Принцип действия генератора случайных чисел. Что такое генератор случайных чисел и как он использует случайные физические процессы? Метод серединных квадратов

Многие участники лотереи не желают тратить время на подбор выигрышной комбинации и заполнение лотерейного билета.

В помощь им, на большинстве специализированных лотерейных сайтов предлагается очень удобная функция «Автоматический набор». О том, что она собой представляет и как работает, мы расскажем сегодня.

«Автоматический Набор»

Данная функция – классический генератор случайных чисел, изобретенный еще с момента основания первых лотерейных сайтов и виртуальных казино. Более 70% покупателей виртуальных билетов иностранных лотерей выбирают эту абсолютно бесплатную опцию.

Кроме того, автоматически можно выбрать не одну выигрышную комбинацию, а несколько (до 50-ти). Это очень удобно для игроков, покупающих большое количество лотерейных билетов с различными ставками.

Статистика выигрышей

Если вы еще сомневаетесь, использовать ли функцию «Автоматический набор» или мучиться с заполнением билетов самостоятельно, читайте далее. Отзывы лотереи Евромиллионо своих победителях однозначно гласят, что разница в способах заполнения билета не влияет никаким образом на шансы участника. Об этом нам говорит и лотерейная статистика, согласно которой, из общего числа игроков, воспользовавшихся данной опцией на интернет сайтах, получают выигрыш около 70%. Чтобы не быть голословными, приведем примеры счастливых победителей в 2012 году, сделавших ставки с помощью компьютера.

В марте 2012 года супруги из США выиграли в лотерею Нью-Йоркаогромный джек-пот в 218 миллионов долларов. Они не разрабатывали лотерейную стратегию (читайте раздел Игровые стратегии), а просто воспользовались функцией «Автоматический набор».

Победители рекордного розыгрыша американской национальной лотереи PowerBall, поделившие 586 миллионов долларов поровну, заполняли свои билеты с помощью генератора случайных чисел.

Пожилая дама, не желавшая думать над выигрышной комбинацией, доверила выбор чисел компьютеру и выиграла 336 миллионов долларов США.

Плюсы генератора случайных чисел

Первый неоспоримый плюс использования данной функции – существенная экономия времени. Одним кликом мыши вы можете сделать сразу несколько ставок для одного тиража любой иностранной лотереи.

Вторым преимуществом является облегчение умственных усилий игрока по составлению выигрышной комбинации. Если вы не фанатик нумерологии и не верите в магию чисел, поверьте, лучше компьютера сочетания номеров вам не придумать.

Третий факт в пользу «Автоматического набора» - абсолютно равные шансы на выигрыш джек-пота и другого крупного приза с лотерейными билетами, заполненными собственноручно.

Каждый человек, независимо от степени азартности и авантюризма, так или иначе, сталкивался с таким понятием, как лотерея. И лишь немногие спрашивали себя, каким образом происходит случайное распределение выигрышных комбинаций цифр. Как выпадает та или иная цифра? Что заставляет чашу весов опуститься в сторону победителя? Рассмотрим это детально.

Все мы хотя бы раз в своей жизни сталкивались с таким явлением, как лотерея. Но мало кто задумывался или представлял себе, как именно работает данная система, что такое генератор чисел для лотереи и каков его принцип действия.

Понятие генератора чисел

Генератор случайных чисел для лотереи - некое устройство или заданная программа, которая выдает номера, находящиеся на выделенном интервале, в случайном (правильнее сказать, псевдослучайном) порядке. Для определенного вида лотерей, к примеру, "Спортлото", генерируются номера, находящиеся на интервале от 1 до 49.

Выделяют генератор чисел для лотереи аппаратный и программный. В любом языке программирования присутствует функция RAND(), именно она отвечает за выдачу псевдослучайных цифр в заданном диапазоне.

Почему утверждается, что выданные результаты псевдослучайны и что генератор чисел для лотереи работает именно по такому принципу?

