2015. április 29., szerda

Mi is az a Bitcoin?

Röviden: A Bitcoin egy digitális fizetőeszközt, a bitcoinokat (BTC) kezelő rendszer. A bitcoinok csak az elektronika és az internet világában léteznek, fizikai valójuk alapállásban nincs, bár egyesek már ezzel is kísérleteznek. Használatuk egy igen egyszerű, nyílt forráskódú, ingyenesen letölthető kliensprogram segítségével lehetséges. Bitcoinhoz jutni vásárlással, azok termék vagy szolgáltatás ellenében való elfogadásával vagy bányászattal (lásd lejjebb) lehet.

A kliensprogram: Letöltés, telepítés és elindítás után a program rögtön generál nekünk egy nyilvános számlaszámot, amit bárkinek megadhatunk, és erre már utalhatnak is nekünk pénzt. Ahhoz azonban, hogy a program kezelői felületén is megjelenjenek a beérkezett összegek, annak először le kell töltenie az eddig lezajlott tranzakciók adatait; ebbe az elindítást követően azonnal, automatikusan belekezd, és órákig is ellehet vele. Amint azonban végzett, máris elkezdhetjük használni, bárkinek küldhetünk vele mi is bitcoinokat, és fogadhatjuk a másoktól beérkező összegeket is.

Biztonság: A Bitcoin rendszerét egy teljesen decentralizált, igen erősen védett és biztosított P2P hálózat alkotja. Ahhoz, hogy az ember bármit is illetéktelenül átírhasson vagy meghamisíthasson a rendszerben (például soha nem létezett bitcoinokkal töltse fel a számláját), a hálózatot alkotó gépek több, mint a fele fölött kellene rendelkeznie. Amíg ennél kevesebb áll a rendelkezésére, addig nem fog tudni csalni. Ezen túlmenően pedig a rendszer a jelenleg ismert legfejlettebb kódolási eljárásokkal (ECDSA, RIPEDM-160, SHA-256) védi a benne mozgó adatokat.

Átláthatóság: Mivel a rendszer nem tartozik senkihez és semmihez (karbantartását és fejlesztését egy önkéntesekből verbuválódott csapat végzi), és központja sincs, így az új bitcoinok előállítását és a tranzakciók nyilvántartását is kollektíve a hálózat végzi. A tranzakciók listája teljesen nyilvános – automatikusan eljut a hálózathoz csatlakozó valamennyi géphez, és online is folyamatosan ellenőrizhető -, könnyen nyomon követhető rajta minden egyes bitcoin vándorlása a keletkezésétől kezdve. Ennek ellenére azonban a rendszer mégis teljesen anoním, mivel a számlacímek nem többek egy matematikai algoritmus által előállított hosszú betű- és számsorozatnál, és senki nem köteles megadni hozzá semmilyen adatot magáról (megteheti, de nem köteles; a rendszer használatához semmilyen egyéb személyes adat nem szükséges, csak ez a betű- és számsor).

Pénzkészlet és érték: Új bitcoinok átlagosan tíz percenként, 50-esével kerülnek a rendszerbe, egy lejjebb részletezendő folyamat keretében. Az 50-es érték négyévente megfeleződik, így egy idő után a számuk 21 millió körül fog tetőzni (jelenleg mintegy 6 millió van forgalomban). Mivel azonban az irántuk való kereslet a jelek szerint már most is gyorsabban nő, mint ahogyan a bitcoin-készlet gyarapodik, a jövőben pedig nyilván még inkább így lesz a helyzet, ezért a bitcoinok az idő múltával egyre értékesebbé válnak, vagyis deflálódnak. Amennyiben ezt riasztónak találod, úgy kérlek olvasd el ezt az írást.

2011 áprilisában egy bitcoin értéke átlagosan 6$ körül mozgott, míg július első harmadában már 15-17$ körül (a bitcoinok értékét tehát kizárólag a belőlük rendelkezésre álló összmennyiség (kínálat) és az irántuk fennálló kereslet mértékének viszonya határozza meg). Bitcoinokat venni és eladni lehet erre szakosodott online váltóktól (mint amilyen például az MtGox és a TradeHill) – és bárki mástól is, aki szeretne venni vagy eladni. Hazai viszonylatban a legkönnyebben itt kereshetsz vevőket és eladókat.

Mivel a bitcoinok a végtelenségig oszthatóak, a 21 millióban maximalizált végső mennyiségük semmiféle gondot nem jelent. Az értékük – világosan előre látható és kiszámítható – növekedésével úgy lehet egyre kisebb töredékeiket használni, ahogyan az szükségessé válik. Jelenleg a rendszer nyolc tizedesjegyig engedélyezi a bitcoinok bontását (tehát 0,000.000.01 BTC a legkisebb kezelhető egység), de ez később, szükség esetén minden további nélkül kitolható még bármeddig.

Utalás és sebesség: A bitcoin-tranzakciók gyorsak és lassúak is egyszerre; gyorsak, mert mindössze tíz percet (vagy néhányszor tíz percet – ennek kifejtését lásd lejjebb) vesz igénybe a teljes lebonyolításuk, magasan verve így a bankok jó egy napos (belföldi utalásoknál) és több napos (külföldi utalásoknál) munkaidejét. Viszont lassúak is, mert míg a bankok szinte azonnal adnak visszaigazolást a tranzakcióról, addig a Bitcoin csak akkor igazol vissza egy tranzakciót, ha az már ténylegesen lezajlott. Ha azonban egy tranzakció már valóban lezajlott, onnantól sehogyan sem vonható vissza, mindenféleképpen végleges marad. Az elutalt pénz felett eztán már csak az új gazdája rendelkezhet.

Védelem: Mi több, bármely adott bitcoin felett csak az rendelkezhet, akinek épp a tulajdonát képezi, ő viszont mindig és mindenkor; mivel a hálózatnak nincs lekapcsolható központja, ezért a bitcoin-számlákat befagyasztani és a rajtuk tárolt összegeket lefoglalni sem lehet. Ez csak a teljes hálózatot alkotó minden egyes gép lekapcsolásával lenne kivitelezhető.

Valós veszélyt itt leginkább csak az jelenthet, ami a hagyományos pénz esetében: ha ellopják tőlünk. Ez akkor történhet meg, ha valaki akár élőben, akár neten keresztül illetéktelenül hozzáfér a gépünkhöz, és vagy ellopja a bitcoinjaink kezeléséhez szükséges titkos kulcsunkat tartalmazó fájlt (Application Data\Bitcoin\wallet.dat), vagy ha a gépünkről a Bitcoin kliens felhasználásával a nevünkben indít tranzakciókat, helyettünk költve a pénzünket. Ezért érdemes a lehető legjobban gondoskodni a gépünk védelméről, és biztonsági másolatokat is készíteni a wallet.dat-ról (ehhez számos hasznos tippet találhatsz itt).

Most pedig rá is térhetünk az alapvető szakkifejezésekre. Nyugalom, nem lesz bonyolult. :) Elsőre a következő három alapszóval érdemes tisztában lenni: blokk, blokklánc(olat) és bányászat. Ezek jelentése a következő:

blokk: A tranzakciókat a rendszer nem egyenként, hanem több tranzakciót magában foglaló kötegekben, ún. blokkokban kezeli.

blokklánc(olat): Az egymást követő blokkokat elválaszthatatlanul összekapcsolja egy matematikai algoritmus: minden blokk magában foglalja az őt megelőző egy részét is. Ez is a rendszer biztonságát szolgálja, mivel így ha bárki megpróbálná illetéktelenül módosítani bármelyik blokkot, azzal máris megtörné a láncot. Mivel pedig a rendszer csak a leghosszabb láncot fogadja el hitelesnek, a módosítás máris értelmetlenné válik – hacsak nem módosítja az ember az összes többi blokkot az elsőként módosítottnak megfelelően.

bányász(at) (miner/mining): A Bitcoin rendszerében alapvetően kétféle felhasználó van: utaló/fogadó és bányász. Utaló/fogadó az egyszerű felhasználó, aki csak ad és kap bitcoinokat, indít és fogad tranzakciókat. Bányász az, aki a tranzakciók automatikus kezelésének feladatára, vagyis az egyes blokkok hitelesítésére fordítja a gépe számítókapacitását – tehát a blokkok hitelesítésének folyamatát nevezzük bányászatnak. Nem véletlenül, mivel ez egy igen nehéz és erőforrásigényes feladat: a bányászgépnek egy bonyolult titkosítási (kriptográfiai) feladványt kell megoldania, melynek nehézségét a rendszer automatikusan úgy határozza meg, hogy átlagosan tízpercenként egyszer születhessen csak rá megoldás. Ha megvan ez a megoldás, úgy a blokk hitelesítésre kerül, a benne foglalt tranzakciók lezárulnak és bejegyződnek a folyamatosan frissülő tranzakciós naplóba, a feladványt sikeresen megoldó gép pedig 50 bitcoint kap jutalmul. Így kerülnek új bitcoinok a rendszerbe.

(Fontos: mielőtt bányászatra adnád a fejed, mindenképp olvass utána alaposabban a témának!)

Bányásztársulás (mining pool): Több bányász szövetsége, melynek lényege, hogy a sikeresen hitelesített blokkokért szerzett díjakat a társulók elosztják egymás között. Így egyénileg kevesebbet kapnak ugyan egy-egy blokkért, viszont gyakrabban juthatnak bevételhez. Sok kicsi pedig, mint tudjuk, sokra megy.

Ennek kapcsán megjegyzésre érdemes még az a tény is, hogy a Bitcoin rendszerében alapállásban nincsenek tranzakciós díjak, tehát az utalás ingyenes – is lehet. Van azonban lehetőség arra, hogy az ember önkéntes alapon felajánljon valamennyi bitcoint tranzakciós díj gyanánt. Ezt az összeget az a bányász kapja meg, akinek a gépe sikeresen hitelesíti a kérdéses tranzakciót tartalmazó blokkot. Ezzel a lehetőséggel pedig azért érdemes élni, mert a bányászok beállíthatják úgy a gépüket, hogy csak egy bizonyos minimális vagy afölötti összegű díjat felajánló tranzakciókkal foglalkozzanak. Így ha nem ajánlunk fel díjat, úgy többször tíz percbe is beletelhet, míg egy, a felajánlott díjak öszegével nem foglalkozó, minden tranzakciót kezelni hajlandó bányász a mi tranzakciónkat is hitelesíti – míg ha ajánlunk fel díjat, úgy nagy eséllyel jóval hamarabb kerül hitelesítésre a tranzakciónk. (Előbb-utóbb tehát mindenképp hitelesítésre kerül akkor is, ha nem ajánlunk fel díjat, csak ez esetben tovább kell várni.)

Viszonylag röviden így foglalhatjuk össze a Bitcoin rendszerének velejét. Ha ez kíváncsivá tett, és érdekel a részletesebb, pontosabb kifejtés is, olvass tovább bátran! :) Ha pedig kérdéseid vannak, nézz körül itt, hátha választ találsz rájuk. És persze benézhetsz a fórumba is; itt is kérdezhetsz, véleményezhetsz, megírhatod észrevételeidet – várunk. :)

Alapfogalmak

Készpénz

Alice szeretne vásárolni Bob alpakagyapjú zoknijaiból egy dollár értékben. Az egydolláros egy papírpénz, amit a megfelelő felszereléssel könnyen előállíthatnak az ebben illetékesek, és amit az emberek elfogadnak értékes termékekért és szolgáltatásokért cserébe. Mivel azonban Alice nagy távolságra lakik Bobtól, és személyesen nem tudnak találkozni, ezért Alice egyik lehetősége az, hogy feladja az egydollárost postán Bobnak, aki aztán szintén postán küldni neki érte a zoknit.

Bankok

Alice másik lehetősége az, hogy banki átutálassál küldi el a megfelelő összeget Bobnak. Ehhez az egydollárost először egy banknak – pénzintézetnek – kell átadnia, melynek az a feladata, hogy vigyáz Alice pénzére, és írásban (az ún. “számlakivonattal”) is garantálja számára, hogy bármikor, amikor csak szüksége van rá, vissza tud adni neki pontosan ugyanannyi pénzt, mint amennyit előzőleg elhelyezett ott. Mivel a pénz még mindig Alice tulajdonát képezi, ezért jogában áll azt csinálni vele, amit csak akar; ha kéri, úgy a bank (mint a bankok általában) egy minimális díj ellenében “átadja” Alice dollárját Bobnak. Ez történhet úgy is, hogy kiküldenek valakit Bobhoz, aki személyesen adja át neki Alice pénzét, de általában inkább csak az történik, hogy Alice bankja Bob bankjának adja át a pénzt azzal az információval egyetemben, hogy az Bobot illeti, akinek így a következő számlakivonatán meg is jelenik majd az átutalt összeg. De ha Bob nem akarja megvárni a számlakivonatot, úgy bármikor kapcsolatba is léphet a bankjával, hogy megtudja, mennyi pénz van náluk az ő nevén, és így a lehető leghamarabb értesülhet Alice pénzének megérkeztéről is.

