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

Почему белый медведь иногда отступает перед гризли, хотя сам значительно крупнее

Белый медведь заметно превосходит северного гризли по размерам. Взрослый самец может весить 400-500 килограммов, тогда как гризли в северных районах Аляски нередко весит около 180 килограммов....

Почему у человека нет хвоста: как потеря органа 25 миллионов лет назад помогла нам встать на ноги

У большинства современных млекопитающих есть хвост. Рыбы используют его для поступательного движения вперед, птицы управляют с его помощью направлением полета, а наземные животные применяют этот...

В Музее Тропинина «ввели» крепостное право

Ввели, конечно, исключительно в художественном смысле: новая выставка «Крепостные самородки» анализирует феномен уникальных талантов, напрочь лишенных прав.Сегодня уже не всегда припоминается, что...

Правило четности: как добавление одного атома заставляет молекулу включать и выключать сверхпроводимость

Главное препятствие на пути к созданию практических квантовых компьютеров — нестабильность квантовых состояний. Любая элементарная частица или искусственная квантовая ячейка (кубит)...

Как устроен кассетный магнитофон «Вильма-311-стерео» и почему в нём нет встроенных динамиков

«Вильма-311-стерео» выпускал Вильнюсский приборостроительный завод «Вильма» с начала 1983 года. Это последняя модификация в линейке СМ-14, которую начинала базовая «Вильма-302-стерео». Аппарат...

Почему у маленькой кошки зрачки вертикальные, а у огромного льва круглые

Домашняя кошка и лев принадлежат к одному семейству и оба охотятся на других животных. Однако у кошки зрачки при ярком свете становятся вертикальными, а у льва остаются круглыми. Казалось бы,...