priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2024-67-4-338-344pribor-161Research ArticleИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫINFORMATICS AND INFORMATION PROCESSESГенерация случайных чисел для интерактивных приложений с использованием внешних датчиковRandom Number Generation for Interactive Applications Using External SensorsБулгаковД. А.BulgakovD. А.

Дмитрий Алексеевич Булгаков — старший преподаватель, кафедра прикладной информатики (Кафедра 41)

Санкт-Петербург

Dmitriy A. Bulgakov —  Senior Lecturer, Department of Applied Informatics (Department 41)

St. Petersburg

dmbulg@gmail.comСанкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроенияSt. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation202427112024674338344Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/161

Представлен метод получения псевдослучайных чисел для их дальнейшего использования при разработке интерактивных приложений на движке Unity со сбором информации от датчиков давления и цвета, подключаемых к микроконтроллеру Arduino. Метод предполагает использование результатов периодических измерений давления, температуры, освещенности и цветов по каналам RGB в помещении, их побитовый сдвиг на случайное число разрядов, получение „зерна“ генератора псевдослучайных чисел путем взятия остатка от деления после сравнения числа с текущим UNIX-временем. Разработано приложение, реализующее предложенный метод генерации псевдослучайных чисел. Показаны результаты тестирования генератора псевдослучайных чисел. Проведена проверка равномерности распределения и оценка коэффициента корреляции на выборке случайных чисел.

A method is presented for obtaining pseudo-random numbers to be used further in the development of interactive applications on the Unity engine with the collection of information from pressure and color sensors connected to the Arduino microcontroller. The method involves using the results of periodic measurements of pressure, temperature, illumination, and colors on RGB channels in a room, bit shifting them by a random number of digits, obtaining the “grain” of a pseudo-random number generator by taking the remainder after comparing the number with the current UNIX time. An application is been developed that implements the proposed method of generating pseudorandom numbers. The uniformity of distribution is checked and the correlation coefficient is assessed using a sample of random numbers.

