 %  \item Utilisation de BBS $\Rightarrow$ 1 milliards de nombres sûrs par seconde
1445 %  \item Version chaotique du cryptosystème asymétrique probabiliste de Blum-Goldwasser
1446 %  \item Mixage avec dispositif optique (Larger, OPTO)
1447 %\end{enumerate}
1448 %\end{alertblock}
1449 %}
1450
1451
1452
1453
1454
1455 %%\frame{
1456 %%  \frametitle{Notre générateur GPU}
1457 %%  \begin{figure}
1458 %%  \centering
1459 %%  \includegraphics[scale=0.3]{gpu.png}
1460 %%%  \caption{Version GPU de notre générateur}
1461 %%  \end{figure}
1462 %%}
1463
1464
1465
1466
1467 %%\frame{
1468 %%  \frametitle{Notre générateur GPU}
1469 %%  \begin{figure}
1470 %%  \centering
1471 %%  \includegraphics[scale=0.25]{bbs.png}
1472 %% % \caption{Version GPU de notre générateur, avec bbs}
1473 %%  \end{figure}
1474 %%}
1475
1476
1477
1478 %\frame{
1479 %  \frametitle{Notre générateur GPU}
1480 %  \begin{tabular}{cc}
1481 %  \includegraphics[scale=0.3]{gpu.png} & \includegraphics[scale=0.275]{bbs.png}
1482 %  \end{tabular}
1483 %}
1484
1485 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1486 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1487 %\section{Nouvelles pistes}
1488 %%\subsection*{PRNGs}
1489 %\begin{frame}{}
1490 %% 'transition': Crossfade,
1491 %  \begin{center}
1492 %   \Huge{Nouvelles pistes}
1493
1494 %\medskip
1495 %   %\huge{soulevés par l'approche}
1496 %  \end{center}
1497 %\end{frame}
1498 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1499 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1500
1501
1502
1503
1504
1505
1506
1507 %\frame{
1508 % \frametitle{Le générateur optique}
1509 % \begin{block}{Côté OPTO}
1510 %  \begin{figure}
1511 %  \centering
1512 %  \includegraphics[scale=0.5]{setup_opto_RNG.eps}
1513 %   \caption{Générateur optique (laser chaotique)}
1514 %  \end{figure}
1515 %  \end{block}
1516 %}
1517
1518
1519
1520
1521
1522
1523
1524
1525
1526
1527
1528 %\frame{
1529 % \frametitle{Le générateur mixé}
1530 % \begin{block}{Côté DISC}
1531 %  \begin{figure}
1532 %  \centering
1533 %  \includegraphics[scale=0.5]{improve.eps}
1534 %   \caption{Mixage analogique-numérique}
1535 %  \end{figure}
1536 %  \end{block}
1537 %}
1538
1539
1540
1541
1542
1543 %\frame{
1544 % \frametitle{Le générateur mixé}
1545 % \begin{block}{Améliorations (NIST)}
1546 %  \begin{figure}
1547 %  \centering
1548 %  \includegraphics[scale=0.35]{NistLaurent.png}
1549 %   \caption{Résultat au NIST}
1550 %  \end{figure}
1551 %  \end{block}
1552 %}
1553
1554
1555
1556
1557
1558 %\frame{
1559 % \frametitle{Le générateur mixé}
1560 % \begin{block}{Améliorations (DieHARD)}
1561 %  \begin{figure}
1562 %  \centering
1563 %  \includegraphics[scale=0.25]{DieHardLaurent.png}
1564 %   \caption{Résultat au DieHARD}
1565 %  \end{figure}
1566 %  \end{block}
1567 %}
1568
1569
1570
1571 %\frame{
1572 % \frametitle{Le générateur mixé}
1573 % \begin{block}{Côté DISC}
1574 %  \begin{figure}
1575 %  \centering
1576 %  \includegraphics[scale=0.35]{method.eps}
1577 %   \caption{Premier PRNG mixé réalisé}
1578
1579 %  \end{figure}
1580 %  \end{block}
1581 %}
1582
1583
1584 %\frame{
1585 % \frametitle{Premiers résultats}
1586 %  \begin{tabular}{|l||c|c|c|c|c|}
1587 %    \hline
1588 %\textbf{Tests} {\textbf{$n$}}&1 &10&20&30&40 \\ \hline\hline
1589 %NIST suite & 0/15 &14/15 & 15/15 & 15/15 & 15/15\\ \hline
1590 %DieHARD suite &1/18 &11/18 & 14/18 &18/18&18/18\\ \hline
1591 %  \end{tabular}
1592 %}
1593
1594
1595 %\frame{
1596 % \frametitle{Le générateur mixé}
1597 % \begin{block}{Côté DISC}
1598 %  \begin{figure}
1599 %  \centering
