Sebuah generator angka pseudo-random baru bernama LoopMix128 telah memicu diskusi teknis yang menarik di antara para ahli algoritma, dengan perjalanan pembuatnya yang bermula dari sumber yang tidak terduga: pertanyaan pengguna tentang metode pengacakan aplikasi poker.
Algoritma ini, yang dirancang untuk aplikasi non-kriptografis di mana kecepatan dan kualitas statistik sangat penting, memiliki fitur-fitur mengesankan termasuk periode terjamin sebesar 2^128, injektivitas yang terbukti, dan lulus dengan bersih dalam pengujian BigCrush dan PractRand hingga 32TB data.
Klaim Performa dan Analisis Pakar
LoopMix128 mengklaim keunggulan performa yang signifikan, dilaporkan berjalan 8,75 kali lebih cepat daripada implementasi random Java dan mengungguli PRNG kecepatan tinggi modern lainnya seperti xoroshiro128++ dan PCG64. Namun, klaim-klaim ini telah memicu pengawasan teknis dari para ahli algoritma, termasuk pencipta MurmurHash.
Salah satu ahli menyatakan keterkejutannya bahwa algoritma ini lulus tes statistik yang ketat mengingat desainnya yang relatif sederhana, mencatat bahwa fungsi pembaruan status hampir tidak nonlinier dan derivasi output bersifat linier. Hal ini memicu pertukaran teknis tentang pilihan desain algoritma, dengan pembuatnya menjelaskan bagaimana nilai-nilai rotasi dipilih dengan hati-hati melalui pengujian ekstensif untuk mengoptimalkan kualitas keacakan.
Meskipun saya tidak meragukan ini lolos BigCrush dll, saya sangat terkejut bahwa ini berhasil. Fungsi pembaruan status pada dasarnya adalah a = rotate(a, constant) + b; b = rotate(b, constant) + constant; dan derivasi output adalah output = (a + b) * constant.
Fitur Utama LoopMix128
- Performa: 8,75x lebih cepat dari Java random, 21% lebih cepat dari Java xoroshiro128++, 98% lebih cepat dari C xoroshiro128++ dan PCG64
- Kualitas Statistik: Lulus uji TestU01's BigCrush dan PractRand (hingga 32TB) tanpa anomali
- Periode: Jaminan panjang periode minimum 2^128
- Ukuran State: State 192-bit dengan injektivitas yang terbukti
- Perbandingan PractRand (1000 uji coba dari 256M hingga 8GB dengan seed bervariasi):
- LoopMix128: 0 kegagalan, 24 mencurigakan
- xoroshiro256++: 0 kegagalan, 27 mencurigakan
- xoroshiro128++: 0 kegagalan, 28 mencurigakan
- wyrand: 0 kegagalan, 32 mencurigakan
- /dev/urandom: 0 kegagalan, 37 mencurigakan
Ukuran Status dan Kualitas Statistik
Diskusi menarik muncul seputar analisis kapasitas ukuran status, dengan satu komentator menyarankan bahwa status 192-bit algoritma mungkin terlalu besar. Mereka menunjukkan bahwa bahkan algoritma yang diketahui buruk seperti middle square dapat lulus tes statistik dengan status sebesar itu, merujuk pada metodologi analisis PCG yaitu mengurangi ukuran status hingga gagal untuk menentukan seberapa besar margin keamanan yang dimiliki algoritma.
Pembuat algoritma merespons positif terhadap saran ini, kemudian melaporkan bahwa versi yang dikurangi menggunakan hanya variabel 32-bit (untuk 64 bit status) masih lulus PractRand hingga 256GB dengan hanya satu hasil yang tidak biasa, menunjukkan algoritma memiliki ketahanan substansial bahkan dengan status yang dikurangi secara signifikan.
Aplikasi Dunia Nyata
Diskusi komunitas mengungkapkan beberapa aplikasi praktis untuk PRNG berkinerja tinggi. Pemrograman grafis dan audio disorot sebagai domain di mana kinerja PRNG dapat menjadi bagian terukur dari total kinerja program tanpa batasan keamanan. Ketika menghasilkan noise untuk setiap sampel audio atau piksel, algoritma yang sangat cepat memberikan manfaat nyata. Simulasi Monte Carlo juga disebutkan sebagai kasus penggunaan yang jelas.
Perjalanan pembuat algoritma ke pengembangan PRNG dimulai dengan pertanyaan sederhana tentang pengacakan dalam aplikasi poker, menunjukkan bagaimana eksplorasi yang didorong oleh rasa ingin tahu dapat mengarah pada kontribusi teknis yang bermakna. Sementara beberapa mempertanyakan mengapa pembuatnya tidak mengimplementasikan algoritma kriptografi yang mapan seperti ChaCha untuk aplikasi poker, pendalaman yang dihasilkan menghasilkan algoritma dengan potensi aplikasi di luar konteks aslinya.
Seiring dengan komputasi yang semakin mengandalkan teknik pengacakan di berbagai domain, dari gaming hingga simulasi ilmiah, penyempurnaan berkelanjutan dari PRNG seperti LoopMix128 mewakili area penting dalam pengembangan algoritma di mana bahkan peningkatan kecil dapat memiliki dampak luas.