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1 \documentclass{article}
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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 \subsection{Topological Properties of Chaotic Iterations}
236
237 The topological space on which chaotic iterations are defined has
238 firstly been investigated, leading to the following result~\cite{gb11:bc,GuyeuxThese10}:
239 \begin{proposition}
240 $\mathcal{X}$ is an infinitely countable metric space, being both
241 compact, complete, and perfect (each point is an accumulation point).
242 \end{proposition}
243 These properties are required in some topological specific 
244 formalization of a chaotic dynamical system, justifying their
245 proofs.
246
247 Concerning $G_{f_0}$, it has been stated that~\cite{GuyeuxThese10}.
248 \begin{proposition}
249 $G_{f_0}$ is surjective, but not injective, and so the dynamical system $(\mathcal{X},G_{f_0})$ is not reversible.
250
251 Furthermore, if we denote by $Per_k(f)$ the set of periodic points 
252 of period $k$ for $f$, we have 
253  $\forall k \in \mathds{N}, Per_{2k+1}(G_{f_0}) = \varnothing, card\left(Per_{2k+2}(G_{f_0})\right)>0$.
254 \end{proposition}
255  
256 So $\Rightarrow G_{f_0}$ does not present the existence of points of any period referred as chaos in the article of Li and Yorke~\cite{Li75}.
257 However~\cite{GuyeuxThese10}:
258      \begin{itemize}
259        \item This kind of disorder can be stated on $\mathcal{X}^G = \mathcal{P}\left(\llbracket 1,\mathsf{N}\rrbracket\right)^\mathds{N}\times \mathds{B}^\mathsf{N}$.
260        \item $G_{f_0}$ possesses more than $n^2$ points of period $2n$.
261      \end{itemize}
262 Additionally, this existence of points of any period has been rejected
263 by the community to the benefit of more recent notions of chaos, 
264 like those developed these last decades by Devaney~\cite{Devaney}, Knudsen~\cite{Knudsen94}, etc.
265
266 In these approaches, three ingredients are required for unpredictability. 
267 Firstly, the system must be intrinsically complicated, undecomposable: it cannot be simplified into two
268 subsystems that do not interact, making any divide and conquer strategy 
269 applied to the system inefficient. In particular, a lot of orbits must visit
270 the whole space. Secondly, an element of regularity is added, to counteract
271 the effects of the first ingredient, leading to the fact that closed points
272 can behave in a completely different manner, and this behavior cannot be predicted.
273 Finally, sensibility of the system is demanded as a third ingredient, making that
274 closed points can finally become distant during iterations of the system.
275 This last requirement is, indeed, often implied by the two first ingredients.
276
277 Having this understanding of an unpredictable dynamical system, Devaney has
278 formalized in~\cite{Devaney} the following definition of chaos.
279
280 \begin{definition}
281 A discrete dynamical system $x^0 \in \mathcal{X}, x^{n+1}=f(x^n)$ on a
282 metric space $(\mathcal{X},d)$ is said to be chaotic according to Devaney
283 if it satisfies the three following properties:
284     \begin{enumerate}
285 \item \emph{Transitivity:} For each couple of open sets $A,B \subset \mathcal{X}$, there exists $k \in \mathbb{N}$ such that $f^{(k)}(A)\cap B \neq \varnothing$.
286 \item \emph{Regularity:} Periodic points are dense in $\mathcal{X}$.
287 \item \emph{Sensibility to the initial conditions:} There exists $\varepsilon>0$ such that $$\forall x \in \mathcal{X}, \forall \delta >0, \exists y \in \mathcal{X}, \exists n \in \mathbb{N}, d(x,y)<\delta \textrm{ and } d(f^{(n)}(x),f^{(n)}(y)) \geqslant \varepsilon.$$
288 \end{enumerate}
289 \end{definition}
290
291 The system can be intrinsically complicated for various other understanding of this wish, that are 
292 not equivalent one another, like:
293 \begin{itemize}
294     \item \emph{Undecomposable}: it is not the union of two nonempty closed subsets that are positively invariant ($f(A) \subset A$).
295   \item \emph{Total transitivity}: $\forall n \geqslant 1$, the function composition $f^{(n)}$ is transitive.
296   \item \emph{Strong transitivity}: $\forall x,y \in \mathcal{X},$ $\forall r>0,$ $\exists z \in B(x,r),$ $\exists n \in \mathbb{N},$ $f^{(n)}(z)=y.$
297   \item \emph{Topological mixing}:  for all pairs of disjoint open nonempty sets $U$ and $V$, there exists $n_0 \in \mathbb{N}$ such that $\forall n \geqslant n_0, f^{(n)}(U) \cap V \neq \varnothing$.
298 \end{itemize}
299
300
301 Concerning the ingredient of sensibility, it can be formulated as follows.
302
303 %\frame{
304 %\frametitle{Stabilité et expansivité}
305 %   \begin{block}{Définitions de la sensibilité}
306 %     \begin{itemize}
307 %       \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 $d(f^{(n)}(x),f^{(n)}(y)) \geqslant \varepsilon$
308 %       \item $(\mathcal{X},f)$ est \emph{expansif} si
309 %$\exists \varepsilon >0,$ $\forall x \neq y,$ $\exists n \in \mathbb{N},$ $d(f^{(n)}(x),f^{(n)}(y)) \geqslant \varepsilon$
310 %     \end{itemize}
311 %   \end{block}
312 %}
313
314 %%\frame{
315 %%  \frametitle{Des systèmes imprévisibles}
316 %%    \begin{block}{Définitions des systèmes dynamiques désordonnés}
317 %%    \begin{itemize}
318 %%      \item \emph{Devaney:} $(\mathcal{X},f)$ est sensible aux conditions initiales, régulier et transitif
319 %%       \item \emph{Wiggins:} $(\mathcal{X},f)$ est transitif et sensible aux conditions initiales
320 %%       \item \emph{Knudsen:} $(\mathcal{X},f)$ a une orbite dense et s'il est sensible aux conditions initiales
321 %%       \item \emph{expansif:} $(\mathcal{X},f)$ est transitif, régulier et expansif
322 %%    \end{itemize}
323 %%    \end{block}
324 %%}
325
326
327
328 %\subsection*{Autres approches}
329
330
331 %\frame{
332 %  \frametitle{Selon Li et Yorke}
333 %    \begin{block}{Définitions}
334 %    \begin{description}
335 %\item[Couple de Li-Yorke.] $(x,y)$ en est un quand: $\limsup_{n \rightarrow +\infty} d(f^{(n)}(x), f^{(n)}(y))>0$ et $\liminf_{n \rightarrow +\infty} d(f^{(n)}(x), f^{(n)}(y))=0.$
336
337 %\item[Ensemble brouillé.] $B \subset \mathcal{X}$ en est un si tout couple de points distincts de $B$ est de Li-Yorke.
338
339 %\item[Systèmes de Li-Yorke.] $\mathcal{X}$ est compact et contient un ensemble brouillé indénombrable.
340 %\end{description}
341 %\end{block}
342 %}
343
344
345
346
347
348
349 %\frame{
350 % \frametitle{Approche entropie topologique}
351 %   \begin{block}{Entropie topologique}
352 %   \begin{itemize}
353 %   \item $x,y \in \mathcal{X}$ sont ~$\varepsilon-$\emph{séparés en temps $n$} s'il existe $k \leqslant n$ tel que $d\left(f^{(k)}(x),f^{(k)}(y)\right)>\varepsilon$.
354 %   \item Les ensembles $(n,\varepsilon)-$séparé sont des ensembles de points qui seront tous $\varepsilon-$séparés en temps $n$
355 %   \item $s_n(\varepsilon,Y)$: cardinal maximal d'un ensemble $(n,\varepsilon)-$séparé $$h_{top}(\mathcal{X},f)  = \displaystyle{\lim_{\varepsilon \rightarrow 0} \Big[ \limsup_{n \rightarrow +\infty} \dfrac{1}{n} \log s_n(\varepsilon,\mathcal{X})\Big]}$$
356 %   \end{itemize}
357 %   \end{block}
358 %}
359
360
361
362
363 %\frame{
364 % \frametitle{Exposant de Lyapunov}
365 %\begin{block}{L'exposant de Lyapunov}
366 %$$\lambda(x^0) = \displaystyle{\lim_{n \to +\infty} \dfrac{1}{n} \sum_{i=1}^n \ln \left| ~f'\left(x^{i-1}\right)\right|}$$
367 %Il doit être positif pour multiplier les erreurs
368 %\end{block}
369 %}
370
371
372
373
374
375 %\subsection*{Etude des systèmes itératifs}
376
377 %%\frame{
378 %%  \frametitle{IC et propriété de Devaney}
379 %%\begin{alertblock}{Théorème}
380 %%$G_{f_0}$ est régulier et transitif (Devaney). 
