Истинное генерирование случайных чисел

Как именно мы говорим о "истинных случайных" числах, когда мы на самом деле что-то измеряем. Я имею в виду, что он не измеряет почти противоположность случайности.

Som статьи говорят, что, например, бросание кости является "истинным случайным". Конечно, это не Псевдо-случайный, но он даже случайный? Если бы у вас могла быть машина, которая бросала кубики из точно такой же позиции и всегда в одном направлении с такой же силой всегда: не всегда ли получается тот же номер? (Я так понимаю).

Пожалуйста, может кто-нибудь помочь мне понять "истинные случайные" цифры?

Ответ 1

Квантовые эффекты являются источником этой "истинной случайности". Например. Принцип безусловности Гейзенберга говорит, что ваш метатель кости не может точно определить как импульс, так и местоположение его метательного оружия. (Чтение по квантовой физике поп-нау может быть страшным - предсказуемость и стабильность нашего мира, по-видимому, не более чем большой подвиг статистики.)

[edit] С тех пор, как он появился в комментариях: Существуют и другие, менее "неясные" процессы, "выглядящие случайными", например. износа и турбулентности воздуха для рулона штампа. Тем не менее, все эти вещи можно было бы утверждать вне нашего знания, но принципиально детерминированные (предполагая объективную реальность). Квантовые процессы действительно случайны, по крайней мере, в соответствии с общепринятой копенгагенской интерпретацией. [/Править]

Есть, как упоминалось в других ответах, приборы, которые превращают квантовые эффекты в наблюдаемые генераторы случайных чисел. Существуют алгоритмы "извлечения" случайности любого потока данных. Существуют алгоритмы тестирования, чтобы проверить, ведет ли поток данных "случайный поток".

OTOH вы можете довольно успешно утверждать, что "случайный" - это антропогенное понятие, то есть нечто, не являющееся неотъемлемой частью объективного мира, но наш предел понимания (хотя принцип неопределенности считается не просто эффект наблюдателя).

Когда кто-то запрашивает генератор случайных чисел, вопрос счетчика должен быть: для какого приложения? В контексте этой дискуссии: кому нужно дурачить? Псевдо против истины - это просто механизмы генерации, а не фундаментальные противоположности.

В этом смысле хаотический beahvior часто "достаточно случайен" для большинства целей и может быть создан с несколькими степенями свободы уже.

Ответ 2

Случайность - это, по сути, мера того, насколько мы не знаем. Вселенная может быть или не быть действительно детерминированной, это не имеет значения - мы не знаем (и не можем предвидеть способ узнать), каково точное время между двумя воздействиями космических лучей. Для псевдослучайных чисел мы, в принципе, имеем способ узнать, потому что мы можем воссоздать начальные условия и снова получить тот же результат.

Ответ 3

Я думаю, что когда некоторые разговоры об "истинных случайных" числах в ИТ это всегда из измерения/наблюдения того, что считается случайным, в отличие от псевдослучайных алгоритмов, которые всегда будут возвращать тот же самый образец (учитывая ту же начальную точку или после обертывания вокруг определенной длины). Например, я слышал об устройствах, которые измеряют электрический шум, создаваемый некоторыми компонентами, такими как транзисторы. Это действительно "более" случайный, чем детерминированный алгоритм.

Чтобы увеличить "случайность", я знаю, что, например, Linux пытается включить различные внешние события в свой генератор случайных чисел, например движения мыши, нажатия клавиш (AFAIK и продолжительность нажатия клавиш), тайминги из HD и т.д. pp. То есть, они пытаются улучшить детерминированный алгоритм, добавляя к нему индетерминированные источники.

Ответ 4

Для истинной случайности вам понадобятся физические события. Попробуйте this.

Ответ 5

Истинные случайные числа - это те, которые невозможно предсказать, даже если у вас есть вся информация, которую вы можете сейчас собрать. Например, распад радиоактивных атомов, направление и скорость ветра в разных местах мира или даже шум, создаваемый веб-камерой (этот список находится в уменьшающихся степенях невозможности предсказать.) Нет никакой гарантии, что случайный теперь будет случайный через тысячу лет.

Псевдослучайные числа вполне можно предсказать с помощью правильной информации, либо исследуя недостатки, либо зная семена.

Чтобы максимально приблизить истинные случайные числа на компьютере, вам понадобится специальный hardware.

Важнейшим отличием является то, что мы в настоящее время не знаем, как предсказать, что материал считается случайным, но в настоящее время мы знаем, как предсказать псевдослучайные числа.

Смотрите этот вопрос для всей информации, которую вы, возможно, захотите по этому поводу.

Ответ 6

Я полагаю, теоретически, может быть построена точная машина, которая может исказить результаты броска кубика. На практике, однако, всегда существует некоторый уровень вариации, который невозможно предсказать. То, откуда происходит случайность. Конечно, когда человек бросает смерть, в каждом броске так много вариаций, что результат "действительно случайный".

Компьютеры могут генерировать "истинные случайные" числа, используя случайные явления, такие как квантово-механические эффекты или электромагнитный шум.

