隨機性,數學概念,是偶然性的一種形式,具有某一概率的事件集合中的各個事件所表現出來的不確定性。對于一個隨機事件可以探討其可能出現的概率,反映該事件發生的可能性的大小。
簡介
隨機性這個詞是用來表達目的、動機、規則或一些非科學用法的可預測性的缺失。一個隨機的過程是一個不定因子不斷產生的重復過程,但它可能遵循某個概率分布。
術語隨機經常用于統計學中,表示一些定義清晰的、徹底的統計學屬性,例如缺失偏差或者相關。隨機與任意不同,因為“一個變量是隨機的”表示這個變量遵循概率分布。而任意在另一方面又暗示了變量沒有遵循可限定概率分布。
隨機性在自然科學和哲學上有著重要的地位。
特點
具有隨機性的事件有以下一些特點:
①事件可以在基本相同的條件下重復進行,如以同一門炮向同一目標多次射擊。只有單一的偶然過程而無法判定它的可重復性則不稱為隨機事件。
②在基本相同條件下某事件可能以多種方式表現出來,事先不能確定它以何種特定方式發生,如不論怎樣控制炮的射擊條件,在射擊前都不能毫無誤差地預測彈著點的位置。只有唯一可能性的過程不是隨機事件。
③事先可以預見該事件以各種方式出現的所有可能性,預見它以某種特定方式出現的概率,即在重復過程中出現的頻率,如大量射擊時炮彈的彈著點呈正態分布,每個彈著點在一定范圍內有確定的概率。在重復發生時沒有確定概率的現象不是同一過程的隨機事件。
假設現實世界中有必然發生的事件,也有根本不可能出現的事件,隨機事件是介于必然事件與不可能事件之間的現象和過程。自然界、社會和思維領域的具體事件都有隨機性。宏觀世界中必然發生的、確定性的事件在其細節上會帶有隨機性的偏離。微觀世界中個別客體的運動狀態都是隨機性的。物質生產中產品的合格與否,商品的價格波動,科學實驗中誤差的出現,信息傳遞中受到的干擾等,也往往是隨機性的。對隨機事件、隨機變量、隨機抽樣、隨機函數的研究是現代數學的概率論與數理統計的重要內容,并被廣泛應用于自然科學、社會科學和工程技術中。
對于一個隨機事件可以探討其可能出現的概率,反映該事件發生的可能性的大小。大量重復出現的隨機事件則表現出統計的規律性。統計規律是大量隨機現象的整體性規律,它支配著隨機性系統的狀態。
內容
從古代關于鳥的內臟的第一個解釋到你的鄰居最近一次的禮儀抽彩,人類一直把自己置于或然性的支配之下。今天,在藥物檢驗時一個假陰性或然性中,在脫氧核糖核酸發現作為法律證據的可靠性中,或者在傳遞致命的先天疾病的可能性中,當概率開始起作用時,生命本身可能存亡關,但是,一如既往,幾乎沒人了解這樣的可能性。《隨機性》這本書的目標,就是針對在試圖學習概論時會遇到的麻煩。這本書是一部在向概率思維前進中人類文明克報誤解和困難的故事,它也是對于什么使得概率在我們的時代發此可怕的一個巧妙的說明。
首先,要獲得一個或然性直覺就不容易,而從直覺的觀念到正式的概率概念又會出現進一步的問題。作者黛博拉·本內特既跟蹤每個個體試圖掌握不確定性和公平性概念時這一過程所采取的路線,又指出各個社會借以發展或然性觀念的平行路線。為什么從古到今人們在作決定時要求助于或然性?按隨機選擇作出的決定“公平”嗎?在我們對或然性的理解中賭博起著什么作用?為什么某些個體和團體完全拒絕接受隨機性?如果了解隨機性對概率思維如此重要,為什么專家們對于它到底是什么的看法不一致?以及為什么我們關于或然性的直覺幾乎總是絕對錯誤?
為概率難題而困惑的每個人,定會對于在相當簡單的水平上出現的悖論和反直覺結果留有印象。為什么會是這樣,長期以來它是怎樣形的,構成《隨機性》引人入勝而又發人深思的內容,這對糊涂人和杰出的數學家都是一樣。
測試方法
1.頻數測試:測試二進制串行中,“0”和“1”數目是否近似相等。如果是,則串行是隨機的。
2.塊內頻數測試:目的是確定在待測串行中,所有非重疊的長度為M位的塊內的“0”和“1”的數目是否表現為隨機分布。如果是,則串行是隨機的。
3.游程測試:目的是確定待測串行中,各種特定長度的“0”和“1”的游程數目是否如真隨機串行期望的那樣。如果是,則串行是隨機的。
4.塊內最長連續“1”測試:目的是確定待測串行中,最長連“1”串的長度是否與真隨機串行中最長連“1”串的長度近似一致。如果是,則串行是隨機的。
5.矩陣秩的測試:目的是檢測待測串行中,固定長度子串行的線性相關性。如果線性相關性較小,則串行是隨機的。
6.離散傅里葉變換測試:目的是通過檢測待測串行的周期性質,并與真隨機串行周期性質相比較,通過它們之間的偏離程度來確定待測串行隨機性。如果偏離程度較小,串行是隨機的。
7.非重疊模板匹配測試:目的是檢測待測串行中,子串行是否與太多的非周期模板相匹配。太多就意味著待測串行是非隨機的。
8.重疊模板匹配測試:目的是統計待測串行中,特定長度的連續“1”的數目,是否與真隨機串行的情況偏離太大。太大是非隨機的。
9.通用統計測試:目的是檢測待測串行是否能在信息不丟失的情況下被明顯壓縮。一個不可被明顯壓縮的串行是隨機的。
10.壓縮測試:目的是確定待測串行能被壓縮的程度,如果能被顯著壓縮,說明不是隨機串行。
11.線性復雜度測試:目的是確定待測串行是否足夠復雜,如果是,則串行是隨機的。
12.連續性測試:目的是確定待測串行所有可能的位比特的組合子串出現的次數是否與真隨機串行中的情況近似相同,如果是,則串行是隨機的。
13.近似測試:目的是通過比較位比特串與位比特串在待測串行中出現的頻度,再與正態分布的串行中的情況相對比,從而確定隨機性。
14.部分和測試:目的確定待測串行中的部分和是否太大或太小。太大或太小都是非隨機的。
15.隨機游走測試:目的是確定在一個隨機游程中,某個特定狀態出現的次數是否遠遠超過真隨機串行中的情況。如果是,則串行是非隨機的。
16.隨機游走變量測試:目的是檢測待測串行中,某一特定狀態在一個游機游程中出現次數與真隨機串行的偏離程度。如果偏離程度較大,則串行是非隨機的。
參考資料 >