Функция RAND: понятие и способ использования

Функция RAND() - это программа или, к примеру, аппарат с детерминированным алгоритмом, который при одинаковых заданных условиях будет показывать постоянно одни и те же результаты. Но для того чтобы соблюдались условия истинной случайной последовательности, не должно быть никакой зависимости от начальных условий или параметров. Поэтому, чтобы избежать подобных случаев, дополнительно используется специальная процедура RANDOMIZE, которая убирает предсказуемость начальных условий, делая их случайными.

Кроме уже известного нам принципа генерации, используется еще один вид генератора лотереи. Рассмотрим его ниже.

Генератор цифр 6 из 45

Генератор чисел для лотереи 6 из 45 - программа, которая используется с целью получения счастливых чисел. При этом есть возможность задать дополнительные параметры для получения более качественного результата.

Можно указать критерии отбора, например:

Количество выигрышных номеров, которые нужно получить в конечном результате.
Указать диапазон номеров, в котором будет проводиться отбор.
Сортировку цифр возможно задать как по возрастанию, так и по убыванию.
Выбрать тип и способ разделения.
Исключить повторы или оставить выборку неотсортированной.
Скопировать ссылку на полученный результат и разместить её на странице в социальных сетях с целью публикации результата.

Генератор номеров: инструкция к пользованию

По умолчанию установлен вывод пяти номеров. Поменяв настройки, можно получить до 250 случайных выигрышных комбинаций.
Задаем диапазон, стандартно указывается от 0 до 36, вы же можете указать максимально до 9 999 999 999.
Выбираем необходимую к нашему виду лотереи сортировку: по возрастанию, по убыванию или расположение цифр в случайном порядке.
Следующим шагом указываем, как будут отделяться цифры друг от друга - запятой, точкой, пробелом, точкой с запятой.
Избавляемся от случайных повторений, возникших в процессе выборки.

Таким образом, мы получаем качественно отобранные числа, которые могут быть самыми счастливыми и выигрышными.

Случалось ли вам когда-нибудь проверять утверждение, что из 10 запусков рулетки 5 раз выпадает чётное число? Или, быть может, вы участвовали несколько раз в розыгрышах лотерей и даже сумели выиграть? Если принять, что все результаты действительно случайны, то можно говорить о вероятности наступления того или иного события.

Перефразировав последнее утверждение, повторим слова людей, не один месяц участвующих в мероприятиях со случайным результатом: работает всемогущий рандом.

Так каким же образом проверить, является ли принцип распределения случайным? С этой задачей справится генератор случайных чисел. Главный его плюс в том, что он работает в режиме онлайн, а значит очень быстр и не зависит после загрузки от наличия интернет-соединения.

Как работает генератор случайных чисел

Для описания работы не потребуется много букв, всё очень просто: нужно выбрать минимальное и максимальное возможное число, ввести количество генерируемых значений, по необходимости отметить галочку «Исключить повторы», предотвращающую появление чисел, которые уже были, и нажать кнопку генерации. После этого, каждое очередное нажатие кнопки будет выдавать новые варианты распределения.

Для чего это может понадобиться? Например, для получения счастливых чисел в лотереи или рулетке. Помимо этого, генератор псевдослучайных чисел в состоянии эмулировать бочонки лото или подбрасывание монетки для конкурса - орёл и решка представляются нулём или единицей. Но основная примечательность в том, что после загрузки страницы вам не потребуется подключение к интернету - код написан на JavaScript и выполняется на стороне пользователя, в его браузере.

Тестирование работы данного онлайн генератора порой давало весьма интересные результаты: использование цифр 0 и 1, при 10 вариантах, не так уж редко выдавало распределение в соотношении 7 к 3, или даже 6 одинаковых цифр подряд.

Для чего ещё, кроме лото и примеров выше, может быть полезен рандом для распределения цифр? Хотя бы для игры в Угадайку. Наверняка в такую играли в детстве: ведущий загадывает число от 1 до 100, а другие пытаются его отгадать. Применительно к этому генератору, в роли ведущего выступаете вы, а компьютер пытается отгадать, что же загадано.

Можно даже играть в Морской бой, получив сразу группу чисел в диапазоне от 0 до 99. При этом, в качестве букв (которые указываются по горизонтали) используется старший разряд числа - 0…9 это а…и, цифры младшего разряда в таком случае заменяют диапазон 1…10, то есть просто добавляется единица. Возможно, сейчас данный подход кажется не очень наглядным, но это дело привычки.

