有什么事是计算机做不到的？产生真随机数，电脑不会掷骰子

当今世界，从航天工程到信息管理，从人工智能到过程控制，各个领域都少不了计算机的参与。

但计算机也并不是万能的，有很多事情是无法办到的，甚至于一些看似十分简单的事情，计算机也做不到，比如产生随机数。计算机不能产生随机数吗？很多活动，比如公司年会摇奖，不都是采用计算机摇号的方式进行的吗？的确，计算机可以生成随机数，但计算机所产生的随机数是要加上一个引号的，因为它并不是真正意义上的随机数，而是“伪随机数”。

为什么计算机只能产生伪随机数呢？因为电脑不会掷骰子。

掷骰子对于一个人来说是一件无比简单的事情，但对于计算机来说却是难于上青天，因为计算机的一切行为都必须要有一个特定的程序，产生随机数也不例外。什么是随机数？简单来讲就是一个数字的出现不遵循任何的规律，第一个数字的出现不能够决定第二个数字，同样的，第三个数字也与前两个数字没有任何关系，这对于计算机来说就是一件不可能的事情。计算机可以通过对算法的改进而让“伪随机数”的产生过程变得更加复杂，但这仍然不能改变“伪随机数”的本质。

那么计算机到底是如何产生“伪随机数”的呢？

最早的伪随机数生成法是由计算机之父冯·诺伊曼研发的，它被称为“平方取中法”，现在这种随机数生成方法已经被彻底废弃了。所谓平方取中法，首先必须得选定一个种子数字，这个数字是事先设定的，可以是1234，也可以是5678，就以5678为例吧，第一步是先对种子数字进行平方，5678乘以5678就等于32239684。

完成了第一步平方之后，就是第二步，取中。

所谓取中，就是取32239684的中间四个数，也就是去掉前面的32和后面的84，中间剩下的四个数是2396，这就是第一个随机数。第二个随机数就是让第一个随机数重复平方取中的计算过程，也就是2396乘以2396等于05740816，中间的四个数字是7408，这就是第二个随机数。由于平方取中法过于简单，只要知道了种子数字，就能够计算出之后所有的随机数，所以现在已经不再使用了。

另一种相对简单，但还在使用的随机数生成方法被称为“同余法”。

同余法首先要选定两个定数，比如第一个定数为444，第二个定数为1234。现在还是要先有一个种子数字，还是以5678为例吧。第一步是用种子乘以第一个定数，也就是5678乘以444等于2521032，接下来第二步就是用第一步的结果除以第二个定数，也就是2521032除以1234，四舍五入等于2043，这就是第一个随机数。第二个随机数的产生就是用第一个随机数重复上述步骤，2043乘以444，再除以1234，等于735，这就是第二个随机数。

相比平方取中法来说，同余法就要复杂多了，不仅要知道种子数字，还得知道两个定数，才能够计算出后面所出现的所有随机数。

当然，如果事先知道了所使用的是何种程序，再有足够多的随机数样本，也可以计算出定数。不过同余法还可以进行变形，比如在乘法之后再加入一个加法，再添加进去第三个定数，这样就变成了“线性同余法”，也就更复杂了一些。无论是同余法还是平方取中法，都是比较简单的随机数生成方法，而现在我们主要使用的随机数生成方法是要复杂得多的“梅森旋转算法”，这种算法涉及到了比较复杂的计算过程，涉及到了矩阵和矢量的数学知识，按照这种方法生成的随机数分布非常接近于真随机数，但其本质上仍然是伪随机数，每个数之间都是存在逻辑关系的。

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