1600 %  \includegraphics[scale=0.25]{paralel.png}
1601 %   \caption{Deuxième PRNG mixé réalisé}
1602 %  \end{figure}
1603 %  \end{block}
1604 %}
1605
1606
1607 %\frame{
1608 %  \frametitle{Une piste ?}
1609 %  $$X^{mn+1} = X^{mn} \oplus O^{mn} \oplus C^m$$
1610 %}
1611
1612
1613
1614
1615
1616
1617
1618
1619
1620 %\begin{frame}{}
1621 % \begin{center}
1622 % \huge{Merci pour votre attention}
1623 % \end{center}
1624 %\end{frame}
1625
1626
1627
1628
1629
1630
1631
1632
1633 %%\frame{
1634 %%% 'transition': Crossfade,
1635 %% \frametitle{Une menace en guise d'illustration}
1636 %% \begin{block}{Les attaques par canal auxiliaire}
1637 %% \begin{enumerate}
1638 %%\item Certains processeurs peuvent laisser fuire de l'information. \newline $\Rightarrow$ En 2006 [Acimez07], 508 bits d'une clé d'authentification sur 512.  
1639 %%\item Variation de tension appliquée au processeur [Pellegrini10]\newline $\Rightarrow$ \'Emission d'une signature (RSA 1024) corrompue. 
1640 %%\item Mesure du temps de déchiffrement [Kocher95] \newline $\Rightarrow$ Obtention de la clé de déchiffrement.
1641 %%\item Optimisations appliquées au théorème des restes chinois [Brumley03] \newline $\Rightarrow$ Factorisation RSA trouvée.
1642 %%\end{enumerate}
1643 %%\end{block}
1644 %%}
1645
1646
1647
1648
1649 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1650
1651
1652
1653 %%\frame{
1654 %%% 'transition': Crossfade,
1655 %%  \frametitle{Une menace en guise d'illustration}
1656 %%  \begin{block}{Les attaques par canal auxiliaire}
1657 %%  \begin{itemize}
1658 %%    \item Failles matérielles ou logicielles
1659 %%    \item Une partie du secret
1660 %%    \item Algorithmes prouvés sûrs
1661 %%  \end{itemize}
1662 %%  \end{block}
1663 %%  
1664 %%  \vspace{0.25cm}
1665 %%  \uncover<2->{
1666 %%  \begin{exampleblock}{Tentatives de solution}
1667 %%  \begin{itemize}
1668 %%    \item Ne plus répondre au cas par cas
1669 %%    \item Une sécurité complémentaire ?
1670 %%    \item Pourquoi ne pas utiliser des programmes imprédictibles ?
1671 %%  \end{itemize}
1672 %%  \end{exampleblock}
1673 %%}
1674 %%}
1675
1676
1677
1678
1679
1680
1681
1682
1683 %%\frame{
1684 %% \frametitle{Nos contributions}
1685 %%\begin{block}{Nos contributions}
1686 %%\begin{itemize}
1687 %%\item Construire des machines, des programmes imprévisibles
1688 %%\item Etudier des algorithmes existants sous d'autres aspects (comparaison, autres menaces ?)
1689 %%\item Rajouter des propriétés (topologiques) à des outils préexistants, \emph{sans perte de sécurité}
1690 %% \end{itemize}
1691 %%\end{block}
1692 %%}
1693
1694
1695
1696
1697
1698
1699
1700
1701 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1702 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1703 %\section*{Problèmes}
1704 %\begin{frame}{}
1705 %% 'transition': Crossfade,
1706 %  \begin{center}
1707 %   \Huge{Problèmes}
1708
1709 %\medskip
1710 %   \huge{soulevés par l'approche}
1711 %  \end{center}
1712 %\end{frame}
1713 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1714 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1715
1716
1717
1718
1719
1720
1721
1722 %% %%%%%%%%%%%%% 16. De la relativité du chaos %%%%%%%%%%%%%%%
1723 %\subsection*{Tout est relatif (est-ce encore vrai ?)}
1724
1725 %% \frame{
1726 %%   \frametitle{Problème soulevé par l'approche}
1727 %%   \begin{block}{Quels problèmes pose cette approche ?}
1728 %%   \begin{itemize}
1729 %%   \item Rôle prépondérant de la topologie
1730 %%   \item De sa finesse dépendent les propriétés de désordre
1731 %%   \item Comment bien la choisir ?
