Как работают генераторы случайных чисел?

На чтение2 мин.

Для понимания принципов действия генератора случайных чисел следует разобраться, на чем они основаны, как работает этот алгоритм.

Устройство ГСЧ - генератора случайных чисел
Устройство ГСЧ - генератора случайных чисел

Суть его функционирования заключается в том, что создается некий порядок чисел, которые абсолютно не зависят друг от друга. Расчет проводится на базе ряда параметров, которые характеризуют процесс, включенные в него элементы, действия и так далее. В ситуациях, где используются случайные числа, параметры изменяются в хаотической последовательности, то есть безо всякого порядка. В повседневной жизни есть довольно понятные и популярные примеры таких генераторов: подкидывание кубика, подбрасывание монетки и другие.

Принципы работы алгоритма

Для разработки генераторов случайных чисел используются несколько математических открытий: теория вероятности, теория хаоса. Они позволяют создать последовательность цифр, которую абсолютно невозможно предсказать. И неважно, о чем идет речь: о гранях игральной кости или шариках в лототроне. Такой мощный алгоритм разрабатывался не столько для индустрии игр или казино, сколько для науки. Там он используется для проведения исследований, использующих статистику для оценки данных.

Что называют случайностью и как ее сгенерировать?

Главное условие, обеспечивающее соблюдение грамотных принципов работы генератора, это абсолютно одинаковый шанс на выпадение любого числа, которые есть в заданной системе. Только такие принципы считаются честными. Каждое новое число, генерируемое таким способом, не зависит от факторов, повлиявших на выпадение всех предыдущих цифр.

Если сформулировать более понятным языком, что следует сказать, что невозможно определить порядок или выявить зависимость между выпадающими цифрами в генераторе истинно случайных чисел. К примеру, первый бросок шестигранного игрального кубика дает шанс на выпадение цифры от 1 до 6 с абсолютно одинаковой вероятностью. Она равна 1/6 (около 16,67%). При любом последующем броске, будь то пятидесятый или тысячный, вероятность выпадения каждой цифры остается такой же.

Что называют псевдослучайностью?

Существует генератор, который создает псевдослучайные последовательности цифр. В нем при первом взгляде тоже отсутствуют любые закономерности, но это не совсем так. Если внутренний перечень цифр в нем ограничен, то последовательности могут повторяться через некоторое время. Но обычно это происходит после очень длинной цепочки выпавших чисел.