İçeriğe atla

Rastgele sayı üretimi

Rastgele sayı üretici herhangi bir örüntü barındırmayan bir sayı ya da simgeler dizisi üreten berimsel ya da fiziksel aygıttır. Rastgele sayı üretiminde sıkça kullanılan donanım tabanlı sistemler genellikle beklentilerin altında kalmaktadırlar. Ne var ki, bu sistemlerin tahmin edilmesi oldukça güç sayı dizileri ortaya koydukları da açıktır. Rastgele sayı üretim yöntemleri eskiden bu yana ilgi konusu olmuştur.

Rastgele sayı üretici aletler şöyle sıralanabilirler:

  • Yazı-tura denemeleri: Yanlı olmayan bir para havaya atılır ve hangi yüzü (yazı mı tura mı) geldiğine bakılır. İki tane yüzü olduğu için her bir para havaya atılmasında iki alternatif sonuç beklenir ve bu iki alternatif mümkün sonuçtan biri ortaya çıkacaktır. Onun için yazı olasılığı Pr(yazı) = 1/2 = 0,5 ve tura olasılığı Pr(tura) = 1/2 = 0,5 olur.
  • Zar denemeleri: Bir yansız zarın üzerine benek ile işaret edilmiş altı yüzü bulunmaktadır. Tek bir zar bir defa atılınca her bir yüzün (yani beneğin) aynı olasılığı bulunur. Yani i = yüzün benek sayısı ise
Pr(i) = 1/6 eğer i=1, 2, ..., 6 ise

olur.

  • Oyun kâğıdı denemesi: Bir oyun kartı destesinde 4 simgeden (kupa, maça, karo, sinek) ve her bir simgeye ait 13 kart (1'den 10'a kadar sayılar ve bacak/vale), kız/dam) ve papaz/rua) bulunur ve böylece 52 kart bulunur. Oyun kağıdı denemesi iyice karıştırılmış kartlardan tek bir tane çekip onun olasılığını tayin etmektir. Bir kart çekilirse eğer simgeye olasılık tayin edilmekte ise belirli bir simge olasılığı 1/4; belirli bir kart sayısına göre olasılık tayin edilmekte ise belirli bir sayıda kart olasılığı 1/13 ve tek bir kartın hüviyetine göre tayin edilmekte ise belirli bir kart olasılığı 1/52 olur.
  • Kup denemesi: Bir kup veya herhangi bir kaba belirli n sayıda aynı ağırlık ve aynı şekilde olan ve her biri numaralandırılmış nesneler (diyelim ki üzeri numaralı top) konulur. Kup ve içindekiler iyice sallandıktan sonra içinden tek bir nesne seçilir. Belirli sayı hüviyetli nesnenin ortaya çıkma olasılığı 1/n olur. En basiti bir şapka içine konulan numaralı kağıtlardan birinin çekimi kup problemi denemesi olduğu gibi birçok piyango çekilişlerinde kullanılan kocaman bir küre içinden numaralı renkli toplardan oluşan aygıtlar da kup problemi denemeleridir.
  • Bölünmüş eşit parçalar gösteren tekerlek denemeleri: Rulet tipi tekerlek.
  • Rassal numara tablolari kullanımı:
  • Bilgisayar ile rassal numara üretilmesi:

Birçok rastlantısallık uygulaması rastgele veri üretimi için farklı yöntemler ortaya koymuştur. Bu yöntemler tahmin edilebilme dereceleri, istatistiksel rastlantısallıkları ve sayı üretim hızlarına göre değerlendirilmektedirler.