381
382 %%Sa sensibilité est $\geqslant \mathsf{N}-1$.
383 %%\end{alertblock}
384
385 %%\uncover<2->{
386 %% \begin{exampleblock}{Question}
387 %% $f_0$ est-elle la seule fonction dont le système itératif vérifie la condition de Devaney ?
388 %% \end{exampleblock}
389 %% 
390 %% \vspace{0.5cm}
391
392 %%Pour y répondre, nous avons utilisé le graphe de tous les possibles par itérations chaotiques : le GTPIC.}
393 %%}
394
395
396
397
398 %%\frame{
399 %%  \frametitle{Nombre de fonctions imprévisibles}
400 %%  \begin{alertblock}{Caractérisation des IC imprévisibles selon Devaney}
401 %%$G_f$ vérifie l'hypothèse de Devaney $\Leftrightarrow$ Son graphe des possibles est fortement connexe.
402
403 %%$\Rightarrow$ Il y a $\left(2^\mathsf{N}\right)^{2^\mathsf{N}}$ IC chaotiques.
404 %%\end{alertblock}
405 %%}
406
407
408
409
410
411
412
413 %\frame{
414 %  \frametitle{Etude topologique}
415 %    \begin{exampleblock}{Etude topologique des ICs}
416 %      \begin{itemize}
417 %        \item $\forall f \in \mathcal{C}$, $Per\left(G_f\right)$ est infini dénombrable, $G_f$ est fortement transitive,  est chaotique selon Knudsen, 
418 %        \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 $ln(\mathsf{N})$
419 %        \item Indécomposabilité, instabilité, chaos de Wiggins, de la multiplicité des périodes...
420 %      \end{itemize}
421 %    \end{exampleblock}
422 %}
423
424
425
426
427
428
429
430 %\frame{
431 % \frametitle{Graphe de tous les possibles par IC}
432 %  \begin{center}
433 %   \includegraphics[scale=0.55]{14.Caracterisation_des_IC_chaotiques_selon_Devaney/grapheTPICver2.pdf}
434 %  \end{center}
435 %}
436
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455 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
456 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
457 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
458 %\section*{Topologie des programmes}
459 %\frame{
460 %% 'transition': Crossfade,
461 % \begin{center}
462 %   \Huge{Topologie des programmes}
463 %   
464 %  \end{center}
465 %}
466 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
467 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
468 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
469
470
471
472 %%\frame{
473 %%  \frametitle{Premières questions}
474 %%  \begin{exampleblock}{Le chaos dans mon PC ?}
475 %%  Le désordre, l'imprévisibilité (vrai, sans perte) sont-ils possibles sur un ordinateur ?
476 %%\begin{itemize}
477 %%      \item Il n'y a pas de réels sur mon PC
478 %%      \item Toute machine ayant un nombre fini d'états finit par entrer dans un cycle.
479 %%\end{itemize}
480 %%  \end{exampleblock}
481 %%}
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491 %%\frame{
492 %%  \frametitle{Mode d'emploi}
493 %%  \begin{alertblock}{Chaos sur machine: quelques règles}
494 %%    \begin{enumerate}
495 %%      \item Ne pas laisser la machine travailler en vase clos %\newline
496 %%      %$\Rightarrow$ Une nouvelle entrée à chaque itérée
497 %%      \item Utiliser les médias sur lesquels on travaille %\newline
498 %%      %$\Rightarrow$ Ensemble infini dénombrable
499 %%      \item Ne manipuler que des entiers 
500 %%      \item \'Eviter les tailles fixes %(graine, nombre d'itérations, etc.)
501 %%    \end{enumerate}
502 %%  \end{alertblock}
503 %%}
504
505
506
507
508
509 %\frame{
510 %  \frametitle{Introduction}
511 %  \begin{block}{Deux cas de figure}
512 %    \begin{itemize}
513 %      \item En vase clos :
514 %      \begin{itemize}
515 %        \item 4 Go de mémoire $\Rightarrow 2^{4000000000}$ états possibles...
516 %        \item Lemme de filature/lemme fantôme
517 %      \end{itemize}
518 %      \item $\mathcal{X}=\mathds{B}^\mathsf{N}\times \mathcal{P}\left(\llbracket 1;\mathsf{N}\rrbracket\right)^\mathds{N}$:
519 %      \begin{itemize}
520 %        \item Pas de réels, que des entiers bornés par $\mathsf{N}$
521 %        \item On peut utiliser le média à chaque itérée
522 %      \end{itemize}
523 %    \end{itemize}
524 %  \end{block}
525 %}
526
527
528
529
530
531
532 %\frame{
533 %  \frametitle{Introduction}
534 %  \begin{exampleblock}{Deux questions}
535 %%  Vos ICs sont chaotiques, mais pour moi c'est pas ça une machine, un programme.
536 %\begin{itemize}
537 %      \item Peut-on construire des automates chaotiques ?
538 %      \item Peut-on évaluer si un programme est chaotique ?
539 %\end{itemize}
540 %  \end{exampleblock}
541 %}
542
543
544
545
546
547 %\frame{
548 % \frametitle{Une machine de Moore chaotique}
549 %  \begin{center}
550 %   \includegraphics[scale=0.55]{14.Caracterisation_des_IC_chaotiques_selon_Devaney/grapheTPICver2.pdf}
551 %  \end{center}
552 %}
553
554
555
556
557
558 %\frame{
559 %\frametitle{Le chaos d'un programme}
560 %\begin{block}{Machines de Turing et systèmes itératifs}
561 %Soit $(w,i,q)$ la configuration actuelle de la machine de Turing\\
562 %\begin{center}
563 %\includegraphics[scale=0.3]{Steganalyse/Medias/Turing.pdf} 
564 %\end{center}
565 %\begin{itemize}
566 %\item $w=\sharp^{-\omega} w(0) \hdots w(k)\sharp^{\omega}$ est la bande de lecture,
567 %\item $i$ est la position de la tête de lecture,
568 %\item $q$ décrit l'état de la machine,
569 %\item  et $\delta$ est sa fonction de transition. 
570 %\end{itemize}
571 %\end{block}
572 %}
573
574
575
576 %\frame{
577 %\frametitle{Le chaos d'un programme}
578 %\begin{block}{Machines de Turing et systèmes itératifs}
579 %On définit $f$ par: 
580
581 %\begin{itemize}
582 %\item Si $\delta(q;w(i)) = (q'; a; \rightarrow)$, alors $f(w(0) \hdots w(k);i;q) = ( w(0) \hdots w(i-1) ~ a ~ w(i+1) \hdots w(k); i+1; q')$
583 %\item Si $\delta(q;w(i)) = (q'; a; \leftarrow)$, alors $f( w(0) \hdots w(k);i;q) = (w(0) \hdots w(i-1) ~ a ~ w(i+1) \hdots w(k); i-1; q')$
584 %\end{itemize} 
585
586 %La machine peut être écrite sous la forme $x^{n+1}=f(x^n)$
587 %\end{block}
588 %}
589
590
591
592
593
594
595
596 %\frame{
597 %  \frametitle{A quoi ça sert ?}
598 %  \begin{exampleblock}{Un programme chaotique, pour quoi faire ?}
599 %\begin{itemize}
600 %      \item Se placer dans de bonnes conditions lors de conception de nouveaux algorithmes 
601 %      \item Renforcer les attaques (virus chaotique) 
602 %      \item Simuler numériquement des processus chaotiques
603 %      \item Renforcer la sécurité     
604 %      \item Battre l'intelligence artificielle
605 %\end{itemize}
606 %  \end{exampleblock}
607 %  
608 %%  \uncover<3->{
609 %%  Tentons une première illustration
610 %%  }
611 %}
612
613
614
615
616
617 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
618 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
619 %\section{Applications aux PRNGs}
620 %\subsection*{PRNGs}
621 %\begin{frame}{Applications}
622 %% 'transition': Crossfade,
623 %  \begin{center}
624 %   \Huge{Applications}
625
626 %\medskip
627 %   \huge{Générateurs pseudo-aléatoires}
628 %  \end{center}
629 %\end{frame}
630 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
631 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
632
633
634 %\frame{
635 %  \frametitle{Chaos et aléas}
636 %    \begin{block}{Motivations: La batterie du NIST}
637 %      \begin{itemize}
638 %\item \textbf{Transitivités}
639 %    \begin{itemize}
640 %        \item \textbf{Random Excursions Variant Test.} To detect deviations from the expected number of visits to various states in the random walk.