Ответ 7

На компьютере (Quartz) вы не можете сгенерировать истинный случайный случай, потому что 2+2 всегда 4. Тогда ваш случайный может быть только псевдо-случайным лучше или лучше не зависит от того, насколько хорошо это хэшируется.

Ответ 8

Истинная рандомизация - это проблема, когда вы работаете с логикой, логика не случайна (по крайней мере, если она работает правильно..). Причина в том, почему некоторые криптографические программы требуют от вас перемещать вашу мышь в случайном шаблоне, поскольку сложно перепроектировать вас;)

В любом случае, как сказал @DarkDust, и @mdrg, вы должны полагаться на физические наблюдения, примером может быть подключение измерителя уровня и наблюдение, когда некоторые радиоактивные материалы разваливаются. Или измерьте скорость ветра снаружи. Или измерить шум в каком-то транзисторе. При некотором математическом преобразовании невозможно (кроме грубой силы...) развернуть это случайное число.

Ответ 9

Случайность действительно важна для большого набора методов решения проблем в ИИ, экономике, физике и т.д. Необходимость наложения распределения вероятности по множеству возможных результатов приводит к необходимости лучшего и лучшего генерации случайных чисел.

Тем не менее, истинная случайность, вероятно, является спорным понятием. Детерминистически говоря, это не должно происходить - например, ваш кубик бросает пример. Я думаю, что это довольно чувствительный аргумент для философов. В действительности мы можем взять "случайное" измерение с помощью счетчика гейгера и некоторых радиоактивных материалов. В идеальной обстановке это дает нам довольно хороший результат измерения.

С человеческой точки зрения, случайность наших генераторов чисел должна только достигать определенной вероятности быть случайной, учитывая априорное знание желаемой сложности результата, для которого требуются случайные числа.

Если вы думаете об использовании принципа Байеса, учитывая степень истинной случайности, измеряемую каким-то произвольным представлением о том, насколько хороши ваши случайные числа (в форме распределения вероятности), вы можете сказать что-то о "истинности" техногенных генерация случайных чисел. На самом деле "истинность" будет приближаться к нулю, поскольку период истинно случайного генератора чисел бесконечен. Это имеет значение только тогда, когда вы добираетесь так далеко, но мы не можем - так что "истинно случайный" - довольно бесполезное различие для компьютерных ученых, которые знают, как создать приятный псевдослучайный (генератор чисел с псевдослучайным по отношению к некоторому масштабу).

Ответ 10

Эксперименты показали, что бросание монеты человеком не является случайным - кажется, что существует примерно 51% шанс, что лицо вверх, когда монета будет брошена, покажет, когда она приземлится.

Любое физическое событие, основанное на очень больших числах, может генерировать истинные случайные числа - примеры - белый шум или последние несколько цифр количества транзакций за день на крупном фондовом рынке.

Измерение не является противоположностью случайности. Измерение случайности может быть выполнено только на очень большом числе случайных событий и носит статистический характер. То, что измеряет случайность, - это поиск шаблонов в событии на разных уровнях - одиночные события, пробежки двух событий, прогоны трех событий и т.д. Псевдослучайный генератор будет генерировать шаблоны, если только полный цикл генератора, но лучшие генераторы покажите меньше шаблонов.

Ответ 11

Из Японии мы производим модули и PC-платы для генератора случайных чисел True с функцией самопроверки. Я думаю, вы можете изучить, что является истинным случайным из нашей "теории" веб-страницы, поскольку, как проверить случайную случайность числа, равнознание истинной случайности.
Посетите наш веб-сайт www.letech-rng.jp, и вы можете видеть, мы присоединились к конференции Monte-Carlo 2010 и представили эту теорию. А также вы можете скачать нашу газету на конференции, если хотите.

Ответ 12

Любое число, полученное применением классической физики, не может быть действительно случайным, поскольку параметры могут быть известны, а на результаты могут влиять внешние помехи. Например, бросок кубика не является случайным. Однако, поскольку влияние или определение результата броска было бы очень сложным, большинство людей назвали бы это "истинным" случайным результатом. Во всех смыслах и целях это можно считать случайным. Но, строго говоря, это не случайно. Даже погода не случайна. Это может (теоретически) повлиять и предсказать, что это очень сложно. Теоретически вы можете знать все параметры, которые влияют на него. На практике вы не можете, но это недостаточно для истинной случайности, когда фактическая теоретическая невозможность предсказания или влияния является обязательной.

Единственный истинный источник случайности, когда результат не предсказуем, даже когда все задействованные параметры известны, а внешняя интерференция не может влиять на результат каким-либо предсказуемым образом, является наблюдение определенных квантовых событий. Математически доказано, что квантовое поведение непредсказуемо. Например, радиоактивный распад. На самом деле существуют генераторы случайных чисел, основанные на радиоактивном распаде. Более простым источником истинной случайности является наблюдение фотонов, отражающихся от полупрозрачного зеркала. Такие ГСЧ также существуют. Поиск "генераторов квантовых случайных чисел" должен дать некоторые довольно интересные чтения.

Ответ 13

Я создал случайную площадку с микрофонным аудиовходом помехового шума в сочетании с псевдослучайным. Это единственный возможный способ, которым я мог бы думать (добавив какой-то аналоговый, непредсказуемый, сигнал), чтобы создать истинную случайность.