Случайных чисел датчик

Случайных чисел датчик, устройство для выработки случайных чисел, равномерно распределённых в заданном диапазоне чисел. Применяется для имитации реальных условий функционирования систем автоматического управления, для решения задач методом статистических испытаний (Монте-Карло методом), для моделирования случайных изменений параметров производства в автоматизированных системах управления и т. д. Кроме непосредственного использования в статистических моделях, равномерно распределённые случайные числа, вырабатываемые С. ч. д., являются основой для формирования числовых последовательностей с заданным законом распределения.

  Основной блок С. ч. д. — генератор случайных равновероятных цифр (ГРЦ), наиболее часто двоичных, из которых затем формируются необходимые многоразрядные сочетания (числа). В ГРЦ, в качестве первичного источника случайных сигналов используют собственные шумы электровакуумных, газоразрядных, полупроводниковых приборов и специальных резисторов, a-частицы, b-частицы и g-лучи радиоактивных излучений, флуктуации фазы и амплитуды гармонических колебаний и т. п. В состав ГРЦ входят соответствующие приборы, формирующие исходные сигналы и называются источниками первичных случайных процессов, а также усилитель-формирователь, преобразующий исходный случайный процесс к виду, удобному для цифровой интерпретации, цифровой преобразователь сформированных случайных сигналов в дискретные равновероятные состояния какого-либо электронного устройства (например, триггера), каждому из которых ставится в соответствие определённая цифра, стабилизатор вероятности, обеспечивающий устойчивость вероятностных характеристик генерируемой последовательности цифр. Один из основных способов стабилизации предполагает совмещение прямых и инверсных представлений генерируемых цифр. При этом стабилизированная последовательность S₁, S₂,..., S_i,... формируется из основной x₁, x₂,..., x_i,... и управляющей y₁, y₂,..., y_i,... по правилу:

  .

  В зависимости от способа формирования многоразрядных случайных чисел и элементарных последовательностей равновероятных цифр С. ч. д. делят на последовательные и параллельные (возможно также и сочетание этих способов). В последовательном С. ч. д. имеется всего один ГРЦ. Формирование n-разрядного случайного числа в этом случае достигается поочерёдным заполнением всех разрядов соответствующего регистра. В параллельных С. ч. д. для каждого разряда формируемого числа имеется свой ГРЦ. Все цифры при этом записываются на регистр одновременно по всем разрядам. Такой способ формирования обеспечивает максимальная скорость выработки случайных чисел, однако требует более сложного оборудования (чем в последовательных С. ч. д.); при построении С. ч. д. на интегральных схемах этот недостаток может оказаться несущественным.

  Лит.: Бобнев М. П., Генерирование случайных сигналов, 2 изд., М., 1971; Яковлев В. В., Федоров Р. Ф., Стохастические вычислительные машины, Л., 1974.

  И. А. Данильченко.