641 %        \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.
642 %    \end{itemize}
643 %\item \textbf{Chaos selon Li-Yorke}
644 %    \begin{itemize}
645 %        \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.
646 %    \end{itemize}
647 %\end{itemize}
648 %\end{block}
649 %}    
650
651 %\frame{
652 %  \frametitle{Chaos et aléas}
653 %    \begin{block}{Motivations: La batterie du NIST}
654 %      \begin{itemize}
655 %    \item \textbf{Régularité}
656 %    \begin{itemize}
657 %        \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).
658 %        \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.
659 %    \end{itemize}
660 %    \item \textbf{Entropie}
661 %    \begin{itemize}
662 %\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).
663 %    \end{itemize}
664 %    \end{itemize}
665 %\end{block}
666 %}    
667
668 %\frame{
669 %  \frametitle{Chaos et aléas}
670 %    \begin{block}{Motivations: La batterie du NIST}
671 %      \begin{itemize}
672 %    \item \textbf{Non-linéarité, complexité}
673 %    \begin{itemize}
674 %\item \textbf{Binary Matrix Rank Test} To check for linear dependence among fixed length substrings of the original sequence.
675 %\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).
676 %      \end{itemize}
677 %\end{itemize}
678 %    \end{block}
679 %}
680
681
682 %\subsection*{Le Old CI PRNG}
683 %\frame{
684 %  \frametitle{Notre PRNG}
685 % \begin{alertblock}{Le PRNG $CI_f(PRNG_1,PRNG_2)$}
686 % \begin{description}
687 %\item[\underline{Paramètres:}] Une fonction $f: \mathds{B}^\mathsf{N} \rightarrow  \mathds{B}^\mathsf{N}$, et deux PRNGs:\\
688 %\begin{itemize}
689 %\item $S\in\llbracket 1,\mathsf{N}\rrbracket^\mathds{N}$
690 %\item et $m\in S^\mathds{N}, S \subset \mathds{N}$
691 %\end{itemize}
692 %\item[\underline{Graine:}] Les graines de $S$ et $m$, et $E\in \mathds{B}^\mathsf{N}$\\
693 %\item[\underline{PRNG:}] $\left(G_f(E,S)^{m^i}\right)_{i\in\mathds{N}}$
694 %\end{description}
695 % \end{alertblock}
696
697 %% \uncover<2->{
698 %% \begin{exampleblock}{Exemple: $X^{n+1} = X^n \oplus Y^n$}
699 %%  où $Y \in \llbracket 0, 2^{\mathsf{N}}-1 \rrbracket^\mathds{N}$
700 %% \end{exampleblock}
701 %% }
702 %}
703
704
705
706 %%\frame{
707 %%  \frametitle{Old CI PRNG: Illustration}
708 %%  \begin{block}{}
709 %%\begin{figure}
710 %%\centering
711 %%  \includegraphics[scale=0.4]{OldCI1.png}
712 %%  \caption{Le Old CI PRNG}
713 %%  \end{figure}
714 %%  \end{block}
715 %%}
716
717
718
719 %%\frame{
720 %%  \frametitle{Old CI PRNG: Illustration}
721 %%  \begin{block}{}
722 %%\begin{figure}
723 %%\centering
724 %%  \includegraphics[scale=0.41]{OldCI2.png}
725 %%  \caption{Le Old CI PRNG}
726 %%  \end{figure}
727 %%  \end{block}
728 %%}
729
730
731 %%\frame{
732 %%  \frametitle{Old CI PRNG: Illustration}
733 %%  \begin{block}{}
734 %%\begin{figure}
735 %%\centering
736 %%  \includegraphics[scale=0.4]{OldCI3.png}
737 %%  \caption{Le Old CI PRNG}
738 %%  \end{figure}
739 %%  \end{block}
740 %%}
741
742
743
744
745 %%\frame{
746 %%  \frametitle{Old CI PRNG: Illustration}
747 %%  \begin{block}{}
748 %%\begin{figure}
749 %%\centering
750 %%  \includegraphics[scale=0.4]{OldCI4.png}
751 %%  \caption{Le Old CI PRNG}
752 %%  \end{figure}
753 %%  \end{block}
754 %%}
755
756
757
758 %%\frame{
759 %%  \frametitle{Old CI PRNG: Illustration}
760 %%  \begin{block}{}
761 %%\begin{figure}
762 %%\centering
763 %%  \includegraphics[scale=0.4]{OldCI5.png}
764 %%  \caption{Le Old CI PRNG}
765 %%  \end{figure}
766 %%  \end{block}
767 %%}
768
769
770
771
772 %%\frame{
773 %% \frametitle{Graphe de tous les possibles par IC}
774 %%  \begin{center}
775 %%   \includegraphics[scale=0.55]{14.Caracterisation_des_IC_chaotiques_selon_Devaney/grapheTPICver2.pdf}
776 %%  \end{center}
777 %%}
778
779
780
781
782
783 %\begin{frame}{Le Old $CI_{f_0}$(logistic,logistic)}
784 %\begin{block}{}
785 %\begin{tabular}{llllllllll}
786 %m (logistic map):&\uncover<1->{2}      &\uncover<3->{~}                &\uncover<4->{~}        &\uncover<5->{~1}&\uncover<8->{~4}&\uncover<9->{~}&\uncover<10->{~}&\uncover<11->{~}& \uncover<13->{...}\\
787 %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->{...}\\
788 %\end{tabular}
789 %\end{block}
790
791 %\begin{block}{\'Etat interne du système x:}
792 %\begin{equation}
793 %\label{Basic equations}
794 %\begin{array}{r@{\;}l}
795 %\ \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->{...}\\
796 %\ \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->{...}\\
797 %\ \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->{...}\\
798 %\ \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->{...}\\
799 %\end{array}
800 %\end{equation}
801 %\end{block}
802
803 %\begin{block}{}
804
805 %\alert{Sortie:} \uncover<4->{1 0 1 0 }\uncover<7->{1 1 1 0 }\uncover<13->{0 0 1 0 }\uncover<14->{...}
806
807 %\end{block}
808 %\end{frame}
809
810
811
812
813 %\begin{frame}{Choix de l'ensemble $\mathcal{M}$}
814 % \begin{figure}[!t]
815 % \centering
816 % \includegraphics[width=3.5in,height=2in]{lesM.png}
817 % \DeclareGraphicsExtensions.
818 % \caption{Nombre d'itérations entre deux sorties}
819 % \label{Premiers tests élémentaires}
820 % \end{figure}
821 %\end{frame}
822
823
824
825
826 %\begin{frame}{Choix de l'ensemble $\mathcal{M}$}
827 % \begin{figure}[!t]
828 % \centering
829 % \includegraphics[width=3.5in,height=2in]{leM.png}
830 % \DeclareGraphicsExtensions.
831 % \caption{Choix de $\mathcal{M}$}
832 % \end{figure}
833 %\end{frame}
834
835
836
837
838
839 %\frame{
840 %\frametitle{Résultats}
841 %\begin{alertblock}{Premiers résultats}
842 %\begin{enumerate}
843 %  \item Générateur chaotique dès que le GTPIC de $G_f$ est fortement connexe
844 %  \item Toutes les autres propriétés de chaos
845 %  \item Sortie uniforme si la matrice d'adjacence réduite du GTPIC est doublement stochastique
846 %  \item Les résultats aux tests statistiques sont meilleurs (DieHARD, NIST, TestU01)
847 %\end{enumerate}
848 %\end{alertblock}
849 %}
850
851
852
853
854 %\begin{frame}{Premiers tests comparatifs}
855 % \begin{figure}[!t]
856 % \centering
857 % \includegraphics[width=3.5in,height=2in]{1.pdf}
858 % \DeclareGraphicsExtensions.
859 % \caption{Premiers tests élémentaires}
860 % \label{Premiers tests élémentaires}
861 % \end{figure}
862 %\end{frame}
863
864
865 %\begin{frame}{NIST pour les PRNG en entrée}
866 % \begin{figure}[!t]
867 % \centering
868 % \includegraphics[scale=0.27]{NistSeul.png}
869 % \DeclareGraphicsExtensions.
870 % \caption{Le NIST pour 3 PRNG}
871 % \end{figure}
872 %\end{frame}
873
874
875
876 %\begin{frame}{NIST pour le Old CI}
877 % \begin{figure}[!t]
878 % \centering
879 % \includegraphics[scale=0.27]{NistAvec.png}
880 % \DeclareGraphicsExtensions.