Ещё один интересный способ использования - проверить свою интуицию. Вы пытаетесь предсказать, какие числа (по одному или группой) выдаст генератор, нажимаете кнопку и проверяете, насколько были близки к правильному результату. Кто знает, вдруг после нескольких попыток вы сможете безошибочно предугадывать итог?

Но следует учитывать, что генератор случ чисел так называется не зря. Существующие на сегодня методы не в состоянии обеспечивать действительно случайное значение - оно зависит от множества факторов, среди которых может быть предыдущее число, текущее время, содержимое той или иной ячейки памяти и прочие данные. Но для бытовых нужд их функционала, как правило, хватает на 100%.

Что же, надеюсь, что вы найдёте более обширное применение генератору, нежели описанные здесь варианты. А, быть может, даже сумеете предложить хорошую идею для расширения имеющегося функционала. В конце концов, именно самые невероятные мысли со временем превращались из расплывчатого замысла в реальное воплощение.

Случайные числа – это простой элемент криптографии, о котором меньше всего говорят, но он важен не менее, чем остальные. Почти всем системам компьютерной безопасности, в которых применяется криптография, необходимы случайные числа – для ключей, уникальных чисел в протоколах и т. п. – и безопасность таких систем часто зависит от произвольности ее случайных чисел. Если генератор случайных чисел ненадежен, вся система выходит из строя.

В зависимости от того, с кем вы разговариваете, генерация случайных чисел выглядит или тривиальной, или невозможной. Теоретически это невозможно. Джон фон Нейман, отец вычислительной техники, сказал: «Любой, кто считает, что существуют арифметические методы получения случайных цифр, безусловно, грешит». Он имел в виду, что невозможно получить что-то случайное в полном смысле слова на выходе такого детерминированного зверя, как компьютер. Это правда, но, к счастью, кое-что сделать мы можем. От генератора случайных чисел нам необходимо не то, чтобы числа были действительно случайными, а чтобы их невозможно было предсказать и воспроизвести. Если у нас будут выполнены эти два условия, мы сможем достичь безопасности.

С другой стороны, если мы нарушаем эти два условия, безопасности нет. В 1994 году в казино Монреаля установили компьютерный генератор случайных чисел для лотерей. Один наблюдательный игрок, проводивший в казино очень много времени, заметил, что выигрышные номера были каждый день одни и те же. Он успешно сорвал три Джек-Пота подряд и получил 600 000 долларов. (Как следует позаламывав руки, поскрежетав зубами и расследовав все, казино заплатило выигрыш.)

Существует несколько обширных классов генераторов случайных чисел. В основе некоторых из них лежат физические процессы, которые можно считать довольно случайными. Агентство национальной безопасности любит использовать в своей аппаратуре для создания случайных чисел электрические шумы диодов. Другие возможности – счетчик Гейгера или приемники радиопомех. Одна система в Интернете использует цифровой фотоаппарат, направленный на несколько стробоскопов. В других системах применяется турбулентность воздуха в дисководах или момент поступления сетевых пакетов.

Некоторые генераторы случайных чисел отслеживают случайные движения пользователя. Программа может попросить пользователя набрать на клавиатуре большую строку произвольных символов; она может задействовать последовательность символов или даже время между нажатиями клавиш для создания случайных чисел. Другая программа запросто способна потребовать у пользователя туда-сюда подвигать мышью или похрюкать в микрофон.

Некоторые генераторы случайных чисел применяют эту введенную информацию без изменений. В других она служит затравкой (начальным числом) для математических генераторов случайных чисел. Этот прием работает лучше, если системе требуется случайных чисел больше, чем их обеспечивает ввод информации.

Какого бы происхождения ни была случайность, генератор создаст ряд случайных битов. Затем их можно использовать как криптографические ключи и для всего остального, что нужно системе.

