რიცხვების გენერატორი
![რიცხვების გენერატორი](/media/images/number_generator.webp)
მე-20 საუკუნის სამეცნიერო და ტექნოლოგიური პროგრესი დიდწილად განაპირობებს ალბათობის თეორიის განვითარებას და შემთხვევითი რიცხვების გენერატორების შექმნას.
შემთხვევითი რიცხვები არის რიცხვები, რომლებიც შეიძლება იქნას განმარტებული, როგორც ზოგიერთი შემთხვევითი ცვლადის განხორციელების შედეგები - ალბათობის თეორიის ძირითადი კონცეფცია. შემთხვევითობის კონცეფცია ამ კონტექსტში გულისხმობს მოცემული რაოდენობის მნიშვნელობის არაპროგნოზირებადობას ექსპერიმენტის დაწყებამდე.
შემთხვევითი რიცხვების ისტორია
კაცობრიობის მოთხოვნილება შემთხვევითი რიცხვების გამოყენების შესახებ გაჩნდა მეცნიერთა მიერ მოწყობილობების გამოგონებამდე, რომლებიც შემთხვევითი მასივების მიღების საშუალებას იძლევა. დიდი ხნის განმავლობაში ადამიანები იყენებდნენ იმპროვიზირებულ საშუალებებს შემთხვევითი რიცხვების გენერირებისთვის, მათ შორის ცოცხალი და უსულო ბუნების ობიექტები.
უმარტივესი შემთხვევითი რიცხვების გენერატორების ერთ-ერთი ყველაზე ნათელი მაგალითია ნაცნობი კამათელი, რომელიც დღეს ფართოდ გამოიყენება. ელემენტარულ და სავარჯიშო ექსპერიმენტებში კამათლის მოძრაობის კანონის დამოკიდებულება მის გარემოზე, საწყის პირობებზე და ადამიანურ ფაქტორზე შეიძლება სრულიად უგულებელყოფილი იყოს, ამიტომ კამათელზე ქულების რაოდენობა, გარკვეული დათქმებით, შეიძლება ჩაითვალოს შემთხვევითად. ცვლადი. კამათმა მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა ალბათობის თეორიის განვითარებაში: 1890 წელს ინგლისელმა მკვლევარმა ფრენსის გალტონმა შემოგვთავაზა კამათლის გამოყენებით შემთხვევითი რიცხვების გენერირების მეთოდი.
მოწყობილობაში ოდნავ უფრო რთული არის კიდევ ერთი რიცხვების გენერატორი, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში - ლატარიის ბარაბანი. ეს მოწყობილობა არის ბარაბანი დანომრილი ბურთებით, რომლებიც შერეულია მასში ბრუნვის დროს. ლატარიის დასარტყამების გამოყენების ძირითადი სფეროა ლატარია და ლოტო. ადვილი მისახვედრია, რომ ლოტოტრონი გამოუსადეგარია სერიოზულ სამეცნიერო ექსპერიმენტებში, შემთხვევითობის დაბალი ხარისხისა და მუშაობის სიჩქარის გამო.
პირველი შემთხვევითი რიცხვების გენერატორი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ დიდი რაოდენობით მონაცემები და შესაფერისია გამოყენებითი პრობლემების გადასაჭრელად, გამოიგონეს 1939 წელს. მორის ჯორჯ კენდალმა და ბერნარდ ბაბინგტონ-სმიტმა შექმნეს მოწყობილობა, რომელსაც შეეძლო 100000 შემთხვევითი რიცხვის შემცველი ცხრილის გენერირება. სულ რაღაც 16 წლის შემდეგ, ამერიკულმა სტრატეგიულმა კომპანიამ RAND-მა 10-ჯერ გააუმჯობესა ინგლისელი აკადემიკოსების შედეგები - სპეციალური მანქანების დახმარებით შეიქმნა მილიონი შემთხვევითი რიცხვის ცხრილი. შემთხვევითი რიცხვების გენერირების ტაბულურმა მეთოდმა მნიშვნელოვანი განვითარება მიიღო ჯორჯ მარსალიას წყალობით, რომელმაც მიიღო 650 მბ შემთხვევითი რიცხვები 1996 წელს. თუმცა, ფარგლების სივიწროვის გამო, ეს მეთოდი ამჟამად ფართოდ არ არის მიღებული.
მანქანებს, რომლებიც ქმნიან შემთხვევით რიცხვებს რეალურ დროში, აქვთ მრავალი უპირატესობა მოწყობილობებთან შედარებით, რომლებიც ქმნიან შემთხვევითი რიცხვების ცხრილებს. ერთ-ერთი პირველი ასეთი მანქანა იყო Ferranti Mark 1 კომპიუტერი, რომელიც 1951 წელს მოიცავდა პროგრამას, რომელიც წარმოქმნიდა შემთხვევით რიცხვებს რეზისტორების შემავალი ხმაურის ნაკადის საფუძველზე. საინტერესოა, რომ ასეთი პროგრამის შექმნის იდეა იყო დიდი ინგლისელი მათემატიკოსი ალან ტურინგი. შემთხვევითი რიცხვების გენერირების სფეროში ასევე ინოვაციური იყო ERNIE-ის (Electronic Random Number Indicator Equipment) გამოგონება 1957 წელს, რომელიც თავდაპირველად გამიზნული იყო ბრიტანულ ლატარიაში მომგებიანი ნომრების გენერირებისთვის.
