Что такое случайность? Можно ли создать по-настоящему случайное число? И как это связано с молниями, азартными играми и работой онлайн-сервисов?
Молнии и случайность
История инспектора Роя Салливана, семь раз поражённого молнией и выжившего, кажется невероятной случайностью. Однако, исследования молний в Туксоне показали, что 35% из 386 зафиксированных ударов приходились на одни и те же места дважды и более. Это заставляет задуматься: случайность ли это, или мы просто ещё не понимаем всех закономерностей? Эйнштейн, например, не верил в случайность, считая, что мы просто не знаем всех законов Вселенной.
Подбрасывание монетки: интуиция против вероятности
Даже такой простой эксперимент, как подбрасывание монетки, не так прост, как кажется. В 2009 году студент из Лондона вычислил 31 переменную, влияющую на результат, создав аппарат для подбрасывания с 100% предсказуемостью. При ручном подбрасывании орёл и решка выпадают с приблизительно одинаковой частотой, но порядок выпадения кажется случайным. Однако, последовательность, созданную человеком, легко отличить от действительно случайной последовательности выпадений монетки. Это связано с тем, что наша интуиция часто подводит нас в вопросах вероятности, и мы склонны к ложным выводам, как в «заблуждении Монте-Карло».
Предвзятость в выборе чисел
Когда людей просят назвать случайное число, они чаще выбирают определённые числа. Например, семь для англоязычных, восемь для китайцев (из-за его символического значения). Это связано с культурными особенностями и личным опытом. Цифры 11, 17 и 29 кажутся более «случайными», чем 10 или 100. Таким образом, создать действительно случайную последовательность чисел для человека довольно сложно.
Случайные числа в цифровой индустрии и поиск истинно случайного числа
Цифровая индустрия целиком опирается на случайные числа, используемые в онлайн-платежах, медицинских документах, банковской сфере, шифровании и т.д. Существуют два основных способа генерации случайных чисел: математический и физический. Математические алгоритмы, даже сложные, рано или поздно зацикливаются, что может быть использовано мошенниками. Для получения истинно случайных чисел необходимо использовать физические процессы, где вероятность всех исходов равна. Это могут быть хаотические системы: хаотический маятник, погодные явления (ветер, волны), колебания атомов, лавовые лампы и молнии. Сайт random.org использует атмосферный шум после грозовых разрядов для генерации случайных чисел. Непредсказуемость погодных явлений и эффект бабочки делают их идеальным источником энтропии для создания случайных чисел, которые используются для создания уникальных ключей шифрования.
Парадоксы и использование случайности
Даже случайность может быть парадоксальной. Например, эксперимент с бросанием точек в круг, вписанный в квадрат, демонстрирует, что чем больше точек, тем точнее отношение числа точек в круге к общему числу точек приближается к π. Случайность ли семь ударов молнии в одного человека, или есть какая-то скрытая закономерность? Случайные числа используются повсюду: YouTube (для URL-адресов), банки (для защиты данных), онлайн-казино, физики (для создания атомных бомб), а также в приложениях для знакомств, таких как Tinder. В Tinder сложный алгоритм ранжирует потенциальных партнеров, используя случайные числа и ваши предпочтения.
Создать по-настоящему случайное число сложнее, чем кажется. Наше восприятие случайности искажено, и мы склонны к ложным выводам. Однако, используя хаотические процессы природы, мы можем получить высококачественные случайные числа, необходимые для обеспечения безопасности и работы различных систем. А возможно, случайность – это всего лишь наша ограниченность в понимании Вселенной, и за кажущимся хаосом скрываются закономерности, которые мы пока не можем постичь.