На макроскопических случайных процессах с использованием таких простых предметов, как игральная кость, колесо рулетки или монетка, могут быть основаны генераторы случайных чисел . Теорией хаоса и теорией неустойчивых динамических систем можно объяснить наличие непредсказуемости в данных и даже макроскопические системы, полностью определенные уравнениями Ньютона, на практике часто имеют непредсказуемый выход, так как зависит он от микроскопических деталей начальных условий.

Кстати, на нашем сайте вы можете cгенерировать случайное число, воспользовавшись Генератором случайных чисел онлайн .

Что такое генератор случайных чисел и как он использует случайные физические процессы?

Скорость получения случайных чисел , достаточную для прикладных задач, не могут обеспечить устройства, которые основаны на макроскопических случайных процессах. Источник шума, из которого происходит извлечение случайных битов, поэтому лежит в основе современных АГСЧ. Источники шума бывают двух видов: те, которые имеют квантовую природу и квантовые явления не использующие.

Некоторые природные явления, такие как радиоактивный распад атомов - абсолютно случайны и в принципе не могут быть предсказаны (опыт Дэвиссона — Джермера можно считать одним из первых опытов, которые доказывают вероятностную природу некоторых явлений), этот факт является следствием законов квантовой физики. А из статистической механики следует, что каждая система в своих параметрах имеет случайные флуктуации , если температура - не равняется абсолютному нулю.

Сложный генератор случайных чисел.

Для АГСЧ "золотым стандартом" являются некоторые из квантово-механических процессов, поскольку они абсолютно случайны. Использующие в генераторах случайных чисел явления включают:

Дробовой шум - это тот шум, который в электрических цепях вызывается дискретностью носителей электрического заряда и этим термином также называется шум, вызванный в оптических приборах дискретностью переносчика света.
Спонтанное параметрическое рассеяние, использовано также может быть в генераторах случайных чисел .
Радиоактивный распад - имеет случайность каждого из отдельных актов распада, поэтому он используется в качестве источника шума. Разное количество частиц на различных промежутках времени, в результате попадает на приемник (это может быть счетчик Гейгера или же сцинтилляционный счетчик).

Детектировать гораздо проще неквантовые явления, но основанные на них генераторы случайных чисел , тогда будут иметь сильную зависимость от температуры (например, величина теплового шума будет пропорциональна температуре окружающей среды). Можно отметить такие процессы, среди использующихся в АГСЧ:

Тепловой шум в резисторе, после усиления из которого получается генератор случайных напряжений . На этом явлении в частности, был основан генератор чисел в компьютере Ferranti Mark 1.
Атмосферный шум, который измерен радиоприемником, также сюда можно отнести и прием прилетающих из космоса на Землю частиц, регистрирующихся приемником, а их количество будет случайно, в разные промежутки времени.
Разница в скорости хода часов - это явление, которое заключается в том, что абсолютно не будет совпадать ход разных часов.

Чтобы из физического случайного процесса получить последовательность случайных битов , то для этого существует несколько подходов. Заключается один из них в том, что усиливается полученный сигнал-шум, затем фильтруется и подается на вход быстродействующего компаратора напряжений, для получения логического сигнала. Будет случайной длительность состояний компаратора и это позволяет создавать последовательность случайных чисел , проводя измерения этих состояний.

Второй подход состоит в том, что подается случайный сигнал на вход аналого-цифрового преобразователя (могут применяться как специальные устройства, так и аудиовход компьютера), представлять собой последовательность из случайных чисел, в результате которой будет оцифрованный сигнал и при этом она может быть программно обработана.

Что такое генератор случайных чисел и какие другие явления он использует?

Использующие физические случайные процессы генераторы случайных чисел , дают возможность для получения хороших случайных чисел, но производство их дорого и относительно сложно (особенно это касается тех АГСЧ, которые основаны на радиоактивном распаде), однако существуют и другие более доступные источники случайности:

Простая генерация случайных чисел.

Работы цифровых видеокамер, которые используют съемку макроскопических явлений, следует отнести к наиболее необычным генераторам. Так например, для генерации случайных чисел , командой из Silicon Graphics была использована видеозапись лавовой лампы потому, что воск хаотически меняет свои формы в лампе. Ленты от вентилятора в потоке воздуха или пузыри в аквариуме, могут быть также использованы в качестве объекта для съемки.