شبه عشوائية

تصغير|متسلسلة شبه عشوائية ثنائية الأبعاد
**شبه العشوائية** هي سلسلة أرقام تبدو عشوائية إحصائيًا، على الرغم من أنها ناتجة عن عملية حتمية وقابلة للتكرار تمامًا.  تُستخدم مولدات الأرقام شبه العشوائية بكثرة في برمجة الحاسوب، حيث أن مصادر العشوائية التقليدية المتاحة للبشر (مثل رمي النرد) تعتمد على عمليات فيزيائية غير متاحة بسهولة فيما يتعلق ببرامج الحاسوب، على الرغم من أن التطورات في تكنولوجيا مولدات الأرقام العشوائية المادية قد تحدّت هذا الأمر.

## خلفية
يُستخدم توليد الأرقام العشوائية في العديد من التطبيقات، مثل أخذ العينات العشوائية، وطريقة مونت كارلو، وألعاب الطاولة، والمقامرة. ومع ذلك، في الفيزياء، تُعتبر معظم العمليات، كالتسارع الناتج عن الجاذبية، حتمية، أي أنها تُنتج دائمًا النتيجة نفسها من نقطة البداية نفسها. ومن الاستثناءات البارزة الاضمحلال الإشعاعي والقياس الكمي، اللذان يُنمذجان على أنهما عمليتان عشوائيتان تمامًا في الفيزياء الأساسية. ولأن هاتين العمليتين ليستا مصدرين عمليين للأرقام العشوائية، تُستخدم الأرقام شبه العشوائية، التي تتميز، من الناحية المثالية، بعدم القدرة على التنبؤ بتسلسل عشوائي حقيقي، على الرغم من توليدها بواسطة عملية حتمية.

وفي العديد من التطبيقات، تكون العملية الحتمية عبارة عن خوارزمية حاسوبية تُسمى مولد الأرقام شبه العشوائية، والتي يجب تزويدها أولاً برقم يُسمى البذرة العشوائية. ولأن البذرة نفسها ستُنتج التسلسل نفسه في كل مرة، فمن المهم اختيار البذرة بعناية وإخفاؤها، لا سيما في التطبيقات المتعلقة بأمن الحاسوب، حيث تُعد عدم القدرة على التنبؤ بالنمط سمة بالغة الأهمية. 

وفي بعض الحالات التي يكون فيها التسلسل غير قابل للتنبؤ بشكل واضح أمر مهم، يتم استخدام مصادر فيزيائية للأرقام العشوائية، مثل التحلل الإشعاعي، أو الضوضاء الكهرومغناطيسية الجوية التي يتم جمعها من جهاز راديو مضبوط بين محطات مختلفة، أو التوقيتات المتداخلة لديناميكيات المفاتيح.   حيث يؤدي الوقت اللازم للحصول على هذه الأرقام إلى حل وسط: استخدام بعض هذه القراءات الفيزيائية كبذرة لمولد أرقام شبه عشوائية.

## تاريخ
كان الباحثون الذين يحتاجون إلى أرقام عشوائية- قبل الحوسبة الحديثة- يقومون بتوليدها إما من خلال وسائل مختلفة ( النرد، والبطاقات، وعجلات الروليت،  وما إلى ذلك) أو يستخدمون جداول الأرقام العشوائية الموجودة.

وقد كانت المحاولة الأولى لتزويد الباحثين بمصدر جاهز للأرقام العشوائية في عام 1927م، عندما نشرت مطبعة جامعة كامبريدج جدولًا يضم 41600 رقمًا طوره . وفي عام 1947م، قامت مؤسسة راند بتوليد أرقام من خلال محاكاة إلكترونية لعجلة الروليت؛  ونُشرت النتائج في النهاية عام 1955م تحت عنوان " *مليون رقم عشوائي مع 100000 انحراف معياري"*.

## في التعقيد الحسابي
في علم الحاسوب النظري، يُعد التوزيع **شبه عشوائي** في مواجهة فئة من الخصوم إذا لم يتمكن أي خصم من تلك الفئة من تمييزه عن التوزيع المنتظم بميزة كبيرة. يُدرس مفهوم شبه العشوائية هذا في نظرية التعقيد الحسابي، كما أن له تطبيقات في علم التشفير.

بشكل رسمي، نفترض أن *S* و *T* مجموعتين منتهيتين، ونفترض أن **F** = { *f* : *S* → *T* } فئة من الدوال. يكون التوزيع **D** على *S* **شبه عشوائي من النوع** ε بالنسبة إلى **F** إذا كان لكل *f* في **F**، المسافة الإحصائية بين التوزيعين f(X) و f(Y)، حيث X عينة عشوائية من **D** و Y عينة عشوائية من التوزيع المنتظم على *S* ، وهي على الأكثر ε.

وفي التطبيقات النموذجية، الفئة **F** تصف نموذجًا للحوسبة بموارد محدودة، ويهتم المرء بتصميم توزيعات **D** ذات خصائص معينة تكون شبه عشوائية بالنسبة إلى **F.** وغالبًا ما يتم تحديد التوزيع **D** بوصفه مخرج لمولد شبه عشوائي. 

## انظر أيضاً

* مولد أعداد شبه عشوائية
* توليد الأعداد العشوائية
* ضجيج مزيف
* عدد موغل

## للمزيد من القراءة
* Donald E. Knuth (1997) *The Art of Computer Programming, Volume 2: Seminumerical Algorithms (3rd edition)*. Addison-Wesley Professional, ISBN 0-201-89684-2
* See especially Chapter 8: Pseudorandom generators, pp. 284–348, and Appendix C.2: Pseudorandomness, pp. 490–493.

## روابط خارجية
* HotBits: Genuine random numbers, generated by radioactive decay
* Using and Creating Cryptographic-Quality Random Numbers
* In , the use of pseudorandom number sequences in cryptography is discussed at length.

## مراجع

تصنيف:شبه عشاوة
تصنيف:علم الحاسوب النظري