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无限猴子定理实验:偶然敲出贝多芬的机率究竟有多高?

2020-5-22 22:44

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无限猴子定理的表述如下:让一只猴子在打字机上随机地按键,当按键时间达到无穷时,几乎必然能够打出任何给定的文字。

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无限猴子定理

  无限猴子定理的表述如下:让一只猴子在打字机上随机地按键,当按键时间达到无穷时,几乎必然能够打出任何给定的文字。

  《The Pudding》的编辑罗素‧哥登堡(Russell Goldenberg)和工程师安柏‧汤玛斯(Amber Thomas)制作了一个小游戏实验,键盘上只能按出G和降E和弦的音,接着让电脑随机按键盘,观察需要尝试多少次才能弹奏出正确的旋律?在经过12次尝试后,电脑成功弹奏贝多芬的《第5号交响曲》前奏。但为什么要进行这个实验呢?因为他们想让读者相信“无限猴子定理”。

  根据维基百科的说明:“无限猴子定理的表述如下:让一只猴子在打字机上随机地按键,当按键时间达到无穷时,几乎必然能够打出任何给定的文字,比如莎士比亚的全套著作。这个理论说明把一个很大但有限的数看成无限的推论是错误的。猴子精确地通过键盘敲打出一部完整的作品比如说莎士比亚的《哈姆雷特》,在宇宙生命周期中发生的机率极其低,但并不是零。”

猴子精确地通过键盘敲打出一部完整的作品比如说莎士比亚的《哈姆雷特》

  猴子精确地通过键盘敲打出一部完整的作品比如说莎士比亚的《哈姆雷特》,在宇宙的生命周期中发生的机率极其低,但并不是零。

  在回到音乐话题前,究竟猴子敲打出莎士比亚的作品可能性有多少?即使不加标点符号让猴子打出《哈姆雷特》,这个可能性也小到难以想像。

  假设每个键盘有26个英文字母,那就是(1/26)x(1/26)x(1/26)……一直乘下去约130,000次,才大约等于《哈姆雷特》的文本长度。为了理解这个疯狂的机率从何而来,话题再回到贝多芬,我们该如何计算只得到前面两个正确音符的机率呢?

  随着弹奏更多音符,成功机率会变得越来越渺茫。可能性将随着每个新的音符出线而呈指数增长,但机率永远不会是零。莎士比亚的作品或许似乎“永远”也打不出来,但假如我们真的能够永生,那这件事(几乎肯定)可以实现。

  虽然贝多芬旋律出现的可能性不断递减,但它还是有可能很快就会出现。罗素和安柏的实验稍微作了弊,他们设定所有音符都是相同的音长。如果把每个音符再加上两种可能的音长时,机率会发生什么变化?

  结果表明,总共试了126次才成功。

罗素和安柏的实验迄今为止所取得的进展

罗素和安柏的实验迄今为止所取得的进展。

  罗素和安柏精心设计出一个真实的实验,从2020年4月14日开始执行。他们要求电脑每分钟执行数百万次的随机尝试,来加速实验结果。每当电脑有所突破时,他们会透过增加旋律长度、音长时间或键盘数量逐步添加复杂性。

  说了这么多,做了这么多,罗素和安伯的重点并不是单纯呈现数字,而是希望让人们明白只要有足够的时间,随机是有可能成真。这个实验在我们的有生之年能弹出简单的诺基亚手机铃声吗?几乎可以肯定不会。但如果有足够的时间呢?几乎可以肯定总有一天会发生。

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