О дуализме случайного и детерминированного в алгоритмах
Loading...
Date
2015
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
RUS: Любая величина, которую получают путем измерений может быть одновременно и случайной и детерминированной. Случайность проявляется в силу большого количества факторов, которые плохо контролируются, и которые в определенной степени могут компенсировать друг друга. Целью данной работы является исследование двойственного проявления случайного и детерминированного в алгоритмах. Детерминированность алгоритмов является их неотъемлемым свойством. Под детерминированностью алгоритмов понимают, что для любых данных из множества входных данных при любом исполнении алгоритма будет выполнено одно и ту же последовательность действий и получен один и тот же результат. Это свойство алгоритмов поддерживаются всеми вычислительными устройствами как абстрактными (машины Тьюринга, Поста), так и реальными. В работе рассмотрены случаи проявления случайного и детерминированного в алгоритмах и программах, касается задач практического программирования. Показано, что результат любого события можно рассматривать как случайный, так и как детерминированный. В силу свойства детерминированности сам алгоритм не может производить случайные величины. Итак, случайные результаты выполнения алгоритмов могут быть обусловлены только случайным представлением входных данных. Например, неиннициованные переменные, результат работы стохастических алгоритмов (генетический алгоритм, метод случайного поиска и др.), или непосредственно входные данные можно рассматривать и как детерминированные, и как случайные (количество студентов в группе, подбрасывание копейки и др.) Такие входные данные могут привести к нестабильной работе программ, использующих этот метод. Понимание указанных аспектов позволит избежать ошибок при программировании и соответственно использовать их при анализе и исследованиях алгоритмов.
UKR: Будь-яка величина, яку отримують шляхом вимірів може бути водночас і випадковою і детермінованою. Випадковість проявляється в силу великої кількості факторів, які погано контролюються, і які деякою мірою можуть компенсувати один одного. Метою даної роботи є дослідження двоїстого прояву випадкового та детермінованого в алгоритмах. Детермінованість алгоритмів є їхньою невід’ємною властивістю. Під детермінованістю алгоритмів розуміють, що для будь-яких даних із множини вхідних даних при будь-якому виконанні алгоритму буде виконано одну і ту ж послідовність дій і отримано один і той же результат. Ця властивість алгоритмів підтримуються всіма обчислювальними пристроями як абстрактними (машини Тюрінга, Поста), так і реальними. В роботі розглянуто випадки прояву випадкового та детермінованого в алгоритмах та програмах, що стосується задач практичного програмування. Показано, що результат будь-якої події можна розглядати як випадковий, так і як детермінований. В силу властивості детермінованості сам алгоритм не може продукувати випадкові величини. Отже, випадкові результати виконання алгоритмів можуть бути зумовлені лише випадковим представленням вхідних даних. Наприклад, неініційовані змінні, результат роботи стохастичних алгоритмів (генетичний алгоритм, метод випадкового пошуку та ін.), або безпосередньо вхідні дані можна розглядати і як детерміновані, і як випадкові (кількість студентів у групі, підкидання копійки та ін.) Такі вхідні дані можуть призвести до нестабільної роботи програм, які використовують цей алгоритм. Розуміння вказаних аспектів дозволить уникнути помилок при програмуванні та відповідно використовувати їх при аналізі та дослідженнях алгоритмів.
ENG: Any value obtained by measurement can be both random and deterministic. Randomness is manifested by a large number of poorly controlled factors that can to some extent compensate for each other. The purpose of this work is to investigate the dual manifestation of random and deterministic in algorithms. Determinability of algorithms is their inherent feature. The deterministic of the algorithms means that for any data from the set of input data, at any execution of the algorithm, the same sequence of actions will be performed and the same result will be obtained. This property of algorithms is supported by all computing devices, both abstract (Turing machines, Post), and real. The paper deals with cases of the manifestation of random and deterministic algorithms and programs related to practical programming problems. It is shown that the result of any event can be regarded as accidental and deterministic. Due to the deterministic property, the algorithm itself cannot produce random variables. Therefore, the random results of the algorithms can only be caused by a random representation of the input data. For example, uninitiated variables, the result of stochastic algorithms (genetic algorithm, random search method, etc.), or directly the input can be considered as deterministic and as random (number of students in a group, tossing a penny, etc.). cause programs that use this algorithm to become unstable. Understanding these aspects will help to avoid programming errors and accordingly use them in the analysis and research of algorithms.
