Atsitiktinių skaičių generatorius

Kiti įrankiai

Sukti ratą {$ ',' | translate $}
Laikmatis {$ ',' | translate $}
Matavimo vienetai {$ ',' | translate $}
Mesti monetą {$ ',' | translate $}
Kauliuko suktukas {$ ',' | translate $}
KMI skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
Kalorijų skaičiuotuvas {$ ',' | translate $}
BMR skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
Kūno riebalų skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
TDEE skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
Tabatos laikmatis {$ ',' | translate $}
Procentų skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
QR kodo generatorius {$ ',' | translate $}
Slaptažodžių generatorius {$ ',' | translate $}
Reakcijos laiko testas {$ ',' | translate $}
Spausdinimo greičio testas {$ ',' | translate $}
CPS testas {$ ',' | translate $}
Žodžių skaitiklis {$ ',' | translate $}
Atvejo keitiklis {$ ',' | translate $}
Teksto palyginimas {$ ',' | translate $}
Hipotekos skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
Paskolos skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
Automobilių paskolos skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
PVM skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
Kompozicinės palūkanų skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
Atlyginimo skaičiuotuvas {$ ',' | translate $}
Virtualus pianinas {$ ',' | translate $}
Fono triukšmo generatorius {$ ',' | translate $}
Metronomas {$ ',' | translate $}
Nuolaidos skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
Dabartinės savaitės numeris {$ ',' | translate $}
Arbatpinigių skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
Laiko skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
Datos skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
Amžiaus skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
Valiutos konverteris {$ ',' | translate $}
Miego skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
Mėnulio fazės {$ ',' | translate $}
Spalvų paletės generatorius {$ ',' | translate $}
Spalvų rinkiklis {$ ',' | translate $}
Spalvų schemos generatorius {$ ',' | translate $}
Žiedo dydžio skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
Drabužių dydžio skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
Batų dydžio skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
Liemenėlės dydžio skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
Ovuliacijos skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
Nėštumo skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
Zodiako ženklai {$ ',' | translate $}
IQ testas {$ ',' | translate $}
Jaustukai {$ ',' | translate $}
Chronometras {$ ',' | translate $}
Atgalinis laiko skaičiavimas {$ ',' | translate $}
Žadintuvas {$ ',' | translate $}
Potinklio skaičiuoklė {$ ',' | translate $}
Interneto greičio testas {$ ',' | translate $}
IP adresas {$ ',' | translate $}
UUID generatorius {$ ',' | translate $}
Base64 keitiklis {$ ',' | translate $}
MD5 maišos generatorius {$ ',' | translate $}
„Markdown“ rengyklė {$ ',' | translate $}
Lorem Ipsum generatorius {$ ',' | translate $}
Pomodoro laikmatis

Skaičių generatorius

XX amžiaus mokslo ir technologijų pažanga daug lėmė tikimybių teorijos raida ir atsitiktinių skaičių generatorių sukūrimas.

Atsitiktiniai skaičiai yra skaičiai, kurie gali būti interpretuojami kaip kokio nors atsitiktinio dydžio – pagrindinės tikimybių teorijos sampratos – įgyvendinimo rezultatai. Atsitiktinumo sąvoka šiame kontekste reiškia tam tikro dydžio vertės nenuspėjamumą prieš pradedant eksperimentą.

Atsitiktinių skaičių istorija

Žmonijos poreikis naudoti atsitiktinius skaičius atsirado gerokai anksčiau nei mokslininkai išrado prietaisus, leidžiančius gauti atsitiktines matricas. Ilgą laiką žmonės improvizuotomis priemonėmis generavo atsitiktinius skaičius, įskaitant gyvosios ir negyvosios gamtos objektus.

Vienas ryškiausių paprasčiausių atsitiktinių skaičių generatorių pavyzdžių yra pažįstami kauliukai, kurie šiandien plačiai naudojami. Elementariuose ir mokomuosiuose eksperimentuose kauliuko judėjimo dėsnio priklausomybės nuo aplinkos, pradinių sąlygų ir žmogiškojo faktoriaus gali būti visiškai nepaisomos, todėl kauliuko taškų skaičius su tam tikromis išlygomis gali būti laikomas atsitiktiniu. kintamasis. Kuriant tikimybių teoriją kauliukai vaidino reikšmingą vaidmenį: 1890 metais anglų tyrinėtojas Francisas Galtonas pasiūlė atsitiktinių skaičių generavimo metodą naudojant kauliukus.

Šiek tiek sudėtingesnis įrenginyje yra kitas kasdieniame gyvenime plačiai naudojamas skaičių generatorius – loterijos būgnas. Šis prietaisas yra būgnas su sunumeruotais rutuliais, kurie sukimosi metu sumaišomi jo viduje. Pagrindinė loterijos būgnų taikymo sritis yra loterijos ir loterijos. Nesunku atspėti, kad lototronas netinkamas naudoti rimtiems moksliniams eksperimentams dėl mažo atsitiktinumo ir veikimo greičio.

