Как работают генераторы случайных чисел и насколько случайный результат они выдают?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Подбрасывая монетку, можно быть уверенным, что шансы выпадения орла и решки одинаковы. Но можно зайти на сайт с генерацией рандомных чисел или скачать приложение на телефон, в котором будет возможность имитировать бросок монетки. Однако будет ли в таком случае результат действительно случайным, или же программа подберет число/результат, который заранее был известен?

Генератор псевдослучайных чисел

В большинстве случаев результат не будет действительно случайным, он будет получен алгоритмом, выдающим последовательность чисел близкую к случайной. Подобных алгоритмов очень много, и все они используют различные формулы, однако они все зацикливаются и могут выдать ограниченное количество цепочек "случайных" чисел.

Источник: afftimes.com

Хорошим и простым примером будет один из самых ранних алгоритмов для генерации псевдослучайных чисел. Например, трехзначное число возводится в квадрат, затем из середины квадрата числа берётся трехзначное число, которое и становится результатом. А производя подобные вычисления несколько раз подряд, получается цепочка псевдослучайных чисел. Выглядит это так: допустим начальное значение 111, в таком случае 111² = 12321, получаем результат 232, после чего повторяем процедуру — 232² = 53824 и результатом становится 382. Чтобы подбор чисел не был постоянно одинаковым, важно чтобы начальное значение было разным при запуске алгоритма. Так, например, программы могут брать начальное значение исходя из даты и времени, когда был запущен алгоритм/приложение.

Большинство игр, приложений и сайтов используют именно генераторы псевдослучайных чисел, поскольку это значительно проще в реализации, а результат может быть получен мгновенно и без подключения к сети. Однако предсказуемость подобного генератора совершенно не подходит для использования его в целях шифрования данных. Тут на помощь приходит генератор истинно случайных чисел.

Генератор истинно случайных чисел

Простейшим истинным генератором случайных чисел является игральный кубик. Однако создать большой массив данных кидая кубик едва ли получится, а чтобы узнать результат даже одного броска, требуется время. Поэтому современные генераторы случайных чисел используют данные, полученные измерением различных физических процессов. Например, используют шум в электрических цепях, атмосферный шум, космическое излучение, колебания электромагнитного поля вакуума или шум радиоактивного распада атомов. Полученные данные являются абсолютно случайными и никак не могут быть предсказаны.

ГИСЧ измеряющий колебания электромагнитного поля вакуума (Сидней, Австралия)
ГИСЧ измеряющий колебания электромагнитного поля вакуума (Сидней, Австралия)
Источник: quantumnumbers.anu.edu.au

Недостатком подобноных генераторов является относительно медленная скорость выдачи результата, все же передача данных занимает больше времени, чем получение результата путем расчета по алгоритму. Однако уверенность в получении случайного числа важна во многих сферах. Но несмотря на сложность генераторов случайных чисел ими может воспользоваться каждый. Есть большое количество сайтов предоставляющих такую возможность (обычно, если сайт использует генератор истинно случайных чисел, то об этом есть информация).

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

12 комментариев

Добавить комментарий

s
Простейшим истинным генератором случайных чисел является игральный кубик
а в начале статьи сказали, что монетка. В реальности, ни монетка, ни кубик истинными генераторами стать не могут. Настоящая монетка, кубик всегда имеют физические изъяны, неравномерность веса и как генератор использоваться не могут. Только как абстрактный пример.
s
Почему же? Монетка и кубик — это классические примеры двумерного и шестимерного генератора случайных чисел.
b
В РФ правильному генератору случайных чисел выдает лицензию ФСБ.
a
При этом для отладки вычислительных программ очень желательно, чтобы генератор выдавал бы известную серию чисел. А потом уже можно переходить и на «истинно случайные генераторы».
b
Истинный ГСЧ на основе атмосферных шумов — random.org, работающий с 1998 года.
Сейчас, похоже, сайт с РФ недоступен.
GennDALF
Получать случайные значения с помощью запроса на сетевой ресурс, использующий ГИСЧ.
G
«Случайность — непознанная закономерность!»
Vesennaya
Случайности не случайны, По)))
113404987599120471675@google
https://www.atomic-energy.ru/news/2023/04/06/134040

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Вселенная может схлопнуться иначе: почему физики 50 лет упускали из виду другую форму распада вакуума

В квантовой физике вакуумом называют не абсолютную пустоту, а состояние квантового поля с минимально возможной энергией. Однако у поля может быть сразу несколько состояний, в которых оно способно...

Физики наконец выяснили, как именно возникает статическое электричество при ударе одинаковых предметов

Когда два твердых предмета ударяются друг о друга или трутся поверхностями, между ними переходит электрический заряд. В повседневной жизни мы замечаем это, когда синтетическая одежда начинает...

Канат под улицей: как в 1873 году появились знаменитые трамваи Сан-Франциско

Ранним утром 2 августа 1873 года на Клей-стрит было почти пусто. В четыре часа небольшой вагон подошёл к верхней части одного из крутых сан-францисских склонов. Лошади перед ним не было,...

Обсерватория Веры Рубин открыла своего первого кандидата в карликовые планеты Солнечной системы: почему его не замечали 10 лет

В октябре 2026 года астрономы объявили об открытии крупного небесного тела на дальних окраинах Солнечной системы. Объект получил временное рабочее название 2026 ED138. Он обращается вокруг Солнца...

«Мелодия-106»: парадоксы первого в СССР музыкального центра первого класса

В 1978 году Рижский радиозавод имени Попова начал выпуск «Мелодии-106-стерео». В одном корпусе объединили радиоприёмник диапазонов ДВ, СВ, КВ I—III и УКВ, кассетную панель на венгерском ЛПМ,...

Обзор внешнего аккумулятора EcoFlow RAPID 25K (EF-HB-002): 170 Вт, PD 3.1 и информативный TFT-дисплей

EcoFlow RAPID Power Bank (модель EF-HB-002) позиционируется как высокомощный внешний аккумулятор для ноутбуков, планшетов и смартфонов. Заявленные параметры: ёмкость 25 000 мАч, суммарная выходная...