1732 %%   \end{itemize}
1733 %%   $\Rightarrow$ Se ramener à la topologie de l'ordre sur $\mathds{R}$
1734 %%   \end{block}
1735 %% }
1736
1737
1738 %\frame{
1739 % \frametitle{De l'importance de la topologie}
1740 %%\begin{block}{Les questions qui se posent}
1741 %%\begin{enumerate}
1742 %%\item Si un système $(\mathcal{X},f)$ est chaotique, et pour quelle topologie.
1743 %%\item Si un système $(\mathcal{X},f)$ est plus chaotique qu'un système $(\mathcal{Y},g)$.
1744 %%\end{enumerate}
1745 %%\end{block}
1746
1747 %%\vspace{0.5cm}
1748 %%\uncover<2>{
1749 %\begin{exampleblock}{Problèmes soulevés}
1750 %\begin{enumerate}
1751 %\item Le désordre dépend de la topologie (?)
1752 %\item Comparaison de deux systèmes:
1753 %\begin{itemize}
1754 %\item Les ensembles $\mathcal{X}$ et $\mathcal{Y}$ ne sont pas forcément les mêmes.
1755 %\item Les topologies ne sont pas forcément les mêmes.
1756 %\item Sont-elles comparables ? Et quelles conséquences ?
1757 %\end{itemize}
1758 %\end{enumerate}
1759 %\end{exampleblock}
1760 %%}
1761 %}
1762
1763
1764
1765 %\frame{
1766 % \frametitle{Mon désordre n'est pas le tien}
1767 %   \begin{exampleblock}{Théorème: Impact de la finesse de la topologie}
1768 %   Soient $\tau, \tau'$ deux topologies sur $\mathcal{X}$ telles que $\tau \subset \tau'$.
1769
1770 %Si $(\mathcal{X}_{\tau'},f)$ satisfait Devaney, alors $(\mathcal{X}_\tau,f)$ aussi.
1771 %   \end{exampleblock}
1772 %}
1773
1774 %\frame{
1775 % \frametitle{Mon désordre n'est pas le tien}    
1776 %   \begin{exampleblock}{Un système peut toujours être chaotique}
1777 %   Soit $\mathcal{X}$ un ensemble non vide, et $f: \mathcal{X} \to \mathcal{X}$ une application possédant au moins un point fixe.
1778 %Alors $f$ est $\tau_0-$chaotique, où $\tau_0$ est la topologie grossière sur $\mathcal{X}$.
1779 %   \end{exampleblock}
1780 %   
1781 %   \vspace{0.5cm}
1782 %   
1783 %     \begin{exampleblock}{Un système peut toujours ne jamais être chaotique}
1784 %Soit $\mathcal{X}$ un ensemble, et $f: \mathcal{X} \to \mathcal{X}$ une application.
1785 %Si $\mathcal{X}$ est infini, alors $\left( \mathcal{X}_{\tau_\infty}, f\right)$ n'est pas chaotique selon Devaney, où $\tau_\infty$ désigne la topologie discrète.
1786 %   \end{exampleblock}
1787 %}
1788
1789
1790
1791
1792
1793 %\frame{
1794 % \frametitle{Réflexions autour d'un désordre absolu}
1795 %  \begin{block}{Reformulation des problèmes}
1796 %    \begin{itemize}
1797 %      \item $(\mathcal{X},f)$ peut ou non être chaotique, suivant la richesse de la topologie.
1798 %      \item L'ensemble des topologies sur $\mathcal{X}$, muni de la relation « être plus fine que » est un espace réticulé.
