Ang pag-unlad ng siyensya at teknolohikal ng ika-20 siglo ay may malaking utang na loob sa pag-unlad ng teorya ng posibilidad at sa paglikha ng mga random na generator ng numero.
Ang mga random na numero ay mga numero na maaaring bigyang-kahulugan bilang mga resulta ng pagpapatupad ng ilang random na variable - ang pangunahing konsepto ng probability theory. Ang konsepto ng randomness sa kontekstong ito ay nagpapahiwatig ng hindi mahuhulaan na halaga ng isang naibigay na dami bago magsimula ang eksperimento.
Kasaysayan ng mga random na numero
Ang pangangailangan ng sangkatauhan na gumamit ng mga random na numero ay lumitaw nang matagal bago ang pag-imbento ng mga device ng mga siyentipiko na nagpapahintulot sa pagkuha ng mga random na array. Sa mahabang panahon, gumamit ang mga tao ng mga improvised na paraan upang makabuo ng mga random na numero, kabilang ang mga bagay na may buhay at walang buhay na kalikasan.
Isa sa mga pinakakapansin-pansin na halimbawa ng pinakasimpleng random na mga generator ng numero ay ang pamilyar na dice, na malawakang ginagamit ngayon. Sa mga eksperimento sa elementarya at pagsasanay, ang mga pagdepende ng batas ng paggalaw ng isang dice sa kapaligiran nito, mga paunang kondisyon, at ang kadahilanan ng tao ay maaaring ganap na mapabayaan, kaya ang bilang ng mga puntos sa isang dice ay maaaring, na may ilang mga reserbasyon, ay maituturing na random. variable. Malaki ang naging papel ng dice sa pagbuo ng probability theory: noong 1890, ang English researcher na si Francis Galton ay nagmungkahi ng isang paraan para sa pagbuo ng mga random na numero gamit ang dice.
Bahagyang mas kumplikado sa device ang isa pang number generator na malawakang ginagamit sa pang-araw-araw na buhay - ang lottery drum. Ang aparatong ito ay isang tambol na may bilang na mga bola na hinahalo sa loob nito habang umiikot. Ang pangunahing lugar ng aplikasyon ng mga tambol ng lottery ay mga lottery at lotto. Madaling hulaan na ang lototron ay hindi angkop para sa paggamit sa mga seryosong siyentipikong eksperimento dahil sa mababang antas ng randomness at bilis ng operasyon.
Naimbento noong 1939 ang unang random number generator na nagbibigay-daan sa iyong makakuha ng malaking halaga ng data at angkop para sa paglutas ng mga inilapat na problema. Gumawa sina Maurice George Kendall at Bernard Babington-Smith ng device na maaaring makabuo ng table na naglalaman ng 100,000 random na numero. At makalipas lamang ang 16 na taon, pinahusay ng American strategic company na RAND ang mga resulta ng English academicians ng 10 beses - sa tulong ng mga espesyal na makina, isang talahanayan ng isang milyong random na numero ang nilikha. Ang paraan ng tabular para sa pagbuo ng mga random na numero ay nakatanggap ng makabuluhang pag-unlad salamat kay George Marsaglia, na nakatanggap ng 650 MB ng mga random na numero noong 1996. Gayunpaman, dahil sa pagiging makitid ng saklaw, ang paraang ito ay kasalukuyang hindi tinatanggap.
Ang mga makina na bumubuo ng mga random na numero sa real time ay may ilang mga pakinabang sa mga device na gumagawa ng mga talahanayan ng mga random na numero. Ang isa sa mga unang naturang makina ay ang Ferranti Mark 1 computer, na noong 1951 ay nagsama ng isang programa na nakabuo ng mga random na numero batay sa input noise stream ng isang risistor. Kapansin-pansin, ang ideya ng paglikha ng naturang programa ay ang mahusay na English mathematician na si Alan Turing. Innovative din sa larangan ng random number generation ang imbensyon noong 1957 ng ERNIE (Electronic Random Number Indicator Equipment), na orihinal na nilayon upang makabuo ng mga nanalong numero sa British lottery.