Mivel a bankoknak sok ügyfelük van, a velük foglalkozó és az ügyeiket intéző banki alkalmazottak foglalkoztatása pedig pénzbe kerül, ezért a bankok egy ideje különböző elektronikus rendszereket, így például pénzkiadó automatákat és webszervereket is használnak az ügyek intézéséhez, így kevesebb alkalmazottat kell foglalkoztatniuk. Ezeknek a rendszereknek az a célja, hogy megtudják, mit akarnak csinálni a pénzükkel az egyes ügyfelek, és azt lehetőség szerint intézzék is el nekik (a pénzkiadó automata például kiadja a kívánt pénzösszeget). Ez a folyamat általában csak minimális emberi közreműködést igényel. Az ügyfelek mindig pontosan tudhatják, hogy a bank éppen meglévő pénzkészletéből mennyi az övék, és teljesen biztosak is lehetnek benne, hogy szükség esetén pontosan annyi készpént vehetnek át a banktól, mint amennyit a számlakivonatukon vagy épp a bankjuk online felhasználói felületén látnak. Mi több, olyannyira biztosak ebben, hogy az ezen összegeket jelképező puszta számokat is ugyanúgy elfogadják fizetség gyanánt, mint ahogyan magát a tényleges készpénzt is. (Hasonlóképp kezdték elfogadni annak idején a készpénzt is az arany és az ezüst helyett.)

Attól azonban, hogy elektronikus rendszereket is behoztak a képbe, magának a bankrendszernek a működési elve változatlan maradt. Ez pedig mindig is arról szólt, hogy egy központi hatóság (a bank) nyilvántartást vezet arról, hogy kihez mennyi pénz tartozik. Valamennyi ügyfélnek a bank őszinteségére kell bíznia magát (vagyis hogy kizárólag a valóságnak megfelelő információkat kap tőlük a pénzéről, és hogy igény esetén fizikai formájában is visszakaphatja azt). Ezen felül minden ügyfélnek a valós nevével kell azonosítani magát ez előtt a hatóság előtt ahhoz, hogy visszakaphassa a pénzét, vagy hogy elküldhesse azt másoknak.

A Bitcoin rendszerében az ember úgynevezett bitcoinok felett rendelkezik, ezeket birtokolhatja és utalhatja át másoknak, hasonlóan a bankok online felhasználói felületeihez – csak épp azokkal ellentétben itt teljes névtelenségben maradhat, és semmiféle központi hatóságra nem kell támaszkodnia. A bitcoinok pedig azért értékesek, mert 1.) sokan (és egyre többen) fogadják el őket fizetőeszközként, 2.) egy bitcoint csak egyszer lehet elkölteni, és 3.) nem tulajdoníthatóak el senkitől az illető számítógépéhez való illetéktelen mélyszintű hozzáférés nélkül.

A Bitcoin alapjai

Lopásvédelem

Annak érdekében, hogy harmadik fél – jelen példánkban Eve – ne férhessen hozzá mások bitcoinjaihoz, és ne indíthasson tranzakciókat az ő nevükben, nyilvános kulcsrendszeren alapuló digitális aláírásokat alkalmazunk. Ez annyit tesz, hogy mindenkinek, így például Alice-nek és Bobnak is van egy nyilvános és egy titkos kulcsa, amit egy biztonságos tárcában tartanak. Dokumentumot, így például egy bitcoin-átutalást aláírni csak a titkos kulccsal lehet, érvényesíteni pedig a nyilvánossal.


* Bob elküldi a nyilvános kulcsát Alice-nek.

* Alice az átutalandó összeggel együtt felveszi a tranzakcióba Bob nyilvános kulcsát.

* Alice aláírja a tranzakciót a titkos kulcsával.

Ennek eredményeképp bárki, aki ismeri Alice és Bob nyilvános kulcsát, láthatja, hogy Alice beleegyezett a Bobnak címzett átutalásba, mivel Alice titkos kulcsával csak és kizárólag Alice maga rendelkezik. Nagy ostobaságot követne el tehát azzal, ha bárki másnak is megadná a titkos kulcsát, mivel így mások is aláírhatnának utalásokat az ő nevében, és költhetnék az ő bitcoinjait.

Később aztán, amikor Bob továbbutalja a bitcoinjait Charley-nak, neki is pontosan ugyanígy kell majd eljárnia: indítania kell egy új tranzakciót, hozzádnia ahhoz Charley nyilvános kulcsát, és aláírnia azt a saját (Bob) titkos kulcsával. Ezt azonban csak Bob teheti meg, mivel a saját titkos kulcsa felett egyedül ő rendelkezik, és a saját tranzakcióit csak ezzel írhatja alá, mivel egyedül ez illeszkedik az ő nyilvános kulcsához.

Eve tehát nem nyúlhat bele Bob tárcájába a saját (Eve) nyilvános kulcsával, mivel a Bobnak címzett tranzakciót Alice írta alá a saját (Alice) titkos kulcsával, kinyilvánítva ezzel azt, hogy a bitcoinjai egy része eztán már Bob tulajdonát képezi. Emellett pedig Alice természetesen nem adja át a titkos kulcsát Eve-nek. Így tehát ha Charley elfogadja azt a tényt, hogy a kérdéses bitcoinok eredetileg Alice tulajdonát képezték, úgy elfogadja azt is, hogy azok később Bobhoz kerültek, Bob pedig most hozzá, Charley-hoz továbbítja őket.

Egyszeri elköltés

A következőképpen garantáljuk, hogy az Alice sehogyan sem klónozhatja és költheti el újra az egyszer már elköltött bitcoinjait (és ez a Bitcoin legfőbb innovációja):

* A tranzakció részleteit a rendszer elküldi és továbbítja a hálózatot alkotó összes számítógéphez, de legalábbis a lehető legtöbbjükhöz.

* Az indulástól kezdve lebonyolított összes tranzakciót nyilvántartó blokkok egyre gyarapodó láncolatát a hálózatot alkotó számítógépek együtt, közösen kezelik (minden gépen megvan egy-egy példányban a teljes nyilvántartás és folyamatosan frissül).

* Ahhoz, hogy bekerülhessenek a láncolatba, az újabb tranzakció-blokkoknak (a hálózat tízpercenként generál egy újabb blokkot) érvényesnek és bizonyítottnak kell lenniük.* A blokkok úgy kapcsolódnak egymáshoz, hogy ha bármelyikük is megváltozna, akkor az összes utánuk következőt is újra kellene számolni.

* Ha több lehetséges folytatása is felbukkan ennek a láncolatnak, úgy a rendszer mindig csak és kizárólag a leghosszabbat fogadja el és bővíti tovább.

Ha tehát Bob azt látja, hogy az ő tranzakcióját is tartalmazó blokk bekerült az egyetlen, nagyon hosszú és gyorsan gyarapodó blokkláncolatba (melynek bővítéséről tekintélyes mértékű összeadott számítókapacitás gondoskodik), úgy teljesen biztos lehet benne, hogy Alice tranzakcióját a hálózat véglegesen elfogadta és feljegyezte, így Alice az egyszer már elutalt bitcoinokkal semmiféleképpen sem indíthat újabb tranzakciót.

Elméletben Alice megpróbálhatna hamis blokkokat generálni, amelyekben nincs jelen az előző tranzakciója, és szétküldeni ezeket a hálózatban annak bizonyítékaként, hogy továbbra is rendelkezik az egyébként már elköltött bitcoinjaival. Azonban az Alice aláírását tartalmazó előző tranzakció már bejegyzésre került és eljutott rengeteg számítógéphez a hálózatban, és valaki más már generált egy olyan blokkot, amelyben Alice előző tranzakciója is benne van (egyéb esetben az előző tranzakció eredeti címzettje sem kapott volna megerősítést az utalásról). Mivel pedig az érvényes blokkok generálásának folyamatát eleve úgy tervezték, hogy az igen sok időt vegyen igénybe, ezért Alice számítógépe nem fogja tuddni felvenni a versenyt a hálózat összes többi számítógépével blokkgenerálás terén. Sokkal több blokk fog eljutni Bobhoz másoktól, mint amennyit Alice gépe valaha is generálhatna, ezen újabb blokkok egy része pedig tartalmazni fogja Alice előző tranzakcióját is, igazolva így azt a tényt, hogy Alice már valóban elköltötte a bitcoinjait. Alice csak és kizárólag úgy érvényteleníthetné a tranzakcióját, ha létrehozna egy olyan, az ő előző tranzakcióját nem tartalmazó párhuzamos láncot, ami hosszabb, mint a hálózat folyamatosan bővített lánca (mivel a rendszer mindig csak a leghosszabb láncot fogadja el). Ahhoz azonban, hogy ez hosszabb is maradhasson, gyorsabban is kell bővülnie, mint bármelyik másiknak, ezért Alice-nek a hálózat teljes számítókapacitásának a többségét a maga oldalára kellene állítania ahhoz, hogy meggátolhassa a többieket a tranzakciója bejegyzésében. Feltételezzük azonban, hogy ilyen mértékű befolyásra sem ember, sem pedig semmilyen szervezet nem lesz képes szert tenni soha. Mindebből pedig az következik, hogy amíg a hálózat számítókapacitásának többsége nem működik együtt Alice-szel, addig a tranzakciója is visszavonhatatlanul bejegyezve marad, és így nem is indíthat újabb tranzakciót az egyszer már elköltött bitcoinjaival.

Anonimitás

A bitcoin-“számlák” névtelenek és nem kell konkrét személyekhez kapcsolódniuk. Ehelyett egy véletlenszerűen generált titkos-nyilvános kulcspárhoz kapcsolódnak, a rajtuk tárolt bitcoinokkal pedig a titkos kulcs birtokosa rendelkezhet, mivel csak ezzel írhat alá új tranzakciókat. Természetesen az ily módon aláírt tranzakcióknak sem kell nevet tartalmazniuk.

A Bitcoin-cím matematikailag megfeleltethető egy nyilvános kulcsnak, és valahogy így néz ki:

15VjRaDX9zpbA8LVnbrCAFzrVzN7ixHNsC

Bárkinek lehet több ilyen címe is, külön-külön számlákkal, így még nehezebb lenyomozni, hogy melyik összeg kihez tartozik személyazonosság szerint. A magánszférája védelme érdekében Bob akár minden egyes tranzakciójához generálhat új titkos-nyilvános kulcspárat. Így tehát David például csak akkor ismerheti meg a számára utalt bitcoinok egy előző átutalójának személyazonosságát, ha konkrétan megkérdezi Charley-tól, hogy neki ki utalta át az összeget.

Új bitcoinok

Láthattuk tehát, hogy Bobnak és Charley-nak is ellenőriznie kell az eredetileg Alice-től származó bitcoinok eredetiségét. Alice nem generálhat magának bitcoinokat csak úgy a semmiből, mivel az új érmék is külön tranzakcióként jelennek meg a rendszerben, és ezt is el kell fogadnia a hálózat minden tagjának.

A szoftver jelenlegi állása szerint új bitcoinok a következőképpen keletkeznek – lassanként – a rendszerben: ha egy gépnek sikerül egy új blokkot generálnia, akkor beiktathat abba plusz egy olyan tranzakciót, amelynek nyomán 50 BTC-vel gyarapíthatja a saját számláját anélkül, hogy azt előzőleg bárki is átulta volna neki. Ez a jutalom motiválja az embereket arra, hogy blokkgenerálásra fordítsák a gépük számítókapacitását. Jelenleg azonban érvényes egy olyan közmegegyezés is, miszerint a blokkgenerálásért járó jutalom négyévente megfeleződik. Ez pedig annyit tesz, hogy valamikor 2013 környékén a hálózatot alkotó gépek többsége már nem fogad el majd olyan blokkokat, amelyekben a generáló tranzakció +50 BTC-nal gyarapítja a meglévő készletet, hanem csak olyanokat, amelyekben a gyarapítás összege már csak feleennyi, tehát 25 BTC. Ugyanez történik majd 2017-ben, 2021-ben, 2025-ben, stb. is, hacsak addig el nem terjed a hálózatban egy új Bitcoin-kliens.