Rastgele sayı üretimi

Bir rastgele sayı üreteci (RSÜ) herhangi bir örüntüden yoksun sayılar veya semboller serisi meydana getirmek için tasarlanmış hesaplamaya dayalı veya fiziksel bir cihaz. Örneğin: rastgele görünen Rastgeleliğin çoğu uygulaması, rastgele veri üretimi için birçok farklı metodun geliştirilmesini sağlamıştır. Bunlardan; zar atma, yazı tura atma, oyun kartlarının karıştırılması, I Ching' e ait bilgelik kitabındaki kehanetlerde geçen civanperçemi saplarının kullanımının da içinde bulunduğu uygulamalar ve çok sayıda diğer teknik antik zamanlardan beri vardır. Bu tekniklerin mekanik doğası gereği, büyük miktarlarda ve yeterince rastgele sayı üretebilme (istatistikte önemli) çok iş ve/veya zaman gereksinimindedir. Böylece, sonuçlar bazen toplanıp rastgele sayılar tabloları gibi dağıtılabilir. Günümüzde hesaplamaya dayalı rastgele sayı üreteçlerinin ortaya çıkması ile devlet eli ile işletilen piyango, şans oyunları daha geleneksel metotlar yerine artarak, rastgele sayı üreteçlerini kullanmaya başladı. Rastgele sayı üreteçleri günümüzde kumar makinelerinin şansını belirlemekte de kullanılmaktadır. Birtakım hesaplamaya dayalı rastgele sayı üretme metotları vardır fakat genellikle bu metotlar gerçek rastgelelik hedefinin gerisindedir. Bu hedefi değişen başarı ile her ne kadar gerçekleştirseler de, rastgelelik için olan bazı istatistiksel testler bunların sonuçlarının ne kadar öngörülemez olduklarını ölçmeye amaçlandı(ne dereceye kadar fark edilebilir olduklarını)

İçindekiler

1- Pratik uygulamalar ve kullanım
2-"Gerçek" rastgele sayılar rastsal sayılara karşı
3-Üretme metotları
3.1- Fiziksel metotlar
3.2-Hesaplamaya dayalı metotlar
3.3-Olasılık dağılımından üretme
4-İnsanlar tarafından
5- İşleme sonrası ve istatistiksel kontrol
6-Diğer hususlar
7-Alternatif olarak, düşük tutarsızlık dizileri
8-Etkinlikler ve gösteriler
9-Ayrıca bkz
10-Referanslar 11-Daha fazla okuma
12-Dış bağlantılar

Kaynakça

1."Introduction to Slot Machines". Retrieved 2010-05-14.
2.^ An optical ultrafast random bit generator Kanter, Ido; Aviad, Yaara; Reidler, Igor; Cohen, Elad; Rosenbluh, Michael Nature Photonics, Volume 4, Issue 1, pp. 58–61 (2010).
3.Walker, John. "HotBits: Genuine Random Numbers". Retrieved 2009-06-27.
4.Halprin, Ran; Naor, Moni (PDF). Games for Extracting Randomness. Department of Computer Science and Applied Mathematics, Weizmann Institute of Science. Retrieved 2009-06-27. Main site
5.TrueCrypt Foundation. "TrueCrypt Beginner's Tutorial, Part 3". Retrieved 2009-06-27.
6. Marsaglia, George (1999-01-12). "sci.stat.math". Retrieved 2010-02-10.
7.The MathWorks. "Common generation methods". Retrieved 2011-10-13.
8.The Numerical Algorithms Group. "G05 - Random Number Generators". NAG Library Manual, Mark 23. Retrieved 2012-02-09.
9. W. A. Wagenaar (1972). "Generation of random sequences by human subjects: a critical survey of the literature". Psychological Bulletin 77 (1): 65–72. doi:10.1037/h0032060.

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">İstatistik</span>

İstatistik veya sayım bilimi, belirli bir amaç için veri toplama, tablo ve grafiklerle özetleme, sonuçları yorumlama, sonuçların güven derecelerini açıklama, örneklerden elde edilen sonuçları kitle için genelleme, özellikler arasındaki ilişkiyi araştırma, çeşitli konularda geleceğe ilişkin tahmin yapma, deney düzenleme ve gözlem ilkelerini kapsayan bir bilimdir. Belirli bir amaç için verilerin toplanması, sınıflandırılması, çözümlenmesi ve sonuçlarının yorumlanması esasına dayanır. Bu çerçevede yapılan işlemlerin tümüne sayımlama denir.

