Хаос против случайности: разница и сравнение

Случайность и хаос смешиваются в одну кучу, но это все равно очень разные явления. Ученые и теоретики имеют разные точки зрения и характеристики хаоса и случайности.

Оба они очень важны в различных областях, таких как наука, искусство, игры, генераторы случайных чисел, азартные игры, криптография и т. д.

Основные выводы

1. Хаос относится к сложным системам, которые демонстрируют непредсказуемое поведение, а случайность относится к отсутствию шаблона или предсказуемости.
2. Хаос может возникнуть из-за простых правил, а случайность — это свойство вероятностных распределений.
3. В основе хаоса может лежать порядок, а в случайности — нет.

Хаос против случайности

Хаос детерминирован и находится где-то между случайным и предсказуемым. Он зависит от начальных условий и имеет порядок и закономерность, даже если результат нерегулярный и беспорядочный. Случайность недетерминирована, непредсказуема и не подчиняется никаким шаблонам из-за отсутствия правильной информации.

Хаос — это результат преувеличенных последствий небольших изменений в настоящем, которые способствуют долгосрочной непредсказуемости.

Другими словами, хаос относится к состоянию полного замешательства или предсказуемости в поведении сложной природной системы.

Теория хаоса была создана с помощью нескольких ученых и математиков, и ее реализации можно найти в самых разных областях науки.

Случайность связана с неизвестным и неожиданным. Слово «случайный» вызывает два разных понятия.

С одной стороны, это синоним непредсказуемого события: вы не можете предсказать результат броска костей, бросив его несколько раз.

Но, с другой стороны, это статистическое качество бессистемного ряда: нет согласованности между двумя исходами при многократном бросании игральной кости.

Сравнительная таблица

Параметры сравнения	Chaos	хаотичность
Определение	Динамические системы с кажущимися случайными состояниями беспорядка, которые управляются лежащими в их основе закономерностями и детерминированными законами.	Воспринимаемое или фактическое отсутствие закономерности или предсказуемости в событиях.
Предсказуемость	предсказуемый	Непредсказуемый
Оформить заказ	В нем порядок.	В нем нет порядка.
Пользы	Криптографические примитивы, алгоритмы шифрования, хеш-функции, стеганография и т. д.	Используется в искусстве, науке, играх, азартных играх, криптографии и т. д.
Пример	Поведение дыма	Подбрасывание монеты

Что такое Хаос?

Термин «хаос» относится к процессу или системе, которые чувствительны к начальным условиям. Динамическая неустойчивость существует в хаотических системах.

Основной признак — экспоненциальное расхождение траекторий, оставляющих пару соседних пятен. Хаотические системы могут иметь ограниченные степени свободы, оставаясь при этом полностью детерминированными.

Хаос относится к тому, как результат отличается от входа. Что-то чрезвычайно хаотично, если даже незначительные изменения на входе приводят к значительным изменениям в результате.

Когда бильярдный кий используется для ударов по бильярдным шарам, результаты могут быть хаотичными, но они не случайны. Зная результаты, можно повторить инцидент, ударив по шарам таким же образом и с той же установкой. 

Всякий раз, когда эволюция системы определяется начальными условиями, говорят, что она хаотична. Эта характеристика предполагает, что два пути возникают из двух разных, но близких начальных обстоятельств.

Однако только в последние тридцать лет двадцатого века экспериментальные исследования выявили это. Хаотические системы широко распространены. Многие природные явления также можно охарактеризовать как хаотические.

Их можно наблюдать в метеорологии, планетарной системе, мозге и сердце живых существ и во многих других местах. Реализации хаоса оказались интригующими и продуктивными.

Истоки теории хаоса можно проследить до изучения погодных условий, но с тех пор она применялась к широкому кругу различных обстоятельств.

Арифметика, геология, биология, компьютерное программирование, финансы, машиностроение, алгоритмический трейдинг, метеорология, философия, физика, управление, структура населения, физиология и робототехника — вот лишь некоторые из областей, которые сегодня извлекают выгоду из теории хаоса. 

Что такое Случайность?

Случайная серия событий, персонажей или процессов лишена порядка и какой-либо заметной закономерности или упорядоченности.

Формальные определения случайности используются в областях математики, вероятности и статистики. В статистике случайная величина — это присвоение числовых значений каждому потенциальному результату пространства событий.

Эта взаимосвязь упрощает идентификацию событий и вычисление их вероятностей. В случайных последовательностях могут встречаться случайные величины.

Случайный процесс представляет собой комбинацию случайных компонентов, результаты которых не соответствуют предсказуемой закономерности, а разворачиваются в соответствии с вероятностными распределениями.

Эти и другие идеи особенно важны в теории вероятностей и других приложениях, зависящих от непредсказуемости. Можно даже утверждать, что определение случайности парадокс.

С одной стороны, мы утверждаем, что действительно случайная последовательность не может скрывать никакого правила, которое позволило бы нам воспроизвести последовательность, в то время как требование отсутствия каких-либо шаблонов внутри последовательности приводит к очень ограничительному определению, которое очень трудно применить на практике. 

Что-то должно соответствовать очень определенным параметрам, чтобы быть случайным. Таким образом, случайность определяется отсутствием формы, которая, с другой стороны, сама по себе является очень строго определенной формой, хотя и с негативным оттенком.

Основные различия между хаосом и случайностью

1. Хаос определяется как динамическая система, характеризующаяся совершенно произвольными состояниями нерегулярности, но управляемая лежащими в основе закономерностями и предсказуемыми принципами. Случайность, с другой стороны, может быть описана как воспринимаемое или реальное отсутствие закономерности или предсказуемости в событиях.
2. Хаос предсказуем, а случайность — нет.
3. В хаосе есть порядок, хотя он и кажется беспорядочным, но в основе всегда лежит порядок. С другой стороны, случайность не имеет порядка.
4. Хаос используется в криптографических примитивах, алгоритмах шифрования, безопасных генераторах псевдослучайных чисел, потоковых шифрах, стеганография, водяные знаки и т. д. Случайность можно использовать в искусстве, науке, играх, азартных играх, криптографии и т. д.
5. Поведение струйки дыма или турбулентности океана является иллюстрацией хаотических систем. Подбрасывание монеты — наиболее распространенная иллюстрация случайности. Нельзя с уверенностью предсказать, выпадет ли следующий бросок монеты орлом или решкой, исходя из результата предыдущего броска. 

Рекомендации

1. https://inis.iaea.org/search/search.aspx?orig_q=RN:22017154
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/096007799580028F
3. https://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/S0218127412500216

Последнее обновление: 13 июля 2023 г.