1799 %    \end{itemize}
1800 %  \end{block}
1801 %  
1802 %  \vspace{0.4cm}
1803 %  
1804 % \begin{block}{Quelques pistes}
1805 %   \begin{enumerate}
1806 %     \item La plus fine topologie rendant une fonction imprédictible
1807 %     \item \^Etre imprédictible, c'est l'être pour la topologie de l'ordre.
1808 %       \begin{itemize}
1809 %         \item Approche légitime (mais, pour quel ordre ?)
1810 %         \item Peut conduire à se ramener à $\mathds{R}$
1811 %       \end{itemize}
1812 %   \end{enumerate}
1813 % \end{block}
1814 %}
1815
1816
1817 %%%%%%%%%%%%%%% 17. Une semi-conjugaison topologique %%%%%%%%
1818 %%%%%%%%%% ou comment passer de X à un intervalle réel %%%%%%
1819 %\subsection*{Une semi-conjugaison topologique}
1820
1821
1822
1823 %\frame{
1824 %  \frametitle{Une semi-conjugaison topologique}
1825 %  
1826 %  
1827 %\begin{exampleblock}{Une semi-conjugaison topologique}
1828 %IC $G_{f_0}$ sur $\mathcal{X}$ = IC $g$ sur $\mathds{R}$:
1829 %\begin{equation*}
1830 %\begin{CD}
1831 %\left(~\mathcal{S}_{10} \times\mathds{B}^{10}, d~\right) @>G_{f_0}>> \left(~\mathcal{S}_{10} \times\mathds{B}^{10}, d~\right)\\
1832 %    @V{\varphi}VV                    @VV{\varphi}V\\
1833 %\left( ~\big[ 0, 2^{10} \big[, D~\right)  @>>g> \left(~\big[ 0, 2^{10} \big[, D~\right)
1834 %\end{CD}
1835 %\end{equation*}
1836 %\begin{enumerate}
1837 %\item Prendre la première décimale $d$ de $x \in \big[ 0, 2^{10} \big[$
1838 %\item Nier le bit numéro $d$ de $E(x)$
1839 %\item Supprimer $d$
1840 %\end{enumerate}
1841 %\end{exampleblock}
1842 %}
1843
1844
1845
1846
1847 %\frame{
1848 %  \frametitle{Comparaison des distances}
1849
1850 %\begin{exampleblock}{Comparaison de distances}
1851 %$D$ est plus fine que la distance euclidienne.
1852 %\end{exampleblock}
1853
1854 %\begin{figure}[t]
1855 %\begin{center}
1856 %  \subfigure[Application $x \to dist(x;1,234)$.]{\includegraphics[scale=.25]{17.Semi_conjugaison_topologique/distances/DvsEuclidien.pdf}}\quad
1857 %  \subfigure[Application $x \to dist(x;3) $.]{\includegraphics[scale=.25]{17.Semi_conjugaison_topologique/distances/DvsEuclidien2.pdf}}
1858 %\end{center}
1859 %\caption{Comparaison des distances $D$ et euclidienne.}
1860 %\label{fig:comparaison de distances}
1861 %\end{figure}
1862 %}
1863
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1869
1870
1871 %\frame{
1872 % \frametitle{\'Etude des ICs sur $\mathds{R}$}
1873 % \begin{exampleblock}{Analyse des itérations chaotiques réelles}
1874 %Les itérations chaotiques $g$ définies sur $\mathds{R}$ sont:
1875 %\begin{itemize}
1876 %\item Infiniment dérivables sur $\big[ 0, 2^{10} \big[$, sauf aux 10241 points de l'ensemble $I$ défini par $\left\{ \dfrac{n}{10} ~\big/~ n \in \llbracket 0;2^{10}\times 10\rrbracket \right\}$.
1877 %\item Affine, de pente 10, sur chaque sous-intervalle.
