random - 我如何向非程序员解释除了放射性衰变之外没有什么是随机的？

Question

我正在和我父亲和他的 friend (理查德)聊天。理查德认为他的另一位 friend ，一位数学教授会不这么认为。然后解释当他去赌场拉动杠杆时如何给你一个随机结果。然后我解释说有人必须对老虎机进行编程才能让结果显示在其他组合列表之外。程序员决定拉高数字的方式不能是随机的。

然后他说“程序员对其进行编码，以便它可以从十亿中选择一个数字”，这让我回到了我最初的陈述。真的很难说服他，我是程序员，他是赌徒。最后我放弃了。

Answer 1

你不应该试图向任何人解释除了放射性衰变之外没有什么是随机的，因为你错了。 “随机”的概念实际上是一种缺乏先验可预测性的模型，而缺乏可预测性的发生可能有多种原因。

导致不可预测性的一个相当宽泛的概念是 observability ，由 Rudolf Kalman(发明卡尔曼滤波的人)在他的线性动态系统分析中引入。粗略地说，假设我们有一个通过结合输入和内部状态空间将输入转换为输出的系统。如果输入和输出的观察者无法在有限时间内推断出该内部状态，则系统被称为不可观察的。在不了解内部状态的情况下，即使您知道输入是什么，您也无法确定地预测系统的下一个输出是什么。尽管系统的行为是完全确定的，但在不知道内部状态的情况下，输出是不可预测的!在这一点上，你能做的最好的事情就是应用概率模型来描述在各种特定输出状态下着陆的相对可能性。据我们所知，这可能是放射性衰变的真实情况。如果弦理论家是正确的，并且宇宙实际上是 11 维(或任何当前流行的)空间的 4 维投影，那么放射性衰变缺乏可预测性可能只是缺乏可观察性的人为因素更高的维度。因此，我们使用泊松分布对我们所看到的进行建模，以描述每个时间单位观察到的衰变事件的数量，或者使用指数分布描述衰变事件之间的时间，并说该现象是随机的。

的确，大多数 PRNG 都可以证明是非随机的，但那是因为它们并非被构造为不可观察的。通过足够的观察，您可以推断出内化状态并对接下来会发生的事情做出完美的预测。另一方面，加密强度高的 PRNG 专门设计为不可观察。同样，当您合并来自 /dev/random 的状态时，实际上是在生成序列中引入了不可观察的状态，从而使其不可预测。