Mivel ez a motiváció idővel megszűnik, így Alice már csak a tranzakciós díjakból juthat új bitcoinokhoz. Önkéntes jelleggel mindenki fizethet egy saját maga által meghatározott összegű díjat az elindított utalásaiért, amely díjat aztán az kapja meg, aki sikeresen legenerálja a szóban forgó utalást is tartalmazó blokkot, bejegyezve és véglegesítve így a tranzakciót. Mivel Alice eldöntheti, hogy milyen tranzakciókat vesz bele az éppen generált blokkjába, ezért dönthet úgy is, hogy csak a legmagasabb összegű díjat kínáló tranzakciókkal foglalkozik. Ha a hálózat minden tagja ezt a hozzáállást választja, akkor idővel ki fog alakulni egy minimális tranzakciós díj, amit mindenképp meg kell fizetni ahhoz, hogy egy új tranzakció bekerülhessen a blokkok láncolatába.

Rakd össze a képet

Közvetlen betekintést nyerhetsz a rendszerbe a láncolathoz legújabban hozzáadott blokkokat követő Bitcoin Block Explorer oldalán. A blokklánc a rendszerben eddig bejegyzett és véglegesített összes tranzakciót tartalmazza. Számold össze, hány blokk került legenerálásra az elmúlt egy órában; elvileg hatnak kell lennie. Figyeld meg a tranzakciók számát és az elmúlt egy órában elutalt összes bitcoin-mennyiséget; így felmérheted azt is, hogy éppen mennyire aktív a rendszer.

Nézz bele valamelyik blokkba. Figyeld meg, hogy a blokk hashe egy sor nullával kezdődik; ezért olyan nehéz legenerálni őket. A blokkot generáló gépnek rengeteg nonce-értéket (ennek a listáját is láthatod a blokk oldalán) kellett végigpróbálgatnia, mire talált egy olyat, ami ennyi nullát tartalmazott. Nézd meg az Előző blokk (Previous block) elnevezésű sort, és láthatod, hogy mindegyik blokk tartalmazza az azt megelőző blokk hashét; így állnak össze láncba. Fusd át a blokk valamennyi tranzakcióját. Ezek közül a legelső az az összeg, amit a blokkot legeneráló gép keresett meg a gazdájának a generálással. Ez tartalmazza egyrészt az előre meghatározott mennyiségű, frissen generált bitcoinokat, másrészt pedig – jó eséllyel – a blokk tranzakcióiból összegyűjtött tranzakciós díjak összességét.

Nézz bele bármelyik tranzakcióba, és láthatod, hogyan áll össze egy vagy több kimenő és beérkező összegből. Mivel egynél több beérkező és kimenő összeg is kezelhető egyszerre, ezért a rendszer tetszőleges méretű darabokra oszthatja és adhatja össze újra az összegeket, és így bármekkora tört értékekkel (általában századokkal) is dolgozhat. Minden beérkező összeg egy korábbi tranzakcióból (aminek szintén utánanézhetsz), valaki másnak a címéről származik, és minden másoknak címzett kimenő összeg egy rövidesen lezáruló tranzakció része lesz (aminek szintén utánanézhetsz majd, amint bejegyzi a hálózat).

Végül, de nem utolsósorban utánanézhetsz az egyes címeknek is, és megláthatod, hogy melyikről milyen információk nyilvánosak.

Felkeresheted továbbá az olyan figyelőoldalakat is, mint a Bitcoin Watch és a Bitcoin Monitor, amelyekből szintén jó képet kaphatsz a rendszer aktivitásáról. Az előbbi általános statisztikákat közöl a tranzakciókról, míg az utóbbi valós időben, vizuálisan szemlélteti a Bitcoin hálózatának éppen aktuális eseményeit.

Forrás: https://bitcoin.hu/archivum/bevezeto/

Bitcoin

A Bitcoin egy nyílt forráskódú digitális fizetőeszköz, amelyet 2009. január 3-án egy ismeretlen (fórum nevén Satoshi Nakamoto) bocsátott ki, közvetlenül a 2008-as amerikai bank válság kirobbanása után. Az elnevezés vonatkozik továbbá a fizetőeszközt kezelő nyílt forráskódú szoftverre, és az azzal létrehozott elosztott hálózatra is.

A többi elektronikus fizetőeszköztől eltérően a Bitcoin nem függ központi kibocsátóktól és hatóságoktól. A Bitcoin a peer-to-peer hálózat csomópontjai által tárolt elosztott adatbázisra támaszkodik. Az adatbázis tartalmazza a fizetések adatait, garantálva az elektronikus fizetőeszközökkel szembeni alapvető követelményeket. A biztonságot digitális aláírások és proof-of-work rendszer adja.

A Bitcoinok biztonságosan tárolhatók egy pénztárcafájlban, személyi számítógépen, mobiltelefonon, külső adathordózókon, vagy felhő alapú szolgáltatóknál, küldésükhöz és fogadásukhoz pedig csak a küldő illetve a fogadó Bitcoin címe szükséges. A peer-to-peer felépítés és a központi irányítás hiánya megakadályozza bármilyen hatóság számára, hogy a forgalomban levő pénzmennyiséget és tranzakciókat kontrollálja vagy befolyásolja, ami lehetetlenné teszi a manipulációt és infláció gerjesztését.

Nem hivatalos jellege miatt ISO kódja nincs, de általánosan használt megjelölése a BTC.

A BTC fizikai valóságában nem létezik

Gazdaság

A bitcoint számos erre specializálódott devizatőzsde weblapon lehet amerikai dollárra és néhány más devizára átváltani, illetve vissza, fizetésnél online es "offline" kereskedők/szolgáltatók egyaránt elfogadják, számuk jelentősen nő. Egyes szolgáltatók lehetővé teszik kereskedők számára bitcoin elfogadását olyan módon, hogy a kereskedő azonnal dollárban vagy egyéb szokásos devizában kapja meg a bevételt. Ezen kívül használható közérdekű felajánlásokra egyes szervezeteknél.

Mivel a fizetés nem egy központon keresztül zajlik, a már megtörtént tranzakciók visszafordítására nincs mód, szemben a hagyományos banki rendszerekkel, ahol csalás gyanúja esetén, vagy egyéb okokból a bankok és más pénzintézetek sztornózhatják a korábban jóváhagyott kifizetést.

Ellentétben az országok által kibocsátott fizetőeszközökkel, a Bitcoinnak nincs központi kibocsátója. 2013 novemberéig valamivel több mint 12 millió bitcoin jött létre, ezt a számot a hálózat algoritmikusan határozza meg, ahogy azt Nakamoto cikkében leírta. A monetáris bővülés mértéke előre ismert és bárki számára követhető, az összes bitcoinok száma idővel 21 millióhoz tart, 2013-ra a teljes mennyiség fele, 2017-re háromnegyede fog rendelkezésre állni. A határ közeledtével a bitcoinok értéke növekedni kezdhet, deflációhoz vezetve, amennyiben a pénzre a kereslet tovább nő. Ugyanakkor a bitcoinok 8 tizedesjegyig oszthatóak, így ez technikai akadályt nem jelent, szemben a megszokott pénzeszközökkel.

A bővülés csökkenő üteme ösztönzi a korai elfogadókat, akik még alacsonyabb korai árfolyam mellett jutnak bitcoinokhoz, így segítve a rendszer sikerre vitelét. A korai elfogadóknak ez a kedvezményezése számos kritikát eredményezett, gyakran piramisjátékhoz hasonlítva a rendszert, ám a támogatók szerint ez az ösztönző szükséges ahhoz, hogy a hálózat és az infrastruktúra beinduljon, egy arányosabb részesedés nem ellensúlyozná megfelelően azt a kockázatot amit egy új, nem tesztelt fizetési rendszer használata jelent.


Anonimitás és decentralizáltság

Mivel a tranzakciókat az egész hálózat felé szétküldik a csomópontok, azok teljesen nyilvánosak. Szemben a hagyományos pénzügyi intézetekkel, amelyek az ügyfelek magánszféráját a tranzakciókra vonatkozó információk visszatartásával védik, ezt a Bitcoin rendszerében az biztosítja, hogy a címek tulajdonosára vonatkozó információk nem ismertek. Ha például Alíz küld Bobnak 12 BTC összeget, akkor a nyilvános adatok között csak az látszik, hogy két cím között 12 BTC összeg mozgott. Hacsak valamilyen oknál fogva a résztvevők nem hozzák nyilvánosságra, hogy az adott címeknek ők a tulajdonosai, szinte lehetetlen őket összekapcsolni. Ugyanakkor ha egy címről egyszer már kiderült, hogy kihez tartozik, az ahhoz tartozó korábbi tranzakciók is visszakereshetőek.

A hálózaton és az elosztottan tárolt adatbázisban a tranzakcióknál a kifizető és a kedvezményezett kizárólag a bitcoin címével jelenik meg. Ez a cím nem más, mint egy kriptográfiai kulcspár publikus fele, amely lehetővé teszi a cím tulajdonosának (aki a privát kulcsot egyedül birtokolja), hogy a címén lévő egyenleg terhére kiadott tranzakciókat aláírja. Mivel egy személy bármennyi címet létrehozhat magának, amelyekről nem derül ki, hogy egy emberhez tartoznak, a pénz mozgásának követése szinte lehetetlen.

A hálózatot alkotó csomópontok között nincs kiemelt szerepű, a jelenlegi megvalósítás szerint mindegyikük a teljes adatbázist tárolja, így a rendszer bármekkora számú csomópont kiesése esetén is tovább működik.

Az anonimitást és a központi kontroll hiányát előnyösnek találhatják az illegális üzletet folytatók is. A rendszerrel szembeni egyik leggyakoribb kritika szerint működése elősegíti a törvénytelen üzletek lebonyolítását, és emiatt az egész fizetési rendszert illegálisnak kell tekinteni. A törvényességi aggályokra egy Bitcoint használó drogkereskedő weblap irányította rá a figyelmet.


Technológia

A Bitcoin protokoll a Nakamoto Satoshi cikkében[6] leírt és általa közzétett kliensben megvalósított elveket követi.

A nyilvános kulcsú digitális aláírás segítségével lehetőség van ellenőrizni, hogy egy adott cím tulajdonosa valóban hozzájárult-e a címhez tartozó egyenleg terhére történő fizetéshez. Az egyenleg ellenőrzése az adott címre korábban beérkező, hasonlóképpen aláírt tranzakciók lekérdezésével oldható meg. A hálózatban résztvevő felhasználók mindegyikének van legalább egy pénztárcája, amelyben helyben generált nyilvános-privát kulcspárok találhatóak. Tranzakció aláírásához a kliensprogram a privát kulcsot használja. Fizetés fogadásához a nyilvános kulcs egy olvasható formáját kell a másik félnek megadni. Ez az olvasható forma általában 33 körüli számú karakterből áll, és mindig egyessel kezdődik, mint például 15VzdkAvVpZsVAhw84esj14GVXbzUm9VTk.

Az alapvető probléma a fentiek biztosítása mellett annak megakadályozása, hogy valaki a birtokában lévő pénzt többször elköltse. Ennek megakadályozására az adatbázis 10 percenként bővül egy-egy blokkal, ahol az új blokkot egy véletlenszerűen választott csomópont állítja össze önállóan úgy, hogy abban ne legyen túlköltés. Az adatbázisba így bekerült blokkban szereplő tranzakciókat a többi csomópont megtörténtnek fogadja el.

Mivel a következő blokkot előállító résztvevő kiválasztása véletlenszerűen történik, előfordulhat, hogy több blokk jön létre, egyes csomópontok pedig a későbbi blokkok létrehozásához nem ugyanazokat az előzményeket használják. A hálózat tagjai az általuk elérhető blokkok közül azokat fogadják el érvényesnek amelyekből a leghosszabb lánc állítható elő.

Annak érdekében, hogy ezt kihasználva ne lehessen egy korábban már elfogadott tranzakciót meg nem történtté tenni, az új blokkok adatbázishoz adását a protokoll szándékosan nehézzé teszi. A csomópontoknak egy új blokk közzétételekor bizonyítaniuk kell, hogy jelentős számítási teljesítményt igénylő, nehéz kriptográfiai feladatot oldottak meg, ennek megkövetelt mértéke pedig folyamatosan úgy van szabályozva, hogy a hálózaton körülbelül 10 percenként egy csomópont legyen képes ezt teljesíteni. Ennek eredményeként a hálózaton a többségi döntést a mögöttes számítási kapacitás határozza meg. A hálózat feletti ellenőrzés átvételéhez legalább akkora számítási teljesítményre van szükség, ami a hálózat több mint felét adja.

