Избавляем игрока от раздражения: правильное использование случайных чисел. Как работает рандом в играх

Однако статистически получить серию плохих результатов всё равно возможно, просто вероятность этого снизилась. Мы рассмотрим способ, который для снижения количества нежелательных результатов заходит немного дальше.

Что такое ГСЧ – как работает генератор случайных чисел

Генератор случайных чисел , как следует из названия, представляет собой процесс получения случайного числа каждый раз, когда это необходимо, без возможности установить шаблон из ранее сгенерированных чисел. Это число может быть сгенерировано либо алгоритмом, либо аппаратным устройством, и очень важно избежать любого предсказуемого результата.

Алгоритм генератора случайных чисел часто используется в видеоиграх, где он устанавливает разные результаты каждый раз, когда его запускают. Возможно, вы заметили, что даже если вы играете на одном уровне в игре, каждый раз, когда вы пытаетесь выполнить миссию, он не будет одинаковым. Различия не будут наблюдаться в локации или требованиях к миссии, но они будут наблюдаться в количестве приближающихся врагов и областях их появления, изменениях климата и различных препятствиях, которые встречаются между ними. Это делает игру более захватывающей и интересной.

В противном случае, после нескольких попыток игра покажется скучной, так как вы сможете предсказать события, которые произойдут дальше. Это может показаться простым, но для компьютера – генерировать случайные числа – это сложная задача, требующая следовать точным инструкциям, закодированным в нём.

Истинный ГСЧ против псевдо ГСЧ

Есть два типа генераторов случайных чисел: истинные и псевдо.

• Алгоритм истинного генератора случайных чисел создаётся с помощью аппаратного устройства, которое использует очень крошечные физические процессы для генерации случайных чисел. Так как алгоритм не написан; следовательно, истинный ГСЧ не может быть взломан для предсказания. Он обычно используется в системах, ориентированных на безопасность, по всему миру и в некоторых формах шифрования.
• Алгоритм генератора псевдослучайных чисел используется в областях, где нет проблем с безопасностью, а случайность используется, чтобы избежать повторений и сделать что-то более интересное для конечного пользователя. Реализовать технологию дешевле и быстрее, поскольку она не требует оборудования и может быть легко встроена в программный код. Хотя этот процесс не является полностью случайным и определяется на основе алгоритма, он больше подходит для игр и программ.

Точно так же с нами поступают и игры. Нельзя позволить, чтобы игрок посчитал игру нечестной, расстраивался из-за неё или прочее. Задача геймдизайнера и состоит в том, чтобы или скрыть случайность, или полностью её убрать. И использовать лишь тогда, когда игрок сам на неё напрашивается.

Генератор случайных чисел и его применение

Случайные числа встречаются нам повсюду и используются для добавления вариативности в ПО. В общем случае RNG обычно применяются для моделирования хаотических событий, демонстрации непостоянства или являются искусственным ограничителем.

Скорее всего, вы ежедневно взаимодействуете со случайными числами или результатами их действий. Они используются в научных опытах, видеоиграх, анимациях, искусстве и практически в каждом приложении компьютера. Например, RNG скорее всего реализован в простых анимациях в вашем телефоне.

Теперь, когда мы поговорили немного о RNG, давайте взглянем на их реализацию и узнаем, как применять их для улучшения игр.

Стандартный генератор случайных чисел

Почти в каждом языке программирования среди прочих функций есть стандартный RNG. Его работа заключается в возврате случайного значения в интервале двух чисел. В разных системах стандартные RNG можно реализовать десятками разных способов, но в общем случае они имеют одинаковый эффект: возвращают случайное число из интервала, каждое значение в котором может быть выбрано с одинаковой вероятностью.

В играх генераторы часто используются для симуляции бросков костей. В идеале они должны использоваться только в ситуациях, когда каждый из результатов должен возникать равное количество раз.