Mga pseudorandom na numero
Ang pag-imbento ng random na mga generator ng numero ay walang alinlangan na lubos na nagpabilis sa prosesong pang-agham at teknolohikal. Gayunpaman, ang mga device na ito ay may isang kritikal na mahalagang disbentaha, na makabuluhang limitado ang posibilidad ng kanilang aplikasyon. Nasa kalagitnaan na ng ika-20 siglo, nabanggit ng Hungarian-American na mathematician na si John von Neumann ang hindi kaangkupan ng mga physical random number generators sa computing, dahil sa imposibilidad ng pag-uulit ng random na eksperimento at, bilang resulta, ang imposibilidad ng pag-reproduce ng random na numero. upang subukan ang pagpapatakbo ng isang makina. Ito ay kung paano kailangan ng siyentipikong komunidad ang mga pseudo-random na numero - mga numero na may ilang mahahalagang katangian ng mga random na numero, ngunit nakuha hindi bilang resulta ng isang random na eksperimento, ngunit sa batayan ng ilang algorithm. Si John von Neumann mismo ang naging may-akda ng "gitna ng parisukat" na pamamaraan, na nagbibigay-daan sa iyong makakuha ng sampung digit na pseudo-random na mga numero sa output.
Ang pangunahing disbentaha ng mga pseudo-random na numero ay, siyempre, ang kakulangan ng data randomness, na napakahalaga sa maraming larangan ng agham at buhay. Bilang karagdagan, ang lahat ng mga pseudo-random na mga generator ng numero ay may pag-aari ng pag-loop, iyon ay, mula sa isang tiyak na sandali upang ulitin ang pagkakasunud-sunod ng mga numero ng output, maraming mga algorithm ang nababaligtad, at ang ilan ay may hindi pantay na pamamahagi ng isang dimensyon. Samakatuwid, sa kasalukuyan, ang lugar na ito ay umaakit ng maraming mananaliksik na naghahangad na bumuo ng mga umiiral na o lumikha ng mga bagong mahusay na pseudo-random number generators.
Mga kawili-wiling katotohanan
- Ayon sa ilang mananalaysay, ang unang pagtatangka na bumuo ng mga random na numero ay nagmula noong 3500 BC. Kakatwa, ang mga ito ay konektado sa sinaunang Egyptian board game na "Senet", na binubuo sa paglipat ng mga chips sa paligid ng board.
- Sa mahabang panahon, ang mga resulta ng mga census ng populasyon at iba pang mga talahanayan ng data na nakuha ay nagsilbi bilang mga mapagkukunan ng mga random na numero para sa ilang tunay na praktikal na mga problema.
- Ang isang kahinaan sa pseudo-random number generation algorithm ay pinagsamantalahan noong unang bahagi ng 2010s ng dating security director ng Multi-State Lottery Association. Ang nanghihimasok ay may access sa software na ginamit upang matukoy ang mga nanalong numero ng mga tiket sa lottery, kung saan matutukoy niya ang mga panalong kumbinasyon ilang araw sa isang taon. Kinasuhan siya noong 2015 matapos manalo ng $16.5 milyon.
- Ang isang pseudo-random number generator na naka-install sa on-board na computer ng isang Apollo spacecraft ay minsang naging dahilan upang hindi gumana ang paggalaw nito at seryosong lumihis mula sa nilalayon nitong trajectory. Tulad ng nalaman ng mga siyentipiko, ang output data ng generator na ginamit upang kalkulahin ang angular velocities ay nahulog sa lower half-plane sa 80% ng mga kaso, na ganap na hindi nakakatugon sa kinakailangang pamantayan para sa randomness ng mga resulta ng generator.
Ang problema sa pagbuo ng mga random na numero ay kasalukuyang isa sa pinaka-may-katuturan at promising sa siyentipikong komunidad. Kasabay nito, ang paksang ito ay halos kawili-wili para sa mga taong malayo sa mundo ng agham. Pamilyar sa iyong sarili ang pinakasikat na pseudo-random na mga algorithm ng pagbuo ng numero at ang kanilang mga lugar ng paggamit.
