ランダム：日常生活と科学における意味

「それはとてもランダムです！」何かを表現するために使用される一般的なフレーズは、予期しないものであるか、パターンがないものです。ランダムとは、科学では別の意味ですか?簡単に言うとノーです。「ランダム」という言葉の意味は、どのような文脈でも同じです。ただし、ランダム性に対する人間の認識と、ランダム性の真の意味には違いがあります。

Merriam-Websterは、「無作為」を、無作為に行われた、行われた、または選択されたものと定義しています。辞書は、科学におけるランダムと日常生活におけるランダムを区別していませんが、人々がランダム性を認識するのが非常に苦手であるという事実に起因して、この単語が実際にどのように使用されているかには矛盾があります.

ランダム：日常生活における意味

運試しをしてカジノに行きたいと想像してみてください。あなたは座ってゲームを始めます。残念ながら、あなたは何度も負けて、「よし、もう一度勝てばよかった」と思います。これは「ギャンブラーの誤謬」と呼ばれます。心理学と認知科学の研究者は、どの心理学的概念が存在するかについて常に同意できるわけではありませんが、ほとんどの人は、ギャンブラーの誤謬がカジノだけでなく人間の判断を曇らせる認知バイアスであることに同意しています.

ギャンブラーの誤謬は、将来の出来事の確率が一連の前の出来事によって決まるという不合理な信念です。これは便利なヒューリスティックになることもありますが、カジノでのゲームなど、独立した同一分布 (IID) のイベントを考慮する場合には役に立ちません。

ランダム性に関する人間のもう 1 つの問題は、パレイドリアと呼ばれる現象です。既知のオブジェクトまたは人をランダムなパターンで認識したときに発生します。聖母マリアが乾杯したり、農場の動物が雲の形をしているのを見たという話を聞いたことがありますか?さて、あなたはそれを手に入れます。

「ランダム」に生きて呼吸する分野は暗号です。プロセスのパターンを検出できれば、プロセスが将来どのように変化するかを予測することもできます。これはデータ サイエンスや機械学習では非常に役立ちますが、実際にはサイバーセキュリティとは異なります。 Jean-Philippe Aumasson は、 Serious Cryptographyで、ランダム性を認識する際に人が犯す 2 つの間違いについて説明しています。

1. 非ランダム性をランダム性として認識すること。つまり、何かがランダムに「見える」が、ランダムなプロセスによって生成されたわけではない。
2. ランダム性を非ランダム性と間違える、つまり先ほどのパレイドリアのように何もないときにパターンを見る。

次の 0 と 1 のシーケンスのうち、ランダムなのはどれですか?

a) 00000000

b) 11010110

ビックリ、ビックリ。生成される可能性が同じであるため、どちらもランダムです。 a) も b) も発生する可能性は高くありません。しかし、b) 明らかなパターンが少ないため、よりランダムに見える場合があります。

では、ランダムとはどういう意味ですか？

ランダム：科学技術における意味

科学的方法論は、(非) ランダム性に対する人間の誤った認識を最小限に抑えるために開発されました。つまり、方法論は、ランダムの統計的定義を予測不可能なもの、つまりカオスと不確実性から生じるものとして強制します。研究者が実験を計画するとき、彼らはできる限り環境を制御したいと考えています。つまり、不確実性を最小限に抑えたいと考えています。たとえば、新薬が開発されると、一連の臨床試験を経る必要があります。 2つのグループ（1つはプラセボ、もう1つは新薬を服用）での1回の実験の後、彼らはその薬が機能することを発見するかもしれません.しかし、方法論が正しく守られていなかったり、研究対象の数が少なかったりした場合はどうなるでしょうか?まあ、その場合、結果は純粋な偶然によって観察される可能性があり、その場合、新しい薬は役に立ちません.

暗号化に戻ると、ランダム性は避けるべきものではありません。代わりに、ランダムは安全を意味するため、暗号学者はランダム性を自由に生成する必要があります。どのように？第一に、乱数発生器の形式の不確実性のソースが必要であり、第二に、不確実性のソース、つまり疑似乱数ジェネレータからランダム ビットの新しいシーケンスを生成するのに役立つアルゴリズムが必要です。

疑似乱数よりも乱数を優先する必要があるように聞こえるかもしれませんが、これは理論的には正しいのですが、不確実性の原因から乱数を生成するには非常にコストがかかります。不確実性は、静電気または音響ノイズから生じるか、実行中のオペレーティング システムおよび接続されているセンサーまたはデバイスから収集される可能性があります。つまり、「ランダム」はアナログの世界から来ています。この方法で十分な速度でランダム ビットを生成するのは簡単ではありません。したがって、疑似乱数ジェネレーターが助けになります。それらは、いくつかの真にランダムなビットから多くの人工ビットを生成できるため、実際には非常に重要です。

ランダム: 結論としての意味

いいえ、ランダム性はさまざまなコンテキストで同じことを意味しますが、人間としての私たちは何がランダムであるか（そうでないか）を認識するのが得意ではありません.この話が、ランダムの本当の意味を理解するのに役立つことを願っています。

また、ランダム性に関する物理学者の見解を読むのも楽しいかもしれません。