Bitcoin bányászat otthon (kicsiben)

Bitcoin bányászat otthon (nagyban)

Bitcoin bányászat nagyban

A szükséges számítási teljesítmény felajánlásának ösztönzésére minden egyes közzétett blokk után a közzétevő csomópont részesül az újonnan létrejött pénzből, amelyet a saját címére írhat. Jelenleg minden blokkért 25 Bitcoin jár, ez a későbbiekben csökkenni fog, a protokoll által meghatározott ütemben. Az így kiosztott bitcoinok begyűjtésére irányuló erőfeszítések eredményeként a hivatalos klienstől független célprogramok jöttek létre, amelyek kizárólagos célja a minél nagyobb számítási kapacitás hálózatba kapcsolása és így ennek a jutalomnak az elnyerése. Ezt a folyamatot szokták bányászatnak (mining) nevezni, utalva arra, hogy a nemesfémek bányászatához hasonlóan új értékhordozó kerül forgalomba. Jelenleg a kapacitás nagyrészét videókártyák általános célú processzorán futó célprogramok adják.

Annak érdekében, hogy a 21 milliós határhoz közeledve is fenntartható legyen az ösztönzés, lehetőség van a tranzakciókhoz jutalék beállítására. Az egyes blokkokban szereplő tranzakciókhoz tartozó jutalékokat az adott blokkot közzétevő node saját címére írhatja, így ösztönözve a blokkok létrehozását. Ez azonban nem kötelező, jelenleg az tranzakciók nagy része jutalék nélkül történik.
Ahhoz hogy minden címhez tartozó egyenleg ellenőrizhető legyen, a korábbi tranzakciók mindegyikét tárolni kell, így az adatbázis mérete folyamatosan nő. A működési elv miatt legalább néhány csomópontnak tárolnia kell a teljes adatbázist, de nem kell feltétlenül az összesnek. Jelenleg (2011 június) az adatbázis alig pár száz megabájt, így minden kliens megkapja a teljes másolatot az első indítás után nem sokkal.

Nakamoto elképzelése szerint ha az adatbázis nagyobbá válik, olyan kliensekre lesz szükség, amelyek az adatbázisnak csak a releváns részét tárolják. Erre a célra egy olyan Merkle fa szolgál, ami lehetővé teszi, hogy a kliens az adatbázisnak olyan részeit eldobja, amikről tudja, hogy a jövőben nem lesz rá szüksége, miközben a megmaradó rész kriptográfiai integritása megmarad.


Szoftverek

Az eredeti nyílt forráskódú kliens minden nagyobb platformra lefordított változatban is elérhető, a bitcoinok küldéséhez és fogadásához szükséges minden funkciót tartalmaz, folyamatosan fejlesztik. A blokkok generálására azonban csak a CPU használatával képes, GPU-alapú generáláshoz külön szoftver szükséges.

A hivatalos Bitcoin kliens Windows 7 alatt
A C++-ban írt kliensen kívül elérhetőek más kliensek is, a projekt központi oldalán az érdeklődők áttekintést kaphatnak az elérhető alternatívákról. Az újabb kliensek egy része nem igényli a teljes blokklánc letöltését, ehelyett egy távoli gépen futó teljes bitcoin kliensre támaszkodik, így lényegesen egyszerűbben használható. (pl. Multibit, electrum)

A blokkok közzétételéhez szükséges kriptográfiai feladatok megoldására különálló, nyílt forráskódú programok szolgálnak, amelyek többsége a modern, programozható grafikus hardvereket használja a hálózat által igényelt nehéz kriptográfiai feladat elvégzésére. Mivel a csomópontok nagy száma miatt ma már egy-egy felhasználónak elenyészően kis esélye van egy blokkot megoldani és az érte járó jutalmat megszerezni, ezeket a programokat lehetőség van úgy beállítani, hogy egy szerver irányítása alatt közösen dolgozzanak. Ekkor ha az együttműködő programok közül egy megtalálja a megoldást, a jutalmon osztoznak a résztvevők.


Eredet

Satoshi Nakamoto fórum profilja azt sugallja, hogy Japánban él és 37 éves. Ennek ellentmond precíz brit formai angolsága amivel leírta a rendszert és az amerikai szlengje amivel fórumozott, ami azt engedi feltételezni, hogy inkább egy csoport áll a Bitcoin kibocsátása mögött mintsem egy konkrét személy. A Bitcoin szoftverét Satoshi Nakamoto eredetileg Windowsra írta csak meg, a Linuxos változat létrehozásában nagy szerepet játszott Martti Malmi.

A legelső blokkban az alábbi üzenet szerepel:
"The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks"

Ami magyar nyelvre szó szerint fordítva a következőket jelenti:
"The Times 2009. január 3., a pénzügyminiszter a határán van a bankok második kisegítésének."

Megoszlanak a vélemények arról, hogy ez milyen céllal került bele, egyesek szerint csupán időbélyegző szerepét tölti be (az első blokk a továbbiakkal ellentétben értelemszerűen nem tud korábbiakra hivatkozni és így bizonyítani, hogy adott időpont után jött létre), mások az üzenetet a pénzügyi rendszer kritikájaként vélik értelmezni.


Kritika

A bitcoint folyamatosan számos kritika éri, jogi, gazdasági, technológiai megfontolások alapján egyaránt.

A névnélküliség kiváló terep a bűnözők számára: pénzmosáshoz, névtelen zsaroláshoz használható, gyerekpornó és illegális hacker tevékenység fizetsége lehet, bár az amerikai szenátus tagjai is megjegyezték, hogy illegális tevékenység folytatásához a készpénz a leghatékonyabb fizető eszköz.

A központi árszabályozás hiánya az árfolyamot nagyon változékonnyá teszi, a teljes monetáris bázishoz képest alacsony forgalom mellett mozgó ár pedig gyakran szélsőséges mozgásokat, hirtelen felfutásokat és drasztikus összeomlásokat eredményez. Emiatt és a korai használók által birtokolt nagy mennyiségű bitcoin miatt szokták piramisjátékhoz hasonlítani a rendszert.

A tranzakciók visszafordíthatatlansága egyes esetekben megnehezíti a vásárlók átverésekkel szembeni védelmét, valamit a hagyományos banki rendszerekkel ellentétben ha valamilyen rosszindulatú program eltulajdonít bitcoinokat, azokat a hagyományos bankszámlákkal ellentétben esélytelen visszaszerezni. Ezt a kritikát azonban a rendszert használók azon az alapon utasítják el, hogy a tradicionális rendszerekben a kár esemény utáni kompenzáció, nem ingyenes, hanem be van építve a pénzügyi szolgáltatók üzleti modelljébe. A bitcoin protocol béta, fejlesztés alatt áll, többek között a beépített "escrow" funkció sem aktív meg.

A hálózat biztonságát garantáló és frissen kibocsátott bitcoinokkal jutalmazott bányászás 2013-ra jelentős iparrá nőtt, az egymással versenyző szereplők hatalmas számítási erőforrásokat üzemeltetnek. Ez hatalmas hardver- és energiaigénnyel jár, ami sokak szerint fölösleges és túlzó társadalmi költség egy fizetési rendszer fenntartásáért. Ez a kritika sem feltétlenül rendelkezik alappal, amíg nincs rendelkezésre álló pontos adat a megszokott pénzügyi szolgáltatók energia igényéről, az egész rendszert figyelembe véve (POS eszközök, ATM-ek, banki épületek, stb). Ezekkel szemben a bitcoin rendszer állandóan üzemel, központosítatlan mivolta miatt nincs szünet a szolgáltatásban.

Forrás: http://prohardver.hu/hir/erdekesseg_egy_igazi_bit_coin_banyasz_masina.html; http://hu.wikipedia.org/wiki/Bitcoin

Kimérák és mozaikok – a bennünk élő genomok


A biológia órától kezdve a nyomozós sorozatokig mindenütt ismételten azt halljuk, hogy genomunk biológiai identitásunk kulcsa. Egyetlen sejtünk kromoszómáinak szekvenálása révén minden megtudható genetikai múltunkról, tehát magunkról is, hangoztatják előszeretettel a prominens genetikai cégek.

A valóság azonban nem egészen így néz ki. A kutatók egyre több jelét találják annak, hogy valójában korántsem vagyunk egységesnek tekinthetők genetikailag. Nem is olyan régen a szakértők még úgy hitték, hogy egyetlen személy egészséges sejtjei örökítőanyag szempontjából gyakorlatilag egyformának tekinthetők, valójában azonban meglepően gyakori, hogy egy-egy ember több különböző genomot hordozzon. Egyesek olyan sejtcsoportokkal rendelkeznek, amelyek génanyagának mutációi a szervezet többi részén nem találhatók meg. Másokban olyan genomok találhatók, amelyek más emberektől származnak.

Alexander Urban, a Stanford kutatója szerint, ha három évvel ezelőtt valaki azzal állt volna elő, hogy egyetlen szervezeten belül genetikai variációk elképesztő sokfélesége fordulhat elő, a többség nevetségesnek tartotta volna a feltételezést. Az utóbbi időszakban azonban több olyan tanulmány is megjelent, amelyek bizonyítékokat sorakoztatnak fel az elmélet mellett. Egyre inkább úgy tűnik, hogy az egy személyen belül variációk olyan sokfélék lehetnek, és olyan elterjedt jelenségről van szó, hogy azt a továbbiakban nem lehet figyelmen kívül hagyni.

Amikor egy petesejt és egy hímivarsejt genetikai anyaga kombinálódik, a keletkező genomban minden információ megvan, ami egy új emberi lény létrehozásához szükséges. A zigóta aztán osztódni kezd, és az új sejtek már ezen eredeti genom másolataival lesznek ellátva. A genetikusokat évtizedek óta izgatja, hogyan képes egyetlen genom ennyi különféle sejt, szerv és testrész létrehozására, és azt is kutatják, hogy egyes génváltozatok milyen fejlődési rendellenességek, betegségek kialakulásához vezethetnek. A genetikai tesztelésnek köszönhetően így a beteg és annak családja időben felkészülhet a legrosszabbra, illetve megelőző intézkedésekkel, például dietáris változtatásokkal elodázhatja a problémák kialakulását.



A teljes genom szekvenálásának költségei nagyon lecsökkentek az elmúlt húsz évben: míg az első emberi genom leírása még nagyjából 3 milliárd dollárba, és több éves munkába került, manapság már néhány ezer dollárból, mindössze 50 óra alatt bárki feltérképeztetheti génállományát. Ennek a fejlődésnek köszönhetően aztán egyre több beteg teljes genomját szekvenálják az orvosok, új, eddig sosem látott összefüggésekre derítve fényt egyes génvariációk, mutációk és betegségek közt.

Mindezen vizsgálatokat azonban egy nagyon lényeges feltételezés előzte meg: mindeddig úgy hittük, hogy az emberi szervezet minden sejtjének genomja egyforma, így egy bárhonnan (nyálból, bőrből, hajból) szerzett minta révén pontosan tudhatjuk, hogy milyen génkészlettel rendelkeznek a máj, az agy vagy bármely más szervünk sejtjei.

Már a 20. század közepe táján utaltak jelek arra, hogy ez nem feltétlenül van így minden esetben. 1953-ben egy brit hölgyről egy véradás folyamán kiderült, hogy vérének egyes részei a nullás, mások az A-s vércsoportba tartoznak. A kutatók annak idején azzal magyarázták a különös jelenséget, hogy az alany még az anyaméhben, ikertestvérétől kaphatta a másfajta genommal rendelkező vérsejteket, amelyek aztán beépültek saját szervezetébe.

A kimérizmusnak nevezett állapotot ezt követően sokáig ritkaságnak tartották, napjaink kutatásai alapján azonban meglehetősen gyakori. Az ikrek például nagyon gyakran tesznek szert egymás genomjára a méhbeli közös tartózkodás során. Más esetekben pedig a két megtermékenyített petesejt még a kezdet kezdetén összeolvad, és a megszülető csecsemő sokszor sosem tudja meg, hogy két génkészletet hordoz. Egy esetben egy hölgyről 52 éves korában derült ki, hogy kiméra. Veseátültetésre lett volna szüksége, és vérrokonainak vizsgálata során az derült ki, hogy vércsoportja alapján nem lehetne az anyja három gyermekéből kettőnek. Alaposabb vizsgálatokkal aztán kiderítették, hogy vérsejtjei és petesejtei két különböző genomból eredeztethetők.