Pirmasis atsitiktinių skaičių generatorius, leidžiantis gauti didelius duomenų kiekius ir tinkamas taikomiesiems uždaviniams spręsti, buvo išrastas 1939 m. Maurice'as George'as Kendallas ir Bernardas Babingtonas-Smithas sukūrė įrenginį, galintį sugeneruoti lentelę, kurioje yra 100 000 atsitiktinių skaičių. Ir vos po 16 metų Amerikos strateginė įmonė RAND 10 kartų pagerino anglų akademikų rezultatus – specialių mašinų pagalba buvo sukurta milijono atsitiktinių skaičių lentelė. Lentelinis atsitiktinių skaičių generavimo metodas buvo labai ištobulintas George'o Marsaglia, kuris 1996 m. gavo 650 MB atsitiktinių skaičių, dėka. Tačiau dėl taikymo srities siaurumo šis metodas šiuo metu nėra plačiai priimtas.

Mašinos, generuojančios atsitiktinius skaičius realiuoju laiku, turi daug pranašumų, palyginti su įrenginiais, kurie kuria atsitiktinių skaičių lenteles. Viena pirmųjų tokių mašinų buvo Ferranti Mark 1 kompiuteris, kuriame 1951 metais buvo programa, kuri generavo atsitiktinius skaičius pagal rezistoriaus įvesties triukšmo srautą. Įdomu tai, kad tokios programos sukūrimo idėja buvo puikus anglų matematikas Alanas Turingas. Taip pat naujoviškas atsitiktinių skaičių generavimo srityje buvo 1957 m. ERNIE (elektroninės atsitiktinių skaičių indikatoriaus įrangos) išradimas, kuris iš pradžių buvo skirtas generuoti laimėjimus britų loterijoje.

Pseudoatsitiktiniai skaičiai

Atsitiktinių skaičių generatorių išradimas neabejotinai labai paspartino mokslinį ir technologinį procesą. Tačiau šie įrenginiai turėjo labai svarbų trūkumą, kuris gerokai apribojo jų taikymo galimybę. Jau XX amžiaus viduryje vengrų kilmės amerikiečių matematikas Johnas von Neumannas pastebėjo fizinių atsitiktinių skaičių generatorių netinkamumą skaičiavimui dėl to, kad neįmanoma pakartoti atsitiktinio eksperimento ir dėl to neįmanoma atkurti atsitiktinio skaičiaus. patikrinti mašinos veikimą. Taip mokslo bendruomenei prireikė pseudoatsitiktinių skaičių – skaičių, turinčių nemažai svarbių atsitiktinių skaičių savybių, tačiau gautų ne atsitiktinio eksperimento, o kažkokio algoritmo pagrindu. Pats Johnas von Neumannas tapo „kvadrato vidurio“ metodo, leidžiančio gauti dešimties skaitmenų pseudoatsitiktinius skaičius išvestyje, autoriumi.

Pagrindinis pseudoatsitiktinių skaičių trūkumas, žinoma, yra duomenų atsitiktinumo trūkumas, kuris yra toks svarbus daugelyje mokslo ir gyvenimo sričių. Be to, visi pseudoatsitiktinių skaičių generatoriai turi kilpavimo savybę, tai yra nuo tam tikro momento kartoti išvesties skaičių seką, daugelis algoritmų yra grįžtami, o kai kurie netgi turi netolygų vienmatį pasiskirstymą. Todėl šiuo metu ši sritis pritraukia daug tyrėjų, kurie siekia sukurti esamus arba sukurti naujus efektyvius pseudoatsitiktinių skaičių generatorius.

Įdomūs faktai

Kai kurių istorikų teigimu, pirmieji bandymai sugeneruoti atsitiktinius skaičius datuojami 3500 m. pr. Kr. Kaip bebūtų keista, jie yra susiję su senovės Egipto stalo žaidimu „Senet“, kurį sudaro žetonų perkėlimas aplink lentą.
Ilgą laiką gyventojų surašymų rezultatai ir kitos eksperimentiniu būdu gautos duomenų lentelės buvo atsitiktinių skaičių šaltiniai sprendžiant kai kurias realias praktines problemas.
2010 m. pradžioje buvęs Multi-State Lottery Association saugumo direktorius pasinaudojo pseudoatsitiktinių skaičių generavimo algoritmų pažeidžiamumu. Įsibrovėlis turėjo prieigą prie programinės įrangos, naudotos loterijos bilietų laimėjimams nustatyti, su kuria kelias dienas per metus galėjo nustatyti laimėtus derinius. Jis buvo apkaltintas 2015 m., kai laimėjo 16,5 mln. USD.
Vieno „Apollo“ erdvėlaivio borto kompiuteryje įdiegtas pseudoatsitiktinių skaičių generatorius kažkada sutrikdė jo judėjimą ir smarkiai nukrypo nuo numatytos trajektorijos. Kaip išsiaiškino mokslininkai, kampiniams greičiams apskaičiuoti naudoto generatoriaus išėjimo duomenys 80% atvejų pateko į apatinę pusplokštumą, kuri visiškai neatitiko reikalaujamų generatoriaus rezultatų atsitiktinumo kriterijų.