Sözde rassal (rastgele) sayı üreteci, öğeleri arasında kolay kolay ilişki kurulamayacak bir sayı dizisi üreten algoritma türlerine verilen genel isimdir.

Stokastik, değişken, rastlantısal anlamına gelen sıfat. Stokastik süreçlerin istatistikte ve mühendislikte önemli bir yeri vardır. Stokastik bir sürece örnek olarak temel uygulamalardan bir tanesi verilebilir: Şirketler geçmiş talep miktarlarına bakarak, gelecek aylarda ürünleri için ne kadar çok talep olacağını tahmin etmeye çalışırlar. Bunu hiç yoktan tahmin etmek yerine, talebin geçmiş günler veya aylar boyunca nasıl davrandığını yakından incelerler. Talep stokastik, yani değişken bir miktar olduğu için talebi incelerken matematikten ve özellikle istatistikten faydalanırlar.

<span class="mw-page-title-main">/dev/random</span>

Unix türevi işletim sistemlerinde, /dev/random yalancı rastsal sayılar üreten bir stream dosyasıdır. Cihaz sürücülerinden ve diğer kaynaklardan toplanan çevresel gürültüye erişim sağlar. Bloklama ile çalışır. /dev/random normalde talep edildiğinden daha az entropi mevcutsa engeller, /dev/urandom tipik olarak asla engellemez, /dev/arandom yeterli entropi ile güvenli bir şekilde başlatılana kadar önyükleme sonrası bloklar ve daha sonra asla bloklanmaz. /dev/random ve /dev/urandom farklı işletim sistemlerinde farklı şekillerde uygulanmaktadır ve pek azı /dev/arandom desteğine sahiptir.

<span class="mw-page-title-main">Zar</span>

Zar; çoğunlukla küp şeklinde, her bir yüzünde 1-6 arası rakamlardan birini temsil eden sayıda nokta bulunan, rastgele sayı üretmeye yarayan araç. Kemik, fildişi, plastik vb. maddelerden üretilir. Genellikle şans oyunlarında veya kura çekmek için kullanılır.

Örnekleme istatistikte belirli bir yığından alınan kümeyi ifade eder. Örneğin; Türkiye'deki tüm üniversite sayıları bir yığın iken Ankara'daki üniversite sayısı bu yığından alınmış bir örnektir.

<span class="mw-page-title-main">Monte Carlo yöntemi</span>

Monte Carlo benzetimi, çok sayıda tekrarlanan rastgele örneklemelerle, bir takım nümerik sonuçlar elde etmeye yarayan ve bilimin birçok alanında yaygın olarak kullanılan bir sayısal hesaplama algoritmaları sınıfıdır. Stokastik olayların yer aldığı fiziksel süreçlerin sonuçlarının tahmin edilmesinde çok kullanışlıdır. Ayrıca, rastgele seçimlerin işe yaradığı ve prensipte deterministik olan bir takım problemlerin çözümünde de kullanılmaktadır. Monte-Carlo yöntemi, Nicholas Constantine Metropolis (1915-1999) tarafından bulunmuştur ve Atom bombasının geliştirildiği Los Alamos Ulusal Labratuvarında, bombanın patlamasından sonra dağılan nötronlara karşı kalkan modellemek için Stanislaw Ulam tarafından günümüze taşınmıştır.

İstatistiksel yığın yahut anakütle yahut evren kavramı istatistik biliminde belirli bir konudaki tüm değişkenlerin ölçülebilecek değerlerini ifade eder. Örneğin; Türkiye'de bulunan kişiler bir istatistiksel yığın değil, bunların mümkün sayısı bir istatistiksel yığın olmaktadır. Ankara'nın sayılması mümkün nüfusu ise Türkiye yığınından alınmış bir örneklemdir. Dikkat edilirse istatistiksel yığın kavramı ile, herhangi bir değişkeni içeren elemanlara değil, değişkenlerin mümkün olarak ölçülebilen veya sayılabilen içerik karakteristiğine atıf yapılmaktadır. Böylece istatistikte istatistiksel yığın ya ölçülebilir ya sayılabilir karekteristiktir ve sayısal olarak ortaya çıkabilmesi mümkündür.