A terhesség alatt gyakran előfordul az is, hogy a gyermek hagy hátra néhány sejtet anyja testében, amelyek aztán a szervezet legkülönbözőbb pontjain bukkannak fel. A szakértők mai álláspontja szerint azok a nők, akik már voltak életükben terhesek, nagy valószínűséggel rendelkeznek gyermeküktől eredő sejtekkel, vagyis kimérák.


A kutatók a kezdeti felfedezések után célzottan keresni kezdték kimérizmus elterjedtségét és előfordulási formáit. Egy 2012-es kanadai kutatás során 59 nőbeteg agyából vettek mintát, és 37 esetben találtak Y kromoszómával rendelkező neuronokat, amelyek vélhetően az alanyok fiaitól származó sejtekből fejlődhettek ki. Egy hasonló amerikai kutatás során beigazolódott, hogy ezek a sejtek a mellek szövetébe is bejuthatnak, a vizsgált nők 56 százalékának mellében találtak Y kromoszómás sejteket.

A genetikusok már egy évszázaddal ezelőtt rájöttek az egyik módjára annak, hogyan tehet szert egy élőlény két különböző genomra. Úgynevezett „mozaikos állatokat” vizsgáltak, amelyek egy helyen furcsa színű vagy mintájú szőrcsomóval rendelkeztek testükön. Az ilyen élőlények nem valamilyen külső forrásból (szüleiktől, testvéreiktől, utódaiktól) örökölték a test többi részének sejtjeiben találhatótól eltérő genomot, hanem korai embrionális állapotban egyik sejtjük valamiféle mutáción esett át, amelyet aztán az összes belőle kifejlődő sejt, köztük az adott bőrrészlet sejtjei is örököltek.

A mozaicizmust a DNS-szekvenálás elterjedése előtt meglehetősen nehéz volt emberi alanyokon vizsgálni, mivel általában csak akkor vették észre, ha a mutáció következményei jelentősek és látványosak voltak. 1960-ban aztán kiderült, hogy a leukémia is egyfajta mozaicizmus eredménye: egy vérsejt osztódás közben spontán mutáción megy át, egyik kromoszómájának egy nagy darabja egy másik kromoszómához kapcsolódik. Későbbi kutatások is alátámasztották, hogy a daganatos megbetegedések bizonyos specifikus sejtek mutációinak eredményei, vagyis a mozaicizmus tipikus esetei.

Később aztán az is kiderült, hogy a mozaicizmusnak más, ártalmatlanabb formái is gyakran előfordulnak. Egy fibroblasztokat vizsgáló kutatás például kimutatta, hogy ezen sejtek 30 százalékában fordul elő olyan mutáció, amely a DNS egy nagyobb részének megduplázódásával vagy törlődésével jár. Hasonló eredményre jutott az a kutatás is, amely más szervek sejtjeit vizsgálta ilyen szempontból.


Azt egyelőre nem tudni, hogy a kimérizmus és a mozaicizmus ilyen fokú elterjedtsége milyen hatással van egészségi állapotunkra, de a szakértők többsége egyetért abban, hogy ezen állapotok jelentős része semmiféle következménnyel nem jár, vagy ha van is valamilyen hatása, az inkább pozitív. A mutációk esetében ez könnyebben belátható, de arra is utalnak jelek, hogy a kimérizmusnak köszönhető extra genomoknak is hasznát veheti a szervezet. A magzati fejlődés során például olyat is megfigyeltek, hogy az idegen forrásból származó sejtek rátaláltak egyes sérült vagy beteg szövetrészekre, és kijavították ezeket.

Persze az is előfordul, hogy a mutáció kifejezetten negatív következményekkel jár. Létezik például egy nagyon súlyos kórkép, amelynek során az agy egyik fele nagyobbra nő a másiknál, komoly görcsrohamokat okozva a páciensnek. A hemimegalenkefáliában szenvedő gyermekeknek csak akkor van esélyük viszonylag normális életre, ha agyuk egyik felét műtétileg eltávolítják. Az elmúlt évek ilyen műtétei után aztán kiderült, hogy a nagyobbra növő agyfélteke neuronjainak nagy részében ugyanazon gén mutációja figyelhető meg, vagyis szintén mozaicizmus állhat a háttérben. A probléma pontos okának felderítése pedig az első lépést jelenti a megoldás felé. Más kutatók azt vizsgálják, hogy a mozaicizmusnak milyen szerepe van az olyan kórképek kialakulásában, mint például a skizofrénia.

Az orvoslásban dolgozók azonban nem az egyedüliek, akiket érdekel és közelről érint a többszörös genomok ügye. A probléma ugyanis komoly kérdéseket vet fel az törvényszéki genetikai vizsgálatokkal kapcsolatban is, hiszen a mozaicizmus és a kimérizmus széles körű elterjedtsége azt jelenti, hogy többé nem vehető készpénznek az sokáig kőbe vésett igazságként kezelt egy ember, egy genom elv. Ha egyetlen ember egyszerre több különböző genomnak is „otthont adhat”, akkor mostantól jóval nagyobb alapossággal kell kezelni a DNS-en alapuló bizonyítási eljárásokat. Nem is olyan régen lehetett hallani például egy olyan rendőrségi ügyről, amelynek során beigazolódott, hogy az erőszaktétellel vádolt elkövető nyálából és spemájából vett DNS-minták nem egyeztek egymással.

Jelentős kavarodásokat okozhat az ember sejtjeinek génkészletében a csontvelőátültetés is. Egy osztrák kutatás során 77 transzplantált beteget vizsgáltak meg, és 74 esetben a donor genomját is sikerült kimutatni a páciensek szervezetének legkülönbözőbb pontjain, tehát nemcsak a vérben, hanem például a szájüreget borítóhámsejtek némelyikében is.

Mind a bűnüldözésben, mind pedig az orvoslásban alapos odafigyelést igényel tehát a többszörös genomok problémája. Ha egy mutációk után kutató teszt során kizárólag vérmintákat vesznek a szakértők, könnyen előfordulhat, hogy a szervezet más pontjain található, másfajta genetikai állományú sejtek kimaradnak a vizsgálatból. Mindez tehát alapvetően változtatja meg a genetikáról eddig alkotott képünket, és úgy tűnik, hogy genomjaink tanulmányozásához még pontosabb és gyorsabb módszerekre lesz szükség a jövőben.

Forrás: https://ipon.hu/elemzesek/kimerak_es_mozaikok_%E2%80%93_a_bennunk_elo_genomok/1866/1

2015. április 27., hétfő

XNS ‒ szintetikus nukleinsavak

Már rendelkezésre áll egy mesterséges genetikai rendszer, amely elvben lehetővé teszi a földitől alapjaiban különböző létformák előállítását.

"Semmiféle élet nem képzelhető el az örökletes információ tárolására és átadására alkalmas rendszer nélkül. Azonban ezeket a feladatokat nem egyedül a DNS és az RNS képes ellátni" - vezet be Philipp Holliger a mesterséges örökítőanyagok birodalmába. "Legalább hatféle más polimer alkalmas lehet erre a funkcióra. Az, hogy a földi élet éppen a DNS-en és az RNS-en alapul, egyfajta történeti véletlen, amely az élet keletkezése óta kísér bennünket."

Az angliai Cambridge-ben dolgozó molekuláris biológus által kidolgozott mű-örökítőanyag, az XNS (xeno-, vagyis idegen nukleinsav) a DNS-hez hasonlóan csavart létrára emlékeztető szerkezetű polimer, melyben négy különféle alkotórész váltakozik. Azonban a molekula gerincét alkotó úgynevezett cukor-foszfát lánc cukormolekuláit teljesen a DNS-étől teljesen eltérő komponensek - a hat szénatomos gyűrűjű ciklohexán, illetve a treóz nevű négyszénatomos cukor - helyettesítik.


Holliger csapata létrehozott továbbá egy sor enzimet, amelyek funkciójukban megfeleltethetők a DNS-en működő enzimeknek, azonban DNS helyett XNS-sel dolgoznak. Így rendelkezésre áll egy komplett új genetikai rendszer, amely elvben lehetővé teszi a földitől alapjaiban különböző létformák előállítását - írja a Scientific American.

Az XNS-t másoló-szabdaló enzimek tökéletesítése után elképzelhető lesz például, hogy egy létező baktériumsejt DNS-ét XNS-sel helyettesítsék. Holliger elismeri: egyelőre távoli álom az XNS-sel működő létformák életre keltése. Azonban ha egyszer megvalósulnak, óriási előnyük lehet, hogy genetikai anyaguk semmiféle módon nem keveredhet a környezeti mikrobákéval, ami folytonos aggály a "hagyományos", DNS-alapú génmódosított organizmusok esetében.

A földi élet elképzelhetetlen a két természetben megtalálható nukleinsav, a DNS és az RNS nélkül. Felmerül a kérdés azonban, hogy létezhetnek-e más olyan polimer molekulák is, amelyek az említettekhez hasonlóan képesek a genetikai információ hordozására. Van valami egyedi különlegesség a DNS-ben és az RNS-ben? Vagy egyszerűen csak ezek voltak az első működőképes változatok?

Ezekre a kérdésekre kereste a választ Vitor Pinheiro, a cambridge-i MRC Laboratory of Molecular Biology kutatója is, és eredményei önmagukért beszélnek: bár jelenlegi tudásunk szerint a DNS és az RNS végzi a genetikai információk kizárólagos hordozását, nem ezek az egyedüli molekulák, amelyek képesek erre. Pinheiro kutatócsoportja hat különféle alternatív polimert hozott létre, amelyek képesek hordozni a genetikai kódot, valamint evolúciós lépéseken átmenni. A molekulák egyike sem található meg a természetben, mindannyian a szintetikus genetikának nevezett új tudományterület alkotásai. A kutatásról beszámoló tanulmány a Science oldalain jelent meg.

Az élethez oly fontos nukleinsavak kémiai szerkezete nem túlságosan bonyolult. Dezoxiribóznak, illetve az RNS esetében ribóznak nevezett cukrok hosszú lánca alkotja ezeket, amelyeket egy-egy foszfátcsoport köt össze. Minden cukorhoz egy nitrogén tartalmú szerves bázis kapcsolódik (adenin, timin, citozin vagy guanin). Az RNS-ben a timin helyett uracil szerepel. Ha a DNS térbeli szerkezetét egy hosszanti tengelye körül megcsavart létrához hasonlítjuk (kettős hélix), amelynek fokait az egymással párt alkotót bázisok alkotják, akkor az RNS ennek a létrának az egyik felére emlékeztet (szimpla hélix).


Pinheiro XNS-e, amelyben az X a xeno (idegen) előtag helyett áll, szintén a nukleinsavak közé tartozik, csak éppen másfajta cukrokat tartalmaz dezoxiribóz helyett: arabinózt (ANS), ciklohexánt (CeNS) vagy éppen treózt (TNS). Ezen eltéréseken túl az XNS ugyanolyan bázisokból és foszfátcsoportokból áll, mint a természetben megtalálható nukleinsavak, és képes is bármilyen komplementer DNS-szállal vagy RNS-sel összekapcsolódni.

Ahogy Jack Szostak, a Harvard biológusa elmondta, elméletben rengeteg különféle polimer elképzelhető, amely alkalmas lenne a DNS és az RNS szerepének ellátására. De akkor miért használja a biológia kizárólag ezt a két molekulát?

A szakértők többsége egyetért abban, hogy a DNS-t megelőzően az RNS lehetett minden élő dolgok fő információs molekulája- Phil Holliger, az XNS-kutatás egyik résztvevője szerint pusztán az élet kialakulása során bekövetkezett véletlenek sora vezetett a ribonukleinsav egyeduralmához. Nem valamiféle minőségi előnyről van szó tehát, egyszerűen a körülmények összejátszásának volt köszönhető, hogy az RNS-nek jutott ez a kitüntetett szerep.

A másik lehetőség, hogy egyes nukleinsavak egyszerűen jobbak önmaguk másolásában és a különféle kémiai reakciók felgyorsításában, így kiválasztódtak a feladatra kevésbé alkalmas jelöltek közül. Az XNS-kutatás révén most esély nyílik ezen teória tesztelésére is, hiszen végre van mivel összehasonlítani a természetben megtalálható nukleinsavak funkcionális képességeit.


