Генератор случайных чисел Российский патент 2025 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к оптической и радиотехнике и может быть использовано для создания случайной последовательности чисел.

Известно изобретение генератор случайной последовательности [1]. Генератор позволяет получить случайную последовательность заданного набора данных с требуемыми характеристиками и повысить достоверность генерируемой последовательности значений за счет обеспечения зависимости выбора значения только от заданной законом распределения вероятности появления этого значения. Недостатком данного устройства является то, что процесс генерации случайных чисел в нем не описан, поэтому не представляется возможным сделать заключение о случайности генерируемой последовательности в источнике случайных чисел.

Известно изобретение высокоскоростной квантовый генератор случайных чисел на переключении поляризации в полупроводниковом лазере с вертикальным резонатором (варианты) и способ формирования случайной числовой последовательности с его помощью [2]. Устройство позволяет, основываясь на переключении поляризации полупроводниковых лазеров с вертикальным резонатором, применяемых для формирования случайной числовой последовательности, повышать качество случайности оцифрованной бинарной последовательности.

Недостатком устройства является то, что сгенерированная данным устройством последовательность бинарная и не является случайной, а задается с помощью лазерного драйвера по определенному алгоритму.

Известно изобретение генератор случайной последовательности [3] Данное устройство выбрано в качестве устройства-прототипа. Устройство-прототип позволяет создать шумовой сигнал, представляющий собой случайную последовательность импульсов, которая не определяется математическими способами. Недостатком устройства-прототипа является то, что интегрируемая данным устройством последовательность является бинарной, что не позволяет использовать данное устройство в тех исследованиях, где необходимо формирование последовательности чисел в определенном диапазоне значений.

Техническим результатом, предлагаемого изобретения, является расширение функциональных возможностей за счет формирования случайной последовательности чисел, которая не определяется математическими способами.

Для достижения технического результата генератор случайных чисел содержит источник света, блок оценки цифрового значения цвета светового луча, цифровой преобразователь, блок базы данных, поляризатор, который является герметичной емкостью, наполненной заданным количеством взвешенных в воздухе элементов разного цвета и блок отображения случайной последовательности чисел. При этом выход источника света соединен со входом поляризатора. Выход поляризатора соединен с первым входом блока оценки цифрового значения цвета светового луча, первый выход которого соединен с первым входом цифрового преобразователя. Второй выход блока оценки цифрового значения цвета светового луча подключен к первому входу блока базы данных, выход которого соединен со вторым входом цифрового преобразователя. Выход цифрового преобразователя соединен со входом блока отображения информации.

На фиг. 1 изображена структурная схема генератора случайных чисел.

На фиг. 2 изображен вариант сформированной последовательности случайных чисел.

Генератор случайных чисел содержит: источник света 1 выход которого соединен со входом поляризатора 2, представляющего собой герметичную емкость, наполненную заданным количеством завещанных элементов разного цвета, выход которого соединен с первым входом блока оценки цифрового значения цвета светового луча 3, первый выход которого соединен с первым входом цифрового преобразователя 4, а второй выход подключен к первому входу блока базы данных 5, выход которого соединен со вторым входом цифрового преобразователя 4, выход которого соединен со входом блока отображения информации 6.

Устройство работает следующим образом:

Источник света 1 вырабатывает луч света, который поступает на вход поляризатора 2, являющегося герметичной емкостью, наполненной заданным количеством элементов разного цвета, изготовленных из фольги или стекла (материала, который можно привести в хаотичное движение с помощью воздуха). Свет, проходя через поляризатор 2, отражается от одного из взвешенных элементов и выходит окрашенным в цвет того элемента, от которого световой луч был отражен. Этот цвет соответствует числовому значению, хранящемуся в блоке оценки цифрового значения цвета светового луча 3. Информация о множестве цветных элементов n=1…N, представляет собой соответствие порядкового номера элемента определенному цвету и содержится изначально в блоке базы данных 5. Дополнительно в блок базы данных 5 вводится информация о граничных значениях случайных чисел A_min и A_max - т.е. информация о том, в каком диапазоне изменяются случайные числа. Также, в блоке базы данных 5, вводится информация о количестве цветовых элементов в емкости /колбе, необходимом для нахождения случайной последовательности чисел в заданном диапазоне их изменения. На основе введенной информации, в базе данных 5 производится вычисление шага дискретизации последовательности случайных чисел по формуле (1):

где N-количество цветных элементов в сосуде;

A_min - минимальное значение случайных чисел;

A_max - максимальное значение случайных чисел;

Количество цветных элементов N в сосуде, задается в соответствии с шагом дискретизации числовой последовательности, которою необходимо получить.

Полученные расчетные данные поступают в цифровой преобразователь 4 где производится формирование случайной цифровой последовательности с использованием формулы (2), для определения цифрового значения каждого элемента последовательности:

Где:

n - номер цветного элемента в емкости;

Δ - шага дискретизации последовательности случайных чисел.

При необходимости, полученное числовое значение из десятичной системы исчисления можно привести в любую систему исчисления. Это действие производится в блоке 4 и позволяет сформировать случайную последовательность в любой системе исчисления.

Сформированная случайная последовательность чисел отображается на устройстве отображения случайной последовательности чисел 6.

Таким образом, введение в устройства оценки цифрового значения цвета, цифрового преобразователя, базы данных, поляризатор, который является герметичной емкостью, наполненной заданным количеством элементов разного цвета и экран, позволяет достичь технического результата, заключающегося в расширение функциональных возможностей за счет формирования случайной последовательности чисел, которая не определяется математическим образом.

Литература

1. RU № 2313125, 2006 г.

2. RU № 2788400, 2023 г.

3. RU № 2809308, 2023 г.

Изобретение относится к оптической и радиотехнике. Технический результат заключается в обеспечении возможности формирования случайной последовательности чисел, которая не определяется математическими способами. Устройство содержит источник света и поляризатор, дополнительно введены блок оценки цифрового значения цвета светового луча, цифровой преобразователь, блок базы данных, поляризатор, который имеет вид герметичной емкости, наполненной заданным количеством элементов разного цвета и блок отображения случайной последовательности чисел. При этом выход источника света соединен со входом поляризатора, выход поляризатора соединен с первым входом блока оценки цифрового значения цвета светового луча, первый выход которого соединен с первым входом цифрового преобразователя, второй выход блока оценки цифрового значения цвета светового луча подключен к первому входу блока базы данных, выход которого соединен со вторым входом цифрового преобразователя, выход цифрового преобразователя соединен со входом блока отображения информации. 2 ил.

Генератор случайных чисел, состоящий из источника света и поляризатора, отличающийся тем, что дополнительно введены блок оценки цифрового значения цвета светового луча, цифровой преобразователь, блок базы данных, при этом поляризатор имеет вид герметичной емкости, наполненной заданным количеством взвешенных в воздухе элементов разного цвета, и устройство отображения случайной последовательности чисел, при этом источник света соединен со входом поляризатора, выход которого соединен с первым входом блока оценки цифрового значения цвета светового луча, первый выход которого соединен с первым входом цифрового преобразователя, а второй выход подключен к первому входу блока базы данных, выход которого соединен со вторым входом цифрового преобразователя, выход которого соединен со входом блока отображения информации.