Rassal değişken kavramının geliştirilmesi ile, sezgi yoluyla anlaşılan şans kavramı, soyutlaştırarak teorik matematik analiz alanına sokulmuş ve bu geliştirilen matematik kavram ile olasılık kuramı ve matematiksel istatistiğin temeli kurulmuştur.

İstatistik bilimi içinde küp problemi bir idealize edilmiş düşünce denemesi olup pratik hayatta ilgilenilen nesneler bir küp veya benzeri bir kap içinde bulunan renkli toplarla temsil edilmektedir. Bir veya daha fazla sayıda topun küpten çıkartıp alındığı düşünülür; bu düşüncenin hedefi, belli bir renkte ve diğer özellikte olan topların küpten çıkarılma olasılığını incelemektir.

Saçma sıralama veya rastgele sıralama, bilgisayar bilimlerinde yalnızca eğitim amaçlı olarak kullanılan verimsiz bir sıralama algoritması. Bir deste oyun kağıdı saçma sıralama algoritmasıyla sıralanmak istendiğinde, destenin sıralı olup olmadığına bakılır, eğer deste sıralı değilse havaya atılarak yere düşen kartlar toplanarak deste yeniden oluşturulur. Bu işlem deste sıralanana kadar sürer.

Olasılık teorisi ya da ihtimaliyet teorisi rastgele olayların analizi ile ilgilenen bir matematik bilim dalıdır. Olasılık teorisinin ana ögeleri rassal değişkenler, saf rassal süreçler, olaylar olarak sayılabilir. Bunlar ya tek olarak ortaya çıkan veya bir zaman dönemi içinde gelişerek meydana gelen, ilk görünüşü rastgele bir şekilde olan deterministik olmayan olayların veya ölçülebilir miktarların matematiksel soyutlamalarıdır. Bir madeni parayı yazı-tura denemesi için havaya atmak veya bir zarı atmak ile ortaya çıkan sonuç ilk bakışta rastgele bir olay olarak görülebilirse bile eğer birbirini takip eden rastgele olaylar tekrar tekrar ortaya çıkartılırsa incelenebilecek ve tahmin edilebilecek belirli bir istatistiksel seyir takip ettikleri görülecektir. Bu türlü olaylar ve sonuçların seyirlerini betimleyen iki temsilci matematiksel sonuç büyük sayılar yasası ve merkezsel limit teoremidir.

<span class="mw-page-title-main">Sonsuz maymun teoremi</span> Bir matematik teoremi

Sonsuz maymun teoremi, bir daktilonun tuşlarına sonsuz bir süre boyunca gelişigüzel basan bir maymunun belirli bir metni neredeyse kesin olarak yazabileceğini ortaya koyan matematik teoremidir.

Rastgele dizi rastgele değişkenlerden oluşan bir dizidir.

Çıkarımsal istatistikte, boş hipotez, sıfır hipotez ya da sıfır hipotezi, beklenenin dışında bir durumun olmadığını, mesela gruplar ya da değişkenler arasında bir ilişki bulunmadığını veya ölçülen iki olgunun arasında bir fark olmadığını kabul eden genel bir önermedir. Örneğin tıpta, denenen bir tedavinin etkisiz olması; hukukta, sanığın suçsuz olması birer boş hipotezdir. Modern bilim hipotezler üretip bunları test ederek ilerler; bir boş hipotezinin belirli bir güvenilirlik aralığında istatistiksel olarak kabul ya da reddedilmesi hipotez testleriyle yapılmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Rastgele yürüyüş</span>