Az XNS létrehozásához egy módosított DNS-polimeráz enzimet használtak. Ez az enzim felelős a DNS replikációjáért: leolvassa a DNS egyik szálának egy szakaszát, majd összeszerkeszt egy ehhez passzoló darabot a rendelkezésre álló építőkövekből, a dNTP-kből (dezoxinukleozid-trifoszfátok). Az enzim általában nagyon „válogatós” abban, hogy milyen építőanyagot hajlandó használni: csak olyan molekulákat választ, amelyekben dezoxiribóz van, hogy biztosan DNS-t építsen, ne pedig egy másfajta nukleinsavat. Pinheiro úgy módosította az polimerázt, hogy az az adott XNS építőelemeit preferálja mindenek felett.

Ezt olyan módon ért el, hogy enyhén eltérő polimeráz enzimeket kevert össze az őket kódoló génnel, majd a keverékhez hozzáadta az XNS alapelemeit. Egyes enzimváltozatok inkább hajlandóak voltak felhasználni ezeket az építkezéshez, mint mások. A legsikeresebbnek bizonyuló variációk kiválasztásával Pinheiro és csapata képes volt létrehozni azt az enzimet, amely már kifejezetten ezeket az elemeket választotta ki, és XNS szálakat párosított a DNS szálaihoz. Egy olyan enzimet is megalkottak a polimeráz enzim többszörös mutációja révén, amely képes megfordítani a folyamatot, vagyis az XNS-t DNS-sé alakítja. 


A kutatók megalkottak tehát két enzimet, amelyek legalább 95 százalékos pontossággal képesek oda-vissza másolni a genetikai információz az XNS- és a DNS-forma között. A kísérlet folytatásával idővel lehetséges lesz a DNS-t teljesen kiiktatni a körből, vagyis XNS-ről XNS-re adódhat tovább a genetikai kód. Ha ez működőképesnek bizonyul, az hosszútávon akár egészen új, mesterséges genetikai polimereken alapuló életformák megalkotását is lehetővé teheti.

És a jelek szerint, hogy működhet a dolog: a kutatók sikeres replikációt hajtottak végre FANS és FANS (fluorarabinóz-nukleinsav) közt, CeNS és CeNS közt, valamint HNS-t (anhidrohexitol-nukleinsav) hoztak létre a CeNA szálainak segítségével. Ezek a lépések azonban egyelőre sokkal kevésbé hatékonyak, mint a molekulák DNS-ről történő legyártása. De más dolgok is a DNS folyamatban tartása mellett szólnak: a genetikai technológia összes jelenleg létező darabja hagyományos nukleinsavakra készült. Ha tehát kizárólag XNS-sel foglalkozó kísérletekbe akarunk kezdeni, ahhoz már módosított szekvenáló és egyéb műszerek szükségesek. 


Az XNS különféle változatai kémiailag látszólag nem sokban különböznek rokonaiktól, más területeken azonban óriási eltéréseket mutatnak hozzájuk képest. Az egyik ilyen jellegzetesség, hogy rendkívül ellenállónak bizonyulnak a környezettel szemben. A DNS-re és az RNS-re számos veszély leselkedik a természetes világban: a savak megtörhetik a szerkezet létrafokait, és számos enzim könnyedén átvágja a polimerláncot. Az XNS-sel nincsenek ilyen problémák, mivel mesterséges eredetüknek köszönhetően gyakorlatilag sebezhetetlenek a természetes enzimekkel, a szélsőséges pH-val vagy egyéb extrém körülményekkel szemben. Ahogy Holliger elmondta, minden kémiai reagenst ráeresztettek a molekulákra, ami csak készleten volt, de az XNS meglepően szívósnak bizonyult a fenyegetésekkel szemben.

Az XNS-ek ezen tulajdonsága különösen alkalmassá teszi őket bizonyos szerepek ellátására. A kutatók évtizedek óta használják DNS vagy RNS molekula rövidebb láncait bizonyos célvegyületek (fehérjék, metabolitok, toxinok) szelektív megkötésére. Az aptamernek nevezett láncdarabok biológiai szenzorokként viselkednek, különféle hatóanyagokat szállítanak specifikus célpontokhoz, és még rengeteg egyéb hasznos alkalmazásuk létezik, amelyek mindegyikével egyetlen nagy probléma van: az aptamerek nagyon sérülékeny eszközök.

XNS-ből építve ugyanezen láncok sokkal ellenállóbbak lennének, viszont megőriznék funkcióképességüket, vagyis képesek lennének adott célpontok felismerésére és megkötésére. Az RNS-hez hasonlóan az XNS-ek többsége bonyolult háromdimenziós szerkezetbe csomagolja magát. Alex Taylor ezt a jellemzőt felhasználva sikeresen létrehozott egy HNS-aptamert, amely képes egy specifikus fehérje és RNS-forma felismerésére. A kutató módszere itt is az evolúciós megközelítés volt: a többféle nukleinsav közül ismételten mindig azokat választotta ki, amelyek leginkább hasonlítottak az RNS-aptamer alakjára.

Pinheiro kísérlete csak egy a genetikai információt hordozni képes molekulák megalkotására irányuló próbálkozások közül. A létra minden egyes eleme megváltoztatható, legalábbis elviekben. Steve Benner, a Foundation for Applied Molecular Evolution munkatársa például két új bázist épített be a meglevők közé (Z, P), és ilyen módon nagyobb információsűrűséget valósított meg.


A kutatók egyetértenek abban, hogy mindez csak a kezdet, a mesterséges genetika egészen új és beláthatatlan lehetőségekkel kecsegtet. Azonban a nehezen elpusztítható szintetikus kreációk kapcsán a kockázat kérdése is óhatatlanul felmerül. Gerald Joyce, a Scripps Intézet munkatársa ezt úgy fogalmazta meg, hogy az alternatív genetikával játszadozó biológusoknak nagyon fontos odafigyelniük arra, hogy ne tévedjenek olyan utakra, amelyek károsíthatják a természetes biológiai rendszereket.

Benner szerint viszont az XNS alkalmazása révén inkább csökkenhet a biotechnológiát övező félelmek szintje. A génmódosítások kapcsán sokan aggódnak amiatt, hogy a módosított gének „elszabadulnak”, és kiszorítják a természetes változatokat. Az XNS esetében ez a veszély nem állhat fenn. Egy DNS és RNS által uralt világban az XNS elhatárolódva üldögélne egy genetikai tűzfal mögött, mivel komoly mesterséges segédeszközök hiányában képtelen lenne arra, hogy genetikai információt cseréljen az élőlényekkel. Ezek a molekulák távol állnak attól, hogy bármiféle természetellenes veszélyt jelentsenek az élővilágra. Okos használattal viszont a biológiai biztonság legfontosabb fegyvereivé válhatnak.

Forrás: https://ipon.hu/elemzesek/xns_%E2%80%92_szintetikus_nukleinsavak/1311/1;
http://www.origo.hu/tudomany/20121214-vilagmegvalto-otletek-dns-nelkuli-szintetikus-letformak.html

2015. április 26., vasárnap

Bináris összeadógép fából







Forrás: http://woodgears.ca/marbleadd/index.html

Strandbeest - Zseniális rémségek

Theo Jansen művész úr a technika megszállottja és természetesen Hollandiában ténykedik, vélhetőleg betépve. Pályája elején csak a hagyományos festegetéssel foglalkozott, de egyszer sikerült egy valóban repülő repülő csészeljat buherálnia, ami 1980-ban utcára csődítette Delft városának békés polgárait, sőt a rendőrséget is sikerült felizgatnia. A sikeren fellelkesülve végleg átnyergelt a sci-fi és a 3D látomások világába. Szélenergia hajtotta kinetikus szobrai (lépegető robotjai) Ypenburg város kietlen tengerpartjának nevezetességei, a turizmusból élők legnagyobb örömére.


Jansen a műanyag csövekből összeállított lépegetőket egyfajta természetes szelekcióval tökéletesítette, összeállításuk után szélnek eresztetve őket a tengerparton, hogy aztán a „túlélő" példányokat továbbfejlessze. A fantasztikus teremtmények tíz év kísérletezgetés után már képesek a szelet mozgási energiává alakítani (sűrít, lép, sűrít) és megtanulták elkerülni a veszélyes terepet. Ma már nem lépegetnek mechanikus eltökéltséggel a tengerbe, valamint elkerülik a megfenekléssel fenyegető puha homokrészeket. Jansen vérszemet kapott és szeretné szabadon bocsátani őket, hosszútávú tervei között már egyfajta mesterséges intelligenciával való felruházásuk, valamint a reprodukció képessége is szerepel. Ha ilyen elszántan folytatja a fejlesztéseket, felkészülhetünk a legrosszabbra, nemsokára olyan lények fognak boklászni körülöttünk.

Forrás: http://trip.blog.hu/2007/04/12/theo_jensen

Tinkertoy Computer

A kicsinyítés csodájától eltekintve semmi nem indokolja, hogy éppen szilíciumtechnikával készüljenek a chipek. Bármilyen alapanyagokból látunk a számítógép építéséhez, csak arra van szükség, hogy kétfajta elemből, kapcsolókból és összekötőkből jókora készlet álljon a rendelkezésünkre. A kapcsoló az a vezérlő elem (a szelep vagy a tranzisztor), ami egyetlen jellé egyesíti a többszörös jeleket. A kapcsolónak ajánlatos aszimmetrikusnak lennie, hogy a bemeneti jel befolyásolja a kimeneti jelet, fordítva azonban ne álljon fenn ilyen összefüggés, valamint legyen helyreállító jellegű tulajdonsága, abban a tekintetben, hogy a bemeneti jel gyenge vagy csökkent mivolta ne eredményezzen legyengült kimeneti jelet. A második fajta elem, az összekötő - a vezeték vagy a cső - szállítja a jelet a kapcsolók között. Ennek az összekötő elemnek elágaztatási lehetőséggel kell rendelkeznie úgy, hogy egyetlen kimenet több bemenetet táplálhasson. Számítógép építéséhez mindössze ez a kétféle elem szükséges. Később majd szó esik egy további elemről is - az információ tárolására szolgáló regiszterről -, ez azonban összeállítható ugyanazokból a kapcsoló- és kötőelemekből.


Hidraulikus számítógépet ugyan soha nem építettem, ám egyszer néhány barátommal összeraktunk egy számítógépet pálcikákból és zsinegekből. Az alkatrészeket a Tinker Toy nevű gyermekjáték-építőkészletből vettük, mely hengeres fapálcikákból és az ezek összekötésére szolgáló, lyukakkal ellátott fagolyókból áll. Az ábrán látható elkészült és működőképes Tinker Toy számítógépem. Kapcsolókból és lámpákból készült elődjéhez hasonlóan ez is amőbázott, és soha nem veszített. Elkészítése rengeteg gonddal járt, több mint száz „óriás” kategóriájú Tinker Toy készletre volt szükség, hogy hozzájussunk a megfelelő számú alkatrészhez, a végeredmény pedig, amely jelenleg a bostoni (Massachusetts) Számítógépmúzeum lakója, áttekinthetetlenül bonyolultnak látszik. A működését irányító alapelvek azonban az és és vagy műveleteknek a fentebb ismertetett egyszerű kombinációi.


A Tinker Toy számítógép készítése során elkövettem azt a súlyos hibát, hogy nem alkalmaztam helyreállító logikát, azaz két logikai szint között nem nyílt lehetőség felerősítésre. A megjelenítés formája miatt az alkatrészek százait megmozgató összes erőt a bemeneti kapcsoló megnyomásának kellett szolgáltatnia. Az összegyűlt erő hajlamos volt megnyújtani a mozgás átvitelére szolgáló zsinórokat, és helyreállítás hiányában egyik elemtől a másikig felhalmozódtak a nyúlás okozta hibák. Következésképpen ha nem szabályozzuk folyamatosan a zsinórokat, a gép hajlamos hibákat véteni.


A Tinker Toy számítógép később szerkesztett változatában már kiküszöböltem ezt a hiányosságot, de mindörökre megjegyeztem az előző kísérlet tanulságát: a kivitelezés technikájának tökéletes kimenetet kell létrehoznia tökéletlen bemenetekből, hogy már csírájukban elfojtsuk a kis hibákat. Ez annak a digitális technikának a lényege, amely minden szinten csaknem tökéletesen helyreállítja a jeleket. Ez az egyetlen lehetőség - legalábbis ez idáig -, hogy kézben tarthassunk egy bonyolult rendszert.