881 % \caption{Résultats du Old CI PRNG}
882 % \end{figure}
883 %\end{frame}
884
885
886
887 %\begin{frame}{DieHard pour les PRNG en entrée}
888 % \begin{figure}[!t]
889 % \centering
890 % \includegraphics[scale=0.27]{DieHardSeul.png}
891 % \DeclareGraphicsExtensions.
892 % \caption{DieHard pour 3 PRNG}
893 % \end{figure}
894 %\end{frame}
895
896
897
898
899 %\begin{frame}{DieHard pour le Old CI}
900 % \begin{figure}[!t]
901 % \centering
902 % \includegraphics[scale=0.24]{DieHarda.png}
903 % \DeclareGraphicsExtensions.
904 % \caption{Résultats du Old CI PRNG}
905 % \end{figure}
906 %\end{frame}
907
908
909
910
911 %\begin{frame}{TestU01 pour les PRNG en entrée}
912 % \begin{figure}[!t]
913 % \centering
914 % \includegraphics[scale=0.3]{TestUSeul.png}
915 % \DeclareGraphicsExtensions.
916 % \caption{TestU01 pour 3 PRNG}
917 % \end{figure}
918 %\end{frame}
919
920
921
922
923
924
925
926
927 %\begin{frame}{TestU01 pour le Old CI}
928 % \begin{figure}[!t]
929 % \centering
930 % \includegraphics[scale=0.25]{TestUAvec.png}
931 % \DeclareGraphicsExtensions.
932 % \caption{Résultats du Old CI PRNG}
933 % \end{figure}
934 %\end{frame}
935
936
937
938 %\subsection*{Le New CI PRNG}
939 %\frame{
940 %  \frametitle{Variantes}
941 %    \begin{block}{Quelques variantes du CI PRNG}
942 %      \begin{itemize}
943 %        \item $New ~CI_f(PRNG_1,PRNG_2)$: éviter de changer deux fois de suite un même bit entre deux outputs
944 %          \begin{itemize}
945 %            \item Ne plus compter le nombre d'itérées entre deux outputs
946 %            \item Mais le nombre de bits à changer
947 %          \end{itemize}
948 %        \item $Xor CI PRNG$: $S^{n+1}=S^n \oplus PRNG^n$
949 %        \item etc.
950 %      \end{itemize}
951 %    \end{block}
952 %}
953
954
955
956
957
958
959 %\begin{frame}{La suite $m$ du New CI}
960 %Supposons que $x_0 = (0, 0, 0)$. Alors $m_0 \in \llbracket 0, 3 \rrbracket$: on
961 %peut changer de 0 à 3 bits dans cet état pour produire $x_1$.
962 %\begin{itemize}
963 %  \item Si $m_0 = 0$, alors aucun bit ne changera entre la première et la
964 %  seconde sortie de notre générateur. Et donc $x_1 = (0, 0, 0)$.
965 %  \item Si $m_0 = 1$, alors exactement 1 bit changera, ce qui conduit à trois
966 %  valeurs possibles pour $x_1$, à savoir (1, 0, 0), (0, 1, 0) et (0, 0, 1).
967 %  \item etc.
968 %\end{itemize}
969 %\end{frame}
970
971
972
973 %\begin{frame}{La suite $m$ du New CI}
974 %\begin{equation}
975 %\label{Formula}
976 %m^n = f(y^n)=
977 %\left\{
978 %\begin{array}{l}
979 %0 \text{   si   }0                             \leqslant\frac{y^n}{2^{32}}<\frac{C^0_N}{2^N},\\
980 %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},\\
981 %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},\\
982 %\vdots~~~~~                                    ~~\vdots~~~                 ~~~~\\
983 %N \text{   si   }\sum_{i=0}^{N-1}\frac{C^i_N}{2^N}     \leqslant\frac{y^n}{2^{32}}<1.\\
984 %\end{array}
985 %\right.
986 %\end{equation}
987 %\end{frame}
988
989
990
991
992
993 %\begin{frame}{Stratégie chaotique}
994 %Une suite de marquage controlera la suite du XORshift $b$ ainsi:
995 %\begin{itemize}
996 %\item si $d^{b^j} \neq 1$, alors $S^k=b^j$, $d^{b^j} = 1$ et $k = k+1$
997 %\item si $d^{b^j}=1$, alors $b^j$ est écarté.
998 %\end{itemize}
999 %Par exemple, si $b = 142\underline{2}334
1000 %142\underline{1} \underline{1}\underline{2}\underline{2}34...$ et $m =
1001 %4241...$, alors $S=1423~34~1423~4...$
1002 %\end{frame}
1003
1004
1005
1006
1007
1008
1009 %%\subsection*{Chaotic iterations as pseudo-random generator}
1010 %% \begin{frame}{CI(XORshift, XORshift) algorithm}
1011 %% \begin{tiny}
1012 %% \begin{table}
1013 %% \centering
1014 %% \begin{tabular}{|l|}
1015 %% \hline
1016 %% ~\textbf{Input}: the internal state $x$ (an array of $\mathsf{N}$ bits)\\
1017 %% \hline
1018 %% ~\textbf{Output}: a state $r$ of $\mathsf{N}$ bits \\
1019 %% \hline
1020 %% ~\textbf{for} $i=0,\dots,N$ \textbf{do}\\
1021 %% ~~~~~~ $d_i\leftarrow{0}$;\\
1022 %% ~\textbf{end for}\\
1023 %% ~$a\leftarrow{XORshift1(~)}$;\\
1024 %% ~$m\leftarrow{f(a)}$\;\\
1025 %% ~$k\leftarrow{m}$\;\\
1026 %% ~\textbf{for} $i=0,\dots,k$ \textbf{do}\\
1027 %% ~~~~~~ $b\leftarrow{XORshift2() mod ~ N}$;\\
1028 %% ~~~~~~ $S\leftarrow{b}$;\\
1029 %% ~~~~~~~\textbf{if} $d_S=0$ \textbf{then}\\
1030 %% ~~~~~~~~~~~~ $x_S\leftarrow{ \overline{x_S}}$;\\
1031 %% ~~~~~~~~~~~~ $d_S\leftarrow{1}$;\\
1032 %% ~~~~~~~\textbf{end}\\
1033 %% ~~~~~~~\textbf{else if} $d_S=1$ \textbf{then}\\
1034 %% ~~~~~~~~~~~~ $k\leftarrow{k+1}$;\\
1035 %% ~~~~~~~\textbf{end}\\
1036 %% ~\textbf{end for}\\
1037 %% ~$r\leftarrow{x}$\;\\
1038 %% ~\textbf{return} $r$;\\
1039 %% \hline
1040 %% 
1041 %% \end{tabular}
1042 %% \caption{An arbitrary round of the proposed generator}
1043 %% \label{Chaotic iteration}
1044 %% \end{table}
1045 %% \end{tiny}
1046 %% 
1047 %% \end{frame}
1048 %% 
1049
1050
1051
1052
1053
1054
1055
1056
1057
1058
1059
1060
1061
1062
1063
1064
1065 %%\begin{frame}{Exemple du New CI}
1066 %%\begin{block}{}
1067 %%\begin{tabular}{llllll}
1068 %%m:&\uncover<2->{0~}   &\uncover<4->{4~~}                      &\uncover<6->{2 }       &\uncover<8->{2}&\uncover<10->{...}\\
1069 %%k:&\uncover<2->{0~}   &\uncover<4->{4~~~~~~+1~}               &\uncover<6->{2 }       &\uncover<8->{2~+1}&\uncover<10->{...}\\
1070 %%b:&\uncover<2->{~~}   &\uncover<4->{1~4~2~\underline{2}~3}    &\uncover<6->{3~4}      &\uncover<8->{1~\underline{1}~~~4}&\uncover<10->{...}\\
1071 %%S:&\uncover<2->{~~}   &\uncover<4->{1~4~2~~~~3}               &\uncover<6->{3~4}      &\uncover<8->{1~~~~~~4}&\uncover<10->{...}
1072 %%\end{tabular}
1073 %%\end{block}
1074 %% 
1075 %%\begin{block}{x:}
1076 %%\begin{equation}
1077 %%\label{Basic equations}
1078 %%% \left\{
1079 %%\begin{array}{r@{\;}l}
1080 %%\ \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->{...}\\
1081 %%\ \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->{...}\\
1082 %%\ \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->{...}\\
1083 %%\ \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->{...}
1084 %%\end{array}
1085 %%% \right.