ფსევდორანდომი რიცხვები
შემთხვევითი რიცხვების გენერატორების გამოგონებამ უდავოდ მნიშვნელოვნად დააჩქარა სამეცნიერო და ტექნოლოგიური პროცესი. თუმცა, ამ მოწყობილობებს ჰქონდათ კრიტიკულად მნიშვნელოვანი ნაკლი, რამაც მნიშვნელოვნად შეზღუდა მათი გამოყენების შესაძლებლობა. უკვე მე-20 საუკუნის შუა ხანებში, უნგრელ-ამერიკელმა მათემატიკოსმა ჯონ ფონ ნოიმანმა აღნიშნა ფიზიკური შემთხვევითი რიცხვების გენერატორების შეუსაბამობა გამოთვლებში, შემთხვევითი ექსპერიმენტის განმეორების შეუძლებლობის გამო და, შედეგად, შემთხვევითი რიცხვის რეპროდუცირების შეუძლებლობა. აპარატის მუშაობის შესამოწმებლად. ასე სჭირდებოდა სამეცნიერო საზოგადოებას ფსევდო შემთხვევითი რიცხვები - რიცხვები, რომლებსაც აქვთ შემთხვევითი რიცხვების არაერთი მნიშვნელოვანი თვისება, მაგრამ მიღებული არა შემთხვევითი ექსპერიმენტის შედეგად, არამედ რაიმე ალგორითმის საფუძველზე. თავად ჯონ ფონ ნოიმანი გახდა "კვადრატის შუა" მეთოდის ავტორი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ ათნიშნა ფსევდო შემთხვევითი რიცხვები გამოსავალზე.
ფსევდო შემთხვევითი რიცხვების მთავარი ნაკლი არის, რა თქმა უნდა, მონაცემთა შემთხვევითობის ნაკლებობა, რაც ასე მნიშვნელოვანია მეცნიერებისა და ცხოვრების ბევრ სფეროში. გარდა ამისა, ყველა ფსევდო შემთხვევითი რიცხვების გენერატორს აქვს მარყუჟის თვისება, ანუ გარკვეული მომენტიდან, რომ გაიმეოროს გამომავალი რიცხვების თანმიმდევრობა, ბევრი ალგორითმი შექცევადია, ზოგიერთს კი აქვს არათანაბარი ერთგანზომილებიანი განაწილება. ამიტომ, ამჟამად, ეს სფერო იზიდავს ბევრ მკვლევარს, რომლებიც ცდილობენ განავითარონ ან შექმნან ახალი ეფექტური ფსევდო შემთხვევითი რიცხვების გენერატორები.
საინტერესო ფაქტები
- ზოგიერთი ისტორიკოსის აზრით, შემთხვევითი რიცხვების გენერირების პირველი მცდელობები თარიღდება ჩვენს წელთაღრიცხვამდე 3500 წლით. უცნაურად საკმარისია, რომ ისინი დაკავშირებულია ძველ ეგვიპტურ სამაგიდო თამაშთან "სენეტი", რომელიც შედგება დაფის გარშემო ჩიპების გადაადგილებაში.
- დიდი ხნის განმავლობაში, მოსახლეობის აღწერის შედეგები და ექსპერიმენტულად მიღებული სხვა მონაცემთა ცხრილები ემსახურებოდა შემთხვევითი რიცხვების წყაროს ზოგიერთი რეალური პრაქტიკული პრობლემისთვის.
- ფსევდო შემთხვევითი რიცხვების გენერირების ალგორითმებში დაუცველობა გამოიყენა 2010-იანი წლების დასაწყისში მრავალსახელმწიფოებრივი ლატარიის ასოციაციის უსაფრთხოების ყოფილმა დირექტორმა. თავდამსხმელს ჰქონდა წვდომა პროგრამულ უზრუნველყოფაზე, რომელიც გამოიყენებოდა ლატარიის ბილეთების მომგებიანი ნომრების დასადგენად, რომლითაც მას შეეძლო მომგებიანი კომბინაციების განსაზღვრა წელიწადში რამდენიმე დღის განმავლობაში. მას ბრალი წაუყენეს 2015 წელს 16,5 მილიონი დოლარის მოგების შემდეგ.
- ერთი Apollo კოსმოსური ხომალდის ბორტ კომპიუტერზე დაყენებულმა ფსევდო შემთხვევითი რიცხვების გენერატორმა ერთხელ გამოიწვია მისი მოძრაობის გაუმართაობა და სერიოზულად გადახრა მისი დანიშნულების ტრაექტორიიდან. როგორც მეცნიერებმა გაარკვიეს, კუთხური სიჩქარის გამოსათვლელად გამოყენებული გენერატორის გამომავალი მონაცემები 80% შემთხვევაში ხვდებოდა ქვედა ნახევარ სიბრტყეში, რაც აბსოლუტურად არ აკმაყოფილებდა გენერატორის შედეგების შემთხვევითობის საჭირო კრიტერიუმებს.
შემთხვევითი რიცხვების გენერირების პრობლემა ამჟამად ერთ-ერთი ყველაზე აქტუალური და პერსპექტიულია სამეცნიერო საზოგადოებაში. ამასთან, ეს თემა ძირითადად საინტერესოა მეცნიერების სამყაროსგან შორს მყოფი ადამიანებისთვის. გაეცანით ყველაზე ცნობილ ფსევდო შემთხვევითი რიცხვების გენერირების ალგორითმებს და მათ გამოყენებას.