Satunnaisuus

Satunnainen on termi, jota käytetään matematiikassa (ja vähemmän muodollisesti) tarkoittamaan sitä, että ei ole mitään keinoa ennustaa luotettavasti lopputulosta (tietää, mitä tapahtuu ennen kuin se tapahtuu) tai aistia kaavaa. Jotakin satunnaisesti valittua ei valita mistään tietoisesta syystä, ja sen ajatellaan siksi olevan puhtaasti sattumanvarainen. Esimerkki satunnaisesta tapahtumasta on lottovoitto.

Tietokone voi laatia luetteloita näennäisesti satunnaisista numeroista. Ihminen ei pysty tähän, koska aivot toimivat kaavamaisesti. Jos jotakuta pyydetään sanomaan "kruuna" tai "klaava" sattumanvaraisesti, älykäs ihmistarkkailija tai oikein ohjelmoitu tietokone saattaa lopulta pystyä päättelemään, kumman hän todennäköisesti sanoo seuraavaksi, koska tietokone huomaa kaavat.

Englanninkielisen Wikipedian kaltaisella verkkosivustolla käyttäjä voi klikata "Satunnainen sivu" saadakseen satunnaisen artikkelin. Mahdollisuus, että jokin sivu ilmestyy, on täsmälleen sama kuin minkä tahansa muun sivun kohdalla.

Joskus sanaa "satunnainen" käytetään väljemmin. On olemassa satunnaisvitsejä sisältäviä verkkosivustoja, mikä tarkoittaa vain: erilaisia vitsejä kaikenlaisista asioista.

Viime vuosina nuoret ovat alkaneet käyttää sanaa "satunnainen" entistä löysemmin kuvaamaan kaikkea, mikä on melko outoa tai vailla logiikkaa. Sellaisia lauseita kuin "homejuusto karkaa" tai "pidän piirakasta ja roskapostista" voidaan kuvailla "satunnaisiksi", vaikka tämä ei olekaan sanan oikea sanakirjan tai matemaattisen merkityksen mukainen.

Satunnaislukujen tekeminen

Prosessia tai järjestelmää voidaan pitää satunnaisena monin eri tavoin:

Ympäristöstä peräisin oleva satunnaisuus (esimerkiksi Brownin liike, mutta myös laitteiston satunnaislukugeneraattorit).
Lähtöolosuhteista johtuva sattumanvaraisuus. Tätä näkökohtaa tutkitaan kaaosteoriassa. Sitä voidaan havaita järjestelmissä, jotka ovat hyvin riippuvaisia lähtöolosuhteiden eroista. Esimerkkejä tällaisista järjestelmistä ovat pachinko tai noppa.
Järjestelmän itsensä tuottama satunnaisuus. Tätä kutsutaan myös pseudosattumanvaraisuudeksi, ja sitä käytetään pseudosattumanumerogeneraattoreissa. Pseudosattumanumeroiden tuottamiseen on olemassa monia (aritmetiikkaan tai soluautomaattiin perustuvia) algoritmeja. Tällaisen järjestelmän käyttäytyminen voidaan ennustaa, jos satunnaiskylvö ja algoritmi tunnetaan. Nämä menetelmät ovat nopeampia kuin "todellisen" satunnaisuuden saaminen ympäristöstä.

Satunnaisluvuilla on monia käyttötarkoituksia. Tarve on johtanut menetelmiin, joilla voidaan tuottaa enemmän tai vähemmän satunnaisia tietoja (pseudosattumanumeroita). Nämä menetelmät vaihtelevat sen mukaan, kuinka arvaamattomia (tilastollisesti satunnaisia) ne ovat ja kuinka nopeasti niillä voidaan tuottaa satunnaislukuja.

On olemassa laskennallisia satunnaislukugeneraattoreita, jotka tuottavat suuria määriä riittävän satunnaisia lukuja. Sitä ennen taulukoita julkaistiin pseudosattumanumerotaulukoina.

On kaksi tapaa, joilla tietokoneet voivat tuottaa satunnaisluvuilta näyttäviä lukuja.

Satunnaislukujen muodostamiseen on olemassa erilaisia algoritmeja. Näin voidaan mallintaa tiettyjä satunnaisuuteen liittyviä näkökohtia, esimerkiksi tuotettujen numeroiden jakaumaa. Näin luodut numerot noudattavat kuitenkin aina tiettyä kaavaa. Tietokone voi laskea seuraavan satunnaisluvun, kun sille annetaan yksi tai muutama sellainen. Siksi tällaisia lukuja kutsutaan pseudosattumanumeroiksi.
Todelliset satunnaisluvut syntyvät havainnoimalla ei-determinististä koetta. Luku lasketaan sitten kokeen tuloksen perusteella. Esimerkkinä voisi olla Geiger-laskurin kytkeminen tietokoneeseen luvun tuottamiseksi.

Ruletin palloa voidaan käyttää satunnaisuuden lähteenä, koska sen käyttäytyminen on hyvin herkkä lähtöolosuhteille.

Kryptografiassa

Salausavaimien on oltava satunnaisia, jotta ne olisivat turvallisia. Avaimen tuottaminen virheellisellä satunnaislukugeneraattorilla on joskus johtanut onnistuneeseen salausanalyysiin.

Aiheeseen liittyvät sivut

Satunnaiskäyttömuisti
Todennäköisyys

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on satunnaisen määritelmä?

V: Satunnainen on termi, jota käytetään matematiikassa (ja vähemmän muodollisesti) tarkoittamaan sitä, että ei ole mitään keinoa ennustaa luotettavasti lopputulosta (tietää, mitä tapahtuu ennen kuin se tapahtuu) tai aistia kaavaa.

K: Mitä tarkoittaa, kun jokin asia valitaan satunnaisesti?

V: Kun jokin asia valitaan sattumanvaraisesti, sitä ei valita mistään tietoisesta syystä, ja siksi sen ajatellaan olevan puhtaasti sattumanvarainen.

K: Voiko tietokone laatia luetteloita näennäisesti satunnaisista numeroista?

V: Kyllä, tietokone voi laatia luetteloita näennäisesti satunnaisista luvuista.

K: Miksi ihmiset eivät pysty tekemään luetteloita näennäisesti satunnaisista luvuista?

V: Ihminen ei pysty siihen, koska aivot toimivat kaavamaisesti.

K: Mikä on esimerkki satunnaisesta tapahtumasta?

V: Esimerkki satunnaisesta tapahtumasta on lottovoitto.

K: Mitä tapahtuu, kun jotakuta pyydetään sanomaan jatkuvasti "kruuna" tai "klaava" satunnaisesti?

V: Jos jotakuta pyydetään sanomaan "kruuna" tai "klaava" satunnaisesti, fiksu ihmistarkkailija tai oikein ohjelmoitu tietokone saattaa lopulta pystyä päättelemään, kumman hän todennäköisesti sanoo seuraavaksi, koska tietokone huomaa kaavat.

K: Miten nuoret käyttävät nykyään sanaa "satunnainen"?

V: Viime vuosina nuoret ovat alkaneet käyttää sanaa "satunnainen" entistä löysemmin kuvaamaan kaikkea, mikä on melko outoa tai vailla logiikkaa.