數字生成器
20 世紀的科技進步很大程度上歸功於概率論的發展和隨機數發生器的發明。
隨機數是可以解釋為執行某些隨機變量的結果的數字——概率論的基本概念。 在這種情況下，隨機性的概念意味著在實驗開始之前給定數量的值是不可預測的。
隨機數的歷史
人類使用隨機數的需求早在科學家發明能夠獲取隨機數組的設備之前就出現了。 長期以來，人們使用臨時方法來生成隨機數，包括有生命和無生命的物體。
最簡單的隨機數生成器最顯著的例子之一是我們今天廣泛使用的熟悉的骰子。 在初級和訓練實驗中，可以完全忽略骰子運動規律對環境、初始條件和人為因素的依賴性，因此骰子上的點數可以有一定保留地認為是隨機的多變的。 骰子對概率論的發展起到了重要作用：1890年，英國研究員弗朗西斯·高爾頓提出了用骰子產生隨機數的方法。
設備中稍微複雜一點的是另一種在日常生活中廣泛使用的數字生成器——彩票鼓。 該設備是一個帶有編號球的鼓，在旋轉過程中這些球會在其中混合。 彩票鼓的主要應用領域是彩票和樂透。 很容易猜到，lototron 由於隨機性和運行速度低，不適合用於嚴肅的科學實驗。
1939年發明了第一個可以獲取大量數據並適用於解決應用問題的隨機數發生器。 Maurice George Kendall 和 Bernard Babington-Smith 發明了一種設備，可以生成包含 100,000 個隨機數的表格。 而僅僅 16 年後，美國戰略公司 RAND 將英國院士的結果提高了 10 倍——在特殊機器的幫助下，創建了一張包含一百萬個隨機數的表。 由於 George Marsaglia 在 1996 年收到了 650 MB 的隨機數，用於生成隨機數的表格方法得到了重大發展。 但由於範圍狹窄，目前該方法並未被廣泛接受。
與創建隨機數表的設備相比，實時生成隨機數的機器具有許多優勢。 最早的此類機器之一是 Ferranti Mark 1 計算機，該計算機於 1951 年包含一個程序，該程序可根據電阻器的輸入噪聲流生成隨機數。 有趣的是，創建這樣一個程序的想法是偉大的英國數學家艾倫圖靈。 隨機數生成領域的另一個創新是 1957 年發明的 ERNIE（電子隨機數指示器設備），最初用於生成英國彩票中的中獎號碼。
偽隨機數
隨機數發生器的發明無疑大大加快了科學技術的進程。 然而，這些設備有一個非常重要的缺點，這大大限制了它們應用的可能性。 早在 20 世紀中葉，匈牙利裔美國數學家約翰·馮·諾依曼就指出物理隨機數發生器在計算中的不適用性，因為無法重複隨機實驗，因此無法再現隨機數測試機器的操作。 這就是科學界需要偽隨機數的方式 - 具有隨機數的許多重要屬性的數字，但不是隨機實驗的結果，而是基於某種算法獲得的。 John von Neumann 本人成為“平方中間”方法的作者，該方法允許您在輸出端獲得十位偽隨機數。
當然，偽隨機數的主要缺點是缺乏數據隨機性，這在科學和生活的許多領域都非常重要。 另外，所有的偽隨機數發生器都具有循環的性質，即從某一時刻開始重複輸出數的序列，很多算法都是可逆的，有的甚至一維分佈不均勻。 因此，目前，該領域吸引了許多尋求開發現有或創建新的高效偽隨機數生成器的研究人員。
有趣的事實
- 根據一些歷史學家的說法，第一次嘗試生成隨機數可以追溯到公元前 3500 年。 奇怪的是，它們與古埃及棋盤遊戲“Senet”有關，該遊戲包括在棋盤上移動籌碼。
- 長期以來，人口普查結果和通過實驗獲得的其他數據表作為一些實際問題的隨機數來源。
- 2010 年代初期，多州彩票協會的前安全主管利用了偽隨機數生成算法中的一個漏洞。 入侵者可以訪問用於確定彩票中獎號碼的軟件，利用該軟件他可以在一年中的幾天內確定中獎組合。 他在贏得 1650 萬美元後於 2015 年受到指控。
- 安裝在阿波羅飛船機載計算機上的偽隨機數發生器曾導致其運動出現故障並嚴重偏離預定軌道。 正如科學家們發現的那樣，用於計算角速度的發生器的輸出數據在 80% 的情況下落入下半平面，這絕對不符合發生器結果隨機性的要求標準。
生成隨機數的問題是目前科學界最相關和最有前途的問題之一。 同時，對於遠離科學世界的人來說，這個話題最有趣。 熟悉最著名的偽隨機數生成算法及其使用領域。