Atsitiktinių skaičių generavimo problema šiuo metu yra viena aktualiausių ir perspektyviausių mokslo bendruomenėje. Tuo pačiu ši tema labiausiai domina žmones, nutolusius nuo mokslo pasaulio. Susipažinkite su garsiausiais pseudoatsitiktinių skaičių generavimo algoritmais ir jų naudojimo sritimis.

Atsitiktinių skaičių generatorius

Kiekvieną dieną milijonai žmonių naudojasi internetinėmis atsitiktinių skaičių generavimo paslaugomis, tačiau mažai žmonių susimąsto, kas slypi už šio proceso. Kaip veikia atsitiktinių skaičių generatoriai ir ar šie skaičiai apskritai yra atsitiktiniai?

Kaip gaunami atsitiktiniai skaičiai

Geriausiai žinomi eksperimentų su atsitiktiniais rezultatais, kurie gali būti interpretuojami kaip atsitiktiniai skaičiai, pavyzdžiai yra pažįstamas monetos ar kauliuko metimas, kortų maišymas arba kortos traukimas iš sumaišytos kaladės. Žmonės šiuos metodus naudojo kasdieniame gyvenime šimtmečius, tačiau akivaizdu, kad tokie metodai netinka generuoti didelius masyvus.

Pirmieji bandymai susisteminti atsitiktinių skaičių generavimo procesą paskatino sukurti lentelių užpildymo atsitiktiniais skaičiais algoritmus. Tačiau tokių lentelių taikymo sritis yra gana siaura, todėl atsitiktinių skaičių lenteles netrukus išstūmė mašinos, kurios realiu laiku generuoja atsitiktinius skaičius ir šiandien plačiai naudojamos.

Atsitiktinių ir pseudoatsitiktinių skaičių generatoriai

Mažai žmonių žino, bet dauguma šiuolaikinių įrenginių iš tikrųjų generuoja pseudoatsitiktinius skaičius. Taip vadinamos skaičių sekos, kurių savybės daugeliu atžvilgių panašios į atsitiktines, tačiau jų sudarymo mechanizmas gerokai skiriasi. Tikri atsitiktinių skaičių generatoriai savo darbe naudoja mažų atsitiktinių fizinių procesų, tokių kaip šiluminis ir šūvio triukšmas, fotoelektrinis efektas ar kai kurie kvantiniai reiškiniai, rezultatus. Tokio generatoriaus išėjimo sekos nuspėti negalima, o tai yra pagrindinis atsitiktinių skaičių generatorių pranašumas prieš pseudoatsitiktinius. Ši atsitiktinių skaičių savybė yra svarbiausia srityse, kuriose reikalingas duomenų privatumas ir saugumas, pvz., kriptografija.

Skirtingai nei tikri atsitiktiniai skaičiai, pseudoatsitiktinių skaičių sekos generuojamos remiantis tam tikru algoritmu, todėl jos yra nuspėjamos ir fiksuotos. Pseudoatsitiktinių skaičių generatoriaus rezultatus galima pagerinti įvedant į sistemą kai kuriuos parametrus, kurie apsunkina priklausomybes tarp skaičių, tačiau visi šiuo metu egzistuojantys pseudoatsitiktinių skaičių generatoriai anksčiau ar vėliau susikuria kilpą ir todėl nėra pajėgūs sukurti tikrai atsitiktiniai skaičiai.

Be abejo, dėl didelio įrenginio sudėtingumo ir atsitiktinių skaičių generatorių kainos šiuo metu mokslininkai daug dėmesio skiria efektyviausių pseudoatsitiktinių skaičių generavimo algoritmų paieškai ir optimizavimui. Išrasti net „kriptografiškai stiprūs pseudoatsitiktinių skaičių generatoriai“ (CSPRNGS), naudojami šifravimo ir perduodamos informacijos vientisumo užtikrinimo srityse.

Kur naudojami atsitiktiniai ir pseudoatsitiktiniai skaičiai

Atsitiktinių skaičių generatoriai yra neatsiejama daugumos operacinių sistemų programinės įrangos dalis. Be to, jie yra būtini atliekant statistinius testus ir skaitmeninius modeliavimus. Atsitiktinių skaičių generatoriai taip pat naudojami kuriant sudėtingus kompiuterinius žaidimus ir gali žymiai išplėsti dirbtinio intelekto – vienos perspektyviausių šio dešimtmečio technologijų – galimybes. Žinoma, atsitiktiniai skaičiai plačiai naudojami loterijose, konkursuose ir piešiniuose.

Atsitiktinių skaičių generavimas yra daug laiko reikalaujantis ir daugeliu atžvilgių paslaptingas procesas, tačiau dėl to jis dar įdomiau. Pasinerkite į šią temą ir būtinai atrasite ką nors naujo sau.