1086 %%\end{equation}
1087 %%\end{block}
1088
1089 %%\begin{block}{}
1090
1091 %%\alert{Sortie:} 0 1 0 0 \uncover<3->{0 1 0 0 }\uncover<5->{1 0 1 1
1092 %%}\uncover<7->{1 0 0 0 }\uncover<9->{0 0 0 1 }\uncover<10->{...}
1093
1094 %%\end{block}
1095
1096 %%\end{frame}
1097
1098
1099
1100
1101
1102 %\begin{frame}{Nouvelle version de $CI_f(PRNG_1,PRNG_2)$}
1103 % \begin{figure}[!t]
1104 % \centering
1105 % \includegraphics[scale=0.25]{newCI.png}
1106 % \DeclareGraphicsExtensions.
1107 % \caption{Le NEW CI PRNG}
1108 % \end{figure}
1109 %\end{frame}
1110
1111
1112
1113 %\begin{frame}{NIST pour le New CI}
1114 % \begin{figure}[!t]
1115 % \centering
1116 % \includegraphics[scale=0.27]{NistNew.png}
1117 % \DeclareGraphicsExtensions.
1118 % \caption{Résultats du New CI PRNG (Nist)}
1119 % \end{figure}
1120 %\end{frame}
1121
1122
1123
1124
1125 %\begin{frame}{DieHard pour le New CI}
1126 % \begin{figure}[!t]
1127 % \centering
1128 % \includegraphics[scale=0.24]{DieHardNew.png}
1129 % \DeclareGraphicsExtensions.
1130 % \caption{Résultats du New CI PRNG (DieHard)}
1131 % \end{figure}
1132 %\end{frame}
1133
1134
1135
1136
1137
1138
1139
1140 %\begin{frame}{TestU01 pour le New CI}
1141 % \begin{figure}[!t]
1142 % \centering
1143 % \includegraphics[scale=0.37]{TestUNew.png}
1144 % \DeclareGraphicsExtensions.
1145 % \caption{Résultats du New CI PRNG (TestU01)}
1146 % \end{figure}
1147 %\end{frame}
1148
1149
1150
1151
1152
1153
1154
1155 %%\begin{frame}{Premiers tests comparatifs}
1156 %%\begin{tiny}
1157 %%\begin{table}[!t]
1158 %%\renewcommand{\arraystretch}{1.3}
1159 %%\caption{Comparaison avec $2 \times 10^5$ bits}
1160 %%\label{Comparison2}
1161 %%\centering
1162 %%  \begin{tabular}{ccccccc}
1163 %%    \hline
1164 %%Method & Monobit & Serial & Poker & Runs & Autocorrelation & Time  \\ \hline
1165 %%Logistic map &0.1280&0.1302&240.2893&26.5667&0.0373&0.965s \\
1166 %%XORshift &1.7053&2.1466&248.9318&18.0087&-0.5009&0.096s \\
1167 %%Old CI(Logistic, Logistic) &1.0765&1.0796&258.1069&20.9272&-1.6994&0.389s \\
1168 %%New CI(XORshift,XORshift) &0.3328&0.7441&262.8173&16.7877&-0.0805&0.197s\\
1169 %%    \hline
1170 %%  \end{tabular}
1171 %%\end{table}
1172 %%\end{tiny}
1173 %%\end{frame}
1174
1175
1176
1177
1178
1179
1180
1181
1182 %%\frame{
1183 %%  \frametitle{Résultats au TestU01}
1184 %%  \begin{center}
1185 %%  \begin{tabular}{|c|c|}
1186 %%  \hline
1187 %%  PRNG & Échecs (sur 516 tests) \\
1188 %%  \hline
1189 %%  Suite logistique & 261 \\
1190 %%  XORshift & 146 \\
1191 %%  ISAAC & 0 \\
1192 %%  \hline
1193 %%  Old CI(Logistic,Logistic) & 138 \\
1194 %%  Old CI(XORshift,XORshift) & 9 \\
1195 %%  Old CI(ISAAC,XORshift) & 0 \\
1196 %%  Old CI(ISAAC,ISAAC) & 0 \\
1197 %%  \hline
1198 %%  New CI(Logistic,Logistic) & 0 \\
1199 %%  New CI(ISAAC,XORshift) & 0 \\
1200 %%  New CI(ISAAC,ISAAC) & 0 \\
1201 %%  \hline
1202 %%  \end{tabular}
1203 %%  \end{center}
1204 %%%  \begin{figure}
1205 %%%  \centering
1206 %%%  \includegraphics[scale=0.35]{testU010.png}
1207 %%%  \caption{Score de quelques PRNGs au TestU01}
1208 %%%  \end{figure}
1209 %%}
1210
1211
1212
1213 %%\frame{
1214 %%  \frametitle{Résultats}
1215 %%  \begin{figure}
1216 %%  \centering
1217 %%  \includegraphics[scale=0.35]{testU011.png}
1218 %%  \caption{Améliorations via le $Old CI(PRNG_1,PRNG_2)$}
1219 %%  \end{figure}
1220 %%}
1221
1222
1223
1224 %%\frame{
1225 %%  \frametitle{Résultats}
1226 %%  \begin{figure}
1227 %%  \centering
1228 %%  \includegraphics[scale=0.35]{testU012.png}
1229 %%  \caption{Améliorations via le $New CI(PRNG_1,PRNG_2)$}
1230 %%  \end{figure}
1231 %%}
1232
1233
1234
1235 %\frame{
1236 %  \frametitle{Résultats}
1237 %  \begin{figure}
1238 %  \centering
1239 %  \includegraphics[scale=0.27]{prngs.png}
1240 %  \caption{Autres résultats}
1241 %  \end{figure}
1242 %  }
1243
1244
1245
1246 %\frame{
1247 %  \frametitle{Résultats}
1248 %  \begin{figure}
1249 %  \centering
1250 %  \includegraphics[scale=0.27]{vitesse.png}
1251 %  \caption{Perte de vitesse}
1252 %  \end{figure}
1253 %  }
1254
1255
1256 %%\frame{
1257 %%  \frametitle{A quel prix ?}
1258 %%  \begin{figure}
1259 %%  \centering
1260 %%  \includegraphics[scale=0.35]{rapide.png}
1261 %%  \caption{Dégradation de la vitesse}
1262 %%  \end{figure}
1263 %%}
1264
1265
1266
1267
1268
1269
1270 %\subsection*{Une famille pour le Old CI}
1271
1272
1273
1274 %\frame{
1275 %  \frametitle{Définition d'une famille de Old CI}
1276 %\begin{block}{La matrice associée à $f$}
1277 %Matrice de taille $N\times 2^N$ dont l'élément $(p,q)$ est 
1278 %l'entier ayant la décompistion binaire:
1279 %$$q_N, \hdots, q_{N-p}, f(q)_{N-p+1}, q_{N-p+2}, \hdots, q_1$$
1280 %avec $q_i$: $i-$ième chiffre en base 2 de $q$.
1281 %\end{block}
1282 %  
1283
1284 %\begin{block}{Vecteur des images}
1285 %Le vecteur des images de $f$ est:
1286 %$$\mathcal{F}(f)=(f(0), f(1), \hdots, f(2^N-1)) \in \llbracket 0, 2^N-1 \rrbracket^{2^N}$$
1287 %\end{block}
1288 %}
1289
1290
1291
1292
1293 %\frame{
1294 %  \frametitle{Exemple de matrice associée}
1295 %  \begin{figure}
1296 %  \centering
1297 %  \includegraphics[scale=0.27]{mappingMatrix.png}
1298 %  \caption{Matrice associée et vecteur des images pour $f_0$}
1299 %  \end{figure}
1300 %  
1301 %}
1302
1303
1304
1305 %\frame{
1306 %  \frametitle{Une règle pour le Old CI PRNG}
1307 %  \begin{itemize}
1308 %    \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
1309 %    \item Si on veut changer $\mathcal{F}(f)_j$ en $C$, alors il faut aussi que $\mathcal{F}(f)_{2^N-C}=2^N-j$
1310 %  \end{itemize}
1311 %  
1312 %}
1313
1314
1315
1316
1317 %\frame{
1318 %  \frametitle{Exemple de fonctions pour le Old CI}
1319 %  \begin{figure}
1320 %  \centering
1321 %  \includegraphics[scale=0.27]{mappingF0.png}
1322 %  \caption{Création de nouvelles fonctions équilibrées}
1323 %  \end{figure}
1324 %  }
1325
1326
1327 %\frame{
1328 %  \frametitle{Un théorème pour l'équilibrage}
1329 %\begin{alertblock}{Théorème}
1330 %Soit $f: \mathds{B}^{n} \rightarrow \mathds{B}^{n}$, $\Gamma(f)$ son graphe d'itération, 
1331 %$\check{M}$ sa matrice d'adjacence.
