Uniwersalny generator liczb losowych w postaci wątku

Question

Mam trochę równoległego kodu Fortran90, w którym każdy wątek musi generować tę samą sekwencję liczb losowych.

Mam generator liczb losowych, który wydaje się być niebezpieczny dla wątków, ponieważ dla danego materiału siewnego, nie jestem w stanie powtórzyć tych samych wyników za każdym razem, gdy uruchomię program.

Przeszukałem bezskutecznie (prawie) całą sieć, szukając kodu bezpiecznego wątku RNG. Czy ktoś może mi podać (link do) kod jednego?

Z góry dziękuję!

Answer 1

Dobry Pseudorandom number generator dla Fortran90 można znaleźć w Intel Math Kernel Vector Statistical Library. Są bezpieczne dla wątków. Ponadto, dlaczego musi być bezpieczny dla wątków? Jeśli chcesz, aby każdy wątek miał tę samą listę, stwórz nowy PRNG dla każdego wątku z tym samym początkiem.

Answer 2

Najbardziej powtarzalne generatory liczb losowych muszą być w jakiejś formie. Bez państwa nie mogą robić tego, co będzie potem. Aby być bezpiecznym dla wątków, potrzebujesz sposobu, aby samemu utrzymać stan (tj. Nie może być globalny).

Answer 3

alternatywy wydają się być:

• Użycie obiektu synchronizacji (takich jak mutex) na nasiona wartości generatora. To będzie niestety serialise swój kod na dostępów do generatora
• Zastosowanie nitki lokalnej pamięci w generatorze więc każdy wątek ma własne nasienie - może to spowodować statstical problemy dla aplikacji
• Jeśli platforma podtrzymuje nadaje operacja atomowa, należy, że na materiał siewny (prawdopodobnie nie będzie jednak)

Niezbyt zachęcający lista, wiem. I dodając do tego, nie mam pojęcia, jak zaimplementować którykolwiek z nich w FORTRAN!

Answer 4

Kiedy mówisz „musi wygenerować taką samą sekwencję liczb losowych” masz na myśli, że

• Każdy wątek musi generować strumień liczb identyczną z innego wątku? Oznacza to wybór nasion przed oderwaniem nici, a następnie utworzenie lokalnie PRNG z gwintem w każdym wątku z tym samym nasieniem.

lub

• Chcesz być w stanie powtórzyć ten sam ciąg liczb pomiędzy różnymi ciągami programów, ale każdy wątek generuje swój własny niezależny sekwencja? W tym przypadku nadal nie można współużytkować pojedynczego PRNG, ponieważ sekwencja operacji wątku jest niedeterministyczna. Dlatego przed uruchomieniem wątków należy wysiać pojedyncze PRNG ze znanym nasieniem i użyć go do wygenerowania początkowych ziaren dla wątków. Następnie tworzysz generatory wątków lokalnych w każdym wątku ...

W każdym z tych przypadków należy pamiętać co Neil Butterworth powiedzieć o statystykach: Większość zwykłych gwarancji, że PRNG lubią zastrzeżenia są nie niezawodny gdy strumienie mix generowane w ten sposób.

---

W obu przypadkach potrzebny jest lokalny PRNG gwintowany. Nie wiem, co jest dostępne w f90 ... ale możesz również napisać własne (wyszukaj Mersenne Twister i napisz trasę, która pobiera zapisany stan jako parametr ...).

W Fortran 77, będzie to wyglądać

 function PRNGthread (state) 

     double state(statesize) 

c stuff happens here which uses and manipulates the state vector... 

     PRNGthread = result 
     return 

i każdego z wątków należy utrzymać oddzielny wektora stanu, choć wszyscy będą używać tej samej wartości początkowej.

Answer 5

Rozumiem, że każdy wątek jest potrzebny do wytworzenia tego samego strumienia liczb losowych.

Bardzo dobry generator pseudolosowy, który generuje odtwarzalny strumień liczb i jest dość szybki, to jest MT19937. Po prostu upewnij się, że wygenerowałeś ziarno przed odszczepieniem wątków, ale wygeneruj oddzielne wystąpienie MT w każdym wątku (spraw, aby instancja wątku MT była lokalna). W ten sposób będzie zagwarantowane, że każdy MT będzie wytwarzał ten sam strumień liczb.

Answer 6

Co powiecie na SPRNG? Sam jednak tego nie próbowałem.

Answer 7

Zakodowałem bezpieczną dla wątków wersję Fortran 90 z Mersenne Twister/MT19973. Stan PRNG jest zapisywany w typie pochodnym (randomNumberSequence), a ty używasz procedur do zarodkowania generatora lub uzyskania następnego elementu w sekwencji.

Zobacz http://code.google.com/p/i3rc-monte-carlo-model/source/browse/trunk/Code/RandomNumbersForMC.f95