2015. április 23., csütörtök

Titkosítás, egyirányú kódolás az s(n) számelméleti függvény segítségével

Az alábbiakban egy egyirányú kódolási eljárást mutatunk be. Ezt az eljárást olyan un. borítékolt üzenetek titkosítására használhatjuk, ahol az elküldés pillanatában még nem szeretnénk, hogy a címzett el tudja olvasni az üzenetet, továbbá a borítékbontásig mi se tudjunk változtatni az üzeneten.
Eljárásunk az n szám önmagánál kisebb osztóinak összegét megadó s(n) függvény azon tulajdonságán alapul, hogy nagy n-ből s(n) értéke viszonylag gyorsan meghatározható, ám visszafelé ugyanez belátható idő alatt nem végezhető el, ezért ez az egyik irányban gyors, a másik irányban felbonthatalan művelet alkalamas lehet üzenetek (pl. árajánlat, borítékolt sakklépés) titkosítására, un. egyirányú kódolásra.

A kódolás lépései a következők:
  1. A kódolandó üzenetet ASCII kód segítségével átírjuk számmá, legyen ez a szám n.
  2. n számhoz ezután rendeljük hozzá az s(n)-jét, majd ezt az s(n)-t küldjük el, mint kódolt üzenetet.
  3. A határidő lejártakor elküldjük az eredeti üzenetet (ill. a hozzá tartozó n-t), ekkor a fogadó fél könnyen ellenőrizheti, hogy ehhez az n-hez valóban az előzőleg elküldött s(n) tartozik-e
Ha rövid üzenetet kódolunk, vagy a lehetséges üzenetek könnyen végigpróbálhatók, akkor szükséges töltelékszavakat is használnunk. Ilyenkor az üzenetet egy irodalmi idézett szavai közé tesszük, így növeljük n értékét.

Példa egy árajánlat küldésére:

Eredeti üzenet: ajánlat:10mFt

A torzított üzenet: rabok ajánlat:10mFt legyünk

A torzított üzenet ASCII kóddal kódolt alakja: n = 114 097 098 111 107 032 097 106 225 110 108 097 116 058 049 048 109 070 116 032 108 101 103 121 252 110 107

A fenti szám s(n)-jének értéke: s(n) = 83 817 235 823 009 739 558 630 829 400 480 313 014 111 531 231 840 711 587 215 004 313 684 449 886 511 333

Az árajánlat helyett ezt az s(n)-t küldjük el, ez a borítékolt üzenet Borítékbontáskor megadjuk az eredeti, ill. torzított ajánlatot tehát n-t és a fogadó fél ellenőrizheti, hogy valóban a fenti s(n) tartozik hozzá.

Forrás: http://www.petofi-bhad.sulinet.hu/tantargy/matek/feladat.htm

Mesterséges élet: darwini programozás

Képes-e szaporodásra a számítógép?


Neumann János, a számítógép feltalálója, aki kétségkívül a huszadik század legrangosabb elméi közé tartozott, az 1950-es évek elején azt a kérdést tette fel, hogy létrehozható-e olyan számítógép, amely szaporodni (!) képes, azaz a természet analógiájára saját magáról másolatot tud létrehozni. Utolsó könyvében (A komputer és az agy) olyan irányát jelölte meg a mesterséges intelligencia fejlődésének, amely azóta több új tudományág létrejöttét eredményezte. Tudnak-e a gépek szaporodni? Képes lehet-e egy program az evolúció mintájára önmagát továbbfejleszteni? Létrehozató-e egy teljes ökológiai rendszer vagy társadalom egyetlen számítógép memóriájában? Ha igen, akkor készíthetünk-e saját magunkról digitális másolatot, hogy ily módon halhatatlanokká váljunk?


Alife

A mesterséges élet (artificial life vagy egyszerűen "alife") gondolatával csak az utóbbi évtizedben kezdtek el foglalkozni a tudósok. A mesterséges intelligenciához (AI) hasonlóan ez az interdiszciplináris kutatási terület is sok különböző tudományág határán helyezkedik el, így a számítástechnikán kívül a fizikához, a matematikához, a biológiához, a kémiához és - meglepő módon - a közgazdaságtanhoz, sőt a filozófiához is kell valamennyire értenie annak, aki ezzel szeretne foglalkozni. A látszat ellenére az "alife" nem azonos a mesterséges intelligencia kutatásával vagy a biológiai rendszerek szimulációjával. Célja az élet alapvető folyamatainak megértése és modellezése olyan szinten, hogy ebből új létformákat hozhassunk létre, illetve saját életünk mechanizmusait - talán értelmét is - jobban megérthessük. Míg a biológusok és AI-kutatók komplex rendszerek és folyamatok analitikus megértésével foglalkoznak, az "alife" inkább egyszerű viselkedésekre és túlélési sémákra összpontosít, amelyekből szintézis segítségével - alapvetően igen egyszerű sejtekből - egyre bonyolultabb és bonyolultabb "lényeket" próbál meg létrehozni. Nincs tehát másról szó, mint a számítógép memóriájában létező lények evolúciójáról és minél tökéletesebb adaptációjáról egy adott környezet körülményeihez.

Neumann hagyatéka

Neumann János nevét a világ a modern számítógépek feltalálójaként ismerte meg. Még ma is kevesen ismerik a mesterséges élet és a modern genetika fejlődését elősegítő kutatásait. Neumann idejében még nem volt modern genetika, és nem ismertük az emberi öröklődés mechanizmusának alapjait sem. Így legfőbb vizsgálódásának tárgya a reprodukció logikájának megértése volt. Neumann nem kisebb eredménnyel gazdagította a tudományt, mint - a mesterséges élet lehetőségét keresve tisztán matematikai alapokon jutva el a következtetésig - hogy bármilyen szaporodási vagy reprodukciós folyamat csak akkor lehetséges, ha ugyanazt a biológiai vagy matematikai kódot két különböző módon értelmezzük. Az első fázisban az összeszereléshez szükséges utasításként, míg a második fázisban egyszerű adatként, amelyet az utódnak a további generációk életképessége miatt örökölnie kell. A Neumann halálát követő évtizedben megszületett a modern genetika, s első nagy eredményeként azt bizonyította, hogy a természet, úgy tűnik, "adaptálta Neumann ötletét", és valóban ezt a két mechanizmust választotta minden élet alapjául. A folyamat, amely a DNS formájában kódolt összeszerelései utasításokból működő gépeket, azaz proteineket gyárt, a valóságban is e kettősségen alapul. A biológusok ezt a két lépést a transzláció és transzkripció mechanizmusaként tartják számon.
A mesterséges élet algoritmusainak alapja tehát mindig egy egyszerű sejt, amely bizonyos funkciókat képes ellátni, például a környezetéből információt gyűjteni, majd annak függvényében egyetlen jelet kiadni (mesterséges neuron), öröklődéssel osztódni, valamint a környezethez alkalmazkodni. Ezekből az igen egyszerű elemekből azután bizonyos szabályszerűségek figyelembevételével bonyolult rendszerek építhetők fel, amelyek különböző komplex funkciók ellátására képesek. Neumann modellje az ún. celluláris automaták elvén alapul.

Celluláris automaták

A celluláris automaták működésének lényegét röviden úgy érzékeltethetjük, hogy elképzelünk egy nagy négyzethálót, ahol sakktáblaszerű elrendezésben minden egyes kocka egy sejtnek vagy más szóval elemnek felel meg. Ezek az elemek bármely adott pillanatban különböző színekkel jelzik, hogy éppen mit csinálnak vagy milyen belső állapotban (internal state) találhatók. A rendszer működése során minden elem végzi a maga feladatát. Ezt mi kívülről úgy érzékelhetjük, hogy látjuk, amint a színüket egyszerre változtatják. A hálózat összes eleme ugyanazt a szabályt (rule) alkalmazza saját következő állapotának megállapítására. Ez a szabály úgy fogalmazható meg, hogy "az új szín csak a pillanatnyi színtől és a négy közvetlen szomszéd színétől függ". Például egy kétszínű (fekete/fehér) tábla esetén mondhatjuk azt, hogy a sejt következő színe legyen fekete, ha páratlan számú fekete szomszédja van, és fehér, ha nem. A rendszer kiinduló állapota lehet pl. egy kép, ahol a fekete és fehér kockákból egy ábra rajzolódik ki. A számítás folyamatát az a lépéssorozat jelenti, amely ebből a kezdeti állapotból lépésenként egy olyan végső és stabil állapotba juttatja a rendszert, ahol az egyes cellák színe már nem változik tovább.

Neumann ezen egyszerű matematikai modell segítségével építette fel automatáját, amelyet univerzális konstruktornak nevezett. Az univerzális konstruktor bármilyen automata létrehozására képes a fenti értelemben vett transzláció és transzkripció módszerének felhasználásával (ne felejtsük el, akkor ezek a kifejezések még nem léteztek). Ha történetesen a kódolt üzenet azt tartalmazza, hogy építsen egy másik univerzális konstruktort, akkor nyilvánvalóan képes lesz önmagát is újrateremteni és újabb életképes automatákat létrehozni, egyszóval szaporodni. Ennek a gondolatsornak a segítségével Neumann azt mutatta meg, hogy egy mesterségesen létrehozott gép képes szaporodni. Azért ne gondoljuk, hogy ilyen egyszerű az élet. A fenti két sor bizonyítása matematikailag meglehetősen bonyolult, pontosabban egy egész könyvet igényelt, amely csak Neumann halálát követően, posztumuszként jelent meg kollégája gondozásában, 1966-ban. Az univerzális konstruktor elmélete olyan szilárd matematikai alapokon nyugodott, hogy a következő általánosan elfogadott mesterségesélet-modell, amely képes volt önmagát reprodukálni, csak majdnem három évtizeddel - igen, jól olvasták -, 28 évvel később, 1984-ben született meg.

Darwini programozás

Neumann munkássága során a szaporodás és az önmagukat reprodukálni tudó gépek elméletére összpontosított. Nem vette figyelembe, hogy az újra és újra felépített hardver - a másolás folyamatába becsúszott hibák vagy a körülmények változásához jobban illeszkedő szoftvermódosítások segítségével - egyre hatékonyabbá tehető. Napjainkban a programokat emberek, azaz számítástechnikusok, programozók, matematikusok vagy egyszerűen - a szó jó értelmében vett - laikusok írják saját kedvtelésükre. Mi lenne, ha továbbvinnénk Neumann gondolatát, és az univerzális konstruktor programját is módosítani tudnánk az evolúció elvének figyelembevételével? Ennek eredményeképpen született meg a genetikus programozás (genetic programming) módszerének fogalma, amely végeredményben nem más, mint azonos problémát megoldó programok seregének együttes, párhuzamos fejlesztése. A módszer a számítástechnikusok által jól ismert genetikus algoritmusok (genetic algorithms) elvén működik. Míg egy programozó egyszerre csak egyetlen programon dolgozik, javítja és továbbfejleszti, a genetikus programozás több, kissé eltérő, de ugyanazt a problémát megoldó program populációjából indul ki, amelyből újabb és újabb verziókat hoz létre az öröklődés és a mutáció elvének segítségével. Az új programgeneráció minden egyes egyedét kiértékeljük, és ha a funkció ellátására alkalmasnak találjuk, akkor meghagyjuk, egyébként eltávolítjuk (szelekció). Nyilván minél jobb egy program egy konkrét feladat végrehajtásában, annál nagyobb az esélye a túlélésre. Elvileg tehát egyre tökéletesebb programok sorozatát kapjuk, míg a folyamat végén elérünk ahhoz a programhoz, amely hibátlanul oldja meg a feladatot.
Az elmélet gyakorlati alkalmazásához sok-sok iterációra van szükség. A legnagyobb gondot a szelekció feltétele (kritériuma) jelenti, azaz hogy miként döntsük el, melyik programunk áll közelebb a tökéletes megoldáshoz. Az élővilágban ezt a funkciót a túlélésért folytatott harc helyettesíti, a gyengék elhullanak, az erősek megerősödnek. A genetikus programozó ránk bízza, melyik programot hagyjuk meg vagy dobjuk el. Ha például egy robotot arra szeretnénk megtanítani, hogy dobozokat rakjon egymásra, akkor attól függően, hogy az egyes programok ezt a feladatot milyen jól végezték el, osztályozhatjuk azokat. Ez az osztályzat azután eldönti, hogy mennyire életképesek. Maga az evolúció azonban emberi beavatkozás nélkül történik. John Koza, a módszer feltalálója több feladat megoldására is sikeresen hozott így létre programokat. Programozni tudó olvasóinknak azonban nem kell túlzottan aggódniuk. Valószínűleg még nagyon sokáig nem ilyen módszerekkel fognak a Windows új verziói elkészülni :-).