1332
1333 %Si $\Gamma(f)$ est fortement connexe, alors la sortie produite par le Old CI PRNG
1334 %suit une loi qui tend vers l'uniforme répartition si et seulement si $M$ est 
1335 %doublement stochastique.
1336 %\end{alertblock}
1337 %}
1338
1339
1340
1341
1342 %\frame{
1343 %  \frametitle{D'autres Old CI chaotiques}
1344 %  \begin{block}{Pour obtenir d'autres Old CI chaotiques}
1345 %  \begin{enumerate}
1346 %    \item Partir du graphe de tous les possibles de $f_0$
1347 %    \item Tant que le taux ne suppression n'est pas atteint:
1348 %    \begin{itemize}
1349 %      \item tirer une arête au sort
1350 %      \item la supprimer si le graphe reste fortement connexe (algorithme de Tarjan)
1351 %    \end{itemize}
1352 %  \end{enumerate}
1353 %  (Problème avec les graphes isomorphes)
1354 %  \end{block}
1355 %}
1356
1357
1358 %\frame{
1359 %  \frametitle{Exemple de fonctions pour le Old CI}
1360 %  \begin{figure}
1361 %  \centering
1362 %  \includegraphics[scale=0.27]{SCC.png}
1363 %  \caption{Création de nouvelles fonctions au générateur chaotique}
1364 %  \end{figure}
1365 %  
1366 %}
1367
1368
1369
1370 %\frame{
1371 %  \frametitle{Condition suffisante de chaoticité}
1372 %\begin{alertblock}{Théorème}
1373 %Soit $f$ une fonction de $\mathds{B}^n$ dans lui-même telle que:
1374 %\begin{enumerate}
1375 %\item 
1376 %Le graphe de connexion $G(f)$ n'a pas de cycle de longueur au moins 2;
1377 %\item 
1378 %Chaque arête de $G(f)$ ayant une boucle positive a aussi une boucle négative;
1379 %\item
1380 %Chaque arête de $G(f)$ est joignable à partir d'un noeud ayant une boucle négative.
1381 %\end{enumerate}
1382 %Alors $\Gamma(f)$ est fortement connexe. 
1383 %\end{alertblock}
1384 %}
1385
1386
1387
1388 %%\begin{theorem}
1389 %%  Let $f: \mathds{B}^{n} \rightarrow \mathds{B}^{n}$, $\Gamma(f)$ its
1390 %%  iteration graph, $\check{M}$ its adjacency
1391 %%  matrix and $M$ a $n\times n$ matrix defined as in the previous lemma.
1392 %%  If $\Gamma(f)$ is SCC then 
1393 %%  the output of the PRNG detailed in Algorithm~\ref{CI Algorithm} follows 
1394 %%  a law that tends to the uniform distribution 
1395 %%  if and only if $M$ is a double stochastic matrix.
1396 %%\end{theorem} 
1397
1398
1399 %\subsection*{PRNG cryptographiquement sûr}
1400 %    
1401
1402 %\frame{
1403 %\frametitle{Les PRNG cryptographiquement sûrs}
1404 %\begin{block}{Définition: Générateur $G$ \emph{cryptographiquement sûr}}
1405 %%Pour tout 
1406 %%algorithme probabiliste polynomial en temps $\mathcal{D}$, pour tout
1407 %%polynome $\mathfrak{p}>0$, et pour tout $n$ suffisamment large,
1408 %$$\left| \mathrm{Pr}[\mathcal{D}(\mathcal{G}(\mathfrak{U}_n))=1]-Pr[\mathcal{D}(\mathfrak{U}_{\ell_\mathcal{G}(n)})=1]\right|< \frac{1}{\mathfrak{p}(n)},$$
1409 %%où $\mathfrak{U}_r$ est la loi de probabilité uniforme sur $\{0,1\}^r$ et les
1410 %%probabilités sont prises sur $\mathfrak{U}_n$, $\mathfrak{U}_{\ell_G(n)}$ de la même manière
1411 %%que pour le lancer d'une pièce de monnaie dans $\mathcal{D}$. 
1412 %\end{block}
1413 %}
1414
1415
1416
1417 %\subsection*{Version GPU}
1418
1419 %\frame{
1420 %\frametitle{Derniers Résultats}
1421 %\begin{alertblock}{Nos derniers résultats}
1422 %\begin{enumerate}
1423 %  \item Si le premier PRNG en entrée est polynomialement indistinguable d'une suite aléatoire, alors notre PRNG l'est aussi
1424 %  \item Implantation sur GPU $\Rightarrow$ 20 milliards de nombres (32 bits) par seconde sur un PC
1425 %  \item Utilisation de BBS $\Rightarrow$ 1 milliards de nombres sûrs par seconde
1426 %  \item Version chaotique du cryptosystème asymétrique probabiliste de Blum-Goldwasser
1427 %  \item Mixage avec dispositif optique (Larger, OPTO)
1428 %\end{enumerate}
1429 %\end{alertblock}
1430 %}
1431
1432
1433
1434
1435
1436 %%\frame{
1437 %%  \frametitle{Notre générateur GPU}
1438 %%  \begin{figure}
1439 %%  \centering
1440 %%  \includegraphics[scale=0.3]{gpu.png}
1441 %%%  \caption{Version GPU de notre générateur}
1442 %%  \end{figure}
1443 %%}
1444
1445
1446
1447
1448 %%\frame{
1449 %%  \frametitle{Notre générateur GPU}
1450 %%  \begin{figure}
1451 %%  \centering
1452 %%  \includegraphics[scale=0.25]{bbs.png}
1453 %% % \caption{Version GPU de notre générateur, avec bbs}
1454 %%  \end{figure}
1455 %%}
1456
1457
1458
1459 %\frame{
1460 %  \frametitle{Notre générateur GPU}
1461 %  \begin{tabular}{cc}
1462 %  \includegraphics[scale=0.3]{gpu.png} & \includegraphics[scale=0.275]{bbs.png}
1463 %  \end{tabular}
1464 %}
1465
1466 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1467 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1468 %\section{Nouvelles pistes}
1469 %%\subsection*{PRNGs}
1470 %\begin{frame}{}
1471 %% 'transition': Crossfade,
1472 %  \begin{center}
1473 %   \Huge{Nouvelles pistes}
1474
1475 %\medskip
1476 %   %\huge{soulevés par l'approche}
1477 %  \end{center}
1478 %\end{frame}
1479 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1480 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1481
1482
1483
1484
1485
1486
1487
1488 %\frame{
1489 % \frametitle{Le générateur optique}
1490 % \begin{block}{Côté OPTO}
1491 %  \begin{figure}
1492 %  \centering
1493 %  \includegraphics[scale=0.5]{setup_opto_RNG.eps}
1494 %   \caption{Générateur optique (laser chaotique)}
1495 %  \end{figure}
1496 %  \end{block}
1497 %}
1498
1499
1500
1501
1502
1503
1504
1505
1506
1507
1508
1509 %\frame{
1510 % \frametitle{Le générateur mixé}
1511 % \begin{block}{Côté DISC}
1512 %  \begin{figure}
1513 %  \centering
1514 %  \includegraphics[scale=0.5]{improve.eps}
1515 %   \caption{Mixage analogique-numérique}
1516 %  \end{figure}
1517 %  \end{block}
1518 %}
1519
1520
1521
1522
1523
1524 %\frame{
1525 % \frametitle{Le générateur mixé}
1526 % \begin{block}{Améliorations (NIST)}
1527 %  \begin{figure}
1528 %  \centering
1529 %  \includegraphics[scale=0.35]{NistLaurent.png}
1530 %   \caption{Résultat au NIST}
1531 %  \end{figure}
1532 %  \end{block}
1533 %}
1534
1535
1536
1537
1538
1539 %\frame{
1540 % \frametitle{Le générateur mixé}
1541 % \begin{block}{Améliorations (DieHARD)}
1542 %  \begin{figure}
1543 %  \centering
1544 %  \includegraphics[scale=0.25]{DieHardLaurent.png}
1545 %   \caption{Résultat au DieHARD}
1546 %  \end{figure}
1547 %  \end{block}
1548 %}
1549
1550
1551
1552 %\frame{
1553 % \frametitle{Le générateur mixé}
1554 % \begin{block}{Côté DISC}
1555 %  \begin{figure}
1556 %  \centering
1557 %  \includegraphics[scale=0.35]{method.eps}
1558 %   \caption{Premier PRNG mixé réalisé}
1559
1560 %  \end{figure}
1561 %  \end{block}
1562 %}
1563
1564
1565 %\frame{
1566 % \frametitle{Premiers résultats}
1567 %  \begin{tabular}{|l||c|c|c|c|c|}
1568 %    \hline
1569 %\textbf{Tests} {\textbf{$n$}}&1 &10&20&30&40 \\ \hline\hline
1570 %NIST suite & 0/15 &14/15 & 15/15 & 15/15 & 15/15\\ \hline
1571 %DieHARD suite &1/18 &11/18 & 14/18 &18/18&18/18\\ \hline
1572 %  \end{tabular}
1573 %}
1574
1575
1576 %\frame{
1577 % \frametitle{Le générateur mixé}
1578 % \begin{block}{Côté DISC}
1579 %  \begin{figure}
1580 %  \centering
1581 %  \includegraphics[scale=0.25]{paralel.png}
1582 %   \caption{Deuxième PRNG mixé réalisé}
1583 %  \end{figure}
1584 %  \end{block}
1585 %}
1586
1587
1588 %\frame{
1589 %  \frametitle{Une piste ?}
1590 %  $$X^{mn+1} = X^{mn} \oplus O^{mn} \oplus C^m$$
1591 %}
1592
1593
1594
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1596
1597
1598
1599
1600
1601 %\begin{frame}{}
1602 % \begin{center}
1603 % \huge{Merci pour votre attention}
1604 % \end{center}
1605 %\end{frame}
1606
1607
1608
1609
1610
1611
1612
1613
1614 %%\frame{
1615 %%% 'transition': Crossfade,
1616 %% \frametitle{Une menace en guise d'illustration}
1617 %% \begin{block}{Les attaques par canal auxiliaire}
1618 %% \begin{enumerate}
1619 %%\item Certains processeurs peuvent laisser fuire de l'information. \newline $\Rightarrow$ En 2006 [Acimez07], 508 bits d'une clé d'authentification sur 512.  
