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Eine Simulation dient dazu, ein bestimmtes Verhalten aus der Wirklichkeit in einem Modell abzubilden. Die Einflussfaktoren können während einer Simulation exakt geregelt und auf das Wesentliche beschränkt werden.

Dadurch können Vorgänge im Modell gemessen und analysiert werden, welche im echten System zu komplex für eine verlässliche Messung sind.

Häufig kommt es jedoch vor, dass eine Simulation mit zufällig eintretenden Ergebnissen arbeiten muss. Würde man alle Vorgänge exakt vorgeben, so würde das zu einer Verfälschung der Messwerte führen.

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Eine für uns alle lebenswichtige Anwendung von Zufallsgeneratoren findet sich in Flugsimulatoren, oder auch Simulatoren für Bus und Bahn.

Hier spielt insbesondere eine Rolle, welche unvorhergesehenen Ereignisse auf einer Fahrt, oder während eines Fluges eintreten können.

Der Pilot muss auf plötzliche Witterungsveränderungen, Sturm, Vogelflug und auf mögliche technische Schäden , wie einen Triebwerksausfall korrekt reagieren können.

Die Flexibilität und Gelassenheit kann nirgends besser trainiert werden, als mit einem Flugsimulator.

Auch bei Simulationen von Bus- und Bahnfahrten können Hindernisse auf den Gleisen oder technische Schäden durch Zufall generiert werden.

Unter Anwesenheitssimulation versteht man eine zufällige Schaltung von Licht, Fernseher und Radio , welche aktiv wird, während die Bewohner nicht zuhause sind.

Somit werden mögliche Einbrecher abgehalten. Hierbei ist entscheidend, dass die Schaltung variiert und nicht jeden Tag exakt zur gleichen Uhrzeit einsetzt.

Die Simulation von Zerfallsprozessen findet in diversen chemischen und physikalischen Labors Anwendung. Besonders spannend ist daran, dass jedes einzelne Nuklear-Teilchen zu einem völlig zufälligen Zeitpunkt zerfällt.

Dennoch ergibt sich bei vielen Teilchen ein bestimmter Mittelwert, ein Wert bei dem die Hälfte der Teilchen zerfallen ist.

Das ist die sogenannte Halbwertszeit. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen physischen und nicht-physischen Generatoren. Physische Zufallsgeneratoren erzeugen zufällige Ergebnisse durch einen tatsächlichen physischen, elektronischen oder chemischen Prozess.

Beispielsweise kann eine Zufallszahl anhand des Rauschens eines Widerstands berechnet werden, oder anhand eines Geiger-Zählers, der den Zerfall eines radioaktiven Materials misst.

Klassische physische Zufallsgeneratoren sind Würfel , die Ziehung der Lottozahlen und Spielautomaten in Casinos, die mit Walzen oder Drehscheiben ausgestattet sind.

Physische Zufallsgeneratoren erzeugen echte Zufallszahlen, die weder vorhersehbar, noch reproduzierbar sind. Nicht-physische Zufallsgeneratoren sind beispielsweise Programme, deren Code so geschrieben wurde, dass sie zufällige Ergebnisse ausgeben.

Doch ist die Programmierung eines zufälligen Ergebnisses überhaupt möglich? Der Trick bei der Generierung liegt am Startwert: Das Programm benötigt einen möglichst unvorhersehbaren und einzigartigen Startwert, um eine Zufallszahl hoher Güte zu erzeugen.

Das kann beispielsweise die exakte Uhrzeit sein, in der der Zufallsgenerator ausgelöst wurde. Es handelt sich also um Werte, die sich innerhalb von Millisekunden verändern.

Würde man allerdings zweimal mit dem exakt gleichen Startwert arbeiten, so käme auch die gleiche Zufallszahl heraus. Um diese Doppelung zu vermeiden, gibt es rekursive Zufallsgeneratoren.

Nun wird eine Rekonstruktion oder gar eine Reproduktion der Zufallszahl praktisch unmöglich. Die Definition, die oben bereits kurz angerissen wurde, wird hier nochmal im Detail ausgeführt.

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