Научниот и технолошкиот напредок на 20 век многу му должи на развојот на теоријата на веројатност и создавањето генератори на случаен број.
Случајните броеви се броеви кои можат да се толкуваат како резултати од имплементацијата на некоја случајна променлива - основниот концепт на теоријата на веројатност. Концептот на случајност во овој контекст ја подразбира непредвидливоста на вредноста на дадената количина пред почетокот на експериментот.
Историја на случајни броеви
Потребата на човештвото да користи случајни броеви се појави долго пред да пронајдат уреди од страна на научниците кои овозможуваат добивање на случајни низи. Долго време, луѓето користеа импровизирани средства за да генерираат случајни броеви, вклучително и објекти од жива и нежива природа.
Еден од највпечатливите примери на наједноставните генератори на случајни броеви се познатите коцки, кои се широко користени денес. Во елементарните експерименти и експериментите за обука, зависностите на законот за движење на коцката од неговата околина, почетните услови и човечкиот фактор може целосно да се занемарат, така што бројот на поени на коцката може, со одредена резерва, да се смета за случаен променлива. Коцките одиграа значајна улога во развојот на теоријата на веројатност: во 1890 година, англискиот истражувач Френсис Галтон предложи метод за генерирање случајни броеви со помош на коцки.
Малку покомплициран во уредот е уште еден генератор на броеви кој е широко користен во секојдневниот живот - барабанот за лотарија. Овој уред е барабан со нумерирани топчиња кои се мешаат во него при ротација. Главната област на примена на тапаните за лотарија се лотарии и лото. Лесно е да се погоди дека лототронот е несоодветен за употреба во сериозни научни експерименти поради нискиот степен на случајност и брзина на работа.
Првиот генератор на случаен број кој ви овозможува да добивате големи количини на податоци и е погоден за решавање на применети проблеми бил измислен во 1939 година. Морис Џорџ Кендал и Бернард Бабингтон-Смит создадоа уред кој може да генерира табела која содржи 100.000 случајни броеви. И само 16 години подоцна, американската стратешка компанија RAND ги подобри резултатите на англиските академици 10 пати - со помош на специјални машини беше создадена табела од милион случајни броеви. Табеларниот метод за генерирање на случајни броеви доби значителен развој благодарение на Џорџ Марсаља, кој доби 650 MB случајни броеви во 1996 година. Сепак, поради тесниот опсег, овој метод во моментов не е широко прифатен.
Машините кои генерираат случајни броеви во реално време имаат голем број предности во однос на уредите кои создаваат табели со случајни броеви. Една од првите такви машини беше компјутерот Ferranti Mark 1, кој во 1951 година вклучуваше програма која генерира случајни броеви врз основа на влезниот проток на бучава на отпорник. Интересно, идејата за создавање ваква програма беше големиот англиски математичар Алан Туринг. Исто така иновативен во полето на генерирање на случаен број беше пронајдокот во 1957 година на ERNIE (Електронска опрема за индикатори за случаен број), првично наменета за генерирање на добитни броеви во британската лотарија.
Псевдослучајни броеви
Изумот на генератори на случаен број несомнено во голема мера го забрза научниот и технолошкиот процес. Сепак, овие уреди имаа критично важен недостаток, што значително ја ограничи можноста за нивна примена. Веќе во средината на 20 век, унгарско-американскиот математичар Џон фон Нојман ја забележал несоодветноста на физичките генератори на случаен број во пресметувањето, поради неможноста да се повтори случаен експеримент и, како резултат на тоа, неможноста да се репродуцира случаен број. за тестирање на работата на машината. Така на научната заедница и беа потребни псевдослучајни броеви - броеви кои имаат голем број важни својства на случајните броеви, но добиени не како резултат на случаен експеримент, туку врз основа на некој алгоритам. Самиот Џон фон Нојман стана автор на методот „средината на квадратот“, кој ви овозможува да добиете десетцифрени псевдо-случајни броеви на излезот.
Главниот недостаток на псевдо-случајните броеви е, се разбира, недостатокот на случајност на податоците, што е толку важно во многу области на науката и животот. Покрај тоа, сите генератори на псевдо-случајни броеви имаат својство на вртење, односно, од одреден момент да се повтори низата излезни броеви, многу алгоритми се реверзибилни, а некои дури имаат нерамна еднодимензионална распределба. Затоа, во моментов, оваа област привлекува многу истражувачи кои се обидуваат да развијат постоечки или да создадат нови ефикасни генератори на псевдо-случајни броеви.
Интересни факти
- Според некои историчари, првите обиди за генерирање на случајни броеви датираат од 3500 година п.н.е. Доволно чудно, тие се поврзани со древната египетска игра на табла „Сенет“, која се состои во движење на чипови околу таблата.
- Долго време, резултатите од пописите на населението и другите табели со податоци добиени експериментално служеа како извори на случајни броеви за некои реални практични проблеми.
- Ранливоста во алгоритмите за генерирање на псевдо-случајни броеви беше искористена во раните 2010-ти од поранешниот директор за безбедност на Здружението за повеќедржавни лотарии. Натрапникот имал пристап до софтвер кој се користи за одредување на добитните броеви на лозовите, со кои можел да ги одреди добитните комбинации неколку дена во годината. Тој беше обвинет во 2015 година откако освои 16,5 милиони долари.
- Генератор на псевдо-случајни броеви инсталиран на вградениот компјутер на едно вселенско летало Аполо еднаш предизвика неговото движење да не функционира и сериозно да отстапи од предвидената траекторија. Како што открија научниците, излезните податоци на генераторот користени за пресметување на аголните брзини паднале во долната полурамнина во 80% од случаите, што апсолутно не ги исполнувало бараните критериуми за случајноста на резултатите на генераторот.
Проблемот со генерирање случајни броеви моментално е еден од најрелевантните и најперспективните во научната заедница. Во исто време, оваа тема е најмногу интересна за луѓето кои се далеку од светот на науката. Запознајте се со најпознатите алгоритми за генерирање псевдо-случајни броеви и нивните области на употреба.