1620 %%\item Variation de tension appliquée au processeur [Pellegrini10]\newline $\Rightarrow$ \'Emission d'une signature (RSA 1024) corrompue. 
1621 %%\item Mesure du temps de déchiffrement [Kocher95] \newline $\Rightarrow$ Obtention de la clé de déchiffrement.
1622 %%\item Optimisations appliquées au théorème des restes chinois [Brumley03] \newline $\Rightarrow$ Factorisation RSA trouvée.
1623 %%\end{enumerate}
1624 %%\end{block}
1625 %%}
1626
1627
1628
1629
1630 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1631
1632
1633
1634 %%\frame{
1635 %%% 'transition': Crossfade,
1636 %%  \frametitle{Une menace en guise d'illustration}
1637 %%  \begin{block}{Les attaques par canal auxiliaire}
1638 %%  \begin{itemize}
1639 %%    \item Failles matérielles ou logicielles
1640 %%    \item Une partie du secret
1641 %%    \item Algorithmes prouvés sûrs
1642 %%  \end{itemize}
1643 %%  \end{block}
1644 %%  
1645 %%  \vspace{0.25cm}
1646 %%  \uncover<2->{
1647 %%  \begin{exampleblock}{Tentatives de solution}
1648 %%  \begin{itemize}
1649 %%    \item Ne plus répondre au cas par cas
1650 %%    \item Une sécurité complémentaire ?
1651 %%    \item Pourquoi ne pas utiliser des programmes imprédictibles ?
1652 %%  \end{itemize}
1653 %%  \end{exampleblock}
1654 %%}
1655 %%}
1656
1657
1658
1659
1660
1661
1662
1663
1664 %%\frame{
1665 %% \frametitle{Nos contributions}
1666 %%\begin{block}{Nos contributions}
1667 %%\begin{itemize}
1668 %%\item Construire des machines, des programmes imprévisibles
1669 %%\item Etudier des algorithmes existants sous d'autres aspects (comparaison, autres menaces ?)
1670 %%\item Rajouter des propriétés (topologiques) à des outils préexistants, \emph{sans perte de sécurité}
1671 %% \end{itemize}
1672 %%\end{block}
1673 %%}
1674
1675
1676
1677
1678
1679
1680
1681
1682 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1683 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1684 %\section*{Problèmes}
1685 %\begin{frame}{}
1686 %% 'transition': Crossfade,
1687 %  \begin{center}
1688 %   \Huge{Problèmes}
1689
1690 %\medskip
1691 %   \huge{soulevés par l'approche}
1692 %  \end{center}
1693 %\end{frame}
1694 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1695 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
1696
1697
1698
1699
1700
1701
1702
1703 %% %%%%%%%%%%%%% 16. De la relativité du chaos %%%%%%%%%%%%%%%
1704 %\subsection*{Tout est relatif (est-ce encore vrai ?)}
1705
1706 %% \frame{
1707 %%   \frametitle{Problème soulevé par l'approche}
1708 %%   \begin{block}{Quels problèmes pose cette approche ?}
1709 %%   \begin{itemize}
1710 %%   \item Rôle prépondérant de la topologie
1711 %%   \item De sa finesse dépendent les propriétés de désordre
1712 %%   \item Comment bien la choisir ?
1713 %%   \end{itemize}
1714 %%   $\Rightarrow$ Se ramener à la topologie de l'ordre sur $\mathds{R}$
1715 %%   \end{block}
1716 %% }
1717
1718
1719 %\frame{
1720 % \frametitle{De l'importance de la topologie}
1721 %%\begin{block}{Les questions qui se posent}
1722 %%\begin{enumerate}
1723 %%\item Si un système $(\mathcal{X},f)$ est chaotique, et pour quelle topologie.
1724 %%\item Si un système $(\mathcal{X},f)$ est plus chaotique qu'un système $(\mathcal{Y},g)$.
1725 %%\end{enumerate}
1726 %%\end{block}
1727
1728 %%\vspace{0.5cm}
1729 %%\uncover<2>{
1730 %\begin{exampleblock}{Problèmes soulevés}
1731 %\begin{enumerate}
1732 %\item Le désordre dépend de la topologie (?)
1733 %\item Comparaison de deux systèmes:
1734 %\begin{itemize}
1735 %\item Les ensembles $\mathcal{X}$ et $\mathcal{Y}$ ne sont pas forcément les mêmes.
1736 %\item Les topologies ne sont pas forcément les mêmes.
1737 %\item Sont-elles comparables ? Et quelles conséquences ?
1738 %\end{itemize}
1739 %\end{enumerate}
1740 %\end{exampleblock}
1741 %%}
1742 %}
1743
1744
1745
1746 %\frame{
1747 % \frametitle{Mon désordre n'est pas le tien}
1748 %   \begin{exampleblock}{Théorème: Impact de la finesse de la topologie}
1749 %   Soient $\tau, \tau'$ deux topologies sur $\mathcal{X}$ telles que $\tau \subset \tau'$.
1750
1751 %Si $(\mathcal{X}_{\tau'},f)$ satisfait Devaney, alors $(\mathcal{X}_\tau,f)$ aussi.
1752 %   \end{exampleblock}
1753 %}
1754
1755 %\frame{
1756 % \frametitle{Mon désordre n'est pas le tien}    
1757 %   \begin{exampleblock}{Un système peut toujours être chaotique}
1758 %   Soit $\mathcal{X}$ un ensemble non vide, et $f: \mathcal{X} \to \mathcal{X}$ une application possédant au moins un point fixe.
1759 %Alors $f$ est $\tau_0-$chaotique, où $\tau_0$ est la topologie grossière sur $\mathcal{X}$.
1760 %   \end{exampleblock}
1761 %   
1762 %   \vspace{0.5cm}
1763 %   
1764 %     \begin{exampleblock}{Un système peut toujours ne jamais être chaotique}
1765 %Soit $\mathcal{X}$ un ensemble, et $f: \mathcal{X} \to \mathcal{X}$ une application.
1766 %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.
1767 %   \end{exampleblock}
1768 %}
1769
1770
1771
1772
1773
1774 %\frame{
1775 % \frametitle{Réflexions autour d'un désordre absolu}
1776 %  \begin{block}{Reformulation des problèmes}
1777 %    \begin{itemize}
1778 %      \item $(\mathcal{X},f)$ peut ou non être chaotique, suivant la richesse de la topologie.