UKR: Будь-яка величина, яку отримують шляхом вимірів може бути водночас і випадковою і детермінованою. Випадковість проявляється в силу великої кількості факторів, які погано контролюються, і які деякою мірою можуть компенсувати один одного. Метою даної роботи є дослідження двоїстого прояву випадкового та детермінованого в алгоритмах. Детермінованість алгоритмів є їхньою невід’ємною властивістю. Під детермінованістю алгоритмів розуміють, що для будь-яких даних із множини вхідних даних при будь-якому виконанні алгоритму буде виконано одну і ту ж послідовність дій і отримано один і той же результат. Ця властивість алгоритмів підтримуються всіма обчислювальними пристроями як абстрактними (машини Тюрінга, Поста), так і реальними. В роботі розглянуто випадки прояву випадкового та детермінованого в алгоритмах та програмах, що стосується задач практичного програмування. Показано, що результат будь-якої події можна розглядати як випадковий, так і як детермінований. В силу властивості детермінованості сам алгоритм не може продукувати випадкові величини. Отже, випадкові результати виконання алгоритмів можуть бути зумовлені лише випадковим представленням вхідних даних. Наприклад, неініційовані змінні, результат роботи стохастичних алгоритмів (генетичний алгоритм, метод випадкового пошуку та ін.), або безпосередньо вхідні дані можна розглядати і як детерміновані, і як випадкові (кількість студентів у групі, підкидання копійки та ін.) Такі вхідні дані можуть призвести до нестабільної роботи програм, які використовують цей алгоритм. Розуміння вказаних аспектів дозволить уникнути помилок при програмуванні та відповідно використовувати їх при аналізі та дослідженнях алгоритмів.
ENG: Any value obtained by measurement can be both random and deterministic. Randomness is manifested by a large number of poorly controlled factors that can to some extent compensate for each other. The purpose of this work is to investigate the dual manifestation of random and deterministic in algorithms. Determinability of algorithms is their inherent feature. The deterministic of the algorithms means that for any data from the set of input data, at any execution of the algorithm, the same sequence of actions will be performed and the same result will be obtained. This property of algorithms is supported by all computing devices, both abstract (Turing machines, Post), and real. The paper deals with cases of the manifestation of random and deterministic algorithms and programs related to practical programming problems. It is shown that the result of any event can be regarded as accidental and deterministic. Due to the deterministic property, the algorithm itself cannot produce random variables. Therefore, the random results of the algorithms can only be caused by a random representation of the input data. For example, uninitiated variables, the result of stochastic algorithms (genetic algorithm, random search method, etc.), or directly the input can be considered as deterministic and as random (number of students in a group, tossing a penny, etc.). cause programs that use this algorithm to become unstable. Understanding these aspects will help to avoid programming errors and accordingly use them in the analysis and research of algorithms.
Description
В. Шинкаренко: ORCID 0000-0001-8738-7225; Т. Васецкая: ORCID 0000-0001-7008-2839
Keywords
детерминизм, случайность, алгоритм, программа, входные данные, результат, дуализм, случайные числа, детермінізм, випадковість, програма, вхідні дані, дуалізм, випадкові числа, determinism, randomnicity, input data, result, dualism, random digits, КІТ
Citation
Шинкаренко, В. И. О дуализме случайного и детерминированного в алгоритмах / В. И. Шинкаренко, Т. Н. Васецкая // Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті. – 2015. – № 9. – С. 94–98. – DOI:10.15802/ecsrt2015/73851.