Если вы хотите поэкспериментировать с редкостью или разными степенями рандомизации, то вам больше подойдёт следующий способ.

На этот вопрос сложно ответить, и определенно не может быть одного и того же ответа для всех. В то время как среднестатистические геймеры утверждают, что это хорошо, другим нравится соревновательный дух.

Шаблоны

Однако, разумно ли его применять везде? Вспомним пример про моряков. Сегодня у проигравших был плохой день. Утром на них наорали жёны, а после пришли ростовщики и отобрали последние деньги. «Черт, должно же это когда-то кончится»,– думают они, – «За черной полосой всегда следует белая!». И вот под конец дня они, подвыпившие, садятся играть в кости. И им снова не везёт! Похоже, время брать судьбу в свои руки.

На деле же, очевидно, ни черных, ни белых полос не существует. Есть только последовательность событий. Просто человеческому разуму свойственно выдумывать шаблоны дабы оправдать свои действия. И если от нас отворачивается несколько раз подряд Фортуна, то это точно последовательность. Сглазил кто или что-то такое. Ну, или знаменитая подкрутка.

Hearthstone — удивительно рандомная игра. Твоя победа зависит от колоды оппонента, захода карт, эффектов, которые срабатывают на картах и подобное. Даже сбор самой колоды занимает должное количество времени, так как является случайным – открытие бустеров из которых падают нужные картонки. И, конечно же, многим не везло. На окне открытия паков рисовались пентаграммы, люди плевали за левое плечо, молились Бену Броуду, дабы наконец-то игра дала легендарку. И после шли покупать новые бустеры. Уже после “Метелица” прикрутила и сюда псевдорандом. Теперь особо редкие карты падают гарантировано раз в определённое число открытий. Однако сгоревших стульев уже не вернуть.

Easy to learn, hard to master

Иногда ставки совсем высоки. К примеру, в DotA 2 гигантская соревновательная сцена. И в ней, как и в прочих MOBA множество элементов, которые полагаются на удачу. Критические удары, оглушения и прочее. И представьте, что бы случилось, если б игра была полностью рандомна? Появился бы на сцене игрок, которому абсолютно не везёт. Ну, не прокают у него криты. И вот он боится покупать из-за этого определённые предметы. А они слишком хороши в данный момент. Игрок без классных шмоток начинает проигрывать и его карьера рушится. А деньги тут крутятся немалые.

Потому и здесь прикрутили приставку «псевдо» к рандому. Не было критов 3 удара подряд? Не беда, будет на четвертый! И прочее, прочее, прочее. И подобные ограничение на деле открывают ещё большие просторы для мастерства.

Чем больше человек погружается в игру, тем больше он о ней узнаёт. Вот недавно я выяснил что в Slay The Spire зелье после боя выпадает с шансом 33%. На первый взгляд — бесполезная информация. Однако, отталкиваясь от того что нам известно, что игра случайна, можно предполагать вероятности и отталкиваться от них. Маленькие, скромные лазейки, абузы и фичи. И вот вы в чем-то превосходите своего оппонента.

А так же порядок элитных врагов, распределение сложности обычных монстров и прочее, прочее, прочее…

Далее функция генерит число номера в ряде, забирает значение сектора в таблице, и — профит. Баланс готов, в теории всё хорошо — каждое число (от 1 до 100) на большой выборке (на 100 млн.) должно выпадать одинаковое количество раз. Но на практике дела обстоят намного иначе.

Преимущества рандомайзера

Вы можете выбрать один из множества различных игровых модов randomizer, доступных для большинства самых популярных видеоигр. Это означает, что для любимой игры вы можете установить любой рандомайзер по своему выбору и изменить ее так, как вам нравится.

Иногда мод randomizer может сделать игру проще, а иногда наоборот повысить уровень сложности до недосягаемых высот, с которым не удастся справиться даже эксперту в оригинальной версии.

Изменения могут быть косметическими и точечными, а могут быть настолько глобальными, что в результате у вас на руках будет совершенно новый продукт.

