Генератор случайных чисел

Генераторы случайных чисел автоматически выбирают числа из ограниченного диапазона без каких-либо предсказуемых закономерностей при их создании. Каждый выбор числа полностью независим от предыдущего. Можно указать диапазон распределения перед генерацией случайного числа между этими пределами. Это требует ввода данных от пользователя и полностью основано на его требованиях к рандомизации и предполагаемом результате.

Базовый генератор случайных чисел

Используйте этот базовый генератор случайных чисел, если вам необходимо выбрать всего одно случайное число. Но для начала нужно определить диапазон, в пределах которого должно находиться ваше число.

К примеру, если вы хотите, чтобы случайное число находилось в пределах от 1 до 10, диапазон составит 1-10. Введите наименьшее из этих чисел в поле «нижний предел», наибольшее - в поле «верхний предел».

Расширенный генератор случайных чисел

Используйте расширенную версию генератора случайных чисел, если вы хотите получить более одного числа или если предстоит работа с более масштабным диапазоном. Снова укажите нижний и верхний пределы, а также количество чисел, которые надлежит сгенерировать.

Также у вас есть возможность выбрать целые или десятичные числа. Целые числа, также известные как недробные, — это 1, 2, 3 и т.д. Десятичные числа - это числа, разделенные десятичным разделителем (точкой или запятой), и обычно выглядят следующим образом: 1,02; 2,12; 3,33 и т.д.

Для нашего расширенного генератора случайных чисел доступно еще несколько других опций запроса. Вы можете выбрать, разрешать ли дублирование результатов, как сортировать результаты и сколько цифр должно содержаться в числе, если оно дробное.

И хотя в большинстве случаев расчетов точность — это идеальное решение, бывают ситуации, требующие случайности. Если вы в поиске результатов, которые никто не сможет предсказать, вам необходим процесс, генерирующий такие результаты случайным образом. Здесь на помощь и приходят генераторы случайных чисел.

Сферы применения генераторов случайных чисел довольно обширны: это игры, сфера безопасности, лотереи. В этом руководстве мы обсудим, что такое генераторы случайных чисел, как они работают, а также рассмотрим несколько наиболее популярных областей применения и то, как они появились.

Определение генератора случайных чисел

Генератор случайных чисел выбирает случайное число/числа в зависимости от заданного диапазона. Генератор может быть аппаратным или псевдослучайным.

Аппаратные генераторы случайных чисел (HRNG) основаны на физических явлениях, таких как атмосферный шум, тепловой шум и другие явления, которые теоретически не поддаются вычислению. Классические примеры включают подбрасывание монетки, игральную кость и колесо рулетки. Существуют и более сложные устройства, которые используются в сфере безопасности и криптографии.

Генераторы псевдослучайных чисел (PRNG) — это алгоритмы, генерирующие последовательность чисел, приближенную к истинной случайности. Их часто используют в компьютерных программах, поскольку они быстрее и проще в реализации, чем аппаратные генераторы случайных чисел. Наш калькулятор является примером генератора псевдослучайных чисел.

Проблемы, которые решает генератор случайных чисел

Генератор случайных чисел используется в самых разнообразных условиях. Наверняка вы прибегаете к его помощи в мелких ситуациях и даже не осознаете этого. Например, когда вы не можете принять решение и подбрасываете монетку, вы используете генератор случайных чисел.

Многие сферы, включая игры, симуляции и безопасность, требуют некоторой формы случайности. К примеру, в играх генератор случайных чисел может применяться для того, чтобы определить следующий ход игрока или решить, кому какие карты достанутся.

В симуляциях генератор случайных чисел используется для выбора случайных чисел для вычислений, а в сфере безопасности такие генераторы помогают создавать одноразовые пароли и ключи шифрования.

Когда использовать генератор случайных чисел

Результаты генератора случайных чисел могут быть полезны в различных сценариях, масштабных и не очень. К примеру, если вы верите в силу фортуны, используйте наш генератор случайных чисел для выбора номеров в лотерее. А если планируете мероприятие с розыгрышем призов, генератор случайных чисел отлично подойдет для определения победителей.

В более широком масштабе к помощи генератора случайных чисел можно прибегнуть при выполнении статистических расчетов.

Если вы хотите понять, когда использовать генератор случайных чисел, вот несколько признаков, на которые стоит обратить внимание:

• Вы хотите создать ощущение случайности в игре или приложении.
• Вам нужно сгенерировать числа, которые на так просто угадать.
• Вы работаете с популяцией, которая слишком велика для тщательного подсчета.

История генератора случайных чисел

История генератора случайных чисел окутана тайной. Одни говорят, что он был создан древними китайцами для предсказаний. Другие уверены, что первыми его использовали арабские математики для азартных игр. Вне зависимости от своего происхождения генератор случайных чисел веками использовался для получения случайных результатов.

Игральные кости в древние времена имели иные формы и очертания по сравнению с тем, что мы знаем сегодня.

Археологами были обнаружены игральные кости из самых разнообразных материалов, таких как палки, раковины и кости, а также игральные кости только с 2 или 3 сторонами. Известно, что самые старые из известных кубических игральных костей пришли из Индской цивилизации, существовавшей примерно в 2500 г. до н.э.

Самое раннее зарегистрированное изобретение электронного генератора случайных чисел относится к 1947 году, когда корпорация RAND подключила к компьютеру рулетку, создав таким образом устройство, которое генерировало случайные числа. Благодаря этому устройству ученые впервые получили доступ к обширной последовательности действительно случайных чисел. Позже они опубликовали эти последовательности чисел в книге, предназначенной для использования учеными в их экспериментах.

Другая похожая машина, ERNIE, построенная в 1940-х годах в известном сегодня Блетчли-парке, использовалась для генерации случайных чисел в британской лотерее Premium Bond. Позже об этом генераторе случайных чисел был снят документальный фильм "The Importance of Being E.R.N.I.E.", чтобы развеять подозрения в нечестности и неслучайности его принципа работы.

В 1955 году Джон фон Нейман усовершенствовал генератор случайных чисел. Он создал «метод средних квадратов» — процесс генерации случайных чисел, используемый в симуляции и моделировании.

Его идея заключалась в том, чтобы начать с некоторого числа, возвести его в квадрат, отбросить цифры из середины результата, снова возвести в квадрат и отбросить середину и так далее. Полученная последовательность, по его мнению, обладала теми же свойствами, что и случайные числа. И все же теория фон Неймана не была оптимальной.

Независимо от того, какое начальное число вы выберете, сгенерированная таким образом последовательность деградирует в короткий цикл повторяющихся значений, таких как 8100, 6100, 4100, 8100, 6100, 4100. Некоторые языки программирования до сих пор используют метод Джона фон Неймана.

В 1999 году Intel добавила в чипсет i810 аппаратный генератор случайных чисел. Это исполнение давало истинно случайные числа, основанные на температурном шуме. Тем не менее, такая схема работала не так быстро, как программные генераторы случайных чисел. В 2012 году INTEL добавила в свои чипы инструкции RDRAND и RDSEED для получения истинно случайных чисел на основе тех же колебаний температуры, но теперь со скоростью до 500 Мбит/с.

Люди по сей день спорят о том, какой генератор случайных чисел использовать в той или иной системе, ядре операционной системы, языке программирования, криптографической библиотеке и т.д. Существует множество вариантов алгоритмов, оптимизированных по скорости, экономии памяти, безопасности. Генераторы случайных чисел развивались и используются в различных сферах, таких как создание случайных паролей, генерация безопасных ключей шифрования и моделирование реальных событий в исследовательских целях.