1878 %\end{itemize}
1879 %\end{exampleblock}
1880 %}
1881
1882
1883
1884 %%\frame{
1885 %%  \frametitle{Exemples de fonctions chaotiques}
1886 %%\begin{figure}[t]
1887 %%\begin{center}
1888 %%  \subfigure[Doublement de l'angle.]{\includegraphics[scale=.16]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/doublement.pdf}}\quad
1889 %%  \subfigure[Fonction logistique.]{\includegraphics[scale=.16]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/logistique.pdf}}\quad
1890 %%  \subfigure[Fonction tente.]{\includegraphics[scale=.16]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/tente.pdf}}
1891 %%\end{center}
1892 %%\caption{Exemples de fonctions chaotiques.}
1893 %%\end{figure}
1894 %%}
1895
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1900 %\frame{
1901 %  \frametitle{Les itérations chaotiques $G_{f_0}$ sur $\mathds{R}$}
1902 %\begin{figure}[t]
1903 %\begin{center}
1904 %%  \subfigure[Sur (0,9 ; 1).]{\includegraphics[scale=.16]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/ICs09a1.pdf}}\quad
1905 %  \subfigure[Sur (0,7 ; 1).]{\includegraphics[scale=.16]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/ICs07a95.pdf}}\quad
1906 %  \subfigure[Sur (0 ; 1).]{\includegraphics[scale=.19]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/ICs0a1.pdf}}\quad
1907 %    \subfigure[Sur (510 ; 514).]{\includegraphics[scale=.19]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/ICs510a514.pdf}}\quad
1908 %  \subfigure[Sur (1000 ; 1008).]{\includegraphics[scale=.19]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/ICs1000a1008.pdf}}
1909 %\end{center}
1910 %\caption{Les itérations chaotiques.}
1911 %\end{figure}
1912 %}
1913
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1915
1916
1917 %\frame{
1918 %  \frametitle{Les itérations chaotiques sur $\mathds{R}$}
1919 %\begin{figure}[t]
1920 %\begin{center}
1921 %  \subfigure[Sur (510 ; 514).]{\includegraphics[scale=.16]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/ICs510a514.pdf}}\quad
1922 %  \subfigure[Sur (1000 ; 1008).]{\includegraphics[scale=.16]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/ICs1000a1008.pdf}}\quad
1923 %  \subfigure[Sur (40 ; 70).]{\includegraphics[scale=.16]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/ICs40a70.pdf}}
1924 %\end{center}
1925 %\caption{Les itérations chaotiques.}
1926 %\end{figure}
1927 %}
1928
1929
1930
1931
1932
1933
1934 % \frame{
1935 %   \frametitle{Chaos des IC $G_{f_0}$ sur $\mathds{R}$}
1936 %   \begin{exampleblock}{Chaos de Devaney sur $\mathds{R}$}
1937 % Les IC sur $\mathds{R}$ sont chaotiques selon Devaney, quand $\mathds{R}$ a sa topologie usuelle.
1938 % \end{exampleblock}
1939
1940 % \vspace{0.5cm}
1941
1942 %   \begin{exampleblock}{Exposant de Lyapunov}
1943 % %$\forall x^0 \in \mathcal{L}$, l'exposant de Lyapunov des itérations chaotiques ayant $x^0$ pour condition initiale vaut 
1944 % $$\forall x^0 \in \mathcal{L}, \lambda(x^0) = \displaystyle{\lim_{n \to +\infty} \dfrac{1}{n} \sum_{i=1}^n \ln \left| ~g'\left(x^{i-1}\right)\right|} = \ln (10).$$
1945 % \end{exampleblock}
1946 % }
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1959 %\frame{
1960 %  \frametitle{Systèmes itératifs et suites récurrentes}  
1961 %  \begin{alertblock}{Les systèmes itératifs sont des suites récurrentes}
1962 %  On pose $F:\mathcal{X}^\mathds{N} \longleftrightarrow\mathcal{X}^\mathds{N}$, qui à la suite $(x^k)_{k \in \mathds{N}}$ associe $\left(x^0, f^0(x^0), f^1(x^0,x^1), f^2(x^0,x^1,x^0),\hdots\right)$. Alors le système
1963 %    $$\left\{
1964 %  \begin{array}{l}
1965 %    X^0 = (x^0,0,0, \hdots) \in \mathcal{X}^\mathds{N}\\
1966 %    X^{n+1} = F(X^n)
1967 %  \end{array}
1968 %  \right.$$
1969 %  tend vers la suite $(x^0,x^1,x^2,\hdots)$.
1970 %  \end{alertblock}
1971 %  \uncover<2->{
1972 %  Etudions un cas particulier : les « Itérations chaotiques »}
1973 %}
1974
1975 \section{Conclusion}
1976
1977
1978 \bibliographystyle{plain}
1979 \bibliography{mabase}
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1981 \end{document}