Например, вам нравится какая-то популярная игра. Есть очень хорошие шансы, что вы сможете найти для нее рандомайзер, чтобы разнообразить игровой процесс. Попробуйте несколько вариантов, чтобы выбрать тот, который подойдет именно вам.

Тип 2 – Рандомайзер, чтобы выбрать случайную игру на ПК

Часто забиваете в поисковике запрос «во что поиграть рандом»? Почему бы не обратиться к специализированным сайтам, которые рандомизируют игры и подсказывают вам, в какую игру поиграть, на основе генератора случайных чисел.

Это совсем иное значение понятия «рандомайзер игр» на ПК. Процесс чем-то напоминает рулетку, когда шарик попадает не на красный или черный сектор, а на случайную игру на ПК.

Не думайте, что каждая игра, которую для вас выберет randomizer, станет вашим фаворитом на долгие годы. Однако высока вероятность, что, отдав муки выбора игры на откуп генератору, вы получите достаточно хороший результат. Вам могут предложить игры бесплатно, новинки, вневременную классику или ультрасовременные тайтлы.

Первое, на что следует обратить внимание в любом списке модов randomizer, – это то, как тот или иной мод трансформирует игру иногда практически до неузнаваемости. Подобные моды меняют геймплей таким образом, что даже опытные игроки изумятся получившемуся результату.

Итак, можно ли взломать ГСЧ?

Генераторы случайных чисел довольно сложны.

Как видите, они включают в себя сложный математический код, который скрыт в программном обеспечении, зашифрован и спрятан в компьютерах, за которыми следят камеры видеонаблюдения.

Вы должны быть полным идиотом, если думаете, что можете взломать Генератор случайных чисел.

Фактически, вам действительно нужна лишь небольшая часть информации, чтобы взломать этот код.

Поскольку ГСЧ – это в основном повторные вызовы функций для генерации «случайных» чисел, все, что вам нужно, это ключ к функции.

Подобно шифру, используемому для декодирования секретного сообщения, знание критического «ключа» – это то, что может позволить вам взломать код.

Это число, также известное как «начальное число», представляет собой начальное целое число, которое вставляется в ГСЧ, с которого начинается вся операция.

Как только вы нашли семя, весь алгоритм можно легко расшифровать.

Если хакер может заменить псевдослучайный бит предсказуемым способом, краткий ответ заключается в том, что безопасность ГСЧ полностью скомпрометирована (и обычно не обнаруживается).

Но, легче сказать, чем сделать.

Есть несколько ярких примеров успешного взлома ГСЧ различными способами.

Некоторые атаки успешны с помощью реверс-инжиниринга, а некоторые системные взломы являются случайными, когда недостатки (или ошибки) в коде непреднамеренно раскрывают ключ к любопытным глазам.

Заключение

Как видите, вполне возможно взломать ГСЧ, основанный на компьютерных программах, подобных тем, которые используются в казино и онлайн-играх.

Однако нельзя сказать, что это легко.

Эти компании тратят немалые деньги, чтобы убедиться, что их игры безопасны!

Компании, использующие программное обеспечение ГСЧ, также применяют множество защитных стратегий, таких как шифрование, аппаратное обеспечение безопасности, потоковые шифры и сменные ключи.

Даже опытные хакеры могут столкнуться со сложностями взлома такого программного обеспечения, что делает вероятность внешней атаки довольно минимальной.

