Kemajuan ilmiah dan teknologi abad ke-20 banyak bergantung pada perkembangan teori probabilitas dan pembuatan generator bilangan acak.
Bilangan acak adalah bilangan yang dapat diartikan sebagai hasil penerapan beberapa variabel acak - konsep dasar teori probabilitas. Konsep keacakan dalam konteks ini menyiratkan ketidakpastian nilai kuantitas tertentu sebelum dimulainya eksperimen.
Riwayat angka acak
Kebutuhan manusia untuk menggunakan bilangan acak muncul jauh sebelum penemuan perangkat oleh para ilmuwan yang memungkinkan memperoleh susunan acak. Untuk waktu yang lama, orang menggunakan cara improvisasi untuk menghasilkan angka acak, termasuk objek yang hidup dan mati.
Salah satu contoh paling mencolok dari penghasil angka acak paling sederhana adalah dadu yang sudah dikenal luas, yang banyak digunakan saat ini. Dalam eksperimen dasar dan pelatihan, ketergantungan hukum gerak dadu pada lingkungannya, kondisi awal, dan faktor manusia dapat sepenuhnya diabaikan, sehingga jumlah titik pada dadu dapat, dengan beberapa reservasi, dianggap acak. variabel. Dadu memainkan peran penting dalam pengembangan teori probabilitas: pada tahun 1890, peneliti Inggris Francis Galton mengusulkan metode untuk menghasilkan angka acak menggunakan dadu.
Yang sedikit lebih rumit di perangkat ini adalah penghasil angka lain yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari - drum lotere. Perangkat ini adalah drum dengan bola bernomor yang dicampur di dalamnya selama rotasi. Area utama penerapan drum togel adalah lotere dan lotre. Mudah ditebak bahwa lototron tidak cocok untuk digunakan dalam eksperimen ilmiah yang serius karena rendahnya tingkat keacakan dan kecepatan operasi.
Penghasil angka acak pertama yang memungkinkan Anda mendapatkan data dalam jumlah besar dan cocok untuk memecahkan masalah terapan ditemukan pada tahun 1939. Maurice George Kendall dan Bernard Babington-Smith membuat perangkat yang dapat menghasilkan tabel yang berisi 100.000 angka acak. Dan hanya 16 tahun kemudian, perusahaan strategis Amerika RAND meningkatkan hasil akademisi Inggris 10 kali lipat - dengan bantuan mesin khusus, tabel sejuta angka acak dibuat. Metode tabel untuk menghasilkan angka acak telah menerima perkembangan yang signifikan berkat George Marsaglia, yang menerima 650 MB angka acak pada tahun 1996. Namun, karena sempitnya cakupan, metode ini saat ini tidak diterima secara luas.
Mesin yang menghasilkan angka acak secara real time memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan perangkat yang membuat tabel angka acak. Salah satu mesin yang pertama adalah komputer Ferranti Mark 1, yang pada tahun 1951 menyertakan program yang menghasilkan angka acak berdasarkan aliran derau masukan dari sebuah resistor. Menariknya, ide untuk membuat program semacam itu adalah ahli matematika Inggris yang hebat, Alan Turing. Juga inovatif di bidang pembuatan angka acak adalah penemuan ERNIE (Peralatan Indikator Angka Acak Elektronik) pada tahun 1957, yang awalnya dimaksudkan untuk menghasilkan angka kemenangan dalam lotere Inggris.
Nomor pseudorandom
Penemuan generator angka acak tidak diragukan lagi telah mempercepat proses ilmiah dan teknologi. Namun, perangkat ini memiliki kelemahan yang sangat penting, yang secara signifikan membatasi kemungkinan penerapannya. Sudah di pertengahan abad ke-20, ahli matematika Hongaria-Amerika John von Neumann mencatat ketidaksesuaian generator bilangan acak fisik dalam komputasi, karena ketidakmungkinan mengulangi eksperimen acak dan, sebagai akibatnya, ketidakmungkinan mereproduksi bilangan acak untuk menguji pengoperasian mesin. Begitulah komunitas ilmiah membutuhkan bilangan acak semu - bilangan yang memiliki sejumlah sifat penting bilangan acak, tetapi diperoleh bukan sebagai hasil percobaan acak, tetapi berdasarkan beberapa algoritme. John von Neumann sendiri menjadi penulis metode "middle of the square", yang memungkinkan Anda mendapatkan angka pseudo-random sepuluh digit pada keluarannya.
Kelemahan utama bilangan acak semu adalah, tentu saja, kurangnya keacakan data, yang sangat penting dalam banyak bidang sains dan kehidupan. Selain itu, semua generator bilangan acak semu memiliki sifat perulangan, yaitu, dari saat tertentu untuk mengulangi urutan bilangan keluaran, banyak algoritma yang dapat dibalik, dan beberapa bahkan memiliki distribusi satu dimensi yang tidak merata. Oleh karena itu, saat ini, area ini menarik banyak peneliti yang berupaya mengembangkan atau membuat generator bilangan acak semu baru yang efisien.
Fakta menarik
- Menurut beberapa sejarawan, upaya pertama untuk menghasilkan angka acak dimulai pada 3500 SM. Anehnya, mereka terhubung dengan permainan papan Mesir kuno "Senet", yang terdiri dari memindahkan chip di sekitar papan.
- Untuk waktu yang lama, hasil sensus penduduk dan tabel data lain yang diperoleh secara eksperimental berfungsi sebagai sumber angka acak untuk beberapa masalah praktis yang nyata.
- Kerentanan dalam algoritme pembuatan angka pseudo-acak dieksploitasi pada awal 2010-an oleh mantan direktur keamanan Multi-State Lottery Association. Penyusup memiliki akses ke perangkat lunak yang digunakan untuk menentukan nomor pemenang tiket lotre, yang dengannya dia dapat menentukan kombinasi pemenang beberapa hari dalam setahun. Dia didakwa pada tahun 2015 setelah memenangkan $16,5 juta.
- Generator nomor pseudo-acak yang dipasang di komputer on-board salah satu pesawat ruang angkasa Apollo pernah menyebabkan gerakannya tidak berfungsi dan benar-benar menyimpang dari lintasan yang dimaksudkan. Seperti yang ditemukan para ilmuwan, data keluaran generator yang digunakan untuk menghitung kecepatan sudut jatuh ke setengah bidang bawah dalam 80% kasus, yang sama sekali tidak memenuhi kriteria yang disyaratkan untuk keacakan hasil generator.
Masalah menghasilkan angka acak saat ini adalah salah satu yang paling relevan dan menjanjikan dalam komunitas ilmiah. Pada saat yang sama, topik ini sebagian besar menarik bagi orang-orang yang jauh dari dunia sains. Biasakan diri Anda dengan algoritme pembuatan angka acak semu yang paling terkenal dan area penggunaannya.