Digitális élet

A fentiekben azt próbáltuk meg dióhéjban áttekinteni, hogy milyen elvekkel és módszerekkel hozhatunk létre olyan önmagát reprodukálni és továbbfejleszteni képes mesterséges lényt vagy rendszert, amely az élet biológiai definíciójának minden tekintetben eleget tud tenni. Mi történik azonban akkor, ha ezeknek a lényeknek különböző szintű értelmet és intelligenciát adunk, ha racionalitásukat felülbíráló digitális érzelmekkel (!) látjuk el őket, ha a ma elterjedt hagyományos számítógépeink helyett kémiai és biológiai folyamatokon alapuló molekuláris számítógépeket használunk megvalósításukra, vagy ha a számítógép memóriáján belül társadalomba szervezzük őket? Ezekre a kérdésekre a mesterséges életről szóló cikkünk második részében, adunk választ.

Mesterséges élet: digitális társadalom

"Egyszóval korunk technológiája elérkezett oda, hogy rövid időn belül megteremthesse az első olyan mesterséges lényt vagy rendszert, mely az élet definíciójának minden szempontból eleget tud tenni. Mi történik akkor, ha sok ilyen lény önálló "életet" kezd egy számítógép belsejében, és egymással kommunikálva társadalmakat alakít ki ? Ennel jóval izgalmasabb kérdést teszek fel: vajon miként hat ez ránk, valóban élő emberekre?"

A 2001. év hajnalán járunk. Ismét eszembe jut Stanley Kubrick 2001. űrodüsszeia című filmjének talán leghíresebb jelenete, amelyben a kezdetben hidegen racionális, erős és magabiztos hangú HAL - a fedélzeti számítógép - átváltozását láthatjuk egy elgyengült, az elmúlás gondolatától félő, érző lénnyé. A dátum talán nem pontos, de a mesterséges élet megszületése és fogalma nincs is olyan távol a valóságtól, mint azt gondolnánk. Sorozatunkban a virtuális színészek és digitális klónozás technológiájától elju-tottunk az intelligens, érzelmekkel rendelkező, önmagukat reprodukálni képes, evolúcióra és adaptációra is alkalmas digitális lényekig. Azt is megmutattuk, hogy mindezek nemcsak szilikon alapú (hagyományos) számítógépeken hozhatók létre, hanem megvalósíthatók molekuláris komputerek segítségével is. Egyszóval korunk technológiája elérkezett oda, hogy rövid időn belül megteremthesse az első olyan mesterséges lényt vagy rendszert, mely az élet definíciójának minden szempontból eleget tud tenni. Mi történik akkor, ha sok ilyen lény önálló "életet" kezd egy számítógép belsejében, és egymással kommunikálva társadalmakat alakít ki ? Ennel jóval izgalmasabb kérdést teszek fel: vajon miként hat ez ránk, valóban élő emberekre?

Virtuális élővilág

Létrehozható-e egy olyan evolúciós rendszer a számítógép belsejében, mely külső emberi beavatkozás nélkül a maga sajátos törvényei szerint fejlődik tovább? Ezt a kérdést tette fel Thomas Ray, aki egy olyan virtuális szimulációt tervezett, amelyben a mesterséges lények szerepét a számítógépes vírusokhoz hasonló, igen rövid programok töltik be. Ezek a rövid programok a szó egyfajta értelmezésében társadalmat alkotnak, ahol az egyének a gép belső erőforrásaiért versengenek (processzor, memória, kommunikációs csatornák stb.). Mivel az említett erőforrások végesek, egy virtuális társadalom csak a versengés szabályait követve alalkulhat ki és fejlődhet tovább. A kísérlet, mely Tierra néven vált ismerté, a földtörténet egy viszonylag korai szakaszát modellezte. Körülbelül 600 millió évvel ezelőtt, az ún. kambrium korszak elején jöttek létre Földünkön azok az igen egyszerű organizmusok, amelyekből mai színes élővilágunk kifejlődött. A Tierra kísérlet azoban nem ennek a robbanásszerű evolúciós fejlődésnek a mechanizmusát kívánta felderíteni, hanem arra volt kíváncsi, hogy mi történik egy szabadon fejlődő rendszerben, amelyben az egyetlen emberi tényező csak az első őssejt (ancestor) tervezésében nyilvánul meg. A kísérlet eredménye meglepő volt. Egyetlen őssejtből egy egész világ fejlődött ki, amelyben minden lénynek megvolt a pontosan meghatározott szerepe. A Tierra kísérlet tehát tágabb értelemben véve megteremtete a digitális társadalom fogalmát.
Mint láttuk, az evolúció mechanizmusa túlmutat biológiai ismereteinken és olyan alapvető törvényszerűségek felismeréséhez vezet, melyek bármely komplex rendszerre alkalmazhatók, többek között a társadalom és a gazdaság fejlődésének elemzésére is. Időzzünk el még egy pillanatot a digitális élet és társadalom gondolatánál. Vajon mi értelme lehet mindennek számunkra? Vajon a halhatatlanság egy új formájáról van szó? Sokan, ha játékosan is, de úgy gondolják.

Internethalhatatlanság

Egy kaliforniai cég (PersonaForm), amely az "Immortality through Technology" - szabadon fordítva: halhatatlanság a technológia segítségével - jelszót tűzte zászlajára, azon internetcégek közé tartozik, amelyek akár saját életünk részleteit dokumentálják és archiválják. Felismerve, hogy a halhatatlanság és az örök élet ma még sokunk számára elérhetetlen, a tudomány és technika gyors fejlődésében bízva a cég arra biztatja az interneten szörföző átlagembereket, hogy (nem meglepő módon szerény fizetség ellenében) életük és tudásuk legapróbb részleteit is dokumentálják egy későbbi generáció számára, amely majd - gondolom, akkor még több pénzért - feléleszti őket. Az ötlet nyilvánvalóan kissé bizar, és nem kell túl komolyan venni. A módszert egyébként "spirituális fotográfiának" nevezték el és racionálisan gondolkodó lévén sokat töprengtem, hogy megemlítsem-e ebben a sorozatban. Végül azért tettem meg, mert felvet egy igen fontos kérdést, amely e sorozat és sok tudományág szempontjából érdekfeszítő. A klónozás technológiája (legyen az biológiai vagy digitális) mindig csak arra lehet alkalmas, hogy másolatot készítsen valakiről. Bármilyen tökéletes is ez a másolat, ezt elkészülte után tartalommal kell megtölteni. Ez a tartalom valójában teljes életünk anyaga. Személyiségünk kialakulásában minden élmény, szép pillanat, fájdalom és csalódás benne van. Vajon tudományos értelemben dokumentálható és tárolható mindez? A választ magam sem tudom.

A fentebb említett cég valószínűleg nem a tudományos precizitás igényességével indult. Mégis rámutat egy alapvető pszichés szükségletünkre, amely majdnem minden ember sajátja és társadalmunk egyik alappillére. Ez nem más mint a lét és az emberi élet végességének gondolata. A halhatatlanság, a mulandóság és az örök élet gondolata minden kultúrában megjelenik. Különböző elixírek formájában az ókortól napjainkig az egyik legjobb üzlet, különösen Kaliforniában, ahol a szépség, és így a fiatalság, egy az egyben dollárra váltható.

E rövid kitérő után térjünk viszsza az internet világába. Vajon milyen pszichés és szociológiai hatással lesz ránk, ha kialakul egy másik, velünk párhuzamosan létező, digitális társadalom, melyben eltérő személyiséggel és cselekvőképességgel felruházott virtuális emberek élnek? Valószínűleg komoly válsághoz vezet, ha erre nem készülünk fel tudatosan. Valóságérzetünk és személyes viszonyunk embertársainkhoz ugyanis a lét azon szilárd logikáján alapul, miszerint valaki vagy létezik, vagy nem. Más eset nem lehetséges. Ez az elv, amelyet a matematikusok a harmadik kizárásának elveként neveznek, a mi esetünkben ott változik, hogy harmadik eset mégis lehetséges! Egy jövőbeli virtuális popsztárról például készülhet sajtófotó anélkül, hogy a hölgy fizikai valóságában valaha is megszületett volna. Ha jobban belegondolunk, társadalmunk híres egyedeinek léte már jelenleg is legtöbbünk számára sokszor csak a médián keresztül igazolható. Ennek eredményeképp a jövőben potenciálisan olyan szépségideált, szellemi és érzelmi viszonyt alakíthatunk ki egy velünk párhuzamosan létező virtuális társadalommal, valamint annak tagjaival, amely negatívan hathat saját pszichénkre, vágyainkra és létünk értelmére.

Információs társadalom

Az internet sokak számára áldás, másoknak csapás vagy csupán közömbös. Nem egyszerűen személyes véleményről vagy generációs különbségről van szó. Az internet, mint médium, a szabadság jelképe, és így különböző módon tagolja a társadalmat. Egyfelől szinte korlátlan hozzáférést biztosít minden olyan információhoz, amit tudni szeretnénk. Ingyenes szórakozást nyújt, oktat (ha jól használják), és korábban elképzelhetetlen lehetőségeket tár ki a mindennapi em-berek előtt. Másfelől nyilvánvalóan sok veszélyt rejt magában azáltal, hogy a keresett információhoz csak rengeteg "szemét" és reklám elolvasása árán juthatunk hozzá. Társadalmunk elidegenedését és szétesését okozhatja, hogy már nem beszélünk egymással, hogy félünk személyes kontaktust teremteni, és eközben valahol mélyen elveszítjük önmagunkat.

Miként viszonyul tehát a társadalom és annak legfontosabb elemeként az egyén a minket bombázó hihetetlen mennyiségű információhoz ? Sajnos nem túl jól, és a legijesztőbb éppen az, hogy ennek biológiai okai vannak! Mindjárt megmagyarázom. Dr. Freund Tamás akadémikus, a Bólyai-díj 2000 kitüntetettjének szavaival. "Napjaink információáradata ahhoz vezetett, hogy agyunkban felborult a külső és belső világunkból származó információ egyensúlya. Ez súlyos problémákhoz vezethet. Ez oka lehet számos szorongásos agyi megbetegedésnek, de bizonyos társadalmi devianciáknak, úgymint terrorizmus vagy vallási szekták. Itt ugyanis arról van szó, hogy agyunk biológiai fejlődése egy jó ideig, ötvenezer évig párhuzamosan haladt a befogadó információ mennyiségével és komplexitásával. Körülbelül ötven éve a kommunikáció hihetetlen fejlődése során ez egy ollóvá nyílt szét, hiszen az információ-áradat televízión, rádión, interneten, mobiltelefonon keresztül olyan tempóban bombázza agyunkat, hogy az azt már nem képes követni."

Az eredmény tehát beszűkülés. Igen, minél több információval bombázzuk az agyat, annál inkább fennáll annak a veszélye, hogy egy idő után telítődik, és az egyén beszűkül. Az internet hatását társadalmunkra még csak most kezdjük tanulmányozni és megérteni. Egy új kommunikációs eszköz alkalmazásának igen korai fázisában vagyunk, amikor is sokan csak az üzleti lehetőségekre fókuszálnak, míg az esetleges veszélyeket nem mérjük fel pontosan. Érzesem szerint a jövőben a technológia mellett a pszichológia és a társadalomtudományok kulcsszerepet fognak betölteni az internet fejlődésében.

A jövő zenéje

Az elmúlt tíz hónapban megpróbáltam végigkövetni eg,y az internet jövőjét sokban befolyásoló technológia (virtuális emberek) tudományos, üzleti és társadalmi hátterét. Egy évvel ezelőtt sorozatunk aktualitását Marlene Dietrich digitális klónozása adta, ami akkor a hollywoodi műhelyek egyik szenzációja volt. Az internet jövőjét megjósolni nehéz, és én nem is mernék vállalkozni rá. Egy dologban azonban biztos vagyok. Bárhogy is hívjuk majd a jövő digitális embereit (avatár, digitális klón vagy synthespian), egy olyan új kor hajnalát éljük, amely a digitális szórakoztatóipar, valamint az internet segítségével alapvetően átformálja majd önmagunkról és a világról alkotott képünket. Ebben a folyamatban olvasók, technológusok, tudósok és művészek közösen veszünk részt. Hogy mi lesz belőle? Ez már a jövő zenéje.

Forrás: http://hirek.prim.hu/cikk/11835; http://hirek.prim.hu/cikk/13290