Anything in here will be replaced on browsers that support the canvas element

Вы попали по адресу, если хотите узнать о различных способах проверки времени последней загрузки машины windows. Сетевые администраторы используют время последней загрузки Windows в качестве метрики для устранения повседневных проблем, которые могут возникать в системе. Давайте начнем с рассмотрения нескольких различных методов определения времени последней загрузки Windows. Power Shell Существует несколько способов использования Power Shell …

Контейнеры Docker помогают разработчикам во многих отношениях. Преимущества контейнеризации включают улучшение совместной работы, экономическую эффективность, мобильность и возможность быстрого тестирования/развертывания приложения. Учитывая большое количество ценных преимуществ, многие сервисы зависят от контейнеров Docker. С ростом зависимости от технологий не менее важно управлять контейнерами Docker. Да, даже если вы уже используете Docker, вам нужны эффективные инструменты для …

Поскольку стресс и тревога достигли почти пикового уровня в нашем обществе, все больше людей ищут способы расслабиться, снять напряжение и вернуть чувство контроля над своей жизнью. Естественно, это приводит людей к таким способам, как медитация, физические упражнения и здоровое питание. Хотя все эти методы доказали свою эффективность, одним из часто игнорируемых методов снижения стресса являются …

Если вы новичок в Linux или тот, кто планирует отказаться от windows и перейти на Linux, то эта статья будет вам очень полезна. В этой пошаговой статье вы узнаете, как перенести домашний каталог на новый раздел или диск в Linux. Введение Большинство новичков при установке операционных систем Linux не заботятся о создании различных разделов. Новички …

Файл HAR обычно используется для устранения проблем с сетью или производительностью, включая долгое время загрузки страниц и тайм-ауты при выполнении определенных задач на сайте. Служба поддержки любой компании или сайта использует этот файл HAR для выявления и решения проблем с производительностью, таких как длительное или медленное время загрузки, проблемы с рендерингом страниц и коды ошибок, …

От него требуется соблюдать чрезвычайно строгие протоколы калибровки, чтобы соответствовать стандартам безопасности, но означает ли это, что его можно взломать?

Решение: Делаем рандом более рандомным

Если ваша игра построена на управлении вероятностями, и именно от этого зависит ваш доход — будете вы получать профит или нет, эта проблема может встать для вас критической.

Обсуждая решение с командой, мы попробовали несколько технических решений. У PHP есть разные функции mt_rand и random_int (добавлена в последней версии пыхи). Они отличаются: вторая задействует операционку, а первая работает напрямую с процессором. Соответственно первая быстрее, но вторая, по документации — криптографически устойчивее, и распределение вероятностей в ней более равномерное.

Но при тестировании на 1 миллиарде обе функции показали примерно одинаковое отклонение ~1.08%, разница между погрешностями обеих функций была незначительна. Несмотря на то, что функция, задействующая ОС работала на несколько порядков дольше, лучшего результата она не показала.

Средствами PHP минимизировать проблему не получилось. Мы пошли дальше, и для того, чтобы минимизировать отклонение применили несколько способов.

Способ 1: Шаффл ряда значений

Изменив порядок значений в ряде, но сохранив их абсолютное количественное значение, например так, как в примере выше, вы снизите отклонение на участках. Внутри участка, где бы он ни оказался, будут представлено и распределено большинство исходов (или даже все). Этот способ снизит в итоге отклонение.

Этот метод будет иметь ту же скорость работы, как и святой рандом, но результат будет с меньшей погрешностью.

Способ 2: Шаффл на лету

Способ заключается так же в изменении порядка значений в ряде, но этот порядок каждый раз разный. Т.е. мы перемешиваем значения прямо перед функцией рандомизации, как говориться «на лету». При таком подходе, в участках с отклонением, каждый раз будут разные значения, что еще больше повысить качество результата.

Так как мы формируем ряд каждый раз заново, второй способ будет генерит ответ немного дольше. Но я не думаю, что в 2017 мы это как-то ощутим.

Стоит ли заморачиваться по этому поводу?

Если ваш доход зависит от рандома, и ценность низких вероятностей высока — однозначно да! Если же, ваш вероятностный баланс управляет больше мета-функционалом, могу вас заверить, что отклонение вы не почувствуете.

Вам также может понравиться

Как при помощи бенчмарка спрогнозировать окупаемость проекта

Почему мы едем на Games Gathering Conf