случайные числагенератор псевдослучайных чиселинтерактивное приложениедатчик давлениядатчик цветаArduinoUnityrandom numberspseudo-random numbers generatorinteractive applicationspressure sensorcolor sensorArduinoUnityReferencesАндреева Е. Г., Молчалин В. А. Генератор псевдослучайных чисел в игровых механиках // Россия молодая: передовые технологии — в промышленность. 2023. № 1. С. 3—9. DOI 10.25206/2310-4597-2023-1-3-9. EDN GIMLYI.Andreeva E.G., Molchalin V.A. Young Russia: advanced technologies into industry, 2023, no. 1, pp. 3–9, DOI 10.25206/2310-4597-2023-1-3-9. (in Russ.)Чайко В. И. Накопление случайности в генераторах псевдослучайных чисел // Исследования молодых ученых: Матер. XXXII Междунар. науч. конф. Казань, 20—23 февраля 2022 г. Казань: Молодой ученый, 2022. С. 10—15. EDN IPCVOY.Chayko V.I. Issledovaniya molodykh uchenykh (Research by Young Scientists), Proc. of the XXXII Intern. Scientific Conf., February 20–23, 2022, Kazan, 2022, рр. 10–15. (in Russ.)Von Neumann J. Various techniques use dinconnection with random digits // National Bureau of Standards Applied Mathematics Series. 1951. N 12. Р. 36—38.Von Neumann J. National Bureau of Standards Applied Mathematics Series, 1951, no. 12, pp. 36–38.Кнут Д. Э. Искусство программирования. Т. 2. Получисленные алгоритмы. 3-е изд. М.: Диалектика, 2020. 832 с.Knuth D. The Art of Computer Programming, vol. 2: Seminumerical Algorithms, Massachusetts, Addison-Wesley, 1997, 762 p.Белов А. А., Калиткин Н. Н., Тинтул М. А. Ненадежность известных генераторов псевдослучайных чисел // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2020. Т. 60, № 11. С. 1807—1814. DOI 10.31857/S0044466920110046. EDN CTJCWS.Belov A.A., Tintul M.A., Kalitkin N.N. Computational Mathematics and Mathematical Physics, 2020, no. 11(60), pp. 1747–1753, DOI 10.31857/S0044466920110046.Орлов М. А., Нечаев К. А., Иванов Н. А. Проблемы криптостойкости в современных ГПСЧ // Наука и бизнес: пути развития. 2022. № 4(130). С. 53—58. EDN SMUPYE.Orlov M.A., Nechaev K.A., Ivanov N.A. Science and business: ways of development, 2022, no. 4(130), pp. 53–58. (in Russ.)Романков С. В. Методы генерации псевдослучайных чисел // Молодой ученый. 2022. № 33(428). С. 4—10. EDN EHKDWM.Romankov S.V. Young scientist, 2022, no. 33(428), pp. 4–10. (in Russ.)Dhirendra K., Chaurasia U., Mishra S. Design of True Random Number Generator Using Fingerprint as an Entropy Source and Its Implementation in S-Box // J. of Circuits, Systems and Computers. 2021. Vol. 30, N 15. Art. no 2150285.Dhirendra K., Chaurasia U., Mishra S. Journal of Circuits, Systems and Computers, 2021, no. 15(30), pp. 2150285.Arduino Software. Официальная документация и спецификации модели UnoR3 [Электронный ресурс]:<https://docs.arduino.cc/hardware/uno-rev3>. (дата обращения: 21.12.2023).Arduino Software, https://docs.arduino.cc/hardware/uno-rev3.3DiY (Тридиай). Датчик атмосферного давления BMP280 [Электронный ресурс]:<https://3d-diy.ru/wiki/arduino-datchiki/sensor-bmp280/>. (дата обращения: 21.12.2023).https://3d-diy.ru/wiki/arduino-datchiki/sensor-bmp280/. (in Russ.)Wave share Electronics. TCS34725 Color Sensor User Manual [Электронный ресурс]: <https://www.waveshare.com/w/upload/b/bb/TCS34725_Color_Sensor_user_manual_en.pdf>. (дата обращения: 21.12.2023).Wave share Electronics. TCS34725 Color Sensor User Manual, https://www.waveshare.com/w/upload/b/bb/TCS34725_Color_Sensor_user_manual_en.pdf.Дроздова И. И., Жилин В. В. Генераторы случайных и псевдослучайных чисел // Технические науки в России и за рубежом: Матер. VII Междунар. науч. конф. М., 2017. С. 13—16.Drozdova I.I., Zhilin V.V. Tekhnicheskiye nauki v Rossii i za rubezhom (Technical Sciences in Russia and Abroad), Materials of the VII Intern. Scientific Conf., Moscow, 2017, рр. 13–16. (in Russ.)Гончарук В. С., Атаманов Ю. С., Гордеев С. Н. Методы генерации случайных чисел // Молодой ученый. 2017. № 8(142). С. 20—23.Goncharuk V.S., Atamanov Yu.S., Gordeev S.N. Young scientist, 2017, no. 8(142), pp. 20–23. (in Russ.)Кутузов О. И., Татарникова Т. М. Из практики применения метода Монте-Карло // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83, № 3. С. 65—70.Kutuzov O.I., Tatarnikova T.M. Factory laboratory. Diagnostics of materials, 2017, no. 3(83), pp. 65–70. (in Russ.)Колесова Н. А. Оценка качества генераторов последовательностей случайных чисел // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2011. № 1. С. 119—123.Kolesova N.A. Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Management, Computer Sciences and Informatics, 2011, no. 1, pp. 119–123. (in Russ.)Григорьев А. Ю. Методы тестирования генераторов случайных и псевдослучайных последовательностей // Ученые записки УлГУ. 2017. № 1. С. 22—28.Grigoriev A.Yu. Scientific Notes of ULSU. Series: Mathematics and Information Technology, 2017, no. 1, pp. 22–28. (in Russ.)Пахомов В. А., Титовская Е. П. Исследование надежности генератора псевдослучайных последовательностей // Юный ученый. 2020. № 4(34). С. 70—75.Pakhomov V.A., Titovskaya E.P. Young scientist, 2020, no. 4(34), pp. 70–75. (in Russ.)Зубков А. М. Энтропия как характеристика качества случайных последовательностей // Математические вопросы криптографии. 2021. Т. 12, № 3. С. 31—48. DOI 10.4213/mvk374. EDN RJVEOY.Zubkov А.М. Mathematical Aspects of Cryptography, 2021, no. 3(12), pp. 31–48, DOI 10.4213/mvk374. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.