Rastgele yürüyüş (ya da rassal yürüyüş) matematiksel bir nesne olup, bir stokastik veya rastgele süreç olarak bilinir. Bu süreç, herhangi bir matematiksel uzayda –örneğin tamsayılar uzayı–atılan rastgele adımların toplamından oluşan patikayı tanımlamaya yöneliktir. Örneğin, bir molekülün sıvı veya gaz içerisinde izlediği yol, hayvanların yem arayışında takip ettiği patika, değişkenlik gösteren hisse fiyatları ve de bir borsa oyuncusunun finansal durumu rastgele yürüyüş modelleri ile tahmin edilebilir; ancak gerçekte tamamen rastlantısal olmama ihtimalleri de vardır. Bu örneklerin de gösterdiği gibi, rastgele yürüyüş modelinin birçok bilim dalında uygulama alanı mevcuttur; ekoloji, psikoloji, bilgisayar bilimleri, fizik, kimya, biyoloji ve ekonomi bunlara örnektir.

<span class="mw-page-title-main">Rastgelelik</span>

Rastgelelik, olaylarda belirli bir paternin veya öngörülebilirliğin olmama halidir. Rastgele olaylardan, sembollerden ya da adımlardan oluşan bir dizi, herhangi bir mantıksal kombinasyona ya da paterne uyumluluk göstermez. Tekil rastgele olaylar tanımları gereği öngörülemezlerdir. Ancak çoğu durumda, farklı sonuçların oluşum sıklığının çok sayıdaki olaylar kümesine dağılımı tahmin edilebilir. Örneğin, iki zar atıldığında, tekil bir atışın sonucu tahmin edilemezken; toplamda 7 gelmesi, 4 gelmesinden iki kat daha sık olacaktır. Bu açıdan bakıldığında rastgelelik, tesadüften ziyade bir sonucun belirsizliğinin ölçümüdür ve de olasılık, bilgi entropisi ve şans kavramlarında uygulanır.

<span class="mw-page-title-main">Gerçek rassal sayı üreteci</span>

Programlama alanında kullanılan donanım rassal sayı üreteci bilgisayar programı kullanmayarak, fiziksel bir işleyiş ile rassal sayı üretimi için kullanılır. Bu tip cihazlar genel olarak mikroskobik olay tabanlı, istatistiksel olarak rassal gürültü sinyalleri içeren; ısıl gürültü, fotoelektrik etkisi kullanan hüzme bölücü ve diğer kuantum etkisi içeren olayları kullanır. Bu stokastik süreçler, teoride önceden kestirilemez ve teorinin öne sürdüğü sava göre deneysel test sonuçlarına tabiidir. Bir donanım rassal sayı üreteci genel olarak bir tip fiziksel bir gücü elektrik sinyaline dönüştürmek için güç çevirici, rassal dalgalanma genliklerini ölçülebilir seviyelere getirebilmek için güç yükselteç ve diğer elektrik devreleri ve de çıkışı sayısal bir veriye dönüştürebilmek için bir çeşit analog sayısal çevirici içerir. Genel olarak elde edilen sayı ikili sayı sisteminin elemanları olan 0 veya 1 dir. Arka arkaya alınan rassal değişen sayı örnekleri sayesinde sıralı olarak rassal sayılar elde edilir.

<span class="mw-page-title-main">Matematiksel istatistik</span> matematiksel yöntemlerin kullanıldığı olası istatistikler

Matematiksel istatistik, istatistiksel veri toplama tekniklerinin aksine, matematiğin bir dalı olan olasılık teorisinin istatistiğe uygulanmasıdır. Bunun için kullanılan özel matematiksel teknikler arasında matematiksel analiz, doğrusal cebir, stokastik analiz, diferansiyel denklemler ve ölçü teorisi bulunur.

Ağ trafiği simülasyonu, telekomünikasyon mühendisliğinde bir iletişim ağının verimliliğini ölçmek için kullanılan bir süreçtir.