1779 %      \item L'ensemble des topologies sur $\mathcal{X}$, muni de la relation « être plus fine que » est un espace réticulé.
1780 %    \end{itemize}
1781 %  \end{block}
1782 %  
1783 %  \vspace{0.4cm}
1784 %  
1785 % \begin{block}{Quelques pistes}
1786 %   \begin{enumerate}
1787 %     \item La plus fine topologie rendant une fonction imprédictible
1788 %     \item \^Etre imprédictible, c'est l'être pour la topologie de l'ordre.
1789 %       \begin{itemize}
1790 %         \item Approche légitime (mais, pour quel ordre ?)
1791 %         \item Peut conduire à se ramener à $\mathds{R}$
1792 %       \end{itemize}
1793 %   \end{enumerate}
1794 % \end{block}
1795 %}
1796
1797
1798 %%%%%%%%%%%%%%% 17. Une semi-conjugaison topologique %%%%%%%%
1799 %%%%%%%%%% ou comment passer de X à un intervalle réel %%%%%%
1800 %\subsection*{Une semi-conjugaison topologique}
1801
1802
1803
1804 %\frame{
1805 %  \frametitle{Une semi-conjugaison topologique}
1806 %  
1807 %  
1808 %\begin{exampleblock}{Une semi-conjugaison topologique}
1809 %IC $G_{f_0}$ sur $\mathcal{X}$ = IC $g$ sur $\mathds{R}$:
1810 %\begin{equation*}
1811 %\begin{CD}
1812 %\left(~\mathcal{S}_{10} \times\mathds{B}^{10}, d~\right) @>G_{f_0}>> \left(~\mathcal{S}_{10} \times\mathds{B}^{10}, d~\right)\\
1813 %    @V{\varphi}VV                    @VV{\varphi}V\\
1814 %\left( ~\big[ 0, 2^{10} \big[, D~\right)  @>>g> \left(~\big[ 0, 2^{10} \big[, D~\right)
1815 %\end{CD}
1816 %\end{equation*}
1817 %\begin{enumerate}
1818 %\item Prendre la première décimale $d$ de $x \in \big[ 0, 2^{10} \big[$
1819 %\item Nier le bit numéro $d$ de $E(x)$
1820 %\item Supprimer $d$
1821 %\end{enumerate}
1822 %\end{exampleblock}
1823 %}
1824
1825
1826
1827
1828 %\frame{
1829 %  \frametitle{Comparaison des distances}
1830
1831 %\begin{exampleblock}{Comparaison de distances}
1832 %$D$ est plus fine que la distance euclidienne.
1833 %\end{exampleblock}
1834
1835 %\begin{figure}[t]
1836 %\begin{center}
1837 %  \subfigure[Application $x \to dist(x;1,234)$.]{\includegraphics[scale=.25]{17.Semi_conjugaison_topologique/distances/DvsEuclidien.pdf}}\quad
1838 %  \subfigure[Application $x \to dist(x;3) $.]{\includegraphics[scale=.25]{17.Semi_conjugaison_topologique/distances/DvsEuclidien2.pdf}}
1839 %\end{center}
1840 %\caption{Comparaison des distances $D$ et euclidienne.}
1841 %\label{fig:comparaison de distances}
1842 %\end{figure}
1843 %}
1844
1845
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1848
1849
1850
1851
1852 %\frame{
1853 % \frametitle{\'Etude des ICs sur $\mathds{R}$}
1854 % \begin{exampleblock}{Analyse des itérations chaotiques réelles}
1855 %Les itérations chaotiques $g$ définies sur $\mathds{R}$ sont:
1856 %\begin{itemize}
1857 %\item Infiniment dérivables sur $\big[ 0, 2^{10} \big[$, sauf aux 10241 points de l'ensemble $I$ défini par $\left\{ \dfrac{n}{10} ~\big/~ n \in \llbracket 0;2^{10}\times 10\rrbracket \right\}$.
1858 %\item Affine, de pente 10, sur chaque sous-intervalle.
1859 %\end{itemize}
1860 %\end{exampleblock}
1861 %}
1862
1863
1864
1865 %%\frame{
1866 %%  \frametitle{Exemples de fonctions chaotiques}
1867 %%\begin{figure}[t]
1868 %%\begin{center}
1869 %%  \subfigure[Doublement de l'angle.]{\includegraphics[scale=.16]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/doublement.pdf}}\quad
1870 %%  \subfigure[Fonction logistique.]{\includegraphics[scale=.16]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/logistique.pdf}}\quad
1871 %%  \subfigure[Fonction tente.]{\includegraphics[scale=.16]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/tente.pdf}}
1872 %%\end{center}
1873 %%\caption{Exemples de fonctions chaotiques.}
1874 %%\end{figure}
1875 %%}
1876
1877
1878
1879
1880
1881 %\frame{
1882 %  \frametitle{Les itérations chaotiques $G_{f_0}$ sur $\mathds{R}$}
1883 %\begin{figure}[t]
1884 %\begin{center}
1885 %%  \subfigure[Sur (0,9 ; 1).]{\includegraphics[scale=.16]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/ICs09a1.pdf}}\quad
1886 %  \subfigure[Sur (0,7 ; 1).]{\includegraphics[scale=.16]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/ICs07a95.pdf}}\quad
1887 %  \subfigure[Sur (0 ; 1).]{\includegraphics[scale=.19]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/ICs0a1.pdf}}\quad
1888 %    \subfigure[Sur (510 ; 514).]{\includegraphics[scale=.19]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/ICs510a514.pdf}}\quad
1889 %  \subfigure[Sur (1000 ; 1008).]{\includegraphics[scale=.19]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/ICs1000a1008.pdf}}
1890 %\end{center}
1891 %\caption{Les itérations chaotiques.}
1892 %\end{figure}
1893 %}
1894
1895
1896
1897
1898 %\frame{
1899 %  \frametitle{Les itérations chaotiques sur $\mathds{R}$}
1900 %\begin{figure}[t]
1901 %\begin{center}
1902 %  \subfigure[Sur (510 ; 514).]{\includegraphics[scale=.16]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/ICs510a514.pdf}}\quad
1903 %  \subfigure[Sur (1000 ; 1008).]{\includegraphics[scale=.16]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/ICs1000a1008.pdf}}\quad
1904 %  \subfigure[Sur (40 ; 70).]{\includegraphics[scale=.16]{17.Semi_conjugaison_topologique/fonctions/ICs40a70.pdf}}
1905 %\end{center}
1906 %\caption{Les itérations chaotiques.}
1907 %\end{figure}
1908 %}
1909
1910
1911
1912
1913
1914
1915 % \frame{
1916 %   \frametitle{Chaos des IC $G_{f_0}$ sur $\mathds{R}$}
1917 %   \begin{exampleblock}{Chaos de Devaney sur $\mathds{R}$}
1918 % Les IC sur $\mathds{R}$ sont chaotiques selon Devaney, quand $\mathds{R}$ a sa topologie usuelle.
1919 % \end{exampleblock}
1920
1921 % \vspace{0.5cm}
1922
1923 %   \begin{exampleblock}{Exposant de Lyapunov}
1924 % %$\forall x^0 \in \mathcal{L}$, l'exposant de Lyapunov des itérations chaotiques ayant $x^0$ pour condition initiale vaut 
1925 % $$\forall x^0 \in \mathcal{L}, \lambda(x^0) = \displaystyle{\lim_{n \to +\infty} \dfrac{1}{n} \sum_{i=1}^n \ln \left| ~g'\left(x^{i-1}\right)\right|} = \ln (10).$$
1926 % \end{exampleblock}
1927 % }
1928
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1940 %\frame{
1941 %  \frametitle{Systèmes itératifs et suites récurrentes}  
1942 %  \begin{alertblock}{Les systèmes itératifs sont des suites récurrentes}
1943 %  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
1944 %    $$\left\{
1945 %  \begin{array}{l}
1946 %    X^0 = (x^0,0,0, \hdots) \in \mathcal{X}^\mathds{N}\\
1947 %    X^{n+1} = F(X^n)
1948 %  \end{array}
1949 %  \right.$$
1950 %  tend vers la suite $(x^0,x^1,x^2,\hdots)$.
1951 %  \end{alertblock}
1952 %  \uncover<2->{
1953 %  Etudions un cas particulier : les « Itérations chaotiques »}
1954 %}
1955
1956 \section{Conclusion}
1957
1958
1959 \bibliographystyle{plain}
1960 \bibliography{mabase}
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1962 \end{document}