The Perspective of Binary and Tertiary Artificial Neurons Mutual Application for White Noise Quality Analysis within Hamming Window Convolution Calculated by Different Modules

Authors

  • A. I. Ivanov Penza Research Institute of Electrical Engineering
  • A. P. Yunin Penza Research Institute of Electrical Engineering
  • M. A. Boyarshinov Kalashnikov ISTU
  • A. P. Ivanov Penza State University

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2022-3-88-93

Keywords:

white noise hypothesis verification, binary neuron, tertiary neuron, error checking and correction redundant code

Abstract

The work is devoted to simplification of binary sequence quality testing, obtained either from physical noise generators, or from instable part of human biometric data. The problem originated from exponential computational complexity of a frequently used test “pressing keys by mistake”. As a result, such a test can be realized only on a powerful computer. The work shows that the simplest testing of white noise quality is performed by counting of units. It can be considered as a special case of Hamming window convolution, calculated by module two in comparison with unit code «111...11». A generalization of this test with its analogues using Hamming window convolutions calculated by modules 2 and 256 was presented. Programs based on MathCAD for performing numerical tests are given. Hamming spectral line probability amplitude distribution was presented. It was suggested to enhance verification of white noise with additional analysis using tertiary artificial neurons. The assessment of benefit from transition to mutual application of binary and tertiary artificial neurons when verifying the white noise hypothesis for one or another binary sequence was given. The calculational procedures considered in the article do not require significant computational resources. They are oriented on low power and consumption reliable microcontrollers of SIM-cards and SD-cards. This is stipulated by linear computational complexity of all tests built on Hamming window convolution irrespectively of module values, they are calculated by. The number of output quantizer levels of one or another artificial neurons has no effect on computational complexity.

Author Biographies

A. I. Ivanov, Penza Research Institute of Electrical Engineering

DSc in Engineering

A. P. Yunin, Penza Research Institute of Electrical Engineering

Penza Research Institute of Electrical Engineering

M. A. Boyarshinov, Kalashnikov ISTU

PhD in Engineering

A. P. Ivanov, Penza State University

PhD in Engineering

References

Варновский Н. П, Шокуров А. В. Гомоморфное шифрование // Труды Института системного программирования РАН. 2007. Т. 12. С. 27-36.

Brakerski Z., Gentry C., Vaikuntanathan V. Leveled fully homomorphic encryption without bootstrapping. Theoretical Computer Science, 2012. Pp. 309-325.

Аракелов Г. Г. Вопросы применения прикладной гомоморфной криптографии // Вопросы кибербезопасности. 2019. № 5(33). С. 70-74. DOI: 10.21681/2311-3456-2019-5-70-74.

Минаков С. С. Основные криптографические механизмы защиты данных, передаваемых в облачные сервисы и сети хранения данных // Вопросы кибербезопасности. 2020. № 3 (37). С. 66-75. DOI: 10.21681/2311-3456-2020-05-66-75.

Варновский Н. П., Захаров В. А., Шокуров А. В. К вопросу о существовании доказуемо стойких систем облачных вычислений // Вестник Московского университета. Серия 15. Вычислительная математика и кибернетика. 2016. № 2. С. 32-46.

Астахова Л. В., Султанов Д. Р., Ашихмин Н. А. Защита облачной базы персональных данных с использованием гомоморфного шифрования // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». 2016. Т. 16, № 3. С. 52-61. DOI: 10.14529/ctcr160306.

Alan M. Dunn, Owen S. Hofmann, Brent Waters, Emmett Witchel. Cloaking Malware with the Trusted Platform Module // SEC'11 Proceedings of the 20th USENIX conference on Security. - USENIX Association, 2011.

Задорожный Д. И., Корнеева А. М., Фомичев В. М. Патент RU 2628213. Способ генерации случайных двоичных последовательностей с использованием компьютера и действий пользователя. МПК G06F 7/58. Опубликовано: 15.08.2017. Бюл. № 23.

Bassham L., Rukhin A., Soto J., Nechvatal J., Smid M., Leigh S., Levenson M., Vangel M., Heckert N. and Banks D. (2010), A Statistical Test Suite for Random and Pseudorandom Number Generators for Cryptographic Applications, Special Publication (NIST SP), National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, [online], https://tsapps.nist.gov/publication/get_pdf.cfm?pub_id=906762 (Accessed June 16, 2022).

Миненко А. И. Экспериментальное исследование эффективности тестов для проверки генераторов случайных чисел // Вестник СибГУТИ. 2010. № 4. С. 36-46.

Григорьев А. Ю. Методы тестирования генераторов случайных и псевдослучайных последовательностей // Ученые записки УлГУ. Серия: Математика и информационные технологии. 2017. № 1. С. 22-28.

Харин Ю. С., Ярмола А. Н., Петлицкий А. И. Методы и алгоритмы статистического тестирования генераторов случайных и псевдослучайных последовательностей в системах информационной безопасности // Искусственный интеллект. 2006. № 3. С. 793-803.

Иванов А. И., Юнин А. П. Эмбрион искусственного интеллекта: компактная нейросетевая проверка качества случайных последовательностей, полученных из биометрических данных : препринт. Пенза : Изд-во ПГУ, 2021. 68 с. ISBN 978-5-907364-80-6.

Малыгина Е. А. Биометрико-нейросетевая аутентификация: перспективы применения сетей квадратичных нейронов с многоуровневым квантованием биометрических данных : препринт. Пенза: Изд-во ПГУ, 2020. 114 с. ISBN 978-5-907262-88- 1.

Оценка качества «белого» шума: реализация теста «стаи обезьян» через множество сверток Хэмминга, построенных на разных системах счисления / А. П. Юнин, А. И. Иванов, К. А. Ратников, Е. А. Кольчугина // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2018. № 4 (48). С. 54-64. DOI 10.21685/2072-3059-2018-4-5.

Published

28.09.2022

How to Cite

Ivanov А. И., Yunin А. П., Boyarshinov М. А., & Ivanov А. П. (2022). The Perspective of Binary and Tertiary Artificial Neurons Mutual Application for White Noise Quality Analysis within Hamming Window Convolution Calculated by Different Modules. Intellekt. Sist. Proizv., 20(3), 88–93. https://doi.org/10.22213/2410-9304-2022-3-88-93

Issue

Section

Articles